专利名称：利用磁致伸缩传感器的叶片偏转测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量和控制作用在风力涡轮机的转子叶片上的机械负载的技术领域。 具体地，本发明涉及测量设置和测量风力涡轮机的转子叶片的偏转的方法。此外，本发明涉 及包括上述叶片偏转测量设置的风力涡轮机转子和风力涡轮机。
背景技术：
风力涡轮机的转子叶片暴露于大的动态机械负载，特别是当风力涡轮机在湍流风 的条件下或者在气流扰动的条件(例如大的风切变)下操作时。因此，风力涡轮机的转子叶 片以及相应支撑结构的尺寸被设计成能够承受在风力涡轮机会处于的所有条件下可能发 生的所有机械负载。不过，在极端的风力条件下，作用在风力涡轮机的转子叶片上的机械负 载必须被减小以便避免风力涡轮机的任何损坏。损坏转子叶片的风险主要取决于叶片当前承受的疲劳以及疲劳寿命时间，即转子 叶片在其前一操作期间积累至今的疲劳寿命时间。为了能够计算例如转子叶片的根部的疲 劳，公知的是测量转子叶片的偏转以便得出转子叶片所暴露于的当前机械负载。如果转子 叶片具有大偏转，则根部中的疲劳负载相对较大。转子叶片偏转可以借助于安装在叶片中 的位置传感器来测量。使用这样的转子叶片传感器，可以独立地调节作用在转子叶片上的 机械负载，例如通过使得相应叶片俯仰。因此，可以应用所谓的“周期俯仰”。减小作用在转 子叶片上的大的机械负载的另一种可能性在于缩减风力涡轮机的运转以便产生更少的电 力。这可以通过例如使得所有转子叶片俯仰来实现。这方面，术语“周期俯仰”指的是在每转期间改变每个转子叶片的叶片俯仰角设定 的方法。关于“周期俯仰”的更多细节可以参见例如US 4, 298,3130作用在转子叶片上的当前机械负载可以例如借助于应变仪来测量，该应变仪用于 测量转子叶片的选定部分内的应变。不过，转子叶片的持续负载周期导致了这种应变仪具 有较大磨损，从而导致相应应变仪使用寿命减小。应变仪的另一个缺点在于它们倾向于随 时间且由于温度变化而漂移。此外，当应变仪位于转子叶片的外部径向部分中时相应应变 仪的维护通常较麻烦。此外，当应变仪安装到外部径向转子叶片部分时，为了接触应变仪， 必须有电线，该电线在叶片的纵向尺度上或在其内延伸且使得转子叶片易于受到雷击。US 4，297, 076公开了一种风力涡轮机，其中转子叶片的尖端部分俯仰可变且俯仰 周期性变化，以便控制风力涡轮机转子的偏航角并且以便减轻转子叶片上的弯曲力矩。此 外，转子叶片可共同地俯仰变化，以便减轻叶片上的弯曲力矩并且以便最大化处于选定恒 定转子速度的风力涡轮机的功率输出。US 7，246，991 B2公开了具有传感器和控制器的风力涡轮机，该传感器测量转子 叶片的平面外偏转，该控制器使用来自传感器的信号来确定塔撞击的风险。传感器可以包 括安装在转子叶片上的应变仪或加速仪或者其可以包括安装在塔侧面上的固定传感器。存在改进风力涡轮机转子叶片的偏转测量的需求。
发明内容
这可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要 求描述。根据本发明的第一方面，提供用于测量风力涡轮机的转子的叶片的偏转的测量设 置。所述测量设置包括(a)包括第一传感器部件和第二传感器部件的磁致伸缩传感器，(b) 适于被安装到转子的第一部分的第一支撑结构，其中所述第一传感器部件被安装到所述第 一支撑结构，以及(C)适于被安装到转子的第二部分的第二支撑结构。从而，所述第二传感 器部件被安装于第二支撑结构，并且所述第一部分和所述第二部分中的至少一个是叶片的 一部分。此外，磁致伸缩传感器能够测量第一传感器部件和第二传感器部件之间的相对空 间位置。上述测量设置是基于如下构思，即可以通过使用磁致伸缩传感器来精确地测量风 力涡轮机转子叶片的偏转。包括两个传感器部件的磁致伸缩传感器能够测量两个传感器部 件之间的相对空间位置。