风力涡轮叶片、风力涡轮叶片组件和相关方法与流程

1.本公开涉及风力涡轮叶片、风力涡轮叶片组件和用于提供其的方法。


背景技术：

2.现代风力涡轮通常用来向电力网供应电力。这种类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。典型地包括毂和多个叶片的转子在叶片上的风的影响下开始旋转。所述旋转生成扭矩，该扭矩通常通过转子轴直接地(“直接驱动”)或通过使用齿轮箱传递到发电机。这样，发电机产生可供应到电力网的电力。
3.为了从风中提取更多的能量，通过增加风力涡轮叶片的尺寸来增加转子直径的大小。叶片的较大大小向叶片引入较高的物理负载，包括振动。振动可发生在静态和动态状态期间。如果振动频率与风力涡轮部件的共振频率一致或接近，则振荡可导致严重的损坏，如结构裂缝。可使用不同种类的阻尼系统来减轻叶片中的风致振动。这些阻尼系统大体上位于叶片内和/或叶片上，以吸收振动并减轻叶片中的相关结构应力。被动调谐质量阻尼器是一种可应用于此目的的解决方案。
4.此外，为了增强风能提取并控制叶片周围的流动，空气动力学设备可联接到叶片。这些可促进流附接，导致在叶片的压力侧和吸力侧之间的压力差增加。
5.此外，构造成减少涡旋脱落的空气动力学设备可临时添加到叶片，从而减轻涡激振动。
6.阻尼器、空气动力学设备和其它外围设备大体上通过壳联接到风力涡轮叶片，使得这些设备的一部分(即，设备或紧固元件的一部分)可突出到外壳中。在一些情况下，外壳的一部分可被移除，使得设备不会穿透外壳。此外，这些已知设备可直接连接到叶片的承载结构。
7.在其它情况下，外围设备可通过紧固件和粘合剂直接连接到叶片的外壳，或者通过外壳连接到叶片的承载结构。在一些附加的情况下，外围设备可包裹叶片的一部段，基本上覆盖叶片的两侧，即压力侧和吸力侧。
8.已知阻尼器、空气动力学设备和其它外围设备的安装可导致复杂的任务，并且可能需要额外的工具来将它们固连在位。另外，叶片的外表面在安装过程中可遭受损坏。此外，在将这些设备联接到叶片之前，设备必须与专用叶片区域精确地对准，并且在一些情况下，安装需要移除外壳部件并存储以供以后使用。
9.本公开提供了至少部分地克服现有风力涡轮叶片和风力涡轮叶片组件的一些缺点的系统和方法的示例。


技术实现要素：

10.在第一方面，公开了一种风力涡轮叶片。风力涡轮叶片在根部端和尖部端之间在纵向方向上延伸，并且包括在纵向方向上延伸的承载结构和具有外表面的外壳。因此，外壳限定压力表面、吸力表面、前缘和后缘。此外，风力涡轮叶片构造成在叶片的外表面的一部
分处接收外围设备，并且构造成磁性地联接到外围设备。
11.根据该第一方面，风力涡轮叶片允许以快速和可靠的方式联接外围设备，而不需要工具或诸如紧固件、粘合剂或其它的额外部件。与外围部件的联接可能需要额外的装备的已知风力涡轮叶片相比，这导致组装时间上的显著减少。此外，由于磁场的存在，外围设备与风力涡轮叶片的对准可被简化，磁场可被调谐以将特定区域磁性地联接到彼此。此外，所公开的风力涡轮叶片允许在不影响风力涡轮叶片的完整性并且不移除诸如外壳部分的风力涡轮叶片部件的情况下联接和解耦外围设备。
12.在另一个方面，提供了一种用于提供风力涡轮叶片组件的方法。该方法包括提供风力涡轮叶片、提供外围设备以及通过将外围设备磁性地联接到风力涡轮叶片而将外围设备附接到风力涡轮叶片的外表面。
13.在整个本公开中，术语“磁体”应当理解为提供磁场的材料或物体，并且因此包括永磁体和电磁体。此外，可理解，外围设备是构造成联接或附接到风力涡轮叶片以增强风力涡轮叶片性能或充当用于风力涡轮的工具的任何附加设备。
14.技术方案1. 一种风力涡轮叶片(22)，其在根部端(201)和尖部端(202)之间在纵向方向(ld)上延伸并且包括外壳(210)，所述外壳(210)具有限定压力表面和吸力表面的外表面(211)、前缘(203)和后缘(204)，并且所述风力涡轮叶片(22)还包括在所述纵向方向(ld)上延伸的承载结构(206)，其中所述风力涡轮叶片(22)构造成在所述叶片(22)的所述外表面(211)的一部分处接收外围设备(250a, 250b, 250c)，并且其中所述风力涡轮叶片(22)构造成磁性地联接到所述外围设备(250)。
