本實用新型涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，本實用新型涉及一種動力吸振裝置、包括該動力吸振裝置的用于風力發(fā)電機組的葉片及風力發(fā)電機組。

背景技術(shù)：

風力發(fā)電機機組在工作時，葉片承受風力、旋轉(zhuǎn)向心力以及轉(zhuǎn)軸振動等多重影響，因此葉片會持續(xù)被激勵而產(chǎn)生振動。

一般而言，振動體會有多個或無數(shù)階頻率，前幾階低頻對物體影響較大。因此對葉片而言，可只考慮前幾階低頻。葉片主要在揮舞方向(垂直于葉片前緣和后緣所在面的方向)和擺振方向(平行于葉片前緣和后緣所在面的方向)上振動。這兩個方向的振動，特別是基頻振動(是指固有頻率的最低階頻率)，可能會導致葉片的負載增大、葉片斷裂，甚至會使風力發(fā)電機組產(chǎn)生振動。因此減小這種振動變得十分必要。

在現(xiàn)有技術(shù)中公開了以下兩種方式以對葉片進行減振：一種方式是在葉片腔體內(nèi)植入電磁阻尼裝置對葉片進行減振，然而該電磁阻尼裝置過于昂貴且維護困難；另一種方式是在葉片葉尖部位安裝U型管，U型管盛有液體，作為阻尼裝置，然而當時間較長時，U型管中的液體會通過空腔壁擴散，這會降低減振效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單且具有優(yōu)良的減振效果的動力吸振裝置、用于風力發(fā)電機組的葉片及風力發(fā)電機組。

根據(jù)本實用新型的一方面，一種動力吸振裝置可包括：腔體；質(zhì)量體，可活動地設置在所述腔體內(nèi)，并將所述腔體分成第一腔體和第二腔體；彈性構(gòu)件，設置在所述第一腔體和/或所述第二腔體內(nèi)，所述彈性構(gòu)件的第一端連接到所述質(zhì)量體，所述彈性構(gòu)件的第二端連接到所述腔體或振動體；阻尼結(jié)構(gòu)，設置在所述腔體上或所述腔體內(nèi)。

可選地，所述阻尼結(jié)構(gòu)可包括使所述第一腔體和/或所述第二腔體的內(nèi)部與所述腔體的外部連通的阻尼孔、設置在所述腔體的內(nèi)壁與所述質(zhì)量體之間的阻尼縫以及沿所述腔體的長度方向設置在所述第一腔體和/或所述第二腔體內(nèi)的阻尼器中的一個或一個以上。

可選地，所述阻尼孔可以為穿透第一腔體和/或第二腔體的側(cè)壁的孔，和/或為使所述腔體的端壁的一部分敞開的開口。

可選地，在所述阻尼結(jié)構(gòu)包括所述阻尼縫的情況下，所述腔體的側(cè)壁的與所述阻尼縫對應的至少一部分可包括外殼體、內(nèi)殼體以及由所述外殼體和所述內(nèi)殼體圍成的空腔。

可選地，在所述空腔內(nèi)可設置有阻尼器和/或連接所述外殼體和所述內(nèi)殼體的彈簧。

可選地，在所述阻尼結(jié)構(gòu)包括所述阻尼縫的情況下，所述腔體可以為封閉腔體，且在所述第一腔體和所述第二腔體內(nèi)填充有氣體或液體。

可選地，所述腔體的端壁可具有開口，所述阻尼器和彈性構(gòu)件的第一端可連接到所述質(zhì)量體，所述阻尼器和彈性構(gòu)件的第二端可連接到所述振動體?？蛇x地，所述腔體的端部封閉，所述阻尼器和所述彈性構(gòu)件的第二端可連接到所述腔體的端壁。

可選地，所述動力吸振裝置還可包括：限位開關(guān)，限制所述質(zhì)量體的運動；傳感器，檢測所述振動體的振動加速度；控制器，所述控制器根據(jù)所述傳感器的檢測結(jié)果控制所述限位開關(guān)的打開或關(guān)閉。

