本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種葉片、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法。

背景技術(shù)：

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪包括輪轂和葉片。輪轂會(huì)圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線自轉(zhuǎn)。葉片能夠與輪轂同步圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線自轉(zhuǎn)。當(dāng)葉片需要變槳時(shí)，葉片能夠相對(duì)于輪轂自轉(zhuǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的葉片在變槳過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生陀螺力矩。

葉片在變槳過(guò)程中，葉片的變槳速度有特殊要求，需要考慮兩個(gè)方面的因素，一方面與驅(qū)動(dòng)葉片變槳的變槳電機(jī)極限載荷相關(guān)，另一方面葉片變槳過(guò)程中產(chǎn)生的陀螺力矩帶來(lái)的影響。葉片變槳過(guò)程中，葉片自身由變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞變槳軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線周向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此葉片會(huì)產(chǎn)生一定的陀螺力矩。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的剛性體旋轉(zhuǎn)的基本原理，慣性矩通常由下式計(jì)算出：

J＝∫_Vρ(r)r²dv

其中，r是從指定旋轉(zhuǎn)軸線到剛性體中任意一點(diǎn)的半徑矢量，并且ρ(r)是每個(gè)點(diǎn)r處的質(zhì)量密度。在剛性體的整個(gè)積分V之上計(jì)算積分。

葉片在變槳過(guò)程的旋轉(zhuǎn)和葉輪的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的陀螺力矩Mg，依據(jù)陀螺理論由下式計(jì)算出

Mg＝J·Ω×ω

其中，Ω是代表葉片14變槳過(guò)程自轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，ω是代表葉輪圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的矢量。作為上式的矢量積的結(jié)果，Mg取向垂直于Ω和ω兩者，方向符合右手規(guī)則。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，Ω和ω兩者相互垂直，Mg取向垂直于葉片的變槳軸線與葉輪旋轉(zhuǎn)軸線所形成的平面。因此根據(jù)Mg的方向，陀螺力矩Mg會(huì)使得葉片相對(duì)于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線沿葉輪旋轉(zhuǎn)軸線的軸向向前或向后移動(dòng)。產(chǎn)生的陀螺力矩會(huì)使得葉片相對(duì)于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向向前或向后移動(dòng)，增加了額外的彎矩載荷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種葉片、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，能夠降低或消除葉片在變槳過(guò)程中所產(chǎn)生的陀螺力矩。

本發(fā)明實(shí)施例一方面提出了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，其包括葉片本體及力矩產(chǎn)生裝置，力矩產(chǎn)生裝置設(shè)置在葉片本體內(nèi)部；力矩產(chǎn)生裝置包括傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)部和轉(zhuǎn)動(dòng)部；驅(qū)動(dòng)部固定連接于葉片本體，驅(qū)動(dòng)部能夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部朝與葉片本體的變槳方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，葉片本體包括葉根，力矩產(chǎn)生裝置設(shè)置于從葉根的端面起至葉片的總長(zhǎng)度的10％至90％之間的區(qū)域上。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，力矩產(chǎn)生裝置的數(shù)量為一個(gè)或一個(gè)以上，一個(gè)以上的力矩產(chǎn)生裝置沿葉片本體的長(zhǎng)度方向設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與葉片本體的變槳軸線平行或重合。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，力矩產(chǎn)生裝置還包括支承部，支承部固定設(shè)置在葉片本體內(nèi)部，支承部與轉(zhuǎn)動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，支承部包括通孔，轉(zhuǎn)動(dòng)部設(shè)置于通孔內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)部與支承部之間設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接件。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件為軸承。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括環(huán)形導(dǎo)槽以及環(huán)形導(dǎo)軌，支承部形成通孔的孔壁與轉(zhuǎn)動(dòng)部朝向通孔的周向表面中的一者上設(shè)置有環(huán)形導(dǎo)槽，另一者上設(shè)置有環(huán)形導(dǎo)軌。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括第一環(huán)形軌道、第二環(huán)形軌道以及滾動(dòng)體，支承部形成通孔的孔壁與轉(zhuǎn)動(dòng)部朝向通孔的周向表面中的一者上設(shè)置有第一環(huán)形軌道，另一者上設(shè)置有第二環(huán)形軌道，滾動(dòng)體設(shè)置于第一環(huán)形軌道和第二環(huán)形軌道之間，且與第一環(huán)形軌道和第二環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動(dòng)配合。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，支承部為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)部為環(huán)狀結(jié)構(gòu)或盤狀結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)部套設(shè)于支承部?jī)?nèi)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的葉片，在葉片本體變槳過(guò)程中，力矩產(chǎn)生裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)部能夠朝與葉片本體的變槳方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而力矩產(chǎn)生裝置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反陀螺力矩。力矩產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的反陀螺力矩能夠降低或消除葉片本體變槳過(guò)程中產(chǎn)生的陀螺力矩，保證葉片本體變槳時(shí)的變槳運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，避免葉片本體在變槳過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)而承載額外載荷。

