JP2011144810A - 風力発電設備コンポーネントの、バナジウムを主体とする硬質物質被覆体 - Google Patents

Abstract

【課題】有利な風力発電設備を提供する。
【解決手段】表面１２を備えた少なくとも１つのコンポーネント１０を有する風力発電設備１において、表面１２が、少なくとも部分的に硬質物質層１３で被覆されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、風力発電設備、ウインドパーク（風力発電基地：Windpark）ならびに風力発電設備のコンポーネントの表面の特性を改善するための方法に関する。

風力発電設備の予想された寿命を確保するためには、当該風力発電設備に組み付けられた機械的なコンポーネントの摩耗を減じることが重要である。それと同時に、経済的な観点から、風力発電設備の効率を改善することが重要である。

従来、風力発電設備では、特に機械的なコンポーネントの摩耗を最小限に抑えるか、または効率を改善するために、熱硬化法および変更された潤滑剤が使用されている。

本発明の第１の課題は、有利な風力発電設備を提供することである。本発明の第２の課題は、有利なウインドパークを提供することである。本発明の第３の課題は、風力発電設備のコンポーネントの表面の特性を改善するための有利な方法を提供することである。

第１の課題を解決するために、本発明の風力発電設備の構成では、表面を備えた少なくとも１つのコンポーネントを有する風力発電設備において、表面が、少なくとも部分的に硬質物質層で被覆されているようにした。第２の課題を解決するために、本発明のウインドパークの構成では、ウインドパークが、請求項１〜７のいずれか１項記載の本発明による少なくとも１つの風力発電設備を有しているようにした。第３の課題を解決するために、本発明の風力発電設備のコンポーネントの表面の特性を改善するための方法では、表面を、少なくとも部分的に硬質物質により被覆するようにした。

請求項２以下には、本発明の有利な別の実施形態が記載されている。

本発明による風力発電設備は、表面を備えた少なくとも１つのコンポーネント（構成要素）を有している。この表面は、少なくとも部分的に硬質物質層で被覆されている。コンポーネントは、特に機械的なコンポーネントであってよい。硬質物質層は、互いに相対的に運動させられた部分の、摩耗を最小限に抑えるためにも、効率を向上させるためにも同時に高い可能性を提供する。本発明に関連して、機械的なコンポーネントとは、特に機械的な機能を有するか、または機械的な負荷にさらされているコンポーネントであると理解され得る。

有利には、前記表面が少なくとも部分的に、バナジウムを主体とする硬質物質層、つまり主成分としてバナジウムを有する硬質物質層で被覆されていてよい。バナジウムを主体とする硬質物質層は、硬質物質層の一般的な利点に対して付加的に、自己潤滑特性を有している。この自己潤滑特性は、特に酸化バナジウムのマグネリ相の形成により実現する。バナジウムを主体とする硬質物質層の自己潤滑特性により、それぞれのコンポーネントの非常時運転特性（Notlaufverhalten）が著しく改善される。さらに、それぞれのコンポーネントの故障挙動も改善される。

バナジウムを主体とする硬質物質層は、特に、バナジウム−アルミニウム亜硝酸塩（ＶＡｌＮ）および／または酸化バナジウムを有している。既に述べたように、この被覆体は酸化バナジウムのマグネリ相の形成により、自己潤滑特性を有している。

さらに、コンポーネントの表面が、鋼を有しているか、または鋼から成っていてよい。この鋼の表面は、少なくとも部分的に、硬質物質層、有利にはバナジウムを主体とする硬質物質層で被覆されていてよい。鋼は、焼入れされた鋼か、または非焼入れ鋼であってよい。

風力発電設備のコンポーネントは、たとえばタワー、ナセル、ロータ、ロータハブ、ロータブレード、変速機、変速機に設けられたエレメント、ブレーキ、回転軸または発電機に設けられたエレメント、特に発電機の機械的なエレメントであってよい。

硬質物質層は、１０ｎｍ〜１００μｍ、有利には１０ｎｍ〜１０μｍの層厚を有していてよい。本発明によるコンポーネントの表面は、硬質物質によって部分的にしか被覆されていないか、または完全に被覆されていてもよい。

基本的には、硬質物質被覆体、特にバナジウムを主体とする硬質物質層は、それぞれのコンポーネントのための腐食防止体として機能することができる。

本発明によるウインドパークは、本発明による少なくとも１つの風力発電設備を有している。このウインドパークは、既に説明した本発明による風力発電設備と同じ特性および同じ利点を有している。これらの点については、本発明による風力発電設備に関連して述べられた説明を参照するものとする。

風力発電設備のコンポーネントの特性を改善するための本発明による方法は、コンポーネントの表面を少なくとも部分的に硬質物質で被覆することにより優れている。このコンポーネントは、有利には機械的なコンポーネントであってよい。表面を少なくとも部分的に、バナジウムを主体とする硬質物質により被覆することができると有利である。硬質物質層と、特にバナジウムを主体とする硬質物質層との利点については、本発明によるコンポーネントに関連して述べた説明を参照するものとする。表面をバナジウム−アルミニウム亜硝酸塩および／または酸化バナジウムで被覆することができると有利である。

