CN103410684A - 一种风力机叶片减振方法及装置 - Google Patents

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玄东吉
申允德
李振哲
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Abstract

本发明公开了一种风力机叶片减振方法及装置，通过在风力机叶片的腔体内植入电磁阻尼装置，电磁阻尼装置采用多个相邻排斥的永久磁铁对叶片的外来冲击进行吸振、减振，同时通过围绕在多个永久磁铁上的线圈将永久磁铁之间的振动能转化为电能；装置包括轮毂（2），轮毂（2）上均布设有若干个叶片（1），每个叶片（1）上设有电磁阻尼装置（3）；所述的电磁阻尼装置（3）包括安装在叶片腔体（4）内的圆柱形立柱（5），圆柱形立柱（5）内设有多个相邻排斥的永久磁铁，圆柱形立柱（5）上缠绕有线圈（9）。本发明不仅能提高叶片本身的阻尼特性，还能进行吸振、减振，从而提高叶片的使用寿命，并能将振动能转化为电能供其他电器使用。

Description

一种风力机叶片减振方法及装置
技术领域
本发明涉及一种风力机叶片减振方法及装置，特别是一种能延长使用寿命的风力机叶片减振方法及装置。
背景技术
风力发电作为一种可再生的绿色新能源，正日益受到人们的重视与关注。风力发电机需要用叶片将流动的风能转化为发电机转动的动能，因此叶片是风力发电机中最基础、最关键的部件，也是风力发电机技术的重点和难点。其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。恶劣的环境和长期不停地运转对叶片的要求有：比重轻且具有最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负荷的考验；叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、紫外线照射和雷击的性能好。因此，采用常规的叶轮会导致使用寿命短，效果较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种风力机叶片减振方法及装置。本发明不仅能提高叶片本身的阻尼特性，还能进行吸振、减振，从而提高叶片的使用寿命，并能将振动能转化为电能供其他电器使用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种风力机叶片减振方法，其特征在于：通过在风力机叶片的腔体内植入电磁阻尼装置，电磁阻尼装置采用多个相邻排斥的永久磁铁对叶片的外来冲击进行吸振、减振，同时通过围绕在多个永久磁铁上的线圈将永久磁铁之间的振动能转化为电能。
前述的风力机叶片减振方法中，所述的多个相邻排斥的永久磁铁，是3个依次排列设置在圆柱形立柱内的永久磁铁，3个永久磁铁相邻之间的极性相同从而产生排斥力。
前述的风力机叶片减振方法中，所述的线圈缠绕在圆柱形立柱上。
前述的风力机叶片减振方法中，所述的风力机叶片表面以及叶片的腔体内分别涂覆外复合材料层和内复合材料层，所述的外复合材料层和内复合材料层均是由纤维强化复合材料层和碳纤维复合材料层叠加构成。
实现前述的风力机叶片减振方法用的风力机叶片减振装置，其特征在于：包括轮毂，轮毂上均布设有若干个叶片，每个叶片上设有电磁阻尼装置；所述的电磁阻尼装置包括安装在叶片腔体内的圆柱形立柱，圆柱形立柱内设有多个相邻排斥的永久磁铁，圆柱形立柱上缠绕有线圈。
前述的风力机叶片减振装置中，所述的多个相邻排斥的永久磁铁包括依次排列的第一永久磁铁、第二永久磁铁和第三永久磁铁，第一永久磁铁、第二永久磁铁和第三永久磁铁相邻之间的极性相同设置。
前述的风力机叶片减振装置中，所述的单个叶片上设置一个或多个电磁阻尼装置。
前述的风力机叶片减振装置中，所述的叶片表面设有一层外复合材料层。
前述的风力机叶片减振装置中，所述的腔体内设有一层内复合材料层。
前述的风力机叶片减振装置中，所述的外复合材料层和内复合材料层均是由纤维强化复合材料层和碳纤维复合材料层叠加构成。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过在叶片的腔体内设置电磁阻尼装置，使得叶片在工作过程中受到外来冲击和振动时，电磁阻尼装置可以用来吸振、减振，从而保护叶片使得可以正常工作，因此可以提高叶片的寿命、疲劳强度以及防振能力；并且电磁阻尼装置中的线圈将振动能转换为电能，还可以用来为叶片上的传感器或其他低功耗系统提供不间断的电能，使用不受限制，使用方便。本发明的装置还具有振动阻尼效果好、功能多样，实施结构简单的特点。
图1是本发明的结构示意图；
图2是电磁阻尼装置的结构示意图。
附图中的标记为：1-叶片，2-轮毂，3-电磁阻尼装置，4-腔体，5-圆柱形立柱，6-第一永久磁铁，7-第二永久磁铁，8-第三永久磁铁，9-线圈。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，本发明的实施方式不限于下述实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。
具体实施方式
实施例。一种风力机叶片减振方法，其特征在于：通过在风力机叶片的腔体内植入电磁阻尼装置，电磁阻尼装置采用多个相邻排斥的永久磁铁对叶片的外来冲击进行吸振、减振，同时通过围绕在多个永久磁铁上的线圈将永久磁铁之间的振动能转化为电能；所述的多个相邻排斥的永久磁铁，是3个依次排列设置在圆柱形立柱内的永久磁铁，3个永久磁铁相邻之间的极性相同从而产生排斥力；所述的线圈缠绕在圆柱形立柱上；所述的风力机叶片表面以及叶片的腔体内分别涂覆外复合材料层和内复合材料层，所述的外复合材料层和内复合材料层均是由纤维强化复合材料层和碳纤维复合材料层叠加构成。
实现上述的风力机叶片减振方法用的风力机叶片减振装置，构成如图1和2所示，包括轮毂2，轮毂2上均布设有若干个叶片1，每个叶片1上设有电磁阻尼装置3；所述的电磁阻尼装置3包括安装在叶片腔体4内的圆柱形立柱5，圆柱形立柱5内设有多个相邻排斥的永久磁铁，圆柱形立柱5上缠绕有线圈9。
所述的多个相邻排斥的永久磁铁包括依次排列的第一永久磁铁6、第二永久磁铁7和第三永久磁铁8，第一永久磁铁6、第二永久磁铁7和第三永久磁铁8相邻之间的极性相同设置（即第一永久磁铁6和第二永久磁铁7的相对端极性相同；第一永久磁铁7和第二永久磁铁8的相对端极性相同）。
所述的单个叶片1上设置一个或多个电磁阻尼装置3，可根据叶片的大小来确定设置的数量。
所述的叶片1表面设有一层外复合材料层。所述的腔体4内设有一层内复合材料层。所述的外复合材料层和内复合材料层均是由纤维强化复合材料层和碳纤维复合材料层叠加构成。
本发明的原理如下：当风力机在工作时，旋转的叶片会受到外来冲击和振动，从而压缩叶片腔体内相互排斥的永久磁铁，永久磁铁在线圈内来回运动从而产生了电能，本发明不但有效的进行吸振、减振，以此保护叶片可以正常工作，提高叶片的寿命、疲劳强度以及防振能力，还可以将产生的电能用来为叶片上的传感器或其他低功耗系统提供不间断的电能，使用不受限制，使用方便。本发明还在叶片的内外面上涂覆弹性阻尼材料层，从而更好的保护叶片，提高阻尼特性，使用效果较好。