15.技术方案2. 根据技术方案1所述的风力涡轮叶片(22)，还包括构造成磁性地联接到所述外围设备(250a, 250b, 250c)的第二元件(251a, 251b, 251c)的第一元件(205a, 205b, 205c)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述第二元件(251a, 251b, 251c)中的一个是磁体，并且所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述第二元件(251a, 251b, 251c)中的另一个是磁体或铁磁元件。
16.技术方案3. 根据技术方案2所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)层压到所述外壳(210)中或者联接到所述外壳(210)的内侧(212)。
17.技术方案4. 根据技术方案2和3中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)是通过树脂灌注集成在所述外壳(210)中的网状物。
18.技术方案5. 根据技术方案2至4中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)是包含在所述外壳(210)的泡沫材料中的铁磁粉末。
19.技术方案6. 根据技术方案2至5中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述磁体是电磁体或永磁体。
20.技术方案7. 根据技术方案2至6中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)通过引下线电联接到大地。
21.技术方案8. 根据技术方案2至7中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，还包括定位系统，以选择性地将所述第一元件(205a, 205b, 205c)定位在所述风力涡轮叶片(22)内部的部署位置中。
22.技术方案9. 根据技术方案8所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述定位系统包括延长线(207)。
23.技术方案10. 根据技术方案8和9中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述定位系统包括沿着所述纵向方向(ld)延伸的引导件，所述第一元件(205a, 205b, 205c)构造成在所述引导件上移位。
24.技术方案11. 根据技术方案8至10中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述定位系统包括偏置系统(208)，所述偏置系统(208)构造成促进所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述外壳(210)的内表面(212)之间的接触。
25.技术方案12. 一种风力涡轮叶片组件，包括根据技术方案1至11中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，以及磁性地联接到所述风力涡轮叶片(22)的一个或多个外围设备(250)。
26.技术方案13. 一种用于提供风力涡轮叶片(22)组件的方法(700)，所述方法包括：提供(701)风力涡轮叶片(22)；提供(702)外围设备(250a, 250b, 250c)；以及通过将所述外围设备(250a, 250b, 250c)磁性地联接到所述风力涡轮叶片(22)来将所述外围设备(250a, 250b, 250c)附接(703)到所述风力涡轮叶片(22)的外表面(211)。
27.技术方案14. 根据技术方案14所述的方法(700)，其中，所提供的所述风力涡轮叶片(22)包括第一元件(205a, 205b, 205c)，并且所述外围设备(250a, 250b, 250c)包括第二元件(251a, 251b, 251c)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述第二元件(251a, 251b, 251c)中的一个是磁体，并且所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述第二元件(251a, 251b, 251c)中的另一个是磁体或铁磁元件。