本発明による方法を用いて、たとえば、効率および／または特に突合せ面または支承面の耐摩耗性が高められ得る。得られた被覆体は、摩耗を最小限に抑え、かつ効率を向上させることに加えて、腐食防止体としても働くことができる。

本発明による方法の枠内では、コンポーネントの表面を、硬質物質によって部分的にしか被覆しないか、または完全に被覆することができる。表面は、たとえば物理的な気相析出（physical vapor deposition、ＰＶＤ）によって被覆され得る。さらに、表面が鋼を有していてよい。この鋼は、焼入れされた鋼か、または非焼入れ鋼であってよい。硬質物質は、少なくとも部分的に鋼に被着され得る。

表面が少なくとも部分的に、１０ｎｍ〜１００μｍ、有利には１０ｎｍ〜１０μｍの層厚を有する硬質物質、特にバナジウムを主体とする硬質物質で被覆され得ると有利である。

本発明の別の特徴、特性および利点を、以下に実施例につき添付の図面に関連して詳しく説明する。

風力発電設備の概略図である。 風力発電設備のコンポーネントの部分の概略的な断面図である。

以下に本発明の１実施形態を図１および図２につき詳しく説明する。図１は、風力発電設備１の概略図である。この風力発電設備１は、タワー２と、ナセル３と、ロータハブ４とを有している。ナセル３は、タワー２の上に配置されている。ナセル３には、回転可能に支承されたロータハブ４が配置されている。このロータハブ４には、少なくとも１つのロータブレード５が取り付けられている。

さらに風力発電設備１は、少なくとも１つの回転軸６と、変速機７と、ブレーキ８と、発電機９とを有している。回転軸６と、変速機７と、ブレーキ８と、発電機９とは、ナセル３の内部に配置されている。基本的には、変速機７内では軸間隔（Achsabstand）を設けることが可能である。すなわち種々のコンポーネントが、互いに異なる回転軸を有していてよい。

図２は、風力発電設備１の機械的なコンポーネント１０の一部の断面を概略的に示している。機械的なコンポーネント１０は、たとえばタワー２、ナセル３、ロータハブ４、ロータブレード５、変速機７、ブレーキ８、回転軸６または発電機９であってよい。機械的なコンポーネント１０は、同じく、上で挙げたコンポーネントに設けられた１つのエレメントであってもよい。

機械的なコンポーネント１０は、本実施形態では、焼入れされた鋼１１または非焼入れ鋼１１を有している。鋼１１は、硬質物質層１３で被覆された表面１２を有している。硬質物質層が、バナジウムを主体とする硬質物質層であると有利である。

硬質物質層は、たとえば物理的な気相析出を用いて、鋼１１の表面１２に被着され得る。硬質物質層１３は、１０ｎｍ〜１００μｍの層厚１４を有している。硬質物質層が、最大で数μｍの厚さであると有利である。

１０ コンポーネント
１１ 鋼
１２ 表面
１３ 硬質物質層
１４ 層厚

Claims (14)

1. 表面（１２）を備えた少なくとも１つのコンポーネント（１０）を有する風力発電設備（１）において、表面（１２）が、少なくとも部分的に硬質物質層（１３）で被覆されていることを特徴とする、風力発電設備。
2. 表面（１２）が、少なくとも部分的に、バナジウムを主体とする硬質物質層で被覆されている、請求項１記載の風力発電設備。
3. バナジウムを主体とする硬質物質層が、バナジウム−アルミニウム亜硝酸塩および／または酸化バナジウムを有している、請求項２記載の風力発電設備。
4. コンポーネントの表面（１２）が鋼を有しており、該鋼の表面（１２）が、少なくとも部分的に硬質物質層（１３）で被覆されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の風力発電設備。
5. コンポーネント（１０）が、タワー（２）、ナセル（３）、ロータ、ロータハブ（４）、ロータブレード（５）、変速機（７）、変速機に設けられたエレメント、ブレーキ（８）、回転軸（６）または発電機（９）に設けられたエレメントである、請求項１から４までのいずれか１項記載の風力発電設備。
6. 硬質物質層（１３）が、１０ｎｍ〜１００μｍの層厚（１４）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の風力発電設備。
7. 硬質物質層（１３）が、１０ｎｍ〜１０μｍの層厚（１４）を有している、請求項６記載の風力発電設備。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の少なくとも１つの風力発電設備（１）を有していることを特徴とする、ウインドパーク。
9. 風力発電設備（１）のコンポーネント（１０）の表面（１２）の特性を改善するための方法において、表面（１２）を、少なくとも部分的に硬質物質（１３）で被覆することを特徴とする、風力発電設備のコンポーネントの表面の特性を改善するための方法。
10. 表面（１２）を、少なくとも部分的に、バナジウムを主体とする硬質物質で被覆する、請求項９記載の方法。
11. 表面（１２）を、バナジウム−アルミニウム亜硝酸塩および／または酸化バナジウムで被覆する、請求項９または１０記載の方法。
12. 表面（１２）を、物理的な気相析出により被覆する、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. 表面（１２）が鋼を有しており、該鋼に、硬質物質を少なくとも部分的に被着させる、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 表面（１２）を、少なくとも部分的に、１０ｎｍ〜１００μｍの層厚（１４）を有する硬質物質で被覆する、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。

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