本发明涉及一种风轮机，所述风轮机包括旋转部件和固定部件，所述旋转部件包括转子和风轮机轮毂，该转子带有至少一个叶片，该风轮机轮毂具有至少一个封闭结构或类似的壁结构，及所述固定部件包括机舱，该机舱带有至少一个封闭结构或类似的壁结构。所述部件的至少其中之一包括所述封闭结构的导电膜层，所述导电膜层与地电位连接，其中，所述膜层形成一屏蔽，所述屏蔽包围所述部件，并保护部件免受电磁场的影响。本发明还涉及制造所述封闭结构的方法。
旋转部件，所述旋转部件包括转子和风轮机轮毂，所述转子具有至少一个叶片，所述风轮机轮毂具有至少一个封闭结构，固定部件，所述固定部件包括机舱，所述机舱具有至少一个封闭结构，其特征在于，
所述旋转部件以及所述固定部件均包括使各自的封闭结构与地电位连接的导电膜层，所述导电膜层分别形成包围所述旋转部件以及包围所述固定部件的屏蔽，并保护它们免受电磁场影响。
2.根据权利要求1所述的风轮机，其特征在于，所述导电薄膜层施加在所述旋转部件的封闭结构和固定部件的封闭结构的内表面或外表面上。
3.根据权利要求2所述的风轮机，其特征在于，所述表面分别是覆盖所述机舱和所述轮毂的加强结构的所述机舱的盖和所述轮毂的盖。
4.根据权利要求1所述的风轮机，其特征在于，所述屏蔽每个都形成法拉第笼。
5.根据前述权利要求之一所述的风轮机，其特征在于，所述导电膜层每个都用保护性涂层覆盖。
6.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，所述旋转部件和所述固定部件均还包括雷达中性构造层。
7.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都是导电箔。
8.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都是由导电丝制成的导电丝网。
9.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都是雷达中性材料。
10.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都是作为包括导电材料的油漆施加的涂层。
11.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都是作为包括导电材料的粉末涂料施加的涂层。
12.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都选自这样的组，该组包括包括铜的导电金属箔、包括铝的导电丝网以及它们的任意组合。
13.根据权利要求1所述的风轮机，其特征在于，所述旋转部件的封闭结构和所述固定部件的封闭结构均由至少两个封闭部件制成。
14.根据权利要求13所述的风轮机，其特征在于，所述至少两个封闭部件通过所述至少两个封闭部件上的接触区进行电连接。
15.根据权利要求13或14所述的风轮机，其特征在于，所述至少两个封闭部件通过导电粘合装置进行电连接。
16.根据权利要求1-4之一所述的风轮机，其特征在于，每个所述导电膜层都连接到所述至少一个风轮机转子叶片的避雷器系统。
-形成旋转部件，所述旋转部件包括转子和风轮机轮毂，所述转子具有至少一个叶片，所述风轮机轮毂具有至少一个封闭结构，-形成固定部件，所述固定部件包括机舱，所述机舱具有至少一个封闭结构，以及-在所述旋转部件以及所述固定部件上都施加使它们各自的封闭结构与地电位连接的导电膜层，其中，所述导电膜层分别形成包围所述旋转部件以及包围所述固定部件的屏蔽，并保护它们免受电磁场影响。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述导电膜层施加到所述机舱和所述轮毂的盖的内表面或外表面上，以建立法拉第笼。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，每个所述导电膜层都是导电箔。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，每个所述导电膜层都是导电丝网，所述导电丝网由导电丝制成。