本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，包括輪轂以及與輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)連接的上述的葉片。

本發(fā)明實(shí)施例的又一個(gè)方面提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其包括：

獲取葉片本體的變槳速度值和/或角度值；

根據(jù)變槳速度值計(jì)算出力矩產(chǎn)生裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)部的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度值；

控制轉(zhuǎn)動(dòng)部以預(yù)定速度值朝與葉片本體的變槳方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

葉片本體停止變槳，轉(zhuǎn)動(dòng)部停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的又一個(gè)方面，轉(zhuǎn)動(dòng)部與葉片本體同步轉(zhuǎn)動(dòng)或停止。

附圖說(shuō)明

下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的葉片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的局部結(jié)構(gòu)正視示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的局部結(jié)構(gòu)軸測(cè)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置與葉片主體固定連接狀態(tài)示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置的支承部與轉(zhuǎn)動(dòng)部通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置的支承部與轉(zhuǎn)動(dòng)部通過(guò)環(huán)形導(dǎo)槽與環(huán)形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置的支承部與轉(zhuǎn)動(dòng)部通過(guò)滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置驅(qū)動(dòng)部與轉(zhuǎn)動(dòng)部齒輪傳動(dòng)剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置驅(qū)動(dòng)部與轉(zhuǎn)動(dòng)部皮帶傳動(dòng)剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。

附圖標(biāo)記：

4、力矩產(chǎn)生裝置；4a、反陀螺力矩；41、轉(zhuǎn)動(dòng)部；41a、齒輪；41b、皮帶輪；42、支承部；42a、環(huán)形凸緣；43、驅(qū)動(dòng)部；10、風(fēng)力發(fā)電機(jī)；11、塔筒；12、機(jī)艙；13、輪轂；14、葉片主體；141、葉根；142、葉尖；15、軸承；16、滾動(dòng)體；17、皮帶；20、變槳軸線；20a、變槳方向；20b、周向轉(zhuǎn)動(dòng)方向；21、葉輪旋轉(zhuǎn)軸線；21a、自轉(zhuǎn)方向；22、陀螺力矩的方向；22a、陀螺力矩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖用于示例性地說(shuō)明本發(fā)明的原理，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍，即本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的葉片包括葉片主體14以及力矩產(chǎn)生裝置4。力矩產(chǎn)生裝置4設(shè)置在葉片本體14的內(nèi)部。本實(shí)施例的葉片本體14具有一定長(zhǎng)度、寬度及厚度的長(zhǎng)條狀的結(jié)構(gòu)體。力矩產(chǎn)生裝置4包括傳動(dòng)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)部41和驅(qū)動(dòng)部43。驅(qū)動(dòng)部43固定連接于葉片本體14，例如驅(qū)動(dòng)部43自身通過(guò)緊固件或者焊接方式與葉片本體14固定連接。驅(qū)動(dòng)部43能夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部41朝與葉片本體14的變槳方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所示，葉片主體14變槳過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生陀螺力矩22a，而力矩產(chǎn)生裝置4能夠產(chǎn)生一個(gè)反陀螺力矩4a，從而力矩產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的反陀螺力矩4a能夠降低或消除葉片本體14變槳時(shí)產(chǎn)生的陀螺力矩22a，保證葉片本體14變槳運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，降低或消除葉片本體14因變槳產(chǎn)生的陀螺力矩22a。

