[实用新型]风力发电机叶轮不平衡补偿装置

说明书

本实用新型涉及一种风力发电机叶轮不平衡补偿装置，包括底座、导轨模块和滑动质量模块，所述导轨模块沿风力发电机叶片的叶根叶尖方向设置，经底座安装固定于叶片内部，所述滑动质量模块设于导轨模块中，所述导轨模块包括用于约束滑动质量模块滑动方向并形成定向磁场的永磁导轨模块以及用于约束滑动质量模块滑动方向并为其供电的通电导轨模块，所述滑动质量模块包括质量块基体、用于在通电后产生安培力以带动滑动质量模块滑动的驱动模块以及刹车模块。该装置可以快速、有效地补偿叶轮不平衡状态，减小不平衡状况对风机结构及发电功率的不良影响。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机叶轮设计技术领域，具体涉及一种风力发电机叶轮不平衡补偿装置。

背景技术

叶轮作为风力发电机俘获风能最为重要的组成结构，其直接暴露在复杂的风况条件下，极易被风切变、塔影效应以及湍流等风况的不平衡因素所影响，从而加剧发电功率的波动与损失。与此同时，现代风机大型化的趋势导致风机叶片的几何尺寸和质量不断增大，叶轮在复杂条件下也更容易发生结构运行异常状况，如由于叶片重心偏移导致的叶轮质量不平衡和独立变桨故障引起的叶轮气动力不平衡等情况。这种叶轮结构的不平衡不仅加剧了发电功率的波动和损失，还会加重传动系统的疲劳载荷，增加发生机械故障的风险，严重缩短风机的使用寿命。无论是叶轮遭遇风况不平衡还是自身结构不平衡，如果能在探查到发生不平衡状况时快速进行补偿以恢复平衡状态，削弱甚至消除不平衡状况造成的影响，对于提高风机发电质量、维持健康运行以及延长使用寿命等都具有重大意义。

目前，风机叶轮在受到不平衡风速载荷时，大多通过独立变桨技术以调整各叶片气动力的方式进行平衡补偿。但这种方式会极大增加变桨系统的负担，尤其是当过风速（风速大于额定功率）等阶段需通过复杂的变桨策略来保持额定功率时，往往会忽略这种补偿以简化变桨机构运行。对由于叶片内部填充材料分布不均或表面覆冰等引起的叶轮质量不平衡，主要通过调整机头轮毂处的动平衡质量块来进行平衡补偿。但由于轮毂处距离叶轮中心点较近，需要较大质量的质量块来补偿，因此这种方式会显著增加叶轮的整体质量，从而在一定程度上降低风机的风能利用系数。此外，目前对于变桨误差或故障引起的叶片气动力不平衡状况，还没有切实可行的技术方法进行补偿。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电机叶轮不平衡补偿装置，该装置可以快速、有效地补偿叶轮不平衡状态，减小不平衡状况对风机结构及发电功率的不良影响。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种风力发电机叶轮不平衡补偿装置，包括底座、导轨模块和滑动质量模块，所述导轨模块沿风力发电机叶片的叶根叶尖方向设置，经底座安装固定于叶片内部，所述滑动质量模块设于导轨模块中，所述导轨模块包括用于约束滑动质量模块滑动方向并形成定向磁场的永磁导轨模块以及用于约束滑动质量模块滑动方向并为其供电的通电导轨模块，所述滑动质量模块包括质量块基体、用于在通电后产生安培力以带动滑动质量模块滑动的驱动模块以及刹车模块。

进一步地，所述永磁导轨模块包括左右两形状相同但磁极相异的具有内凹面的永磁导轨，所述左右两永磁导轨沿叶根叶尖方向对向安装于所述底座上，以在两永磁导轨之间形成磁场；所述通电导轨模块包括安装方向与永磁导轨相同的上下两通电导轨，两通电导轨分别设于磁场上、下位置且可通电流，以通过与所述驱动模块导电接触形成闭合电流回路。

进一步地，所述质量块基体为高密度非铁磁材料，是所述不平衡补偿装置质量的主要集中部位。

进一步地，所述驱动模块设于所述质量块基体内部，包括上下两导电翅片和驱动棒，导电翅片的外侧面为与通电导轨外周部相配合的凹形结构，以与其贴合接触，所述驱动棒的安装方向同时与两永磁导轨产生的磁场方向以及通电导轨的安装方向垂直，并分别通过连接导线与上下两导电翅片导电连接。

进一步地，所述驱动棒共有两个，沿通电导轨的安装方向前后排列，并通过连接导线并联于上下两导电翅片之间。