28.技术方案15. 根据技术方案14所述的方法(700)，其还包括：选择性地将所述第一元件(205a, 205b, 205c)定位在所述风力涡轮叶片(22)内部的部署位置中。
附图说明
29.下面将参考附图描述本公开的非限制性示例，在附图中：图1图示了根据一个示例的风力涡轮的透视图；图2图示了根据一个示例的风力涡轮的机舱的详细内部视图；图3示意性地图示了根据一个示例的风力涡轮叶片组件；图4穿过平面a-a’示意性地图示了根据另一个示例的风力涡轮叶片组件；图5穿过平面a-a’示意性地图示了根据又一个示例的风力涡轮叶片组件；图6穿过平面a-a’示意性地图示了根据再一个示例的风力涡轮叶片组件；图7是根据一个示例的提供风力涡轮叶片组件的方法的流程图。
具体实施方式
30.现在将详细参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中被图示。每个示例仅通过解释的方式而不是作为限制提供。事实上，对于本领域的技术人员来说将显而易见
的是，在本公开中可进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分被图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一另外的实施例。因此，意图是，本公开覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这种修改和变型及其等同物。
31.图1是风力涡轮10的示例的透视图。在该示例中，风力涡轮10是水平轴线风力涡轮。备选地，风力涡轮10可为竖直轴线风力涡轮。在该示例中，风力涡轮10包括从在地面12上的支撑系统14延伸的塔架15、安装在塔架15上的机舱16以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20和至少一个转子叶片22，转子叶片22联接到毂20并从毂20向外延伸。在该示例中，转子18具有三个转子叶片22。在备选实施例中，转子18包括多于或少于三个转子叶片22。塔架15可由管状钢制成，以在支撑系统14和机舱16之间限定空腔(图1中未示出)。在备选实施例中，塔架15是具有任何合适高度的任何合适类型的塔架。根据备选方案，该塔架可为混合塔架，其包括由混凝土制成的部分和管状钢部分。另外，塔架可为部分格构塔架或全格构塔架。
32.转子叶片22围绕毂20间隔开，以有利于使转子18旋转，从而使动能能够从风能转换成可用的机械能，并随后转换成电能。转子叶片22通过在多个负载转移区域26处将叶片根部部分24联接到毂20而配合到毂20。负载转移区域26可具有毂负载转移区域和叶片负载转移区域(图1中两者均未示出)。引导至转子叶片22的负载经由负载转移区域26转移到毂20。
33.在示例中，转子叶片22可具有范围从约15米(m)至约90 m或更多的长度。转子叶片22可具有使得风力涡轮10能够如本文中所述起作用的任何合适的长度。例如，叶片长度的非限制性示例包括20 m或更短、37 m、48.7 m、50.2 m、52.2 m或大于91 m的长度。当风从风向28冲击转子叶片22时，转子18围绕旋转轴线30旋转。当转子叶片22旋转并受到离心力时，转子叶片22也受到各种力和力矩。照此，转子叶片22可从中性或非偏转位置偏转和/或旋转到偏转位置。
34.此外，转子叶片22的桨距角(即确定转子叶片22相对于风向的取向的角度)可由变桨系统32改变，以通过调节至少一个转子叶片22相对于风矢量的角向位置来控制由风力涡轮10生成的负载和功率。示出了转子叶片22的变桨轴线34。在风力涡轮10的操作期间，变桨系统32可特别改变转子叶片22的桨距角，使得转子叶片(的部分)的攻角减小，这有利于减小旋转速度和/或有利于转子18的失速。
35.在该示例中，每个转子叶片22的叶片桨距由风力涡轮控制器36或变桨控制系统80单独控制。备选地，针对所有转子叶片22的叶片桨距可由所述控制系统同时控制。
36.此外，在该示例中，随着风向28改变，机舱16的偏航方向可围绕偏航轴线38旋转，以相对于风向28定位转子叶片22。
37.在该示例中，风力涡轮控制器36示出为集中在机舱16内，然而，风力涡轮控制器36可为遍布风力涡轮10、在支撑系统14上、在风电场内和/或在远程控制中心处的分布式系统。风力涡轮控制器36包括处理器40，处理器40配置成执行本文中描述的方法和/或步骤。此外，本文中描述的许多其它部件包括处理器。