如圖1所示，本實(shí)施例的包括葉根141和葉尖142。葉片本體14的葉根141大致呈圓柱形且具有圓柱形的中心孔。本實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置4固定設(shè)置于葉根141與葉尖142之間。力矩產(chǎn)生裝置4包括轉(zhuǎn)動(dòng)部41。轉(zhuǎn)動(dòng)部41可以圍繞葉片本體14的外周表面設(shè)置，也可以設(shè)置于葉根141的中心孔中。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)部41設(shè)置于葉根141的中心孔中。葉片主體14變槳時(shí)會(huì)圍繞變槳軸線20自轉(zhuǎn)，如圖1中所示的變槳方向20a。轉(zhuǎn)動(dòng)部41的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線可以與葉片本體14的變槳軸線20平行或重合。將轉(zhuǎn)動(dòng)部41設(shè)置于中心孔中，能夠使得轉(zhuǎn)動(dòng)部41受到葉片本體14的保護(hù)，不會(huì)受到外部環(huán)境的破壞，也保證了葉片本體14外表面的整潔性。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，力矩產(chǎn)生裝置4設(shè)置于從葉根141的端面起至葉片本體的總長(zhǎng)度的10％至90％之間的區(qū)域上，也即葉片本體14上可安裝力矩產(chǎn)生裝置4的安裝區(qū)域的起始位置距離葉根141的端面為葉片本體14總長(zhǎng)度的10％，終止位置距離葉根141的端面為葉片本體14總長(zhǎng)度的90％。優(yōu)選地，力矩產(chǎn)生裝置4設(shè)置于從葉根141的端部起至葉片本體的總長(zhǎng)度的20％，葉片本體14在該位置處的強(qiáng)度較大，承載能力強(qiáng)。這樣，在轉(zhuǎn)動(dòng)部41進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部41不會(huì)使葉片本體14產(chǎn)生額外的載荷和振動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生的反陀螺力矩4a的效果更好，保證葉片本體14變槳過(guò)程穩(wěn)定。

力矩產(chǎn)生裝置4的數(shù)量可以為一個(gè)或一個(gè)以上，一個(gè)以上的力矩產(chǎn)生裝置4沿葉片本體14的長(zhǎng)度方向設(shè)置，不同的風(fēng)場(chǎng)，不同的風(fēng)況，可以根據(jù)葉片本體實(shí)際受到的扭矩來(lái)設(shè)置力矩產(chǎn)生裝置4位置和數(shù)量。

如圖2所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10包括塔筒11、機(jī)艙12、輪轂13以及與輪轂13相連接的葉片。葉片包括的葉片本體14的葉根141與輪轂13轉(zhuǎn)動(dòng)連接，葉尖142遠(yuǎn)離輪轂13。輪轂13以及與輪轂13相連接的葉片本體14組成葉輪。葉片本體14在風(fēng)力作用下能夠與輪轂13同步圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21周向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)輪轂13圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21自轉(zhuǎn)。為了更好地利用風(fēng)力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10配備有變槳系統(tǒng)(圖中未示出)，通過(guò)變槳系統(tǒng)對(duì)葉片本體14進(jìn)行變槳操作。如圖3所示，變槳過(guò)程中，葉片本體14圍繞變槳軸線20自轉(zhuǎn)且圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21周向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，葉片本體14會(huì)產(chǎn)生一個(gè)陀螺力矩22a。圖3中示出了葉片本體14的變槳方向20a、葉片本體14的周向轉(zhuǎn)動(dòng)方向20b、輪轂13的自轉(zhuǎn)方向21a以及葉片本體14變槳產(chǎn)生的陀螺力矩22a的方向22。

本實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置可以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的葉片本體14以及輪轂13受到的疲勞載荷，可以優(yōu)化兩者的原來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而降低設(shè)計(jì)成本。力矩產(chǎn)生裝置能夠延長(zhǎng)葉片本體14和/或輪轂13的使用壽命。