根據(jù)本實用新型的另一方面，一種用于風力發(fā)電機組的葉片可包括一個或一個以上如上所述的動力吸振裝置。

可選地，在所述葉片中設置一個所述動力吸振裝置，并且所述動力吸振裝置的吸振方向為所述葉片的揮舞方向或所述葉片的擺振方向?？蛇x地，在所述葉片中可設置兩個或兩個以上所述動力吸振裝置，其中，一個或一個以上動力吸振裝置的吸振方向為所述葉片的揮舞方向，一個或一個以上動力吸振裝置的吸振方向為所述葉片的擺振方向。

可選地，所述葉片可包括前緣、后緣、連接前緣和后緣并圍成空腔的第一殼體和第二殼體以及設置在所述空腔內(nèi)并支撐第一殼體和第二殼體的腹板，所述動力吸振裝置被固定到所述腹板、所述第一殼體和所述第二殼體中的兩個或三個上。

根據(jù)本實用新型的另一方面，一種風力發(fā)電機組包括如上所述的葉片。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本實用新型的上述和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中：

圖1是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的動力吸振裝置的安裝狀態(tài)的示意圖；

圖2是圖1的動力吸振裝置的外觀的示意圖；

圖3是圖2的動力吸振裝置的內(nèi)部構(gòu)造的示意圖；

圖4是沿圖3的A-A線截取的截面圖，示出了具有第一種阻尼結(jié)構(gòu)的動力吸振裝置的示例；

圖5是動力吸振裝置的另一實施例的示意圖，示出了具有第二種阻尼結(jié)構(gòu)的動力吸振裝置的示例；

圖6是動力吸振裝置的又一實施例的示意圖，示出了具有第三種阻尼結(jié)構(gòu)的動力吸振裝置的示例；

圖7是圖6的P部分的放大圖。

具體實施方式

下面，將參照附圖詳細描述本實用新型的實施例。

圖1是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的動力吸振裝置的安裝狀態(tài)的示意圖，圖2是圖1的動力吸振裝置的外觀的示意圖，圖3是圖2的動力吸振裝置的內(nèi)部構(gòu)造的示意圖，圖4是沿圖3的A-A線截取的截面圖，示出了具有第一種阻尼結(jié)構(gòu)的動力吸振裝置的示例，圖5是動力吸振裝置的另一實施例的示意圖，示出了具有第二種阻尼結(jié)構(gòu)的動力吸振裝置的示例，圖6是動力吸振裝置的又一實施例的示意圖，示出了具有第三種阻尼結(jié)構(gòu)的動力吸振裝置的示例，圖7是圖6的P部分的放大圖。

根據(jù)本實用新型的示例性實施例的動力吸振裝置100可被安裝在振動體10中，以對振動體10進行減振。振動體10可以是任何需要減振的裝置，而不受具體限制。根據(jù)本實用新型的實施例，如圖1所示，振動體10可以是風力發(fā)電機組的葉片。下面，以動力吸振裝置100安裝在風力發(fā)電機組的葉片10中為例進行描述。

由于葉片10靠近葉尖的部位振動較大，因此可將根據(jù)本實用新型的示例性實施例的動力吸振裝置100設置在葉片10的葉尖至葉片的長度的50％的位置范圍內(nèi)。

葉片10包括前緣11、后緣12、連接前緣11和后緣12并圍成空腔的第一殼體13和第二殼體14以及設置在所述空腔內(nèi)并支撐第一殼體13和第二殼體14的腹板15。腹板15為一個或一個以上，圖1中示出了兩個腹板15。

如圖1所示，動力吸振裝置100可被布置并固定在腹板15以及第一殼體13和第二殼體14之間。具體地，動力吸振裝置100可被固定到腹板15、第一殼體13和第二殼體14中的兩個或兩個以上。

此外，動力吸振裝置100可被設置為使其吸振方向朝向葉片10的揮舞方向(垂直于葉片前緣11和后緣12所在面的方向)和/或擺振方向(平行于葉片前緣11和后緣12所在面的方向)，從而沿揮舞方向和/或擺振方向吸收葉片10的振動能量，起到減振作用。

例如，在圖1中，動力吸振裝置100的吸振方向為其長度方向，當將動力吸振裝置100設置為使其長度方向朝向葉片10的揮舞方向時，動力吸振裝置100可沿揮舞方向吸收振動能量。此外，當將動力吸振裝置100設置為使其長度方向朝向葉片10的擺振方向時(即，使圖1中示出的動力吸振裝置100在平行于紙面的平面內(nèi)順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)90度)，動力吸振裝置100可沿擺振方向吸收振動能量。