38.如本文中所用，术语“处理器”不限于在本领域中被称为计算机的集成电路，而是广义地指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。应当理解，处理器和/或控制系统也可包括
存储器、输入通道和/或输出通道。
39.图2是风力涡轮10的一部分的放大截面图。在该示例中，风力涡轮10包括机舱16和能够旋转地联接到机舱16的转子18。更具体地，转子18的毂20通过主轴44、齿轮箱46、高速轴48和联接器50能够旋转地联接到定位在机舱16内的发电机42。在该示例中，主轴44设置成至少部分地与机舱16的纵向轴线(未示出)同轴。主轴44的旋转驱动齿轮箱46，齿轮箱46随后通过将转子18和主轴44的相对较慢的旋转移动转化为高速轴48的相对较快的旋转移动来驱动高速轴48。高速轴48借助于联接器50连接到发电机42，以用于生成电能。此外，变压器90和/或合适的电子设备、开关和/或逆变器可布置在机舱16中，以便将具有例如400 v至1000 v的电压的由发电机42生成的电能变换成具有中压(例如10-35 kv)的电能。海上风力涡轮可具有例如在650 v和3500 v之间的发电机电压，并且变压器电压可例如在30 kv和70 kv之间。所述电能经由功率线缆从机舱16传导到塔架15中。
40.齿轮箱46、发电机42和变压器90可由机舱16的主支撑结构框架支撑，该主支撑结构框架可选地实施为主框架52。齿轮箱46可包括通过一个或多个扭矩臂103连接到主框架52的齿轮箱壳体。在该示例中，机舱16还包括主前支撑轴承60和主后支撑轴承62。此外，发电机42可通过脱离支撑装置54安装到主框架52，特别是为了防止发电机42的振动被引入到主框架52中，并因此导致噪声发射源。
41.可选地，主框架52构造成承载由转子18和机舱16的部件的重量以及由风和旋转负载引起的全部负载，并且进一步将这些负载引入到风力涡轮10的塔架15中。转子轴44、发电机42、齿轮箱46、高速轴48、联接器50以及任何相关联的紧固、支撑和/或固定设备，包括但不限于支撑件52以及前支撑轴承60和后支撑轴承62，有时被称为传动系64。
42.在一些示例中，风力涡轮可为没有齿轮箱46的直接驱动风力涡轮。在直接驱动风力涡轮中，发电机42以与转子18相同的旋转速度操作。因此，它们大体上具有比具有齿轮箱46的风力涡轮中使用的发电机大得多的直径，以用于提供与具有齿轮箱的风力涡轮相似量的功率。
43.机舱16还可包括偏航驱动机构56，偏航驱动机构56可用于使机舱16旋转，并且因此也使转子18围绕偏航轴线38旋转，以控制转子叶片22相对于风向28的视角。
44.为了相对于风向28适当地定位机舱16，机舱16还可包括至少一个气象测量系统58，该系统可包括风向标和风速计。气象测量系统58可向风力涡轮控制器36提供信息，该信息可包括风向28和/或风速。在该示例中，变桨系统32至少部分地布置为毂20中的变桨组件66。变桨组件66包括一个或多个变桨驱动系统68和至少一个传感器70。每个变桨驱动系统68联接到相应的转子叶片22(在图1中示出)，用于沿着变桨轴线34调制转子叶片22的桨距角。图2中仅示出了三个变桨驱动系统68中的一个。
45.在该示例中，变桨组件66包括至少一个变桨轴承72，该变桨轴承72联接到毂20和相应的转子叶片22(图1中示出)，用于使相应的转子叶片22围绕变桨轴线34旋转。变桨驱动系统68包括变桨驱动马达74、变桨驱动齿轮箱76和变桨驱动小齿轮78。变桨驱动马达74联接到变桨驱动齿轮箱76，使得变桨驱动马达74将机械力施加到变桨驱动齿轮箱76。变桨驱动齿轮箱76联接到变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78由变桨驱动齿轮箱76旋转。变桨轴承72联接到变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78的旋转导致变桨轴承72的旋转。
46.变桨驱动系统68联接到风力涡轮控制器36，用于在从风力涡轮控制器36接收到一个或多个信号时调节转子叶片22的桨距角。在该示例中，变桨驱动马达74是由电功率和/或液压系统驱动的任何合适的马达，其使得变桨组件66能够如本文中所述起作用。备选地，变桨组件66可包括任何合适的结构、构造、布置和/或部件，诸如但不限于液压缸、弹簧和/或伺服机构。在某些实施例中，变桨驱动马达74由从毂20的转动惯量和/或向风力涡轮10的部件供应能量的存储能量源(未示出)提取的能量驱动。