如圖3、圖4所示，本實(shí)施例的葉片本體14能夠圍繞變槳軸線20自轉(zhuǎn)且能夠圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21周向轉(zhuǎn)動(dòng)。變槳軸線20與葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21相交。力矩產(chǎn)生裝置4固定設(shè)置于葉片本體14。力矩產(chǎn)生裝置4與葉片本體14固定連接。力矩產(chǎn)生裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng)部41相對(duì)于葉片本體14能夠獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片本體14圍繞變槳軸線20自轉(zhuǎn)且圍繞葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21周向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力矩產(chǎn)生裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng)部41朝與葉片本體14的變槳方向20a相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得葉片本體14產(chǎn)生一個(gè)反陀螺力矩4a，以降低或抵消葉片本體14自身產(chǎn)生的陀螺力矩22a，保證葉片本體14在變槳過(guò)程中保持平穩(wěn)，從而降低或消除葉片本體14變槳過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)。

由于力矩產(chǎn)生裝置4的作用，葉片本體14在變槳過(guò)程中出現(xiàn)沿葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21軸向向前或向后移動(dòng)的位移減小，從而避免輪轂13受到額外的載荷，也避免了葉片本體14因自身振動(dòng)而造成葉片本體14承受額外的疲勞載荷和彎矩載荷，從而會(huì)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。同時(shí)，降低葉片本體14和輪轂13的相應(yīng)載荷，會(huì)降低設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求，從而降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10設(shè)計(jì)成本。另外，葉片本體14平穩(wěn)變槳會(huì)降低變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩，從而變槳電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)葉片本體14增大自轉(zhuǎn)速度，使得葉片本體14的變槳速度更快，提高變槳工作效率。本實(shí)施例的葉輪的一個(gè)葉片本體14上可以設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的力矩產(chǎn)生裝置4，可以根據(jù)葉片本體14實(shí)際的尺寸參數(shù)或需要產(chǎn)生的反陀螺力矩4a的大小來(lái)對(duì)力矩產(chǎn)生裝置4的安裝數(shù)量進(jìn)行選擇。當(dāng)力矩產(chǎn)生裝置4的數(shù)量為一個(gè)以上時(shí)，一個(gè)以上的力矩產(chǎn)生裝置4沿葉片本體14的軸向設(shè)置。

如圖5所示，本實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置4還包括支承部42及驅(qū)動(dòng)部43。支承部42與轉(zhuǎn)動(dòng)部41轉(zhuǎn)動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)部43與轉(zhuǎn)動(dòng)部41相連接。驅(qū)動(dòng)部43能夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部41相對(duì)支承部42轉(zhuǎn)動(dòng)。支承部42與葉片本體14固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生的反陀螺力矩4a，可以通過(guò)支承部42作用到葉片本體14上，從而阻止因葉片本體14自身產(chǎn)生的陀螺力矩22a而導(dǎo)致的葉片本體14沿葉輪旋轉(zhuǎn)軸線21軸向向前或向后的位移，降低葉片本體14疲勞載荷。在一個(gè)實(shí)施例中，支承部42固定設(shè)置于葉片本體14的葉根141的中心孔中，且與葉片本體14形成中心孔的孔壁固定連接。支承部42的軸線與葉片本體14的變槳軸線20相重合，支承部42的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)部41的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相重合。轉(zhuǎn)動(dòng)部41能夠相對(duì)支承部42圍繞變槳軸線20作周向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)部41與葉片本體14共同圍繞變槳軸線20自轉(zhuǎn)，且兩者轉(zhuǎn)向相反。這樣，轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生的反陀螺力矩4a的方向與葉片本體14產(chǎn)生的陀螺力矩22a的方向在一條直線上，轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生的反陀螺力矩4a能夠更好地抵消葉片本體14產(chǎn)生的陀螺力矩22a。同時(shí)由于轉(zhuǎn)動(dòng)部41的軸線與葉片本體14的變槳軸線20重合，不存在軸線偏置的情況，在轉(zhuǎn)動(dòng)部41進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部41不會(huì)使葉片本體14產(chǎn)生額外的載荷和振動(dòng)，保證葉片本體14變槳過(guò)程穩(wěn)定。本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)部43為電機(jī)。電機(jī)與葉片本體14固定連接。電機(jī)的輸出端與轉(zhuǎn)動(dòng)部41相連接，以用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部41轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)施例的支承部42包括相對(duì)的兩個(gè)端部以及從兩個(gè)端部中的一端部延伸至另一端部的通孔。轉(zhuǎn)動(dòng)部41設(shè)置于通孔內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)部41與支承部42之間設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接件。轉(zhuǎn)動(dòng)部41通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接件與支承部42轉(zhuǎn)動(dòng)配合。在轉(zhuǎn)動(dòng)部41高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，由于轉(zhuǎn)動(dòng)部41受到轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的限制和支承，因此轉(zhuǎn)動(dòng)部41在徑向方向上會(huì)受到轉(zhuǎn)動(dòng)連接件、支承部42以及葉片本體14的支承，從而使得轉(zhuǎn)動(dòng)部41可以在高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下保持位置穩(wěn)定，不會(huì)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下發(fā)生位置偏移，保證轉(zhuǎn)動(dòng)部41轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的平穩(wěn)性。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件為軸承15。軸承15包括外圈和內(nèi)圈。外圈與內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)連接。支承部42與軸承15的外圈相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)部41與軸承15的內(nèi)圈相連接。軸承15為獨(dú)立結(jié)構(gòu)件，方便加工制造，便于與其他結(jié)構(gòu)件裝配。軸承15承載能力強(qiáng)，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下能夠保持內(nèi)圈和外圈的位置平穩(wěn)性，進(jìn)而保證轉(zhuǎn)動(dòng)部41的位置穩(wěn)定，有利于轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生穩(wěn)定的反陀螺力矩4a，也避免高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部41對(duì)葉片本體14造成不良沖擊載荷。

