(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン羽根（２）用の避雷システムに用いられる完全絶縁先端ユニット（１）であって、
前記先端ユニットは、
外側部（４）と内側部（５）とを含む、風力タービン羽根用の導電先端部（３）であって、前記外側部が先端レセプタを形成する導電先端部と、
少なくとも１つのサイドレセプタベース（６）であって、前記羽根の外面に配置される１以上のサイドレセプタ（７）を機械的に搭載するために導電材料からなり、前記各サイドレセプタとの間で電気的接続を確立する少なくとも１つのサイドレセプタベースと、
前記先端レセプタの内側部と前記サイドレセプタベースとの電気的接続を形成する内側先端ユニット導体（８）と、
前記少なくとも１つのサイドレセプタベースから前記羽根の根端部（１１）に向かって長手方向に前記風力タービン羽根内で延在する引下げ導体（１０）の最外部を形成する絶縁電気ケーブル（９）と、
前記絶縁電気ケーブルと前記先端ユニットの他の導電部との電気的接続を確立する接続素子（１２）と、を備え、
前記先端部の前記内側部、前記サイドレセプタベース、前記内側先端ユニット導体、前記接続素子、および前記絶縁電気ケーブルの一端がすべて鋳造によって絶縁材料（１３）に埋め込まれ、前記先端部の前記外側部および前記絶縁電気ケーブルの他端のみが前記絶縁材料によって覆われずに残る、先端ユニット。
【請求項２】
前記絶縁電気ケーブルは、保護されていない高圧ケーブルである、請求項１に記載の先端ユニット。
【請求項３】
前記接続素子は、前記少なくとも１つのサイドレセプタベースに統合される、請求項１または２に記載の先端ユニット。
【請求項４】
前記内側先端ユニット導体は、前記絶縁電気ケーブルの一部によって形成される、請求項３に記載の先端ユニット。
【請求項５】
ケーブル絶縁体が、前記内側先端ユニット導体を形成する前記絶縁電気ケーブルの部分から除去されている、請求項４に記載の先端ユニット。
【請求項６】
前記先端部の前記外側部の最外点と前記先端部に最も近い前記サイドレセプタベースの中心との間の距離は、０．３メートル〜２メートルである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項７】
前記先端部から最も遠い前記サイドレセプタベースの中心と前記絶縁電気ケーブルが前記先端ユニットの鋳造部から離れる点との間の距離は、０．１メートル〜０．５メートルである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項８】
前記先端部の前記外側部は、前記先端ユニットの残りの部分に解放可能に装着される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項９】
前記先端部の前記外側部および前記内側部が、一体的に構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１０】
前記先端ユニットは、接着剤によって前記風力タービン羽根に装着される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１１】
鋳造に使用される前記絶縁材料は、ポリマー材料、ポリマーナノ複合体、熱可塑性材料、熱硬化性材料、絶縁発泡材料、またはこれらの組み合わせからなるリストのうちの少なくとも１つの材料である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１２】
前記鋳造絶縁材料の最小厚みは、３ｍｍ〜３０ｍｍである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１３】
鋳造に使用される前記絶縁材料は、前記先端ユニットの外面と前記先端ユニット内部の導電部と間の少なくとも２０ｋＶの電位差に耐えるように設定される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１４】
前記先端部の前記外側部は、少なくとも部分的に銅または銅合金からなる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１５】
前記先端部の前記外側部は、少なくとも部分的に炭化タングステンからなる、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１６】
前記先端部の前記外側部は、少なくとも部分的に鋼からなる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１７】