具体地，磁致伸缩传感器能够测量第一传感器部件和第二传感器 部件之间的距离。上述测量设置还基于如下构思，即在风力涡轮机的转子中，转子相应叶片的不同 部分之间的相对空间位置或距离可以取决于实际叶片偏转状态。因为两个传感器部件附连 于这些不同部分(第一传感器部件附连于第一部分，第二传感器部件附连于第二部分)，通 过测量这个相对空间位置或距离可以确定叶片偏转。根据所述测量设置，使用磁致伸缩传感器，其可允许特别精确的空间位置或距离 的测量。根据本发明的实施例，(a)第一传感器部件包括信号发射器、磁致伸缩感测元件、 信号接收器和处理装置，以及(b)第二传感器部件包括位置确定磁体。信号发射器适于向 磁致伸缩感测元件供应电流脉冲。从而，磁致伸缩感测元件和位置确定磁体以如下方式相 对于彼此空间设置，即在磁致伸缩感测元件内传播的电流脉冲所产生的第一磁场和位置确 定磁体所产生的第二磁场之间的相互作用导致磁致伸缩感测元件的局部机械变形，这种变 形在磁致伸缩感测元件内部传播。此外，信号接收器适于感测传播的局部机械变形，并且处 理装置适于(i)测量供应电流脉冲的第一时间与感测所述传播的局部机械变形的第二时间 之间的时间差，以及(ii)基于所测量的时间差来确定叶片的偏转。需要提及的是，磁致伸缩感测元件和位置确定磁体不必彼此机械接触。唯一必须 的是，由传播的电流脉冲所产生的第一磁场和由位置确定磁体所产生的第二磁场可以以如 下方式彼此相互作用，即产生所述局部机械变形。在产生这种局部机械变形之后，该变形在 磁致伸缩感测元件内部传播或行进。因此，磁致伸缩传感器可以以不接触的方式操作，这可 以保证长的传感器使用寿命。所描述的借助于时间测量来确定信号发射器和信号接收器(均被指定到第一传感 器部件)以及位置确定磁体(被指定到第二传感器部件)之间的距离可以提供可实现的高测 量精度的好处，因为使用现代电子装置时可以通过使用高频电子装置非常精确地测量持续 时间。需要提及的是，局部机械变形的传播可以被理解为行进通过磁致伸缩感测元件的 声波。从而，声速取决于磁致伸缩感测元件的材料性质。具体地，声速取决于质量密度、弹性模量以及泊松比。在固体物质中，声波会关联于(a)体积变形(压缩)和/或(b)剪切变 形。第一者被称作为纵波，而后者被称为剪切波。根据本发明的另一实施例，磁致伸缩感测元件包括细长形状。这可以提供如下优 点，即局部机械变形可以在空间受限的区域内沿磁致伸缩感测元件的纵向尺度传播。因而， 机械变形可以仅沿优选方向朝向信号接收器的感测区域传播，并且可以避免或至少显著减 小基于沿其他不希望方向行进的机械变形而产生的信号损失。此外，由于变形传播具有限 定路径，所以可以避免不希望的机械变形反射所导致的干扰效应或者将其保持在小的限度 内。需要提及的是，传播的局部机械变形的路径的至少一部分和电流脉冲的路径的至 少一部分可以彼此重叠。这意味着细长的磁致伸缩感测元件可以用作不仅传播机械变形而 且传播电流脉冲的波导。根据本发明的另一实施例，磁致伸缩感测元件相对于转子的第二部分的表面成角 度定向并且具体地至少基本垂直地定向。这可以提供如下优点，即第二支撑结构可以设计 成如下方式，即转子叶片的偏转或弯曲导致位置确定磁体相对于第一部分的表面的位置的 竖直漂移。用精确的数学语言来描述，磁致伸缩感测元件可以被取向为平行于转子的第二 部分的表面的法向矢量。此外，当叶片呈现叶片偏转时，位置确定磁体可以平行于该法向矢 量运动。根据本发明的另一实施例，磁致伸缩感测元件包括铁磁材料。铁磁材料可以例如是铁、镍和/或钴。此外，铁磁材料可以是这些元素中两种或更 多种的任意合金。这可以提供如下优点，即对于特定传感器几何形状和给定强度的电流脉 冲而言，磁致伸缩效应可以导致更强的局部机械变形。在这方面，需要提及的是，磁致伸缩原理是基于这些铁磁材料的某些磁-机械性 能。