一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统

1.本发明涉及风力发电机技术领域，尤其是涉及一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统。


背景技术：

2.目前全球对能源资源的消耗量是庞大的，传统化石燃料等资源的开采和使用也造成了严重的环境污染。风能作为一种蕴量巨大、分布广泛、基建周期短的可再生清洁能源，近些年来得到了广泛的关注和利用，风力发电也因此呈现出强劲的发展势头。风力发电机的结构如图1所示，塔筒3固定在地面上，塔筒3顶部设置机舱1，机舱1的侧面布置叶片2。为了取风的强度达到发电需求，有些塔筒3愈加高耸，其侧向刚度进一步减小，当受到风荷载或地震作用，势必会引起风机的剧烈振动，从而严重影响到发电性能和风机安全。因此，如何更有效地降低风机筒体结构的振动、保障风机的工作性能和延长使用寿命，具有重要的研究价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，构造简单，具有显著的耗能减振作用。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，设置于风力发电机的塔筒内，包括若干顶部固定件、拉索、底部固定件、三角桁架、阻尼器、铰接柱和底座，底座固定在地面上，铰接柱的底部与底座铰接，铰接柱的顶部四周与三角桁架刚性连接，三角桁架的锐角端向外延伸并通过阻尼器与底部固定件相连接，阻尼器位于三角桁架的下方，底部固定件与塔筒的底端内壁固定连接，顶部固定件与塔筒的顶端内壁固定连接，顶部固定件通过拉索与三角桁架的顶面中部相连接；
5.其工作原理如下：塔筒顶部受到水平荷载时发生的转动变形经过顶部固定件传递至拉索，并借助顶部固定件的长度进行第一次放大，然后通过拉索转化为三角桁架端部与底部固定件之间的相对竖向位移，作用于阻尼器两端，进行第二次放大，使铰接柱以底端为中心发生双向转动，实现对任意水平荷载作用下风机结构的动力响应控制。
6.优选的，三角桁架的外轮廓由依次固定连接的上弦杆、斜边杆和竖边杆组成，竖边杆与铰接柱固定连接，斜边杆倾斜朝下，三角桁架内部设置有若干竖向腹杆，竖向腹杆的两端分别与上弦杆和斜边杆固定连接，上弦杆与斜边杆之间还倾斜设置有若干斜腹杆。
7.优选的，上弦杆的顶面中部与拉索的底端固定连接，斜边杆的底面末端与阻尼器的顶端固定连接。
8.优选的，阻尼器采用粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦型阻尼器或金属阻尼器。
9.优选的，底座布置于塔筒的正中心位置，底座的顶面中央设置有下凹的活动槽，活动槽的顶面形状为锥形面、圆弧面或抛物面。
10.因此，本发明采用上述结构的一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，将
塔筒受到水平荷载时发生的转动变形通过拉索转化为三角桁架端部的竖向位移，再转化为三角桁架端部与底部固定件端部之间的相对竖向位移，作用于阻尼器两端，巧妙地实现了对任意水平荷载作用下风机结构的动力响应控制。内置式的设计使其不会干扰风机的正常使用；借助塔筒上小下大的结构特点，实现拉索刚好连接在三角桁架的中部，从而保证阻尼放大比。
11.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
12.图1为风力发电机的结构示意图；
13.图2为本发明实施例一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统的结构示意图；
14.图3为本发明实施例一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统的顶部结构示意图；
15.图4为本发明实施例一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统的底部结构示意图；
16.图5为本发明实施例的底部结构水平状态示意图；
17.图6为本发明实施例的底部结构倾斜状态示意图；
18.图7为本发明实施例的三角桁架结构示意图；
19.图8为本发明实施例的底座结构示意图；
20.图9为本发明实施例的底座内锥形面活动槽结构示意图；
21.图10为本发明实施例的底座内圆弧面活动槽结构示意图。
22.附图标记
23.1、机舱；2、叶片；3、塔筒；4、顶部固定件；5、拉索；6、三角桁架；7、铰接柱；8、底座；9、阻尼器；10、底部固定件；11、上弦杆；12、竖边杆；13、竖向腹杆；14、斜腹杆；15、斜边杆；16、活动槽。
具体实施方式
24.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
25.实施例
26.如图2所示，一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，放置于风力发电机的塔筒3内，包括若干顶部固定件4、拉索5、阻尼器9、底部固定件10、三角桁架6、铰接柱7和底座8，底座8布置于塔筒3内正中心位置的地面上，底座8的顶面中央设置有下凹的活动槽16，如图8所示，活动槽16的顶面形状可选择锥形面(如图9所示)、圆弧面(如图10所示)或抛物面，为铰接柱7预留出转动的空间。
