应用于风电机组叶片的角度传感器、风电机组叶片的制作方法

1.本实用新型涉及风电机组叶片变形监测的技术领域，尤其是指一种应用于风电机组叶片的角度传感器、风电机组叶片。


背景技术：

2.在风电机组中，叶片作用为捕获风能转换为转矩，因此会受到巨大的风载荷，从而产生大弯曲变形。叶片发生过大的变形不但会影响发电量，甚至于变形过大时叶片会撞击塔筒，导致发生严重安全事故。且随着叶片长度增加，刚度下降，叶片变形产生的风险越来越大，因此叶片变形状态监测变得越发重要。
3.目前叶片变形监测方案不多，一种是通过拍摄照片，根据照片估计叶片的变形量，但该方案往往不能实时监测，并且需要人工判断，并不适用于自动化实时监控。另一种是通过摄像头，采用人工智能方式去识别叶片变形量，但该方案受天气干扰较大，成本高，同时技术不够成熟。也有通过激光扫描雷达监测叶片姿态，但需要覆盖整个叶片才能获得叶片准确的变形量，且需拥有极高采样率才能采集到高速运动的叶片，因此成本极高，无法实际应用。


技术实现要素：

4.本实用新型的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单可靠、准确性高的应用于风电机组叶片的角度传感器。
5.本实用新型的第二目的在于提供一种风电机组叶片。
6.本实用新型的第一目的通过下述技术方案实现：一种应用于风电机组叶片的角度传感器，所述角度传感器为非接触式霍尔传感器，包括底座、旋转环、旋转半环、二维霍尔传感器和磁铁；所述底座与叶片腹板固定连接；所述旋转环通过第一销轴安装在底座上，并能够绕第一销轴转动；所述旋转半环通过第二销轴安装在旋转环上，并能够绕第二销轴旋转；所述旋转环和旋转半环共构成2个互相垂直的旋转自由度，实现大方向自由转动；所述旋转半环的一端形成有供拉索连接的第一安装位，所述底座上形成有供拉索连接的第二安装位，所述旋转半环的另一端上安装有磁铁，用于产生磁场；所述二维霍尔传感器安装在底座上，并位于旋转环和旋转半环的中心，通过该二维霍尔传感器能够测量磁通量的变化。
7.优选的，所述非接触式霍尔传感器为非磁性材料器件。
8.本实用新型的第二目的通过下述技术方案实现：一种风电机组叶片，所述叶片具有上述的应用于风电机组叶片的角度传感器，所述角度传感器有多个安装在叶片腹板的中间轴线上，以叶根末端为起始基准，从叶根侧到叶尖侧依次排布，且两两相邻的角度传感器之间通过拉索连接。
9.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
10.1、角度传感器的结构简单可靠，安装便捷，成本低，易于实施。
11.2、采用非接触式霍尔传感器测量角度，避免因磨损而导致的角度偏差，因为在叶
片内部，不受天气等外界环境影响，可靠性高。
12.3、角度传感器采用非磁性材料，避免对磁场产生干扰。
13.4、只需要在一个叶片上布置若干个角度传感器，通过简单的数学计算即可计算出叶片变形量，成本低；由于叶片腹板的中间轴线不在一条直线上，因此处于绷直的拉索会使角度传感器形成一个方位角，该方位角等于与之连接的角度传感器所在的方位夹角，由于角度直接反应的是叶片变形量，因此测量的准确性高。
附图说明
14.图1为角度传感器的结构示意图之一。
15.图2为角度传感器的结构示意图之二。
16.图3为两个角度传感器在叶片腹板上的安装示意图之一。
17.图4为两个角度传感器在叶片腹板上的安装示意图之二。
具体实施方式
18.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
19.实施例1