因此，被放置在磁场中的这样的铁磁材料经受一些分子结构的微观扭曲，这会导致它们 尺寸的改变。根据本发明的另一实施例，位置确定磁体是具有棒磁体或环磁体形状的永磁体。棒磁体可以具有如下优点，即位置确定磁体可以通过通常可商业获得的磁体实 现。在所述测量设置的几何形状中，位置确定棒磁体可以被设置在磁致伸缩感测元件旁边。环磁体可以提供如下优点，即磁致伸缩感测元件可以由位置确定环磁体围绕，这 允许特别强的第二磁场并且因此允许在第一和第二磁场之间存在强的磁性相互作用。这还 导致强的机械变形，并且因而导致当经过信号接收器时对传播的局部机械变形的清楚且明 确的检测。在这方面，需要提及的是，环磁体的形状也可以通过多个棒磁体实现，其中所述棒 磁体以环形方式相对于彼此被设置。因而，每个棒磁体可以以如下方式被定向，即其在相应 棒磁体的北极和南极之间延伸的纵轴线被定向成至少近似垂直于环磁体的环平面。根据本发明的另一实施例，局部机械变形是磁致伸缩感测元件的扭转变形。这可 以提供如下优点，即信号接收器可以以非常可靠的方式感测机械变形。此外，即使机械变形 非常强，也不会改变磁致伸缩传感器的测量几何形状。这样可以导致可由磁致伸缩传感器 获得的非常可靠的测量结果。在下述段落(A)至(G)中，将给出对于相应所述测量设置的磁致伸缩传感器的优选实施例的工作原理的描述性解释
(A)所用磁致伸缩传感器的核心是磁致伸缩感测元件。磁致伸缩感测元件可以被称为 波导，因为其用作扭转超声波向信号接收器传输的导体，该信号接收器也可以被称为脉冲 变换器。位置确定磁体可以刚性地连接到位置测量的目标(即，转子的第二部分)。(B)在测量期间，位置确定磁体可以在波导内产生纵向磁场。如上面已经在所述测 量设置中所提到的，位置确定磁体和磁致伸缩感测元件(即，波导)彼此间可以不机械接触。 这可能意味着位置确定磁体和磁致伸缩感测元件相对彼此以完全不接触的方式设置。这可 以允许在测量设置的较长的使用寿命期间的无损操作。(C)为了实际叶片偏转测量，短电流脉冲被信号发射器(例如，脉冲发生器)传送通 过波导。当这个电流脉冲行进通过波导时，其传送围绕波导沿径向方向的第一磁场。在位 置确定磁体的区域中，磁致伸缩波导例如通过已知的威德曼效应(Wiedemann effect)被弹 性扭转，该威德曼效应导致波导在螺旋磁场影响下扭曲。(D)由于电流脉冲的时间曲线，这种扭曲是产生位置确定磁体的效应场内的扭转 波的高度动态过程。这种冲击扭转波沿波导行进并且直到其下端，在这里冲击扭转波被完 全吸收，即安全地阻止了信号测量上的任意干扰效应。借助于信号接收器来实现对于扭转 波的实际检测，该信号接收器可以是在波导上端的专用脉冲变换系统。信号接收器可以包 括与波导连接的磁致伸缩金属条、电感式检测器线圈和其他固定永磁体。(E)在所述信号接收器中，可以具有在超声波环境下的频率的扭转波可以根据反 磁致伸缩效应(被称为villary效应)而导致金属条产生磁导率变化。固定永磁体的磁场在 时间轴上的最终变化导致了检测器线圈中的电流信号，这可以由适当的传感器电子器件来 处理。(F)需要提及的是，扭转超声波可以以恒定超声波速度行进通过波导。第二转子/ 叶片部分的位置可以由行进时间测量值来准确确定，从而位置确定磁体的准确位置是电流 脉冲起始和电应答信号到达之间的时间的函数。当扭转超声波经过信号接收器时该信号接 收器可以产生电子应答信号。(G)虽然上述位移测量原理可能看似复杂，不过其提供了多个非常重要的特别是 当测量叶片偏转时非常重要的优点。具体而言，外部影响，例如转子振动，不会影响运行时 测量的物理准确性以及磁致伸缩感测元件的长期稳定性。根据本发明的另一实施例，第二支撑结构包括(a)适于被安装到转子的第二部分 的基座，以及(b)支撑杆，其中位置确定磁体被安装到支撑杆。优选地，支撑杆的第一端部被安装到基座，并且位置确定磁体被安装到支撑杆的