前記先端部の前記外側部は、少なくとも部分的にアルミニウムからなる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１８】
前記先端部の前記内側部は、少なくとも部分的に鉄からなる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項１９】
前記先端部の前記内側部は、少なくとも部分的に銅からなる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２０】
前記先端部の前記内側部は、少なくとも部分的に真鍮からなる、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２１】
前記内側先端ユニット導体は、放熱溶接によって前記先端部の前記内側部に機械的および電気的に接続される、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２２】
前記先端部の前記内側部は、少なくとも部分的にアルミニウムからなる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２３】
前記内側先端ユニット導体は、接触マンドレルクリンプ加工などのクリンプ加工接続によって前記先端部の前記内側部に機械的および電気的に接続される、請求項２２に記載の先端ユニット。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのサイドレセプタベースは、少なくとも部分的にアルミニウムからなる、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２５】
前記内側先端ユニット導体および／または前記絶縁電気ケーブルは、接触マンドレルクリンプ加工によって前記少なくとも１つのサイドレセプタベースに機械的および電気的に接続される、請求項２４に記載の先端ユニット。
【請求項２６】
前記内側先端ユニット導体および／または前記絶縁電気ケーブルは、放熱溶接によって前記少なくとも１つのサイドレセプタベースに機械的および電気的に接続される、請求項２４に記載の先端ユニット。
【請求項２７】
前記絶縁電気ケーブルは、サイドレセプタベースにボルト締めされるケーブルラグを終端とする、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２８】
特定の種類の風力タービン羽根で使用される前記先端ユニットの所望の外側の幾何学形状および寸法が、超過材料を標準化先端ユニットの外面に追加することによって、所定の幾何学形状および最小寸法を有する前記標準化先端ユニットのカスタマイズを通じて取得される、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の先端ユニット。
【請求項２９】
前記追加の超過材料が前記先端ユニットの鋳造に使用されるものと同じ絶縁材料であり、前記先端ユニットの鋳造と前記超過材料の追加とが単独工程で実行される、請求項２８に記載の先端ユニット。
【請求項３０】
請求項１〜２９のいずれか１項に記載の先端ユニット（１）を備える、風力タービン羽根（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン羽根用の避雷システムに用いられる先端ユニットに関し、先端ユニットは、先端レセプタと、電気絶縁材料によって覆われる１つのユニットとして埋め込まれる少なくとも１つのサイドレセプタと、を備える。
【背景技術】
【０００２】
大半の既知の風力タービン羽根用避雷システムは、１以上の内側に配置される引下げ導体と、羽根の外面に配置される複数の雷レセプタと、を備える。
【０００３】
上記システムの周知の課題は、雷が風力タービン羽根の目的位置、すなわち外部装着点、いわゆる雷レセプタに落ちるだけでなく、直接、羽根の構造を通じて避雷システムの内部導電部にも落ちる可能性があることである。このような事態は、通常は雷の衝撃に関連して放出される大量のエネルギーのため、風力タービン羽根に重大な構造上の損傷を及ぼすことがある。
【０００４】
もう１つの周知の課題は、避雷システムの外部雷レセプタが雷の衝撃によって損傷を負う可能性があるため、受ける雷の衝撃の回数に応じて、レセプタの寿命が限定されることである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、当該技術において既知なソリューションの上記の欠点を少なくとも部分的に克服する風力タービン羽根用の避雷システムに用いられる先端ソリューションを提供することである。