21.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，每个所述导电膜层都是作为油漆施加的涂层，该油漆包括导电材料。
22.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，每个所述导电膜层都是作为粉末涂料施加的涂层，该粉末涂料包括导电材料。
23.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：-将导电膜层放置在所述旋转部件的封闭结构以及所述固定部件的封闭结构二者的表面上，-用气密性箔覆盖所述旋转部件的封闭结构以及所述固定部件的封闭结构以形成气密性容器，和-在所述容器内形成真空，
以便将所述导电层形成、定位并固定到所述旋转部件的封闭结构和所述固定部件的封闭结构的所述表面上。
24.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，每个所述导电膜层都选自这样的组，该组包括包括铜的导电金属箔、包括铝的导电丝网以及它们的任意组合。
25.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，每个所述导电膜层都被保护性涂层覆盖。
26.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述旋转部件的封闭结构以及所述固定部件的封闭结构均由至少两个封闭部件制成。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少两个封闭部件通过所述至少两个封闭部件上的接触区域进行电连接。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少两个封闭部件通过导电粘合装置进行电连接。
包括形成为法拉第笼的封闭结构的风轮机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种包括封闭结构的风轮机和一种制造所述封闭结构的方法。
背景技术
[0002] 特别地，雷电电流在风轮机中产生辐射的电磁场，灵敏的电子设备例如微控制器可能暴露所述电磁场中。由此电磁场可能因在电子设备中引起电磁感应电流而对电子设备造成相当大的损坏，这可能导致风轮机的故障。
[0003] 以前，已经将不同形式的法拉第笼应用到风轮机部件上，尤其是部件内的各分段上，例如连接到地电位的全金属或鸡网结构。
[0004] 现有技术的一个问题是实现电磁保护，由于法拉第笼的设计局限，所述电磁保护是实用而且有效的。
[0005] 另一个问题是现有技术的法拉第笼的构造对经常的物理响应例如机舱的振动很敏感，所述振动造成法拉第笼结构的疲劳断裂，因此限制了屏蔽能力。
[0006] 本发明的目的是建立一种没有上述问题的技术，尤其是提供一种风轮机，所述风轮机具有足够的屏蔽以免受由雷击所产生的进入电磁波辐射的影响。本发明还涉及一种制造风轮机的方法。
发明内容
[0007] 本发明提供一种风轮机，所述风轮机包括：
[0008] -旋转部件，所述旋转部件包括转子和风轮机轮毂，所述转子具有至少一个叶片，所述风轮机轮毂具有至少一个封闭结构(包封结构)或类似的壁结构，和
[0009] -固定部件，所述固定部件包括机舱，该机舱具有至少一个封闭结构或类似的壁结构，
[0010] 所述部件的至少之一包括连接所述封闭结构与地电位的导电膜层，其中所述导电膜层形成一屏蔽(防护)，该屏蔽包围所述部件并能防电磁场。
[0011] 术语“膜”是指一种出现和/或施加到一结构上或者覆盖一结构的分开的连续层。
[0012] 由此保证位于所述屏蔽的内部的设备免受到来的辐射电磁场的影响，所述电磁场在所述封闭结构处产生。