Claims (10)

1.一种风力机叶片减振方法，其特征在于：通过在风力机叶片的腔体内植入电磁阻尼装置，电磁阻尼装置采用多个相邻排斥的永久磁铁对叶片的外来冲击进行吸振、减振，同时通过围绕在多个永久磁铁上的线圈将永久磁铁之间的振动能转化为电能。
2.根据权利要求1所述的风力机叶片减振方法，其特征在于：所述的多个相邻排斥的永久磁铁，是3个依次排列设置在圆柱形立柱内的永久磁铁，3个永久磁铁相邻之间的极性相同从而产生排斥力。
3.根据权利要求2所述的风力机叶片减振方法，其特征在于：所述的线圈缠绕在圆柱形立柱上。
4.根据权利要求1所述的风力机叶片减振方法，其特征在于：所述的风力机叶片表面以及叶片的腔体内分别涂覆外复合材料层和内复合材料层，所述的外复合材料层和内复合材料层均是由纤维强化复合材料层和碳纤维复合材料层叠加构成。
5.实现权利要求1～4任一项权利要求所述的风力机叶片减振方法用的风力机叶片减振装置，其特征在于：包括轮毂（2），轮毂（2）上均布设有若干个叶片（1），每个叶片（1）上设有电磁阻尼装置（3）；所述的电磁阻尼装置（3）包括安装在叶片腔体（4）内的圆柱形立柱（5），圆柱形立柱（5）内设有多个相邻排斥的永久磁铁，圆柱形立柱（5）上缠绕有线圈（9）。
6.根据权利要求5所述的风力机叶片减振装置，其特征在于：所述的多个相邻排斥的永久磁铁包括依次排列的第一永久磁铁（6）、第二永久磁铁（7）和第三永久磁铁（8），第一永久磁铁（6）、第二永久磁铁（7）和第三永久磁铁（8）相邻之间的极性相同设置。
7.根据权利要求5所述的风力机叶片减振装置，其特征在于：所述的单个叶片（1）上设置一个或多个电磁阻尼装置（3）。
8.根据权利要求5所述的风力机叶片减振装置，其特征在于：所述的叶片（1）表面设有一层外复合材料层。
9.根据权利要求8所述的风力机叶片减振装置，其特征在于：所述的腔体（4）内设有一层内复合材料层。
10.根据权利要求9所述的风力机叶片减振装置，其特征在于：所述的外复合材料层和内复合材料层均是由纤维强化复合材料层和碳纤维复合材料层叠加构成。
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