專(zhuān)利名稱(chēng)：用于風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子，并且更具體地涉及一種給轉(zhuǎn)子上至少一個(gè)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)物理值的傳感器供電的自動(dòng)電源，以及涉及一種將電能自動(dòng)供給到風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子上的至少一個(gè)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)物理值的傳感器的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代風(fēng)力渦輪配備有多個(gè)不同的傳感器用于在運(yùn)行過(guò)程中觀察風(fēng)力渦輪當(dāng)前的物理參數(shù)和特性。一些傳感器布置在風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片上，例如，用于測(cè)量轉(zhuǎn)子葉片承受的物理應(yīng)力。為了給傳感器供電，需要提供相應(yīng)的電纜。同樣為了傳輸所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)或測(cè)量值，需要配備額外的電纜。通過(guò)電纜給傳感器供電是不理想的，因?yàn)殡娎|有易遭雷擊或相類(lèi)似的缺點(diǎn)發(fā)明內(nèi)容一方面，本發(fā)明提供一種用于風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子，其包括輪轂和連接到輪轂的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，至少一個(gè)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)物理值，例如機(jī)械應(yīng)力或其他類(lèi)似值的傳感器，以及用于將電能供應(yīng)到至少一個(gè)傳感器的電源。所述電源包括當(dāng)承受風(fēng)負(fù)載時(shí)，例如在風(fēng)力渦輪工作過(guò)程中，用于將來(lái)自轉(zhuǎn)子的振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能供給到至少一個(gè)傳感器的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的另一方面中，提供一種將電能自動(dòng)供給到布置在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子上的至少一個(gè)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)物理值的傳感器的方法。所述方法包括當(dāng)承受風(fēng)負(fù)載時(shí)，例如在風(fēng)力渦輪工作過(guò)程中，將來(lái)自轉(zhuǎn)子振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并且將電能供給到至少一個(gè)傳感器的步驟。


圖1示出了一種風(fēng)力渦輪，其中轉(zhuǎn)子葉片配備了具有自動(dòng)電源的傳感器；圖2是布置在風(fēng)力渦輪的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片上的傳感器系統(tǒng)的電路圖。
部件列表10風(fēng)力渦輪
12塔14吊艙16轉(zhuǎn)子18轉(zhuǎn)子葉片20輪轂22傳感器系統(tǒng)24箱體26傳感器28數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置30訪(fǎng)問(wèn)裝置32電光轉(zhuǎn)換器34光纜36電源38轉(zhuǎn)換器40電阻42存儲(chǔ)電容器44電阻具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例利用風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，尤其是轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)，來(lái)將機(jī)械能(例如振動(dòng)動(dòng)能)轉(zhuǎn)化為電能。因此，風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子包括一種機(jī)電轉(zhuǎn)換器，例如其可以是一種電磁或壓電振動(dòng)轉(zhuǎn)換器，當(dāng)風(fēng)力渦輪承受風(fēng)負(fù)載時(shí)它可以將來(lái)自轉(zhuǎn)子振動(dòng)的機(jī)械能，例如作用在轉(zhuǎn)子上的機(jī)械應(yīng)力或其他類(lèi)似的力，轉(zhuǎn)換為電能供給至少一個(gè)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子葉片的至少一個(gè)物理值的傳感器。該自動(dòng)電源使轉(zhuǎn)子中不需要供電電纜。用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)電轉(zhuǎn)換器在本領(lǐng)域是公知的。通常，所述轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)為MEMS(微電機(jī)系統(tǒng)，MicroElectrical Mechanical Systems)并且使用半導(dǎo)體技術(shù)制造。