[0013] 作为例子，击中风轮机避雷装置的雷电可造成雷电电流的产生，该雷电电流则可沿避雷装置产生辐射电磁场，位于附近的灵敏电子设备例如微控制器可能暴露于该电磁场中。由此电磁场可能由于电流在所述设备中的电磁感应对电子设备造成相当大的损害，所述电磁感应可引起设备本身的物理损坏，并且在最坏的情况下可能导致风轮机停机。
[0014] 通过利用导电材料膜层覆盖现有的、包围旋转部件和/或固定部件例如轮毂和/或机舱的壁结构，并将所述壁结构连接到地电位上，能形成一种屏蔽构造，所述屏蔽构造完全封闭所述部件，因而可实现对位于屏蔽内的灵敏设备的最大程度的屏蔽，所述屏蔽又对所述设备形成最佳保护，以免受到来的辐射电磁场的电流感应的影响。
[0015] 另外，可保证在所述旋转部件和/或固定部件内部所产生的电磁场被有效地抑制，并且不会引起所述电磁场对周围环境的辐射。
[0016] 在本发明的一方面，所述导电膜层施加到所述封闭结构的内表面和/或外表面上，因而保证所述膜层的施加可以作为精加工和/或后处理进行，从而使所述封闭结构的制造更容易。另外，可保证所施加的膜层不与基本封闭结构构造的结构性能相矛盾。
[0017] 在本发明的另一方面，所述表面是机舱和/或轮毂的盖，所述盖覆盖机舱和/或轮毂的加强结构，例如是机舱和/或轮毂的玻璃纤维盖。
[0018] 在本发明的另一方面，所述屏蔽形成法拉第笼。
[0019] 术语“法拉第笼”是指这样一种封闭结构，该封闭结构用于通过围绕受保护的设备以例如地电位为基准形成导电性封闭来排除或反射到来的辐射电磁场。所述法拉第笼的屏蔽能力与许多参数有关，例如它必须避开的电磁场的频率。所述法拉第笼的表面中的孔限制它的屏蔽能力，也就是说，为了实现有效屏蔽，表面中的孔必须显著小于待阻挡的辐射的波长。
[0020] 在本发明的另一方面，所述导电膜层由保护性涂层，例如PVC层，覆盖。由此保证所述导电膜层免受物理损坏一例如腐蚀和刮擦，所述物理损坏会限制它的对到来的辐射电磁场的屏蔽能力。
[0021] 在本发明的还一方面，所述部件的所述至少其中之一还包括一层雷达中性构造。例如，用合适的雷达吸收性材料包覆风轮机机舱可以显著减少来自机舱的干扰反射式电磁能，所述电磁能例如将被风轮机附近的一个或多个雷达解释为杂波。另外，通过将机舱的反射部件设计成基本上将所有到来的RF能一例如雷达辐射-朝向与到来的能的方向不同的方向反射，可以得到基本上相同的效果。
[0022] 在本发明的另一方面，所述导电膜层是导电箔，例如导电金属箔，所述导电金属箔包括铝、铜、锌或类似的导电材料。通过将导电箔用作导电膜层，可保证建立有效的屏蔽。另外，将导电箔用于屏蔽是众所周知的技术，并且可以使用这里的经验。
[0023] 在本发明的另一方面，所述导电膜层是导电丝网，该导电丝网用导电丝制成，该导电丝例如为碳纤维丝或类似纤维和/或包括铝、铜、锌或类似导电金属材料的导电金属材料丝。通过将由导电丝制成的导电丝网用作导电膜层，可保证在形成所述屏蔽时使用实际上可能更软的材料。另外，可确保减少所述膜层以及由此所述封闭结构的总重量。
[0024] 在本发明的另一方面，所述导电膜层是雷达中性材料。雷达中性(雷达失效)材料是指所述材料的构造具有这种性能，即，位于风轮机附近并向风轮机发射雷达RF能的雷达在它的接收机处接收到的、反射自所述材料的雷达RF能显著减少或者基本上没有。由此保证基本上不从风轮机反射能量而扰动所述雷达接收机。
[0025] 在本发明的另一方面，所述导电膜层是作为油漆施加(施用，涂敷)的涂层，它包括导电材料，例如石墨、铝、铜、锌或类似的导电材料。由此保证导电膜层可被施加成光滑而均匀的层，从而保证没有尖锐的点或边缘从所述封闭结构的表面中突出，由此增强在所述结构上工作的人员的安全性。
[0026] 在本发明的另一方面，所述导电膜层是作为粉末涂层(涂料)施加的涂层，它包括导电性材料，例如石墨、铝、铜、锌或类似的导电材料。由此保证膜层可被施加成光滑而均匀的层，从而保证没有尖锐的点或边缘从所述封闭结构的表面中伸出，由此增强在所述结构上工作的人员的安全性。