以下，將參照圖2至圖7詳細描述根據(jù)本公開的示例性實施例的動力吸振裝置100的結(jié)構(gòu)。

如圖2至圖4所示，根據(jù)本實用新型的示例性實施例的動力吸振裝置100可包括腔體110、設置在腔體110中的質(zhì)量體120、連接在質(zhì)量體120上的彈性構(gòu)件130以及設置在腔體110上或設置在腔體110內(nèi)的阻尼結(jié)構(gòu)。

腔體110的形狀不受具體限制，例如，可以是如圖3至如圖6中所示的筒狀。腔體110的端壁的一部分可以是敞開的(如圖5所示)，也可以是不敞開的(如圖4和圖6所示)。

動力吸振裝置100可通過腔體110固定到葉片10。為了牢固地固定動力吸振裝置100，腔體110可通過固定到第一殼體13、第二殼體14和一對腹板15中的兩個或三個上而被固定到葉片10。

例如，如圖4和圖6所示，在腔體110的端壁未敞開的情況下，腔體110的兩個端壁可分別固定到葉片10的第一殼體13和第二殼體14。如圖5所示，在腔體110的端壁敞開的情況下，腔體110的側(cè)壁可通過支架41和42固定到第一殼體13和腹板15。但本實用新型不限于此，例如，腔體110的側(cè)壁可通過支架41和42固定到第二殼體14和腹板15。

如圖3至圖6所示，質(zhì)量體120設置在腔體110中并可在腔體110中沿腔體110的長度方向做活塞式運動。質(zhì)量體120可在腔體110的長度方向上將腔體110分成第一腔體111和第二腔體112。

質(zhì)量體120的材料和形狀不受具體限制，只要其可在腔體110中沿長度方向做活塞式運動即可。此外，質(zhì)量體120的質(zhì)量可根據(jù)振動體10(稍后將對其進行描述)的固有頻率來合理地確定。

彈性構(gòu)件130可沿腔體110的長度方向設置在第一腔體111和/或第二腔體112內(nèi)。也就是說，可僅在第一腔體111和第二腔體112中的一個中設置彈性構(gòu)件130，也可在第一腔體111和第二腔體112中均設置彈性構(gòu)件130。彈性構(gòu)件130的第一端可連接到質(zhì)量體120，彈性構(gòu)件130的第二端可連接到腔體110或振動體10。

例如，如圖4和圖6所示，在腔體110的端壁未敞開的情況下，彈性構(gòu)件130的第二端可連接到腔體110的第一端壁或第二端壁，在這種情況下，振動體10的振動可通過腔體110傳遞給彈性構(gòu)件130。例如，如圖5所示，在腔體110的端壁的一部分敞開的情況下，彈性構(gòu)件130的第二端可連接到振動體10，在這種情況下，振動體10的振動可直接傳遞給彈性構(gòu)件130。在圖5所示的示例中，動力吸振裝置100的吸振方向為葉片10的揮舞方向，彈性構(gòu)件130的第二端可連接到第一殼體13或第二殼體14。

應理解的是，在將圖5中的動力吸振裝置100逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)90度以將動力吸振裝置100的吸振方向設置成葉片10的擺振方向時，彈性構(gòu)件130的第二端可連接到腹板15。

可選地，彈性構(gòu)件130可以為彈性系數(shù)為k的彈簧，彈簧的彈性系數(shù)k可根據(jù)振動體10的固有頻率來合理地確定。

根據(jù)本實用新型的實施例，振動體10(例如，葉片)的振動能量可轉(zhuǎn)化為彈性構(gòu)件130的彈性勢能。彈性構(gòu)件130的恢復力可使質(zhì)量體120在腔體110中做往復運動。也就是說，彈性構(gòu)件130的彈性勢能可轉(zhuǎn)化為質(zhì)量體120的機械能(包括動能和重力勢能)。

根據(jù)本實用新型的實施例，動力吸振裝置100的阻尼結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造為消耗質(zhì)量體120的機械能。