在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括環(huán)形導(dǎo)槽以及環(huán)形導(dǎo)軌。支承部42形成通孔的孔壁與轉(zhuǎn)動(dòng)部41朝向通孔的周向表面中的一者上設(shè)置有環(huán)形導(dǎo)槽，另一者上設(shè)置有環(huán)形導(dǎo)軌。本實(shí)施例中，如圖7所示，支承部42形成通孔的孔壁上沿軸向方向間隔并排設(shè)置有兩個(gè)環(huán)形凸緣42a。兩個(gè)環(huán)形凸緣42a之間形成環(huán)形導(dǎo)槽。轉(zhuǎn)動(dòng)部41的周向邊緣部分形成環(huán)形導(dǎo)軌。轉(zhuǎn)動(dòng)部41的周向邊緣部分伸入到兩個(gè)凸緣之間形成的環(huán)形導(dǎo)槽內(nèi)，以使轉(zhuǎn)動(dòng)部41與支承部42轉(zhuǎn)動(dòng)配合。兩個(gè)環(huán)形凸緣42a能夠?qū)D(zhuǎn)動(dòng)部41形成軸向限位，避免轉(zhuǎn)動(dòng)部41在高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下發(fā)生軸向跳動(dòng)，保證轉(zhuǎn)動(dòng)部41平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，可以在轉(zhuǎn)動(dòng)部41的周向表面上設(shè)置兩個(gè)環(huán)形凸緣42a以形成環(huán)形導(dǎo)槽，支承部42形成通孔的孔壁上設(shè)置環(huán)狀凸起，環(huán)形凸起插入到環(huán)形導(dǎo)槽中以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)部41與支承部42的轉(zhuǎn)動(dòng)配合。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)連接件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證轉(zhuǎn)動(dòng)部41平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)可以降低加工制造成本。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖8所示，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括第一環(huán)形軌道、第二環(huán)形軌道以及滾動(dòng)體16。支承部42形成通孔的孔壁上與轉(zhuǎn)動(dòng)部41朝向通孔的周向表面中的一者上設(shè)置有第一環(huán)形軌道，另一者上設(shè)置有第二環(huán)形軌道。滾動(dòng)體16設(shè)置于第一環(huán)形軌道和第二環(huán)形軌道之間，且與第一環(huán)形軌道和第二環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動(dòng)配合。本實(shí)施例的第一環(huán)形軌道和第二環(huán)形軌道均為凹槽。凹槽的底部的橫截面為圓弧形。滾動(dòng)體16為滾珠，從而滾珠的外表面能夠與凹槽的底部更好地接觸配合，以保證滾珠滾動(dòng)過(guò)程中保持平穩(wěn)。