47.变桨组件66还可包括一个或多个变桨控制系统80，用于在特定的优先情况下和/或在转子18超速期间根据来自风力涡轮控制器36的控制信号来控制变桨驱动系统68。在该示例中，变桨组件66包括至少一个变桨控制系统80，该变桨控制系统80通信地联接到相应的变桨驱动系统68，用于独立于风力涡轮控制器36控制变桨驱动系统68。在该示例中，变桨控制系统80联接到变桨驱动系统68和传感器70。在风力涡轮10的正常操作期间，风力涡轮控制器36可控制变桨驱动系统68来调节转子叶片22的桨距角。
48.根据实施例，例如包括电池和电容器的功率发生器84布置在毂20处或毂20内，并且联接到传感器70、变桨控制系统80和变桨驱动系统68，以向这些部件提供功率源。在该示例中，功率发生器84在风力涡轮10的操作期间向变桨组件66提供持续的功率源。在备选实施例中，功率发生器84仅在风力涡轮10的电功率损失事件期间向变桨组件66提供功率。电功率损失事件可包括功率电网损失或电压跌落、风力涡轮10的电气系统的故障和/或风力涡轮控制器36的失效。在电功率损失事件期间，功率发生器84操作以向变桨组件66提供电功率，使得变桨组件66可在电功率损失事件期间操作。
49.在该示例中，变桨驱动系统68、传感器70、变桨控制系统80、线缆和功率发生器84各自定位在由毂20的内表面88限定的空腔86中。在备选实施例中，所述部件相对于毂20的外表面定位，并且可直接地或间接地联接到外表面。
50.图3示意性地图示了根据一个示例的风力涡轮叶片22。风力涡轮叶片22在根部端201和尖部端202之间在纵向方向ld上延伸。风力涡轮叶片22包括外壳210，外壳210具有限定压力表面和吸力表面的外表面、前缘203和后缘204以及在纵向方向ld上延伸的承载结构，其中，风力涡轮叶片22构造成在叶片的外表面的一部分处接收外围设备250，并且其中，风力涡轮叶片22构造成磁性地联接到外围设备250。
51.此外，图3示出了在该示例中的风力涡轮叶片22包括第一元件205(在图3中用虚线表示)，该第一元件205构造成磁性地联接到外围设备250的第二元件251。第一元件205和第二元件251中的一个可为磁体，并且第一元件205和第二元件251中的另一个可为磁体或铁磁元件。例如，第一元件205可为附接到或嵌入叶片中的铁磁性材料，并且第二元件251可为磁体，或反之亦然，或者第一元件205和第二元件251两者都可为磁体。在第一元件205和第二元件251为磁体的情况下，磁体可构造或布置成使得在彼此之间产生磁吸引。
52.在图3中图示的示例中，第一元件205被层压到或以其它方式集成到风力涡轮叶片22的外壳210中。然而，第一元件205可以多种方式联接到风力涡轮叶片22。
53.在一些示例中，第一元件205可为通过树脂灌注、通过粘合剂或通过其它类型的紧固件集成在外壳210中的网状物。第一元件205可在外壳的内侧处附接或联接到外壳。根据叶片要求，这可在叶片制造期间或之后进行。
54.在其它示例中，第一元件205可为包含在外壳210中、例如在外壳210的泡沫材料中
的铁磁粉末。另外，风力涡轮叶片可包括先前公开的示例中的两个或更多个的组合。例如，它可包括在风力涡轮叶片22的一部分中集成在外壳210中的网状物和结合在风力涡轮叶片22的另一(或相同)部分中的铁磁粉末。这些和其它布置将结合图4至图6进行讨论。
55.图3还图示了包括风力涡轮叶片22和叶片外围设备250的风力涡轮叶片组件200。风力涡轮叶片22在根部端201和尖部端202之间在纵向方向ld上延伸。风力涡轮叶片22包括外壳210，外壳210具有限定压力侧、吸力侧的外表面、前缘203和后缘204。此外，风力涡轮叶片22在外壳210的内侧处包括在纵向方向ld上延伸的承载结构。如先前所讨论，在该示例中的风力涡轮叶片22构造成在叶片22的外表面的一部分处接收外围设备250。此外，叶片外围设备250包括构造成接触外壳210的外表面的基部，并且该叶片外围设备250构造成磁性地联接到风力涡轮叶片22。风力涡轮叶片22可包括第一元件205，并且外围设备250可包括第二元件(参见图4至图6中的附图标记251)。第一元件205和第二元件251中的一个可为磁体，并且第一元件205和第二元件251中的另一个可为磁体或铁磁元件，如前面所解释的。