【０００６】
本発明は、風力タービン羽根用の避雷システムの完全絶縁先端ユニットに関し、この先端ユニットは、外側部と内側部とを含む、風力タービン羽根用の導電先端部であって、外側部が先端レセプタを形成する導電先端部と、少なくとも１つのサイドレセプタベースであって、羽根の外面に配置される１以上のサイドレセプタを機械的に搭載するために導電材料からなり、各サイドレセプタとサイドレセプタベースとの間で電気的接続を確立する少なくとも１つのサイドレセプタベースと、先端レセプタの内側部とサイドレセプタベースとの電気的接続を形成する内側先端ユニット導体と、少なくとも１つのサイドレセプタベースから羽根の根端部に向かって長手方向に風力タービン羽根内で延在する引下げ導体の最外部を形成する絶縁電気ケーブルと、絶縁電気ケーブルと先端ユニットの他の導電部との電気的接続を確立する接続素子と、を備え、先端部の内側部、サイドレセプタベース、内側先端導体、接続素子、および絶縁電気ケーブルの一端がすべて鋳造によって絶縁材料に埋め込まれ、先端部の外側部および絶縁電気ケーブルの他端のみが絶縁材料によって覆われずに残る。
【０００７】
上述したように構成される先端ユニットを使用することによって、避雷システムの内側部に直接、すなわち、風力タービン羽根構造を通じて伝わる落雷の衝撃リスクが、風力タービン羽根の先端部において排除される、あるいは少なくとも大幅に低減される。
【０００８】
本発明の一実施形態では、絶縁電気ケーブルは、保護されていない高圧ケーブルである。
高圧ケーブルの使用は、落雷の衝撃の場合に生じるような大きな電位差に耐えるのに十分なケーブル絶縁体がこのようなケーブルに設けられるという点で有益である。
【０００９】
本発明の一実施形態では、接続素子は、少なくとも１つのサイドレセプタベースに統合される。
サイドレセプタベースに接続素子を組み込むことで、先端ユニット内の構成要素の数と電気接続点が低減される。
【００１０】
本発明の一実施形態では、内側先端ユニット導体は、絶縁電気ケーブルの一部によって形成される。
絶縁ケーブルの一部が内側先端ユニット導体を形成する結果、先端ユニット内の構成要素の数と電気接続点が低減される。
【００１１】
本発明の一実施形態では、ケーブル絶縁体が、内側先端ユニット導体を形成する絶縁電気ケーブルの部分から除去されている。
内側先端ユニット導体を形成する絶縁電気ケーブルの部分からケーブル絶縁体を除去することによって、先端ユニットの製造工程が簡易化される。
【００１２】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部の最外点と先端部に最も近いサイドレセプタベースの中心との間の距離は、０．３メートル〜２メートル、好ましくは０．８メートル〜１．２メートルである。
上述の距離の範囲では、先端レセプタと風力タービン羽根の最も近いサイドレセプタとの間の距離が最適化される。
【００１３】
本発明の一実施形態では、先端部から最も遠いサイドレセプタベースの中心と絶縁電気ケーブルが先端ユニットの鋳造部から離れる点との間の距離は、０．１メートル〜０．５メートル、好ましくは０．１５メートル〜０．３メートルである。
上述の距離の範囲は、先端ユニットの内側部を直接的な落雷の衝撃から十分に保護することが証明されている。
【００１４】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部は、先端ユニットの残りの部分に解放可能に装着される。
先端部に解放可能に装着された外側部を使用することで、多すぎるおよび／または激しすぎる落雷の衝撃によって損傷または破損していない場合、避雷システムの先端レセプタの外側部を交換することができる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部および内側部が、１つの共通部に統合される。
先端ユニットの外側部および内側部を１つの共通部に統合する結果、先端ユニット内の構成要素の数と電気接続点が低減される。
【００１６】
本発明の一実施形態では、先端ユニットは、接着剤によって風力タービン羽根に装着される。
先端ユニットを風力タービン羽根に装着する接着剤を使用するということは、風力タービン羽根の構造部を貫通する必要がない、あるいは装着に関連して他の形で脆弱化させる必要がないということである。
【００１７】