例如，在利用根據(jù)本實用新型的動力吸振裝置100來吸收振動體10的振動能量時，振動體10的振動能量可轉(zhuǎn)化為彈性構(gòu)件130的彈性勢能，彈性構(gòu)件130的彈性勢能可轉(zhuǎn)化為質(zhì)量體120的機械能，質(zhì)量體120的機械能可被阻尼結(jié)構(gòu)消耗，以這種方式，動力吸振裝置100可吸收振動體10的振動能量，從而起到減振的作用。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，動力吸振裝置100的阻尼結(jié)構(gòu)可包括阻尼孔140。阻尼孔140為使第一腔體111和/或第二腔體112的內(nèi)部空氣與外部空氣連通而進行空氣交換的孔。如圖2至圖4所示，阻尼孔140可以為穿透第一腔體111和/或第二腔體112的側(cè)壁的孔。在第一腔體111或第二腔體112中，可設置一個或更多個孔。例如，如圖5所示，阻尼孔140可以為使腔體110的兩個端壁的一部分敞開的開口。

在阻尼結(jié)構(gòu)包括阻尼孔140的情況下，質(zhì)量體120的機械能可轉(zhuǎn)化為腔體110內(nèi)空氣的內(nèi)能，腔體110內(nèi)的空氣通過阻尼孔140與腔體110外的空氣進行交換，從而消耗振動體10(例如，葉片)的振動能量，起到減振的作用。

根據(jù)本實用新型的另一實施例，阻尼結(jié)構(gòu)可包括阻尼器。如圖5所示，阻尼器150可沿腔體110的長度方向(質(zhì)量體的運動方向)設置在第一腔體111和/或第二腔體112內(nèi)。在圖5所示的示例中，由于腔體110為端部的一部分敞開的結(jié)構(gòu)，因此，阻尼器150的第一端連接到質(zhì)量體120，阻尼器150的第二端連接到第二殼體14。此外，應理解的是，在將5中的動力吸振裝置100逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)90度以將動力吸振裝置100的吸振方向設置成葉片10的擺振方向時，阻尼器150的第二端可連接到腹板15。

此外，雖然圖5中示出了在第一腔體111中設置彈性構(gòu)件130、在第二腔體112中設置阻尼器150的示例，但本公開不限于此，也可在圖5的第一腔體111和第二腔體112中同時設置彈性構(gòu)件130和阻尼器150。

此外，在圖4示出的腔體110的端壁未敞開的情況下，雖然僅示出了第一腔體111和第二腔體112中設置了彈簧150，但是，也可在圖4中的第一腔體111和/或第二腔體112內(nèi)設置阻尼器。這種情況下，阻尼器的第一端可連接到質(zhì)量體120，阻尼器的第二端可以連接到腔體110的端壁。此外，可將圖4中的第一腔體111或第二腔體112內(nèi)的彈性構(gòu)件130替換成阻尼器150，也可在圖4的第一腔體111和第二腔體112內(nèi)同時設置彈性構(gòu)件130和阻尼器150。

阻尼器150可具有本領(lǐng)域公知的結(jié)構(gòu)，其能夠消耗質(zhì)量體120的機械能。例如，可使用彈簧阻尼器、液壓阻尼器、脈沖阻尼器、旋轉(zhuǎn)阻尼器、粘滯阻尼器、阻尼滑軌等作為根據(jù)本實用新型的阻尼器150。

在阻尼結(jié)構(gòu)包括阻尼器150的情況下，阻尼器150可吸收質(zhì)量體120的機械能，從而消耗振動體10的振動能量，起到減振的作用。

根據(jù)本實用新型的另一實施例，阻尼結(jié)構(gòu)可包括設置在腔體110的內(nèi)壁與質(zhì)量體120之間的阻尼縫160，如圖6和圖7所示，阻尼縫160連通第一腔體111和第二腔體112。阻尼縫160的寬度不受具體限制，只要其能夠連通第一腔體111和第二腔體112即可。