[0027] 在本发明的另一方面，所述导电膜层作为不同类型的组合建立，例如包括铜的导电金属箔和包括铝的导电丝网，或类似的组合。由此保证可以将不同类型的导电膜层施加到所述结构上和/或所述结构的不同部件上，其中每种类型仍然最适合全部形成有效的屏蔽。
[0028] 在本发明的另一方面，所述封闭结构用至少两个封闭部件形成，例如分成多个封闭部件的机舱封闭件。由此可保证更容易制造和组装所述封闭结构部件，同时保持完整的封闭结构。
[0029] 在本发明的另一方面，所述封闭部件通过所述封闭部件上的接触区进行电连接，例如通过表面间直接接触、通过片弹簧与表面的接触、通过公/母连接器、通过导电垫片或者类似的接触方法进行电连接。由此保证构成所述封闭结构的所述封闭部件不会或基本不会在所述导电屏蔽的表面留下孔，因此保持它的防电磁辐射的能力。另外，保证了所述接触区保持有效的电接触，而不管周围条件例如振动、湿度和温度如何变化。
[0030] 在本发明的另一方面，所述封闭部件通过导电粘合装置进行电连接。由此保证所述接触区保持有效的电接触，而不管周围条件例如振动、湿度和温度如何变化。
[0031] 在本发明的另一方面，所述导电膜层连接到所述至少一个风轮机转子叶片的避雷器系统上。由此保证所述封闭结构是整个避雷器系统的一部分。
[0032] 本发明还涉及一种用于制造根据权利要求1-14之一所述的风轮机的至少一个封闭结构的方法。
[0033] 在本发明的用于制造风轮机的至少一个封闭结构的方法的一方面，将所述导电膜层施加到所述封闭结构上，所述方法包括以下步骤：
[0034] -将导电膜层放置在所述封闭结构的表面上，
[0035] -用形成气密性容器的气密性箔覆盖所述封闭结构，和
[0036] -在所述容器内形成真空。
[0037] 由此保证所述导电膜层可以用更一致的方式形成、定位和固定到所述封闭结构上。这保证所述导电膜层可以在没有显著的易受损不平点的情况下被施加，所述不平点可能引起所述膜层的退化，从而限制屏蔽能力。
[0038] 本发明还涉及一种风轮机，所述风轮机包括：
[0039] 一个或多个风轮机部件，所述风轮机部件具有至少一个封闭结构，[0040] 其中，使用屏蔽材料以减少或除去HF信号的辐射。
[0041] 在本发明的另一方面，所述屏蔽材料是雷达中性材料。
[0042] 在本发明的另一方面，所述屏蔽材料可防电磁场。
[0043] 在本发明的又一方面，所述屏蔽材料是雷达中性材料并且可防电磁场。
[0044] 在本发明的另一方面，所述一个或多个风轮机部件是风轮机机舱。
附图说明
[0045] 下面将参照附图说明本发明，在附图中：
[0046] 图1示出当从前面看时的大型现代风轮机，
[0047] 图2示出包围机舱的支承构造的机舱盖结构，
[0048] 图3示出本发明的一个实施例中的一个盖部件的壁的构造，
[0049] 图4a和4b示出用于将导电层施加在盖部件上的方法的一个实施例，[0050] 图5a示出暴露在一个盖部件上的接触区的一个实施例，
[0051] 图5b和5c示出两个连在一起的盖部件的接触区的侧视图实施例。
具体实施方式
[0052] 图1示出一现代风轮机1。该风轮机1包括设置在基座(地基)上的塔架2。塔架2的顶部上安放有带偏航机构的风轮机机舱3。
[0053] 低速轴从机舱前面伸出，并通过风轮机轮毂4与风轮机转子连接。风轮机转子包括至少一个转子叶片，例如三个转子叶片5，如图所示。
[0054] 风轮机具有雷电保护系统，所述雷电保护系统用于当风轮机遭受雷击时将雷电的电流传导到地电位6。雷电保护系统包括在叶片末端处的接闪器、在叶片的表面处或内部的引下线、通向风轮机固定部分的传输区、及通向地电位6的引下线。
[0055] 图2示意性示出位于塔架2上的风轮机舱3和轮毂4的视图，它们包括盖部件7，该盖部件7围绕所述机舱3和轮毂4的负荷承载结构8。常规盖部件7由复合材料如增强塑料或玻璃纤维制成。所述盖部件设计成使得内部部件完全与各种环境条件隔开。另外，所述盖保证足够的噪音抑制。