第二端部。转子处于未弯曲或未偏转状态时，支撑杆可以至少基本平行于第二部分的表面延 伸。这可以提供如下优点，即整个测量设置可以实现为比较平坦的设计。具体而言，整个测 量设置可以被设置在转子叶片的内部内。这可以提供如下优点，即可以容易地保护测量设 置以抵抗严酷的环境条件，例如灰尘、风、酷暑和水(雨)。根据本发明的另一实施例，支撑杆具有在30 cm至300 cm之间的长度，具体地在 60 cm至200 cm之间的长度，且优选地在80 cm至150 cm之间的长度。可以基于叶片的几何尺寸，具体地基于叶片的长度(即径向尺度)，来选择支撑杆的适当长度。根据本发明的另一方面，提供用于产生电力的风力涡轮机的转子。所提供的转子 包括(a)毂，(b)附连于所述毂的至少一个叶片，以及(c)如上所述的至少一个测量设置。而且，所述转子基于如下构思，即可以通过使用磁致伸缩传感器来精确测量叶片 偏转。包括两个传感器部件的磁致伸缩传感器能够测量第一传感器部件和第二传感器部件 之间的距离。根据本发明的实施例，转子的第一部分是毂的一部分，并且转子的第二部分是叶 片的一部分。这可以提供如下优点，即转子的第一部分的表面和转子的第二部分的表面可 以相对彼此成角度定向，具体地相对彼此至少近似垂直地定向。这可以允许从机械角度考 虑用相对简单的支撑结构实现测量设置。根据本发明的另一方面，提供用于产生电力的风力涡轮机。所提供的风力涡轮机 包括上述转子。根据本发明的另一方面，提供用于测量风力涡轮机的转子叶片的偏转的方法，其 中所述转子包括第一部分和第二部分。所提供的方法包括(a)使用磁致伸缩传感器来测量 第一部分和第二部分之间的相对空间位置，该磁致伸缩传感器包括第一传感器部件和第二 传感器部件，其中(al)第一传感器部件借助于第一支撑结构被机械连接到转子的第一部 分，其中(a2)第二传感器部件借助于第二支撑结构被机械连接到转子的第二部分，并且其 中(a3)第一部分和第二部分中的至少一个是叶片的一部分，以及(b)基于所测量的相对空 间位置来确定叶片的偏转。而且，所述测量方法基于如下构思，即可以通过使用包括两个空间上不同的传感 器部件的磁致伸缩传感器来精确地测量转子叶片的偏转，所述两个空间上不同的传感器部 件借助于不同支撑结构被机械附连到转子的不同部分。应该注意，参考不同主题描述了本发明的实施例。具体而言，参考产品权利要求描 述了一些实施例，且参考方法权利要求描述了另一些实施例。不过，本领域的技术人员将从 上述和下述描述中得出，除非另有说明，除属于一种主题类型的特征的任意结合外，涉及不 同主题的特征之间的任意结合，具体而言产品权利要求的特征和方法权利要求的特征之间 的任意结合，也可以被看作被本文所公开。从下述实施例的示例中可以显而易见到且参考实施例的示例解释了本发明的上 述方面和其他方面。参考实施例的示例将在下文中更详细地描述本发明，不过本发明不限 于此。
图1示出了具有转子的风力涡轮机，该转子具有两个叶片，其中每个叶片配备有 测量设置以便使用磁致伸缩传感器测量叶片偏转。图加示出了测量设置在叶片部分内的优选位置，该叶片部分邻接转子毂。图2b示出了测量设置，其包括围绕磁致伸缩传感器的磁致伸缩感测元件的永久 性环磁体。图2c示出了测量设置，其包括位于在磁致伸缩传感器的磁致伸缩感测元件旁边 的永久性棒磁体。
图3示出了将由磁致伸缩测量设置提供的距离数据处理成叶片偏转数据和叶片 负载数据的处理过程。