本発明の一実施形態では、鋳造に使用する絶縁材料は、ポリマー材料、ポリマーナノ複合体、熱可塑性材料、熱硬化性材料、絶縁発泡材料、またはこれらの組み合わせからなるリストのうちの少なくとも１つの材料である。
上述の種類の材料は、この目的に必要な所要の機械的および電気的特性を備えたいくつかの材料を含むことが証明されている。
【００１８】
本発明の一実施形態では、鋳造絶縁材料の最小厚みは、３ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍである。
上述の厚さの範囲は、先端ユニットの内側部への直接的な落雷の衝撃を回避するのに十分な絶縁を確保することが証明されている。
【００１９】
本発明の一実施形態では、鋳造に使用される絶縁材料は、先端ユニットの外面と先端ユニット内部の導電部との間の少なくとも２０ｋＶ、好ましくは少なくとも２００ｋＶの電位差に耐えるように設定される。
上述の範囲内での電位差に対する保護は、先端ユニットの内側部への直接的な落雷の衝撃に対する所望の保護を達成するのに十分であることが証明されている。
【００２０】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部は、少なくとも部分的に銅または銅合金からなる。
銅を使用することで、超高導電性、高伝熱性、ひいては、アーク連結工程に適した優れた特性が確保される。さらに、銅を使用することで、先端部の外側部に放熱溶接工程を利用することができる。
【００２１】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部は、少なくとも部分的に炭化タングステンからなる。
炭化タングステンを使用することで、高導電性、高伝熱性、超高融解温度が確保され、それゆえに、落雷による腐食を抑えるための低サセプタンスが確保される。特に、他の材料に炭化タングステンを被覆すると、長行程構成要素の性能が向上することが証明されている。炭化物の化学的安定性が高いと、腐食関連の問題のリスクが大幅に低減される。
【００２２】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部は、少なくとも部分的に鋼からなる。
鋼を使用すると、超高機械的強度が確保され、比較的低コストで腐食関連の問題のリスクが低減される。さらに、鋼を使用することで、放熱溶接工程の使用が可能になる。
【００２３】
本発明の一実施形態では、先端部の外側部は、少なくとも部分的にアルミニウムからなる。
アルミニウムを使用すると、比較的低コストで簡易な機械処理が可能になる。
【００２４】
本発明の一実施形態では、先端部の内側部は、少なくとも部分的に鉄からなる。
鉄を使用すると、高機械的強度が確保され、比較的低コストで簡易な機械処理が可能になる。さらに、鉄を使用すると、放熱溶接工程の使用が可能になる。
【００２５】
本発明の一実施形態では、先端部の内側部は、少なくとも部分的に銅からなる。
銅を使用すると、超高導電性が確保され、腐食関連の問題のリスクが低減される。さらに、銅を使用することで、先端部の外側部に放熱溶接工程を利用することができる。
【００２６】
本発明の一実施形態では、先端部の内側部は、少なくとも部分的に真鍮からなる。
真鍮の使用は、銅の有益な効果の少なくともいくつかを低コストで、延性の低い材料を用いて実現することができることを意味する。耐食真鍮を使用すると、過酷な環境に良好に順応できる。
【００２７】
本発明の一実施形態では、内側先端ユニット導体は、放熱溶接によって先端部の内側部に機械的および電気的に接続される。
放熱溶接を使用する結果、非常に強力な機械的接続と非常に良好な電気的接続が実現される。
【００２８】
本発明の一実施形態では、先端部の内側部は、少なくとも部分的にアルミニウムからなる。
アルミニウムを使用すると、比較的低コストで簡易な機械処理が可能になる。
【００２９】
本発明の一実施形態では、内側先端ユニット導体は、接触マンドレルクリンプ加工などのクリンプ加工接続によって先端部の内側部に機械的および電気的に接続される。
接触マンドレルクリンプ加工を使用すると、費用効率の高い機械的および電気的接続が実現される。
【００３０】
本発明の一実施形態では、少なくとも１つのサイドレセプタベースは、少なくとも部分的にアルミニウムからなる。
アルミニウムを使用すると、比較的低コストで簡易な機械処理が可能になる。
【００３１】
本発明の一実施形態では、内側先端ユニット導体および／または絶縁電気ケーブルが、接触マンドレルクリンプ加工によって少なくとも１つのサイドレセプタベースに機械的および電気的に接続される。