在另一方面中，自動(dòng)電源還包括能量存儲(chǔ)電容器裝置或可充電電池，作為備用能源。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還配備了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)通過(guò)至少一個(gè)傳感器檢測(cè)到的物理值。電源給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置供電。此外，還配備了例如電磁或光學(xué)訪(fǎng)問(wèn)裝置用于訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。電源給訪(fǎng)問(wèn)裝置供電。訪(fǎng)問(wèn)裝置使得連機(jī)或脫機(jī)讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)的物理值變得可能。如果訪(fǎng)問(wèn)裝置是電磁的，那么在傳感器的位置配備無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或類(lèi)似設(shè)備，所述無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器可以從外部初始化來(lái)傳輸所述物理值或所述無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器通過(guò)其本身傳輸所述存儲(chǔ)的物理值。
在光學(xué)訪(fǎng)問(wèn)裝置的實(shí)施例中，配備了一種電光轉(zhuǎn)換器，用于將來(lái)自存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纜傳遞到風(fēng)力渦輪的另一個(gè)位置或其外部。
為了保護(hù)傳感器，包括所述電源并且如果有的話(huà)還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置和訪(fǎng)問(wèn)裝置，不受到高電場(chǎng)、磁場(chǎng)，或電磁場(chǎng)密度導(dǎo)致的損害，所述傳感器系統(tǒng)容納在一個(gè)金屬箱或具有至少包括一個(gè)金屬層的壁的箱體中。這樣的箱體為傳感器系統(tǒng)提供了EMC屏蔽。
尤其是圖1示出了風(fēng)力渦輪10的主要部件，包括一個(gè)塔12，用于支承可繞一根垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的吊艙(nacelle)14。轉(zhuǎn)子16安裝在吊艙14上從而可繞一根水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子16包括連接到轉(zhuǎn)子16的輪轂20上的三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片18。需要注意的是本發(fā)明并不限于如圖1所示的水平型轉(zhuǎn)子并且還適用于沿垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。對(duì)于本發(fā)明而言轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)目也并不是關(guān)鍵。因此，本發(fā)明能夠用于在風(fēng)力渦輪領(lǐng)域公知的各種類(lèi)型的轉(zhuǎn)子上。
如圖1所示，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片18配備了傳感器系統(tǒng)22，所述傳感器系統(tǒng)22的結(jié)構(gòu)和電路在圖2中更詳細(xì)的示出。傳感器系統(tǒng)22用作檢測(cè)由于風(fēng)負(fù)載或其它空氣動(dòng)力負(fù)載所產(chǎn)生的由轉(zhuǎn)子葉片承受的機(jī)械應(yīng)力。
根據(jù)圖2的傳感器系統(tǒng)22配備了具有包括金屬材料壁的EMC屏蔽箱體。在箱體24中布置有用于測(cè)量和檢測(cè)轉(zhuǎn)子葉片18的機(jī)械應(yīng)力的傳感器26。通過(guò)傳感器26檢測(cè)到的測(cè)量信號(hào)被存儲(chǔ)到以IC芯片或其他形式提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28中，但是也可以使用其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。在圖2中沒(méi)有示出用于控制傳感器26和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28的控制系統(tǒng)，以能將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28中并且將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28中讀出。傳感器系統(tǒng)22的訪(fǎng)問(wèn)裝置(interrogation means)30包括電光轉(zhuǎn)換器32，用于將從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28中讀出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為通過(guò)光纜34傳遞的光信號(hào)。因此，在不使用傳感器系統(tǒng)22以外的電纜或其他設(shè)備的情況下從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28中讀出數(shù)據(jù)成為可能。在高電場(chǎng)和磁場(chǎng)密度下，例如雷擊，所述的結(jié)構(gòu)是十分有利的，因?yàn)榇藭r(shí)傳感器系統(tǒng)22不會(huì)受到損傷，因?yàn)閳?chǎng)密度不能夠通過(guò)光纜34傳遞并且由于金屬箱體24包覆著光系統(tǒng)22。
本發(fā)明的一方面涉及傳感器系統(tǒng)22的電源。傳感器系統(tǒng)22配備有自動(dòng)電源36，所述自動(dòng)電源將從機(jī)械能轉(zhuǎn)換來(lái)的電能供給到傳感器26、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置28、以及包括電光轉(zhuǎn)換器的訪(fǎng)問(wèn)裝置30。自動(dòng)電源36包括機(jī)電轉(zhuǎn)換器38，所述機(jī)電轉(zhuǎn)換器將來(lái)自轉(zhuǎn)子振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。適合的機(jī)電轉(zhuǎn)換器可以是一種電磁的或壓電振動(dòng)的轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器38通過(guò)電阻40連接到存儲(chǔ)電容42，或者，連接到可充電電池(未示出)，這樣就能存儲(chǔ)通過(guò)轉(zhuǎn)換器38轉(zhuǎn)換來(lái)的電能，所述電能在以后用來(lái)給傳感器26和傳感器系統(tǒng)22的其它電子元件供電。如圖2所示，電源36通過(guò)另一個(gè)電阻44連接到傳感器系統(tǒng)22的剩余電子元件。