20.如图1和图2所示，本实施例公开了一种应用于风电机组叶片的角度传感器，所述角度传感器为非接触式霍尔传感器，包括底座101、旋转环102、旋转半环103、二维霍尔传感器104和磁铁105；所述底座101与叶片腹板固定连接；所述旋转环102通过第一销轴108安装在底座101上，并能够绕第一销轴108转动；所述旋转半环103通过第二销轴107安装在旋转环102上，并能够绕第二销轴107旋转；所述旋转环102和旋转半环103共构成2个互相垂直的旋转自由度，实现大方向自由转动；所述旋转半环103的一端形成有供拉索106连接的第一安装位109，安装于该第一安装位109处的拉索106用于连接下一个角度传感器的底座101，所述底座101上形成有供拉索106连接的第二安装位110，所述旋转半环103的另一端上安装有磁铁105，用于产生磁场；所述二维霍尔传感器104安装在底座101上，并位于旋转环102和旋转半环103的中心，通过该二维霍尔传感器104能够测量磁通量的变化。
21.优选的，所述角度传感器采用非磁性材料，避免对磁场产生干扰。
22.实施例2
23.本实施例公开了一种风电机组叶片，该叶片具有实施例1所述的角度传感器1，所述角度传感器1有多个安装在叶片腹板2的中间轴线上，以叶根末端为起始基准，从叶根侧到叶尖侧依次排布，且两两相邻的角度传感器1之间通过拉索106连接，如图3和图4所示。拉索本身带有一定弹性变形量，保证拉伸时不会发生断裂或破坏角度传感器。由于叶片腹板2的中间轴线不在一条直线上，因此处于绷直的拉索106会使角度传感器1形成一个方位角，该方位角等于与之连接的角度传感器所在的方位夹角。
24.当叶片弯曲变形时，角度传感器1的底座101会一同发生位移，从而拉索106受牵引方向发生改变，磁铁105与二维霍尔传感器104方位角发生改变，通过方位角和角度传感器布置的位置信息，就能得出叶片变形姿态。
25.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述
实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种应用于风电机组叶片的角度传感器，其特征在于，所述角度传感器为非接触式霍尔传感器，包括底座、旋转环、旋转半环、二维霍尔传感器和磁铁；所述底座与叶片腹板固定连接；所述旋转环通过第一销轴安装在底座上，并能够绕第一销轴转动；所述旋转半环通过第二销轴安装在旋转环上，并能够绕第二销轴旋转；所述旋转环和旋转半环共构成2个互相垂直的旋转自由度，实现大方向自由转动；所述旋转半环的一端形成有供拉索连接的第一安装位，所述底座上形成有供拉索连接的第二安装位，所述旋转半环的另一端上安装有磁铁，用于产生磁场；所述二维霍尔传感器安装在底座上，并位于旋转环和旋转半环的中心，通过该二维霍尔传感器能够测量磁通量的变化。2.根据权利要求1所述的一种应用于风电机组叶片的角度传感器，其特征在于：所述非接触式霍尔传感器为非磁性材料器件。3.一种风电机组叶片，其特征在于，所述叶片具有权利要求1或2所述的应用于风电机组叶片的角度传感器，所述角度传感器有多个安装在叶片腹板的中间轴线上，以叶根末端为起始基准，从叶根侧到叶尖侧依次排布，且两两相邻的角度传感器之间通过拉索连接。

技术总结
本实用新型公开了一种应用于风电机组叶片的角度传感器、风电机组叶片，角度传感器为非接触式霍尔传感器，包括底座、旋转环、旋转半环、二维霍尔传感器、磁铁和拉索；底座与叶片腹板固定连接；旋转环通过第一销轴安装在底座上；旋转半环通过第二销轴安装在旋转环上；旋转环和旋转半环共构成2个互相垂直的旋转自由度；旋转半环一端形成有供拉索连接的第一安装位，底座上形成有供拉索连接的第二安装位，旋转半环另一端上装有磁铁；二维霍尔传感器装在底座上，并位于旋转环和旋转半环的中心。角度传感器的结构简单可靠，安装便捷，成本低，易于实施。实施。实施。


技术研发人员：黎相昊 厉旭旺 魏煜锋 冯驹 梁天 郭伟杰 宋晓东 唐肯
受保护的技术使用者：明阳智慧能源集团股份公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/24