本實(shí)施例的支承部42為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。支承部42的外周表面與葉片本體14的葉根141設(shè)置的中心孔的孔壁之間通過(guò)過(guò)盈配合或其他緊固件完成固定連接。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)部41可以為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)部41套設(shè)在支承部42的通孔內(nèi)。轉(zhuǎn)動(dòng)部41形成中心孔的孔壁上設(shè)置有齒，以使該孔壁形成內(nèi)齒輪，驅(qū)動(dòng)部43包括與內(nèi)齒輪相嚙合的齒輪，從而驅(qū)動(dòng)部43與轉(zhuǎn)動(dòng)部41通過(guò)齒輪傳動(dòng)的方式相連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)部41可以為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。環(huán)狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部41的一部分與支承部42相套接，一部分延伸出支承部42。轉(zhuǎn)動(dòng)部41延伸出支承部42的部分的外周表面上設(shè)置有安裝槽。在安裝槽中安裝上皮帶，并將皮帶與驅(qū)動(dòng)部43相連接，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)部43和轉(zhuǎn)動(dòng)部41通過(guò)皮帶傳動(dòng)的方式相連接。在又一個(gè)實(shí)施例中，如圖9、圖10所示，轉(zhuǎn)動(dòng)部41為盤狀結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)部41的周向邊緣部分與支承部42轉(zhuǎn)動(dòng)連接。轉(zhuǎn)動(dòng)部41的中心區(qū)域設(shè)置有凸出盤面的齒輪41a或皮帶輪41b，驅(qū)動(dòng)部43通過(guò)齒輪或皮帶17與轉(zhuǎn)動(dòng)部41的齒輪41a或皮帶輪41b傳動(dòng)連接，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)部43與轉(zhuǎn)動(dòng)部41的連接。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)部41為環(huán)狀結(jié)構(gòu)或盤狀結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)動(dòng)部41的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合。環(huán)狀結(jié)構(gòu)或盤狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部41在高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下更加平穩(wěn)，產(chǎn)生的反陀螺力矩4a效果更好更穩(wěn)定。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)支承部42和轉(zhuǎn)動(dòng)部41均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，支承部42可以設(shè)置于葉片本體14的外周表面，并沿葉片本體14的周向延伸。轉(zhuǎn)動(dòng)部41套設(shè)于支承部42的外周，驅(qū)動(dòng)部43設(shè)置于葉片本體14的外側(cè)，與葉片本體14固定連接。驅(qū)動(dòng)部43驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部41時(shí)，同樣也可以使得轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生一個(gè)反陀螺力矩4a。

在葉片本體14變槳過(guò)程中，變槳系統(tǒng)通過(guò)變槳電機(jī)對(duì)葉片本體14的啟動(dòng)、變槳和結(jié)束三個(gè)階段進(jìn)行控制。在這三個(gè)階段中，葉片本體14會(huì)存在加速、恒速和減速的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)切換，而本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置4與葉片本體14變槳過(guò)程同步運(yùn)行，以消除葉片本體14在整個(gè)變槳過(guò)程中產(chǎn)生的陀螺力矩22a。具體地，本發(fā)明實(shí)施例的力矩產(chǎn)生裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng)部41會(huì)在驅(qū)動(dòng)部43的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)支承部42高速轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與葉片本體14的變槳方向20a相反。根據(jù)陀螺理論，轉(zhuǎn)動(dòng)部41會(huì)形成一個(gè)反陀螺力矩4a，而該反陀螺力矩4a會(huì)通過(guò)支承部42作用到葉片本體14上，以降低或抵消葉片本體14在變槳過(guò)程中產(chǎn)生的陀螺力矩22a，保證葉片本體14在變槳過(guò)程中保持平穩(wěn)，降低或消除葉片本體14振動(dòng)，有利于提高葉片本體14變槳速度。