盡管參考了具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明和圖示，但本發(fā)明并不限于所述示意性的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員能意識(shí)到在不背離本發(fā)明的下列權(quán)利要求的保護(hù)范圍的情況下能夠作出修改和變形。因此本發(fā)明包括所有落入所附的權(quán)利要求和與其等同的范疇內(nèi)的變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪(10)的轉(zhuǎn)子(16)，包括輪轂(20)和連接到所述輪轂的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(18)；至少一個(gè)用于檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)物理值的傳感器(26)；以及用于給所述至少一個(gè)傳感器供電的電源(36)，所述電源包括當(dāng)風(fēng)力渦輪承受風(fēng)負(fù)載時(shí)，能將來(lái)自所述轉(zhuǎn)子振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能供給到所述至少一個(gè)傳感器的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(16)，其中所述電源(36)還包括至少一個(gè)能量存儲(chǔ)電容器(42)裝置或一個(gè)可充電電池，連接到所述機(jī)電轉(zhuǎn)換器和所述至少一個(gè)傳感器(26)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(16)，其中所述機(jī)電轉(zhuǎn)換器是電磁壓電振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(16)，其還包括一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(28)，用于存儲(chǔ)通過(guò)至少一個(gè)傳感器(26)檢測(cè)到的物理值；和一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)裝置(30)，用于訪(fǎng)問(wèn)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子(16)，其中所述訪(fǎng)問(wèn)裝置(30)包括一個(gè)電光轉(zhuǎn)換器(32)，用于將來(lái)自存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(28)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纜(34)傳輸?shù)斤L(fēng)力渦輪(10)的另一位置或其外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(16)，其中所述至少一個(gè)傳感器(26)和所述機(jī)電轉(zhuǎn)換器布置在一個(gè)共用的殼體中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子(16)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(28)和所述電光轉(zhuǎn)換器(32)布置在一個(gè)共用的殼體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子(16)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(28)和所述電光轉(zhuǎn)換器(32)布置在所述共用的殼體中。
9.一種給風(fēng)力渦輪(10)轉(zhuǎn)子(16)上的傳感器(26)供電的方法，所述方法包括以下步驟當(dāng)風(fēng)力渦輪承受風(fēng)負(fù)載時(shí)，將來(lái)自轉(zhuǎn)子振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；以及將電能供給到傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將電能供給到傳感器(26)的步驟包括將電能存儲(chǔ)到電能存儲(chǔ)裝置中，以便將電能供給傳感器。
全文摘要
用于風(fēng)力渦輪(10)的轉(zhuǎn)子(16)，其包括輪轂(20)和連接到輪轂的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(18)。轉(zhuǎn)子還包括用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)物理值，例如機(jī)械應(yīng)力的至少一個(gè)傳感器(26)，以及給至少一個(gè)傳感器供電的電源(36)。電源包括一個(gè)機(jī)電轉(zhuǎn)換器，當(dāng)風(fēng)力渦輪承受風(fēng)負(fù)載時(shí)，例如在風(fēng)力渦輪的工作過(guò)程中，其能將來(lái)自轉(zhuǎn)子振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能供給至少一個(gè)傳感器。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101037986SQ20061016892
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者A·里斯伯格 申請(qǐng)人:通用電氣公司