27.铰接柱7的底部与底座8铰接，铰接柱7的顶部四周与三角桁架6刚性连接。如图7所示，三角桁架6的外轮廓由依次固定连接的上弦杆11、斜边杆15和竖边杆12组成，竖边杆12与铰接柱7固定连接，斜边杆15倾斜朝下。三角桁架6内部设置有若干竖向腹杆13，竖向腹杆13的两端分别与上弦杆11和斜边杆15固定连接，上弦杆11与斜边杆15之间还倾斜设置有若干斜腹杆14，斜腹杆14将竖向腹杆13与上弦杆11、竖边杆12、斜边杆15组成的四边形分割成
两个三角形。竖向腹杆13和斜腹杆14作为内部的固定结构，使三角桁架6各个部分的框架结构都保持三角形，从而保持足够的刚度、承载力和平面外稳定性。
28.如图4所示，三角桁架6的锐角端向外延伸，上弦杆11的顶面中部与拉索5的底端固定连接，斜边杆15的底面末端与阻尼器9的顶端固定连接，阻尼器9位于三角桁架6的下方。底部固定件10与塔筒3的底端内壁固定连接，顶部固定件4与塔筒3的顶端内壁固定连接。
29.顶部固定件4-拉索5的传动结构将塔筒3上部的转动变形转化为顶部固定件4端部的竖向变形，并借助顶部固定件4的长度实现第一次放大；然后由拉索5实现从高到低的传递。三角桁架6布置在铰接柱7的叶轮轴方向和侧向(垂直于叶轮轴的水平方向)，即双向布置，因此使底部由三角桁架6、铰接柱7、阻尼器9组成的双向杠杆系统具有双向工作的特点，实现第二次放大，对阻尼器9耗能的具有显著提升，可以很轻易的控制任意水平荷载作用下风机的振动。与现有的仅能单向工作的风机减振结构相比，更为实用。底部的杠杆系统不受力的状态下，三角桁架6保持水平，如图5所示；当塔筒3的顶部发生偏转时，拉索5向三角桁架6传递振动，三角桁架6发生偏转，并通过阻尼器9实现耗能，如图6所示。
30.如图3所示，顶部固定件4和底部固定件10均为直角三角形，直角三角形的其中一个直角边与塔筒3的侧壁固定连接，直角三角形的斜边倾斜朝下，拉索5的顶端和阻尼器9的底端分别与直角三角形的其中一个锐角端相连接，该锐角端朝向塔筒3的中心。由于塔筒3具有上小下大的结构特点，拉索5自上方垂下时刚好连接在三角桁架6的中部，从而保证阻尼放大比。在拉索5锚固前需要进行预张拉，使其保持绷紧状态，从而具有足够的刚度以提高能量转换效率。顶部固定件4和底部固定件10的形状不限定为三角形。
31.阻尼器9包括但不限于粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦型阻尼器或金属阻尼器等具体类型。
32.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，设置于风力发电机的塔筒内，其特征在于：包括若干顶部固定件、拉索、底部固定件、三角桁架、阻尼器、铰接柱和底座，底座固定在地面上，铰接柱的底部与底座铰接，铰接柱的顶部四周与三角桁架刚性连接，三角桁架的锐角端向外延伸并通过阻尼器与底部固定件相连接，阻尼器位于三角桁架的下方，底部固定件与塔筒的底端内壁固定连接，顶部固定件与塔筒的顶端内壁固定连接，顶部固定件通过拉索与三角桁架的顶面中部相连接；塔筒顶部受到水平荷载时发生的转动变形经过顶部固定件传递至拉索，并借助顶部固定件的长度进行第一次放大，然后通过拉索转化为三角桁架端部与底部固定件之间的相对竖向位移，作用于阻尼器两端，进行第二次放大，使铰接柱以底端为中心发生双向转动，实现对任意水平荷载作用下风机结构的动力响应控制。2.根据权利要求1所述的一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，其特征在于：三角桁架的外轮廓由依次固定连接的上弦杆、斜边杆和竖边杆组成，竖边杆与铰接柱固定连接，斜边杆倾斜朝下，三角桁架内部设置有若干竖向腹杆，竖向腹杆的两端分别与上弦杆和斜边杆固定连接，上弦杆与斜边杆之间还倾斜设置有若干斜腹杆。3.根据权利要求2所述的一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，其特征在于：上弦杆的顶面中部与拉索的底端固定连接，斜边杆的底面末端与阻尼器的顶端固定连接。4.根据权利要求1所述的一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，其特征在于：阻尼器采用粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦型阻尼器或金属阻尼器。5.根据权利要求1所述的一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，其特征在于：底座布置于塔筒的正中心位置，底座的顶面中央设置有下凹的活动槽，活动槽的顶面形状为锥形面、圆弧面或抛物面。

技术总结
本发明公开了一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，涉及风力发电技术领域，放置于风力发电机的塔筒内，包括若干顶部固定件、拉索、底部固定件、三角桁架、阻尼器、铰接柱和底座，底座固定在地面上，铰接柱的底部与底座铰接，铰接柱的顶部四周与三角桁架刚性连接，三角桁架的锐角端向外延伸并通过阻尼器与底部固定件相连接，阻尼器位于三角桁架的下方，底部固定件与塔筒的底端内壁固定连接，顶部固定件与塔筒的顶端内壁固定连接，顶部固定件通过拉索与三角桁架的顶面中部相连接。本发明采用上述结构的一种双向内置式风力发电机阻尼放大传递系统，构造简单，具有显著的耗能减振作用。减振作用。减振作用。


技术研发人员：王萌 刘超 王丕光 杜修力
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2023.08.23
技术公布日：2023/10/11