56.图3中图示的示例示出了具有处于两个不同位置中的第一元件205的风力涡轮叶片22。即，存在两个“第一元件”。注意，“第一”元件的编号不是指存在的实际元件的数量或它们被提供的顺序，相反，在该示例中的“第一元件”是使得与外围设备的磁性联接成为可能的叶片的元件(例如，集成在叶片中、附接到叶片、结合在叶片中、联接到叶片)，而在该示例中的“第二元件”表示能够实现磁性联接的外围设备的元件。
57.注意，第一元件205的数量和分布可取决于风力涡轮叶片22的特定要求。例如，有可能包括基本上在根部端201附近的第一元件205，以联接空气动力学设备或诸如传感器或其它的其它外围设备。类似地，有可能在尖部端202附近联接一个或多个第一元件205以联接用以减轻叶片振动的诸如阻尼器的其它类型的外围设备，即被动调谐质量阻尼器。
58.图4至图6穿过图3中图示的平面a-a’图示了风力涡轮叶片22和风力涡轮叶片组件200的不同示例。
59.图4示意性地图示了风力涡轮叶片22的一个示例。在图示示例中，第一元件205作为铁磁粉末分布在外壳210中。铁磁粉末的分布围绕叶片轮廓可为均匀的，或者可具有比其它区域具有更高浓度的铁磁粉末的区域。在图4的示例中，外围设备250a、250b包括作为磁体的第二元件251a、251b。更具体地，在本情况下，磁体可为永磁体。因此，外围设备可为被动的，即它不需要电功率。外围设备中的被动磁系统可降低制造、维护和调试成本。在其中第一元件205为磁体的示例中，磁体可为电磁体或永磁体。在一些示例中，电磁体可为电池供电的，或者外围设备可包括一些形式的功率源。在其它示例中，用于激活电磁体的功率可从外部提供给外围设备。
60.此外，图4图示了外围设备可位于风力涡轮叶片的压力表面处和吸力表面处。外围设备的位置取决于外围设备的性质和目的，即它是否是空气动力学设备、阻尼器设备、传感器系统或其它设备。本公开的示例允许将外围设备定位在它们最适合其功能的位置，因为有可能沿着风力涡轮叶片的整个翼弦执行磁联接。
61.图5示意性地图示了风力涡轮叶片22的另一个示例。在该示例中，风力涡轮叶片22包括三个分离的第一元件205a、205b、205c。靠近前缘203并位于叶片的压力侧处的第一元件205b可为包括在外壳210的泡沫内的铁磁粉末。此外，与布置在前缘附近的第一元件205b相关联的外围设备250b可为例如空气动力学设备250b，其同时包括呈永磁体形式的几个第
二元件251b。第一元件205a、205b、205c和第二元件251a、251b、251c的分布可为这样使得有助于外围设备250a、250b、250c在风力涡轮叶片22上的对准过程。如所讨论的，根据第一元件205a、205b、205c的性质，第二元件251a、251b、251c可为铁磁元件的磁体。
62.图5中的其它两个第一元件205a、205c位于风力涡轮叶片22的压力侧(或压力表面)和吸力侧(或吸力表面)中并朝向后缘204。如可看出，第一元件205c中的一个联接到外壳210的内表面211(在图5的示例中在压力侧处)，而另一个第一元件205a(在该示例中在吸力侧处)层压到外壳210中。根据例如阻尼要求，相关联的外围设备可具有不同的大小。因此，风力涡轮叶片组件200可包括一个或多个叶片外围设备250a、250b、250c，诸如外部机械叶片阻尼器和空气动力学设备。
63.此外，图5中的示例示出了承载结构206可包括两个翼梁，尽管可使用不同数量的翼梁。另外，可使用所谓的箱形翼梁。翼梁大体上沿着叶片的纵向方向延伸。此外，承载结构206可基本上布置在叶片22的压力中心中或靠近叶片22的压力中心，并且在示例中，第一元件205可布置在前缘203和承载结构206之间或后缘204和承载结构206之间。
64.图6示意性地示出了风力涡轮叶片22和组件200的另一个示例。在该示例中，风力涡轮叶片22包括两个第一元件205a、205b和对应的两个外围设备250a、250b。此外，该示例的风力涡轮叶片22还包括定位系统，以选择性地将第一元件205a定位在风力涡轮叶片22内部的部署位置，和/或控制其位置。
65.定位系统可包括连接到第一元件205a的延长线207，该延长线207允许从操作位置收回第一元件205a。这样的延长线可例如从毂延伸，并且可远程控制或由毂中的操作者控制。延长线可为合适的绳索、线缆或线材。
