[發明專利]連接第一和第二風輪機葉片部件的包括旋轉致動器的鉸鏈裝置

無效

• 申請號: 201080018264.X
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN102414439A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 卡斯藤·海因·韋斯特加德;馬克·漢考克;斯里坎斯·那拉斯馬魯
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

技術領域

本發明涉及一種用于連接第一風輪機葉片部件和第二風輪機葉片部件并且包括旋轉致動器的鉸鏈裝置，并且具體地，其中所述第一風輪機葉片部件和所述第二風輪機葉片部件這二者中的一者是風輪機葉片主體，并且另一者是風輪機葉片的控制表面，例如副翼。

背景技術

圖1中示出了典型的水平軸風輪機，現將對其進行說明。圖1示出了風輪機1，該風輪機包括風輪機塔架2，在該風輪機塔架上安裝有風輪機機艙3。包括至少一個風輪機葉片5的風輪機轉子4被安裝在輪轂6上。輪轂6通過從機艙前部延伸的軸(未示出)連接到機艙3。圖1中示出的風輪機可以是家用或照明用的小型風輪機，或者可以是大型風輪機，例如，那些適用于有許多風車的農場上的大型發電站。在大型風輪機的情況下，轉子的直徑可以高達100米以上。

風力渦輪發電機的葉片被設計為從迎風提取能量。風輪機葉片的輪廓因此是翼型，當風吹動時，風輪機葉片的形狀導致葉片一側相比于另一側存在壓力差。由于壓力差的原因，葉片繞著中心轉子輪轂轉動，從而導致發電機軸轉動，并因此產生電。

很多類型的風輪機葉片還包括襟翼或副翼7。如圖1所示，所述控制表面位于葉片在風的影響下旋轉時葉片的后緣處。葉片表面的由襟翼或副翼7形成的那一部分與葉片表面的其余部分接合處的角度可被調節，以便改變葉片與風的相互作用的空氣動力學特性。襟翼和副翼通過俯仰控制而被使用在風輪機中，并且都被用于優化由迎風提供的升力，并在發電機超載的情況下使風溢出。這些功能對于風輪機的日常運轉是關鍵的，并且副翼和襟翼的可靠運轉對于有效和連續的能量產生也是關鍵的。

與所有的風輪機部件一樣，容易安裝和維護是重要的考慮因素。諸如副翼或襟翼的控制表面尤其如此，由于迎風的壓力、諸如冰或其他不期望的物質的積聚的環境因素，以及它們在繞著中心輪轂旋轉時重量的影響，諸如副翼或襟翼的控制表面容易受到沿著它們的長度不斷變化的載荷及應力。此外，所述控制表面容易受到惡劣環境的影響，例如，閃電、風、冰以及海鹽。無論如何，這些控制表面必須保持能夠快速地對來自風輪機俯仰控制系統的指令做出響應以對控制表面的角度提供微小的變化。額外的復雜性在于，一旦被安裝好，維修工程師可能僅能在現場接近副翼或襟翼，所述副翼或襟翼在地面之上幾十米，并且在有些情況下在海面之上幾十米。

因此，認為需要這樣一種控制表面，例如，副翼或襟翼，其能夠為了安裝、修理或替換的目的而被容易地附接到風輪機葉片。還認為，在副翼和襟翼的日復一日的嚴格運轉的情況下，任何連接或致動系統都應能夠承受要求在其中進行運轉的嚴酷的環境條件，并且在應用風輪機的空間有限的情況下，能夠經濟地使用空間。

發明內容

根據本發明，在第一方面，提供了一種風輪機葉片，該風輪機葉片包括用于連接第一風輪機葉片部件和第二風輪機葉片部件的鉸鏈裝置，所述鉸鏈裝置包括：鉸鏈殼體，該鉸鏈殼體被設置在所述第一風輪機葉片部件上；旋轉致動器，該旋轉致動器被安裝在所述鉸鏈殼體上，用于使所述第一風輪機葉片部件相對于所述第二風輪機葉片部件旋轉，所述旋轉致動器包括：第一連接器部，該第一連接器部用于與所述第一風輪機葉片部件的所述第一鉸鏈殼體接合；第二連接器部，該第二連接器部用于與所述第二風輪機葉片部件上的對應的鉸鏈殼體接合；以及旋轉元件，該旋轉元件用于使所述第一連接器部相對于所述第二連接器部旋轉，從而使所述第一風輪機葉片部件相對于所述第二風輪機葉片部件旋轉。

所述旋轉致動器被設置在連接所述第一葉片部件和所述第二葉片部件的所述鉸鏈機構中，并因此受到保護以防受到惡劣的外部環境條件的影響。此外，所述致動器機構需要所述鉸鏈風輪機葉片部件中較少的安裝空間，這是因為致動器機構被方便地定位在所述鉸鏈中。此外，由所述旋轉致動器施加的旋轉力可在每個鉸鏈處被直接施加到鉸接的部件。結果，來自每個單獨的致動器的力不必像使用單個致動器來操縱各部件那樣大。

在一個實施方式中，所述旋轉元件是位于所述第一連接器部和所述第二連接器部之間的旋轉馬達。有利地，所述旋轉馬達具有旋轉驅動軸和馬達殼體，所述第一連接器部或所述第二連接器部這兩者中的一者被設置在所述旋轉驅動軸上，所述馬達殼體形成所述第一連接器部和所述第二連接器部這兩者中的另一者。這允許使用已在其他領域嘗試和測試過并且易于替換或修理的機電部件來對所述致動器機構進行穩健的控制。

在另一實施方式中，所述旋轉元件是在所述旋轉致動器上設置在所述第一連接器部和所述第二連接器部之間的壓電扭轉元件。這比馬達所包含的活動零件少，并且已在一些實施方式中發現更可靠。