[发明专利]风力涡轮机叶片、风力涡轮机及风力涡轮机叶片制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片、风力涡轮机以及风力涡轮机叶片的制造方法。

背景技术

现代的风力涡轮机叶片具有用于勘测和保护叶片以防止过载和损坏的诸如传感装置之类的不同设备。传感装置通常经由穿过叶片内部的电缆从外部供电。

风力涡轮机叶片还可以包括雷电保护系统，其通常包括例如位于叶片末端表面上并与雷电传导器(lightning down conductor)相连接的多个雷电接收器。雷电传导器穿过叶片的内部并且经过风力涡轮机的其他部件而到地电势。

在风力涡轮机中针对传感器和雷电保护系统使用内部电缆存的问题是具有在雷电闪络(lightning flashover)之后雷电电流流过电缆到达地电势而不是到达传导器的风险。

即使当雷电击中风力涡轮机叶片时不发生闪络，但由于雷电传导器和传感器系统之间的电磁干扰，可能引起其他问题。

上述雷电情形的结果可能是对传感器系统进行费时和昂贵的维修。

本发明的目的是建立一种具有电动装置的风力涡轮机叶片，该电动装置不易由于对叶片的雷电袭击而损坏。

发明内容

本发明涉及风力涡轮机叶片，其包括：一个或更多个电动模块、以及将能量源转换为用于所述一个或更多个模块用电力的供电装置，其中所述能量源是从外部光源发射到位于叶片结构中和/或位于叶片内部的所述供电装置的光束。

由此，通过使用光束作为能量源并在模块本地将能量源转换为电力而实现了电动模块与地电势之间的电流隔离。由于电流隔离，雷电电流将因此不影响或损坏电动模块。

在本发明的一个方面，所述电动模块是叶片中的例如用于对应变、振动、雷击、冰及灰尘等的表面沉积进行感测的一个或更多个传感器模块，和/或其他类型的状况监视传感器模块。由此，实现了对电动模块的可靠供电，该电动模块需要在物理上具有小尺寸以在叶片结构中实现和/或装配到诸如叶片末端之类的叶片内部的受限制部位中。在不显著地增大传感器模块的尺寸的情况下该传感器模块将很难得到保护而不受雷电电流的影响，因此传感器模块在叶片中的定位是受限的。此外，能够以有利的方式在风力涡轮机叶片中实现高级的传感器“智能”。

在本发明的一个方面中，所述一个或更多个电动模块集成在所述叶片结构中，例如利用环绕的导电网或罩进行EMC保护。由此实现了获得用于精确和快速感测叶片值的更好位置的可能性，例如不使用经由叶片内表面上的传感器接口而进行的间接感测。对模块的防电磁干扰保护还以有利方式使感测值有效。

在本发明的又一方面中，所述一个或更多个电动模块经由至少一个光纤连接到毂和/或吊舱，该至少一个光纤例如作为所述模块的外部光数据通信的一部分或者与所述模块的外部光数据通信相关。由此实现了电动模块与诸如光源和用于模块的数据通信的任何接收装置之类的其他装置之间的明显的非导电距离，并因此建立了有保证的电流隔离。

在本发明的再一方面中，该光纤可以被理解为沿着其长度方向承载光的玻璃或塑料。光纤有时还可以被称为光波导、光导、或纤维光缆、甚至具有反射内表面的中空管道。

在本发明的又一个和有利的方面中，与具有例如铝或铜之类导体的电缆相比，使用光导增大了通信速度。此外，使用光导使得能够在同一光纤中具有多于一个通信信道，甚至使得双向全双工通信成为可能。

在本发明的又一个和有利的方面中，与具有例如铝或铜之类导体的电缆相比，使用光导确保了能够长期持久使用和小尺寸。

在本发明的又一方面中，所述一个或更多个电动模块的所述供电装置包括用于将光束转换为电力的至少一个光伏电池和/或用于存储所述电力的存储装置，该存储装置例如是一个或更多个电容器，例如超高容量电容器。由此实现了电动模块中的电源的有利实施方式，即，用于将非电力能量源在本地转换为电力并优选地随后存储在空间高效电容器中的的可靠电源。

在本发明的一个方面中，其中所述至少一个光伏电池从所述至少一个光纤接收光束，该所述至少一个光纤例如是专用于所述供电装置的至少一个光纤或是共用与能量传输和数据通信的至少一个光纤。由此，能够经由单独的供电光纤来发射光束并由此建立增大了可靠性和灵活性的电源解决方案。此外，能够例如在限定的时段内使用数据通信光纤进行能量发送，以建立具有到叶片外部的简单电力连接及数据通信连接的模块系统。