66.此外，定位系统可包括沿着纵向方向ld延伸的引导件，第一元件205a可在该引导件上移位。在示例中，定位系统还可包括一个或多个行进止动件，以选择性地限制第一元件205a沿着纵向方向ld的移位。此外，行进止动件还可作为安全措施来控制由第一元件205a行进的距离。
67.对于布置在叶片的前缘附近的元件205b，图6还示出了示例中的定位系统可包括偏置系统208，该偏置系统208构造成促进第一元件205b和外壳210的内表面212之间的接触。在图6中，偏置系统208被激活，并且第一元件205(即铁磁元件、永磁体或电磁体)基本上与外壳210的内表面212接触。偏置系统208可包括流体驱动的隔膜，当部署时，该隔膜可对第一元件205b施加压力以将其移位到期望的位置。工作流体可为诸如水、油或其它的液体或者诸如空气或其它的气体。在一些示例中，偏置系统208可备选地或附加地包括生成作用在第一元件205b上的磁力的磁体。在其中第一元件是永磁体或铁磁元件的情况中，在偏置系统208中引入电磁体可允许选择性地激活和去激活偏置系统和第一元件205b之间的磁吸引(或排斥)。偏置系统可与前面评论的延长线和引导件结合。
68.如图6中所示，第一元件205b可成形为与风力涡轮叶片22的内部几何形状相匹配。这允许第一元件205b紧密配合到风力涡轮叶片22的内表面212，并且可增强由第一元件205b经历的磁力。
69.尽管图中未示出，但在不同示例中已经示出的风力涡轮叶片22的第一元件205可通过引下线电联接到大地。因此，在雷电击中第一元件205的情况下，放电可被引导到大地，从而避开可能被雷击损坏的其它风力涡轮部件。引下线到第一元件205的联接可在叶片制
造期间或之后进行。还可包括用以增强雷电保护的其它部件。
70.注意，关于风力涡轮叶片22描述的技术特征中的一些可包括在风力涡轮组件200中，并且反之亦然。
71.图7是提供风力涡轮叶片组件200的方法700的示例的流程图。具体地，图7示出了方法700包括在框701提供风力涡轮叶片22。此外，方法700还包括在框702提供外围设备250a、250b、250c。另外，该方法还包括在框703通过将外围设备250a、250b、250c磁性地联接到风力涡轮叶片22而将外围设备250a、250b、250c附接到风力涡轮22的外表面211。
72.在一些示例中，在框701提供的风力涡轮叶片22可包括第一元件205a、205b、205c，第一元件205a、205b、205c可临时或永久地安装在风力涡轮叶片22中，并且在框702提供的外围设备250a、250b、250c可包括第二元件251a、251b、251c。如上文所解释，第一元件205a、205b、205c和第二元件251a、251b、251c中的一个可为磁体，并且第一元件205a、205b、205c和第二元件251a、251b、251c中的另一个可为磁体或铁磁元件。此外，在一些示例中，方法700还可包括选择性地将第一元件205a、205b、205c定位在风力涡轮叶片22内部的部署位置中。这可通过借助于定位系统在风力涡轮叶片22内部移位第一元件205a、205b、205c来实现。类似地，当第一元件205a、205b、205c未一体地安装到风力涡轮叶片22时，定位系统可用来从风力涡轮叶片22收回第一元件205a、205b、205c。这可例如在叶片运输期间或在风力涡轮操作期间执行。因此，定位系统允许选择性地将第一元件205a、205b、205c部署到风力涡轮叶片22的期望位置/从风力涡轮叶片22的期望位置收回。
73.在一些另外的示例中，方法700还可包括通过偏置系统208将第一元件205a、205b、205c布置成基本上邻近外壳210的内侧211。如先前所公开，偏置系统可包括流体驱动隔膜和磁体，以促进第一元件205和外壳210的内侧211之间的接触。
74.此外，方法700可在现场执行，或者在叶片22与毂20联接之前，或者在叶片22已经安装之后在塔架上执行。备选地，方法700可在叶片制造或组装期间执行。另外，方法700可包括关于风力涡轮叶片22和风力涡轮叶片组件200公开的任何技术特征以及操作它们的相关步骤。
75.在本文中公开的任何示例中，外围设备或风力涡轮叶片可包括用于加强联接的另外的附接机构。例如，在示例中，抽吸或真空设备可用来将(多个)外围设备更牢固地联接到叶片。