本發(fā)明實(shí)施例還包括一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其包括：

獲取葉片本體14的變槳速度值和/或角度值；

根據(jù)變槳速度值和/或角度值計(jì)算出力矩產(chǎn)生裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng)部的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度值；

控制轉(zhuǎn)動(dòng)部41以預(yù)定速度值朝與葉片本體14的變槳方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

葉片本體14停止變槳，轉(zhuǎn)動(dòng)部41停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

以上動(dòng)作均有控制系統(tǒng)控制執(zhí)行。

控制系統(tǒng)還可以控制轉(zhuǎn)動(dòng)部41與葉片本體14同步轉(zhuǎn)動(dòng)或停止。

在上述控制方法中，轉(zhuǎn)動(dòng)部41會(huì)同步跟隨葉片本體14自轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)動(dòng)部41的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度值為葉片本體14自轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值以及轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生預(yù)定反陀螺力矩4a時(shí)所需要達(dá)到的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值的和或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值做出選擇，從而保證轉(zhuǎn)動(dòng)部41產(chǎn)生的反陀螺力矩4a與葉片本體14自身產(chǎn)生的陀螺力矩22a相等，以在理想狀態(tài)下，該反陀螺力矩4a完全抵消葉片本體14在變槳過(guò)程中產(chǎn)生的陀螺力矩22a。葉片主體14轉(zhuǎn)動(dòng)或停止時(shí)，力矩產(chǎn)生裝置4同時(shí)啟動(dòng)或停止。轉(zhuǎn)動(dòng)部41與葉片主體14同步轉(zhuǎn)動(dòng)或停止，從而保證葉片本體14在整個(gè)變槳過(guò)程中不受到陀螺力矩22a的影響。

本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的葉片本體14為了更好地利用風(fēng)力，有時(shí)需要進(jìn)行變槳操作。在對(duì)葉片本體14進(jìn)行變槳操作之前，需要對(duì)葉片本體14的氣動(dòng)載荷進(jìn)行分析，然后確定出合適的變槳速度和變槳角度。在葉片本體14變槳過(guò)程中，對(duì)設(shè)置有力矩產(chǎn)生裝置4的葉輪進(jìn)行控制，以使得葉片本體14不出現(xiàn)陀螺力矩22a。

對(duì)設(shè)置有力矩產(chǎn)生裝置4的葉輪進(jìn)行控制的控制方法如下：

獲取葉片本體14圍繞變槳軸線20自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值和/或角度值。由于葉片本體14在變槳過(guò)程中存在加速、恒速和減速三個(gè)階段，因此需實(shí)時(shí)獲取葉片本體14變槳的速度值和/或角度值。然后根據(jù)獲取到的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)部41的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度值。啟動(dòng)力矩產(chǎn)生裝置4，以使力矩產(chǎn)生裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng)部41以預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度值與葉片本體14的變槳方向20a相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。針對(duì)實(shí)時(shí)獲取集到的葉片本體14變槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值，力矩產(chǎn)生裝置4對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部41的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度值隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以匹配葉片本體14的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值，保證力矩產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的反陀螺力矩4a與葉片本體14自轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的陀螺力矩22a相等，方向相反。當(dāng)葉片本體14完成變槳操作后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)力矩產(chǎn)生裝置4也停止工作。通過(guò)使用本實(shí)施例的控制方法，在葉片本體14的整個(gè)變槳過(guò)程中，由于力矩產(chǎn)生裝置4能夠產(chǎn)生一個(gè)反陀螺力矩4a，以降低或抵消葉片本體14自轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的陀螺力矩22a，從而保證葉片本體14在整個(gè)變槳過(guò)程中平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，基本不會(huì)受到陀螺力矩22a的不良影響。本實(shí)施例的變槳系統(tǒng)和力矩產(chǎn)生裝置4耦合，以保證變槳系統(tǒng)和力矩產(chǎn)生裝置4同時(shí)啟動(dòng)或停止。上述實(shí)施例中的轉(zhuǎn)動(dòng)部41的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度為轉(zhuǎn)動(dòng)部41的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)速度值與葉片本體14的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值的差值。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來(lái)。本發(fā)明并不局限于文中公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。