具体实施例方式图中的图释是示意性的。应该注意，在不同附图中，类似或相同的元件具有相同的 附图标记或具有仅第一数字位不同于相应附图标记的附图标记。图1示出了包括塔110和机舱115的风力涡轮机100，该机舱115被转动地安装在 塔110的顶部。机舱配备有气象站118，该气象站118可以包括例如风力测量传感器(未指 出)以便确定风速和风向。对于以适当方式操作风力涡轮机而言，精确了解风速和/或风向 是非常有用的。风力涡轮机还包括转子125。根据这里描述的实施例，转子125包括被安装于转子 125的毂120的两个叶片130。每个叶片130均设有磁致伸缩测量设置150以便测量相应 叶片130的偏转。这样的偏转可以具体是由于驱动风力涡轮机100的风所导致的。图加示出了磁致伸缩测量设置150的优选位置。根据这里描述的实施例，磁致伸 缩测量设置150位于靠近毂120在叶片130的中空内部内。图2b示出了根据本发明的第一实施例的磁致伸缩测量设置。磁致伸缩测量设置 被设置在叶片130的内部内，该内部由前表面231 (相对于风向处于上游)和后表面232 (相 对于风向处于下游)限定。磁致伸缩测量设置包括第一传感器部件260和第二传感器部件270。第一传感器 部件260借助于第一支撑结构265被安装到第一转子部分220a。根据这里描述的实施例， 第一转子部分是毂120的一部分220a。第二传感器部件270借助于第二支撑结构275安装 到第二转子部分23加。根据这里描述的实施例，第二转子部分是叶片130的一部分232a。可以从图2b中看出，第二支撑结构275包括附连于叶片部分23 的基座277和 细长支撑杆276。支撑杆的第一端部被安装到基座277。在支撑杆276的第二端部，安装有 位置确定磁体27 。可以从图加中看出，毂部分220a和基座277之间的径向距离d主要 由杆276桥接。根据这里描述的实施例，位置确定磁体27 是环磁体。下面将更加详细地描述位 置确定磁体27 的功能。第一传感器部件260包括电子装置沈2，该电子装置262包括信号发射器和信号 接收器。第一传感器部件260还包括磁致伸缩感测元件沈4。可以从图加中看出，环磁体 272径向围绕磁致伸缩感测元件沈4。如下文描述，基于在电子装置沈2 (被安装于毂部分220a)和位置确定磁体27 (被安装于叶片部分232a)之间的距离测量值来确定叶片偏转的度数。例如由于强的驱动 风而导致的叶片部分232沿Δ y所示箭头的运动也将会导致磁体27 的位置变化。为了测量在电子装置262和位置确定磁体27 之间的这个距离，信号发射器将电 流脉冲馈送到磁致伸缩感测元件沈4中，该磁致伸缩感测元件264用作与电流脉冲关联的 电磁波的相应电流脉冲的波导264。根据这里描述的实施例，电流脉冲在被附连到波导旁边 的未示出的线圈内产生电信号。由这个线圈提供的相应信号指示出时间测量的起始。当沿波导264传播的电流脉冲到达位置确定磁体27 的位置时，(a)电流脉冲的动态(电)磁场和(b)位置确定磁体27 的静态磁场相互作用，并且在波导沈4内产生局部 扭转变形。局部扭转变形至少部分地作为波导264材料内的超声波被反射回信号接收器。当该反射的超声波穿过信号接收器沈2时，产生新的电脉冲，该电脉冲代表上述 时间测量的终止。主要由超声波速度确定的在起始和终止之间的时间差指示出电子装置 262和位置确定磁体27 之间的空间距离。需要提及的是，超声波以大约观00 m/s的恒定 超声波速度行进通过波导。图2c示出了测量设置，其包括位于磁致伸缩传感器的磁致伸缩感测元件264旁边 的永久性棒磁体276b。除了位置确定磁体的形状不同，图2c所示实施例的构件与图2b所 示实施例的相应构件相同或至少类似。为了简明，不再描述这些相同或类似构件。而是，参 考图2b的上述给定描述。在图2b和图2c所示实施例中，磁致伸缩测量设置150被安装在叶片130的根部 上。位置确定磁体27 或272b被安装在杆276的被紧固在叶片130的边缘上的端部处。 当叶片130沿Δ y(y轴线是转子115的旋转轴线)前后运动时，位置确定磁体27 或272b 沿磁致伸缩感测元件264行进。从电子装置262到磁体27h/272b的可测量距离是对于叶 片130沿拍打方向的偏转的表述。需要提及的是，如果需要关于边沿方向叶片偏转的信息，则包括适当支撑元件的 类似磁致伸缩测量设置可以被安装到叶片130内。