76.本书面描述使用示例来公开包括优选实施例的本教导，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。本领域普通技术人员可混合和匹配所描述的各种实施例中的方面以及针对每个这样的方面的其它已知等同物，以根据本技术的原理构造附加的实施例和技术。如果与附图相关的附图标记被置于权利要求书中的括号中，则它们仅仅是为了试图增加权利要求书的可理解性，而不应被解释为限制权利要求书的范围。

技术特征：
1. 一种风力涡轮叶片(22)，其在根部端(201)和尖部端(202)之间在纵向方向(ld)上延伸并且包括外壳(210)，所述外壳(210)具有限定压力表面和吸力表面的外表面(211)、前缘(203)和后缘(204)，并且所述风力涡轮叶片(22)还包括在所述纵向方向(ld)上延伸的承载结构(206)，其中所述风力涡轮叶片(22)构造成在所述叶片(22)的所述外表面(211)的一部分处接收外围设备(250a, 250b, 250c)，并且其中所述风力涡轮叶片(22)构造成磁性地联接到所述外围设备(250)。2. 根据权利要求1所述的风力涡轮叶片(22)，还包括构造成磁性地联接到所述外围设备(250a, 250b, 250c)的第二元件(251a, 251b, 251c)的第一元件(205a, 205b, 205c)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述第二元件(251a, 251b, 251c)中的一个是磁体，并且所述第一元件(205a, 205b, 205c)和所述第二元件(251a, 251b, 251c)中的另一个是磁体或铁磁元件。3. 根据权利要求2所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)层压到所述外壳(210)中或者联接到所述外壳(210)的内侧(212)。4. 根据权利要求2和3中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)是通过树脂灌注集成在所述外壳(210)中的网状物。5. 根据权利要求2至4中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)是包含在所述外壳(210)的泡沫材料中的铁磁粉末。6.根据权利要求2至5中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述磁体是电磁体或永磁体。7. 根据权利要求2至6中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述第一元件(205a, 205b, 205c)通过引下线电联接到大地。8. 根据权利要求2至7中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，还包括定位系统，以选择性地将所述第一元件(205a, 205b, 205c)定位在所述风力涡轮叶片(22)内部的部署位置中。9.根据权利要求8所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述定位系统包括延长线(207)。10. 根据权利要求8和9中任一项所述的风力涡轮叶片(22)，其中，所述定位系统包括沿着所述纵向方向(ld)延伸的引导件，所述第一元件(205a, 205b, 205c)构造成在所述引导件上移位。

技术总结
本公开涉及风力涡轮叶片、风力涡轮叶片组件和相关方法，具体地涉及风力涡轮叶片(22)，该风力涡轮叶片(22)构造成在叶片(22)的外表面(211)的一部分处接收外围设备(250a,250b,250c)，并且其中，该风力涡轮叶片(22)构造成磁性地联接到外围设备(250a,250b,250c)。本公开还涉及风力涡轮叶片组件(200)和用以提供该风力涡轮叶片组件(200)的方法(700)。力涡轮叶片组件(200)的方法(700)。力涡轮叶片组件(200)的方法(700)。


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：通用电气可再生能源西班牙有限公司
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/6/14