接触マンドレルクリンプ加工を使用すると、費用効率の高い機械的および電気的接続が実現される。
【００３２】
本発明の一実施形態では、内側先端ユニット導体および／または絶縁電気ケーブルは、放熱溶接によって少なくとも１つのサイドレセプタベースに機械的および電気的に接続される。
放熱溶接を使用する結果、非常に強力な機械的接続と非常に良好な電気的接続が実現される。
【００３３】
本発明の一実施形態では、絶縁電気ケーブルは、サイドレセプタベースにボルト締めされるケーブルラグを終端とする。
ボルト締めされるケーブルラグを使用すると、費用効率の高い、確実な機械的および電気的接続が実現される。
【００３４】
本発明の一実施形態では、特定の種類の風力タービン羽根で使用される先端ユニットの所望の外側の幾何学形状および寸法が、超過材料を標準化先端ユニットの外面に追加することによって、所定の幾何学形状および最小寸法を有する標準化先端ユニットのカスタマイズを通じて取得される。
カスタマイズされた標準化先端ユニットを使用することで、より標準化され、それによってより費用効率の高い製造が可能になる。
【００３５】
本発明の一実施形態では、追加の超過材料が先端ユニットの鋳造に使用されるものと同じ絶縁材料であり、先端ユニットの鋳造と超過材料の追加とが単独工程で実行される。
鋳造工程の一環として超過材料を追加すると、より単純で費用効率の高い製造が可能になる。
【００３６】
本発明の一実施形態では、追加の超過材料は、風力タービン羽根の内側外郭と外郭内に配置される標準化先端ユニットとの間の空隙を満たすように追加される発泡材である。
標準化先端ユニットを風力タービン羽根に配置した後、超過材料を追加することによって、様々な種類の風力タービン羽根における先端ユニットの使用の柔軟性が向上する。
【００３７】
本発明の別の側面によると、上述したような先端ユニットを備える風力タービン羽根に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明のいくつかの例示の実施形態を、図面を参照して以下より詳細に説明する。
【００３９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る先端ユニットを有する風力タービン羽根の先端部の概略図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の一実施形態に係る先端ユニットの斜視図であり、絶縁材が取り除かれている。
【図２ｂ】図２ｂは、絶縁材を含む図２ａに示す先端ユニットの斜視図である。
【図３ａ】図３ａは、図２ｂに示す先端ユニットの側面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａに示す先端ユニットの断面図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明の第１の実施形態に係る先端ユニットの先端部の内側部の概略図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の第２の実施形態に係る先端ユニットの先端部の内側部の概略図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の第３の実施形態に係る先端ユニットの先端部の内側部の概略図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係るサイドレセプタベースの概略図である。
【図６ａ】図６ａは、本発明の一実施形態に係る、図５に示すサイドレセプタベースと先端ユニットの他の導電部との機械的および電気的接続を概略的に示す。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の一実施形態に係る、図５に示すサイドレセプタベースと先端ユニットの他の導電部との機械的および電気的接続を概略的に示す。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明の２つの異なる実施形態に係る、図５に示すサイドレセプタベースと先端ユニットの他の導電部との機械的および電気的接続を示す概略断面図である。
【図６ｄ】図６ｄは、本発明の２つの異なる実施形態に係る、図５に示すサイドレセプタベースと先端ユニットの他の導電部との機械的および電気的接続を示す概略断面図である。