[0056] 图3示意性示出本发明的一个实施例中所述盖部件7之一的壁的构造。该构造包括基本的增强塑料或玻璃纤维构造9、导电层10和可选的保护涂层11。通过使所述盖部件7衬有导电材料10并保证在接触区12处分开的盖部件7之间足够的电连接，所述机舱盖将总体上形成防止电磁辐射的防护屏蔽。
[0057] 在一个实施例中，所述防护屏蔽形成为法拉第笼。
[0058] 雷电电流沿避雷装置产生辐射电磁场，位于机舱3内的灵敏电子设备例如微控制器可能暴露于所述电磁场中。
[0059] 通过在所述防护屏蔽/法拉第笼和通向地电位6的风轮机雷电保护系统之间形成足够的连接，可以保证防止例如所述电子设备免受到来的辐射电磁场的影响。
[0060] 在本发明的另一方面中，所述部件的所述至少一个还包括雷达中性构造层。例如，用合适的雷达吸收材料包覆风轮机机舱可以显著减少反映来自机舱的电磁能量的干扰，该干扰例如可被风轮机附近的一个或多个雷达解释为杂波。另外，通过将机舱的反射部分设计成基本上将所有到来的RF能量，例如雷达辐射，朝向与到来的能量方向不同的方向反射，可以得到同样的效果。
[0061] 在本发明的另一实施例中，导电层10是雷达中性构造。例如，用合适的雷达吸收材料包覆风轮机机舱可以显著减少反映来自机舱的电磁能量的干扰，该干扰例如可被风轮机附近的一个或多个雷达解释为杂波。
[0062] 另外，通过将机舱的反射部分设计成基本上将所有到来入的RF能量，例如雷达辐射，朝向与到来的能量方向不同的方向反射，可以得到同样的效果。
[0063] 在本发明的另一实施例中，盖部件7包括分开的雷达中性材料层。
[0064] 在本发明的又一实施例中，所述导电层10和所述雷达中性材料例如以网状构造连接，其中网的一部分构成所述导电层10，而网的另一部分构成雷达吸收层。
[0065] 对于不同的实施例，将机舱盖部件7中的一个或多个的一层或多层设计成基本上将所有到来的RF能量，例如雷达辐射，朝向与到来的能量方向不同的方向反射。
[0066] 图4a示出在本发明的一个实施例如何将导电层10施加到盖部件7的表面上。所述导电层10放置在盖部件7的内部表面上，并用气密性箔13覆盖。在所述气密性箔13内侧抽真空，并且如图4b中箭头所指出的，大气压将把导电层形成、定位并固定到所述盖部件7的表面上。
[0067] 导电层施加到盖部件7的表面上的过程可以在制造盖部件7的场所实施。
[0068] 图5a示意性示出暴露在一个盖部件7上的接触区12的一个实施例。接触区12的主要目的是在所连接的盖部件之间建立有效的连接，以便形成所述防止电磁辐射进入的法拉第笼。为达到该目的，必须在所连接的盖部件7之间沿整个接触区12建立充分的接触，因为法拉第笼中的任何孔或者断开的表面都将限制它的屏蔽能力，所述屏蔽能力与辐射的波长有关，也就是说，表面中的孔必须显著小于该辐射的波长，以便防止该辐射侵入。
[0069] 在这个实施例中，所述接触区包括所连接的盖部件7上的经由片弹簧14形成的接触，所述片弹簧14每个都连接到所述导电层10上。许多类型的用于在各盖部件7之间形成接触的措施都是可行的，例如通过使用所述片弹簧14、通过导电垫片或者在所述接触区12上施加导电胶。
[0070] 另外，该实施例包括涂布到盖部件7的除接触区12以外的部分上的保护涂层11。
[0071] 图5b和5c示出所述实施例中的连在一起的两个盖部件7的接触区12的侧视图。片弹簧14形成盖部件7之间的连接，并保证所述盖部件7之间的足够的电耦合。
[0072] 标号明细表
[0073] 1、风轮机
[0074] 2、塔架
[0075] 3、机舱
[0076] 4、轮毂
[0077] 5、叶片
[0078] 6、地电位
[0079] 7、盖部件
[0080] 8、机舱的负荷承载结构
[0081] 9、增强塑料或玻璃纤维
[0082] 10、导电层
[0083] 11、接触区
[0084] 12、气密性箔
[0085] 13、片弹簧