根據(jù)本實用新型的阻尼結(jié)構(gòu)可以同時包括阻尼孔140和阻尼縫160，也可以只包括阻尼縫160，而不包括阻尼孔140。

當阻尼結(jié)構(gòu)包括阻尼縫160而不包括阻尼孔140時，腔體110可以是封閉結(jié)構(gòu)，因此除了可在腔體110內(nèi)填充空氣之外，還可在腔體110內(nèi)填充液體。在這種情況下，阻尼縫160能夠使得第一腔體111和第二腔體112內(nèi)的空氣或液體的流通，保證質(zhì)量體120能夠順利地運動，從而將振動體10的振動能量轉(zhuǎn)化為彈性構(gòu)件130的彈性勢能，然后轉(zhuǎn)化為質(zhì)量體120的機械能(包括動能和勢能)，最終，質(zhì)量體120的機械能可轉(zhuǎn)化為氣體或液體的內(nèi)能而被消耗掉。

根據(jù)本實用新型的實施例，如圖7所示，可使腔體110的側(cè)壁的與阻尼縫160對應的至少一部分30包括外殼體31、內(nèi)殼體32以及由外殼體31和內(nèi)殼體32圍成的空腔33。由于設置了空腔33，因此在流體(空氣或液體)流過阻尼縫160時，內(nèi)殼體32可更容易變形，因此可更好地保證第一腔體111和第二腔體112內(nèi)的空氣或液體的流通。

另外，可在空腔33內(nèi)設置連接外殼體31和內(nèi)殼體32的彈簧34。在這種情況下，彈簧34使得內(nèi)殼體32更加有彈性，保證阻尼縫160的空隙大小合適。當質(zhì)量體120速度過大時，流體壓力壓迫內(nèi)殼體32，增大空隙，保證了腔體110內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

此外，根據(jù)本實用新型的實施例，還可在空腔33內(nèi)設置阻尼器(未示出)，以輔助消耗振動體10的振動能量。

以上示出了阻尼結(jié)構(gòu)包括阻尼孔140、阻尼器150和阻尼縫160的實施例，在理解了根據(jù)本實用新型的阻尼結(jié)構(gòu)消耗振動能量的原理之后，應理解的是，可對阻尼孔140、阻尼器150和阻尼縫160進行任意組合或變型，只要阻尼結(jié)構(gòu)能夠消耗質(zhì)量體120的機械能即可。

此外，根據(jù)本實用新型的示例性實施例，動力吸振裝置100還可包括限制質(zhì)量體120的位移的限位開關(guān)(未示出)?？蛇x地，限位開關(guān)可設置在腔體110上。

另外，根據(jù)本實用新型的示例性實施例，動力吸振裝置100還可包括傳感器(未示出)和控制器(未示出)。傳感器可檢測振動體10(例如，葉片)的振動加速度。

控制器可在所測得的振動加速度超過閥值(例如，可根據(jù)葉片10所能承受的振動程度確定閥值)時關(guān)閉限位開關(guān)，則質(zhì)量體120可以運動，從而葉片10的振動轉(zhuǎn)化為彈性構(gòu)件130的彈性勢能，然后轉(zhuǎn)化為質(zhì)量體120的機械能，最終被阻尼構(gòu)件消耗掉。在所測得的振動加速度小于閥值時，控制器打開限位開關(guān)，則質(zhì)量體120的運動被限制。通過設置限位構(gòu)件，可在葉片10的振動程度超過閥值時才使質(zhì)量體120運動，因此可減少質(zhì)量體120的不必要摩擦損耗。

如上所述，根據(jù)本實用新型的動力吸振裝置100，可利用吸振原理來吸收或消耗振動體10的振動能量，從而達到減振的目的。與現(xiàn)有技術(shù)中的電磁阻尼裝置和盛有液體的U型管相比，本實用新型的動力吸振裝置100結(jié)構(gòu)簡單、成本低且減振效果好。

此外，根據(jù)本實用新型的動力吸振裝置100，可將動力吸振裝置100的吸振方向設置成與葉片10的振動方向(揮舞方向和擺振方向)一致，例如，可設置兩個或兩個以上動力吸振裝置100，其中，一個或一個以上動力吸振裝置100的吸振方向為揮舞方向，一個或一個以上動力吸振裝置100的吸振方向為擺振方向，因此可提高對葉片10的吸振能力。

盡管已經(jīng)參照其示例性實施例具體描述了本實用新型的示例性實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的本實用新型的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)上的各種改變。