【図７ａ】図７ａは、本発明の一実施形態に係る、先端ユニットのサイドレセプタベースと風力タービン羽根外郭との機械的接続を示す概略断面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の一実施形態に係る、先端ユニットのサイドレセプタベースと風力タービン羽根外郭との機械的接続を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、どのように、本発明の一実施形態に係る先端ユニット１を、風力タービン羽根２の先端に配置することができるかを示す。先端ユニット１は、好ましくは、２成分エポキシ系接着剤、即硬性ポリウレタン接着剤、２成分ポリウレタン接着剤、２成分硬化アクリレート系接着剤、またはその他のポリマー接着剤などの適切な接着剤によって風力タービン羽根２に装着される。
【００４１】
図２ａおよび２ｂを参照して以下より詳細に説明する先端ユニット１は、その長軸が風力タービン羽根２の長軸と少なくとも略平行に配置されるため、先端部３の外側部４が風力タービン羽根２の先端を形成し、絶縁ケーブル９が風力タービン羽根２の長軸に沿って根端部の方向に延在する引下げ導体１０の最外部を形成する。
【００４２】
図２ａは本発明の一実施形態に係る先端ユニット１の全体透視図であり、絶縁材１３が取り除かれている。図示の先端ユニット１は４つの導電素子を備える、すなわち、先端部３の外側部４および内側部５が、内側先端ユニット導体８を通じてサイドレセプタベース６に電気的および機械的に接続される。内側先端ユニット導体８は、一体化される接続素子１２によってサイドレセプタベース６に接続される。絶縁電気ケーブル９は、風力タービン羽根２の避雷システムの引下げ導体１０の最外部を形成し、同じ接続素子１２によってサイドレセプタベース６に接続される。よって、先端ユニット１のすべての導電部５、６、８、９は、相互に電気的および機械的に接続される。
【００４３】
図２ｂは、絶縁材１３が取り除かれていないことを除き、図２ａに示すものと同じ先端ユニット１を示す。よって、先端ユニット１から風力タービン羽根２の根端部および先端部３の内側部５の末端部へ内側に向かって引下げ導体１０を形成する絶縁電気ケーブル９の部分を除き、先端ユニット１のすべての導電部５、６、８、９は、ポリマーナノ複合体、熱可塑性材料、熱硬化性材料、絶縁発泡材料、またはこれらの組み合わせなどの電気絶縁材１３によって完全に覆われる。この絶縁材１３の厚さ、幾何形状、材料特性は、環境条件（振動、温度サイクル、湿度など）と雷被爆中の電界、風力タービン羽根の通常動作に耐えるように設定される。
【００４４】
よって、２つの経路でのみ、落雷は、先端ユニット１の内側部５、６、８、９、ひいては、風力タービン羽根２のこの部分を通じて延在する引下げ導体１０に達することができる。１つは、先端部３の外側部４によって形成される避雷システムの先端レセプタを通る経路であり、外側部は、電気絶縁材１３によって覆われない端部を通じて先端部３の内側部５に機械的および電気的に接続される。もう１つは、外郭の外面に配置される、あるいは風力タービン羽根２の外郭面と面一であって、先端ユニット１自体の一部ではないサイドレセプタ７（図示せず）を通る経路である。サイドレセプタ７は、風力タービン羽根２の外郭２４（図示せず）とサイドレセプタベース６を覆う電気絶縁材１３とを通って、サイドレセプタベース６に機械的および電気的に接続される。落雷が先端レセプタと風力タービン羽根２の外面に配置されるサイドレセプタ７とを通ってしか内側の避雷システムに達することができないという事実は、落雷が風力タービン羽根２のこの部分の構造部品を通過しないことを意味する。これにより、風力タービン羽根２の先端部の構造部品の損傷または破損のリスクが排除される、あるいは少なくとも大幅に低減される。
【００４５】
サイドレセプタベース６の周囲の先端ユニット１の円筒部の端部で、絶縁材１３は、図８ａおよび８ｂを参照して以下より詳細に説明するように、接着材２３（図示せず）の配置のために表面に凹部を形成する。
【００４６】
図３ａおよび３ｂはそれぞれ、図２ｂに示す先端ユニット１の側面図と断面図である。
【００４７】
図４ａは、本発明の第１の実施形態に係る先端ユニット１の先端部３の内側部５の概略図である。先端部３の内側部５を形成する導電材料に応じて、内側先端ユニット導体８は、様々な方法、たとえば放熱溶接または接触マンドレルクリンプ加工などのクリンプ加工接続を使用して内側部５に機械的および電気的に接続することができる。
【００４８】
図４ｂは、本発明の第２の実施形態に係る先端ユニット１の先端部３の内側部５の概略図である。本実施形態は、先端部３の外側部４（図示せず）の装着を簡易化するために、先端部３の内側部５にフランジ１４を設けた点で、図４ａに示す実施形態と異なる。
【００４９】
図４ｃは、本発明の第３の実施形態に係る先端ユニット１の先端部３の内側部５の概略図である。本実施形態では、先端部３の内側部５には、先端部３の外側部４（図示せず）の装着のために、いくつかの搭載穴１５が設けられる。
【００５０】
図５は、本発明の一実施形態に係る先端ユニット１のサイドレセプタベース６の斜視図である。基本的に、サイドレセプタベース６は、銅またはアルミニウムなどの導電材料から成る円筒状に構成される。図示する実施形態では、接続素子１２は、貫通孔１２の形状でサイドレセプタベース６に統合される。図６ａおよび６ｂを参照してより詳細に後述するように、凹部１６は、押圧ツール１８（図示せず）のアクセスのために、貫通孔１２と平行に、貫通孔１２から短い距離をおいて円筒面に形成される。サイドレセプタ７（図示せず）は、風力タービン羽根２の外郭と先端ユニット１を覆う電気絶縁材１３とを通って、サイドレセプタベース６の端面１７に一部を突き通す／ねじ込むことによって、サイドレセプタベース６に電気的および機械的に接続することができる。
【００５１】
図６ａおよび６ｂは、本発明の一実施形態に係る、図５に示すサイドレセプタベース６と、先端ユニット１の内側先端ユニット導体８および絶縁電気ケーブル９との機械的および電気的接続を概略的に示す。
【００５２】
導電部８、９は、サイドレセプタベース６の貫通孔によって形成される接続素子１２に配置され、押圧ツール２１を使用して、凹部１６と貫通孔１２間の比較的薄い壁を内側先端ユニット導体８および絶縁電気ケーブル９に押圧することによって、サイドレセプタベース６とこれらの導電部８、９間に堅固で確実な機械的および電気的接続が形成される。押圧ツール２１の作用は、図６ｂの押圧マーク２２によって概略的に示す。
【００５３】
図６ａに示す実施形態においてサイドレセプタベース６を形成する円筒の２つの端面は、先端ユニット１が搭載されたとき、風力タービン羽根２（図示せず）の内側外郭部の面と揃うようにわずかに傾斜している。
【００５４】
図６ｃおよび６ｄは、本発明の２つの異なる実施形態に係る、図５に示すサイドレセプタベース６と先端ユニット１の他の導電部８、９との間の機械的および電気的接続を示す概略断面図である。
【００５５】
図６ｃに示す第１の実施形態では、内側先端ユニット導体８と絶縁電気ケーブル９は、それぞれ２つの端部から接続素子１２を形成する貫通孔に配置された２つの異なる部分からなる。一方、図６ｄに示す他の実施形態では、内側先端ユニット導体８と絶縁電気ケーブル９は、接続素子１２を形成する貫通孔を貫通する同じ物理的ケーブルによって形成される。
【００５６】
図７ａおよび７ｂは、本発明の一実施形態に係る、先端ユニット１のサイドレセプタベース６と風力タービン羽根外郭２４との機械的接続を示す概略断面図である。
【００５７】
接着材２３は、図７ａに示すようなサイドレセプタベース６を含む先端ユニット１の円筒部の両端で絶縁材１３に形成される凹部２０に配置される。先端ユニット１が図７ｂに示すように風力タービン羽根外郭２４間に配置されると、接着材２３によって、先端ユニット１と風力タービン羽根外郭２４とが確実に気密に接続される。
【００５８】
つまり、空気または水がサイドレセプタ７に達する可能性がなく、サイドレセプタ７が、風力タービン羽根２の外郭２４、接着材２３、サイドレセプタベース６を覆う電気絶縁材１３を通って、サイドレセプタベース６に機械的および電気的に接続される。これによって、サイドレセプタ７の設置に関連する腐食問題のリスクと、風力タービン羽根外郭２４内のサイドレセプタ７露出部分からの内部放電のリスクとが大幅に低減される。
【符号の説明】
【００５９】
１．先端ユニット
２．風力タービン羽根
３．風力タービン羽根用の先端部
４．先端部の外側部
５．先端部の内側部
６．サイドレセプタベース
７．サイドレセプタ
８．内側先端ユニット導体
９．絶縁電気ケーブル
１０．引下げ導体
１１．風力タービン羽根の根端部
１２．接続素子
１３．絶縁材
１４．先端部の外側部の装着用フランジ
１５．先端部の外側部用の搭載穴
１６．押圧ツールのアクセス用凹部
１７．サイドレセプタの搭載面
１８．押圧ツール
１９．追加絶縁材
２０．接着剤用の凹部を有する面
２１．押圧ツール
２２．押圧マーク
２３．接着材
２４．風力タービン羽根外郭
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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