当发现叶片偏转时，可以得出对于叶片 130的负载和磨损的表述。还需要提及的是，从试验角度看，可以调节到叶片130边缘上的安装部位的距离 d。应该可能的是，将基座277的紧固点放置成距叶片根部(S卩，毂部分220a)的不同距离处。 不过，当为了商业用途实施上述磁致伸缩测量设置时，距离d不可以被调节。此外，保护罩 可以被放置成围绕磁致伸缩感测元件264以及位置确定磁体27h/272b，以便避免损坏磁 致伸缩测量设置。图3示出了将由磁致伸缩测量设置150提供的距离数据处理成叶片偏转数据和叶 片负载数据的处理过程。可以从图3中看出，磁致伸缩测量设置150将指示所测量距离的 信号传送到处理装置380。在可以是适当编程的微处理器的处理装置380中，距离信息被处 理成多个值。根据这里描述的实施例，第一值是叶片沿磁体的安装半径的偏转。第二值是 叶片负载，其是叶片所暴露于的特定机械负载。应该注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。 而且关于不同实施例描述的元件可以结合。而且应该注意，权利要求中的附图标记不应该 被看作限制权利要求的范围。附图标记
100 风力涡轮机 110 塔 115 机舱 118 气象站 120 毂 125 转子 130 叶片150磁致伸缩测量设置
220a转子的第一部分/毂部分
231前表面
232后表面
232a转子的第二部分/叶片部分
260第一传感器部件
262电子装置(信号发射器/信号接收器)
264磁致伸缩感测元件/波导
265第一支撑结构 270第二传感器部件
272a位置确定磁体/环磁体
272b位置确定磁体/棒磁体
275第二支撑结构
276支撑杆
277基座
d毂和运动的叶片部分之间的径向距离
Δ ζ叶片部分的运动
380处理装置。
权利要求
1.一种用于测量风力涡轮机(100)的转子(115)的叶片(130)的偏转的测量设置，该 测量设置(150)包括 磁致伸缩传感器，其包括第一传感器部件(260)和第二传感器部件(270)， 第一支撑结构(265)，其适于被安装到所述转子(115)的第一部分(220a)，其中所述 第一传感器部件(270)被安装到所述第一支撑结构(265)，以及 第二支撑结构(275)，其适于被安装到所述转子(115)的第二部分(232a)，其中所述 第二传感器部件(270)被安装到所述第二支撑结构(275)，并且其中所述第一部分(220a) 和所述第二部分(232a)中的至少一个是所述叶片(130)的一部分，其中所述磁致伸缩传感器能够测量在所述第一传感器部件(260)和所述第二传感器部 件(270)之间的相对空间位置。
2.如前述权利要求所述的测量设置，其中 所述第一传感器部件(260)包括信号发射器(262)、磁致伸缩感测元件(264)、信号接 收器(262)和处理装置(380)，并且 所述第二传感器部件(270)包括位置确定磁体(272a，272b)， -其中所述信号发射器(262)适于向所述磁致伸缩感测元件(264)供应电流脉冲， -其中所述磁致伸缩感测元件(264)和所述位置确定磁体(272a，272b)空间上彼此设 置成使得由在所述磁致伸缩感测元件(264)内传播的所述电流脉冲所产生的第一磁场和所 述位置确定磁体(272a，272b)所产生的第二磁场之间的相互作用导致所述磁致伸缩感测元 件(264)的局部机械变形，从而所述局部机械变形在所述磁致伸缩感测元件(264)内传播， -其中所述信号接收器(262)适于感测传播的局部机械变形，以及 -其中所述处理装置(380)适于(a)测量供应所述电流脉冲的第一时间与感测传播 的局部机械变形的第二时间之间的时间差，以及(b)基于所测量的时间差来确定所述叶片 (130)的偏转。
3.如前述权利要求所述的测量设置，其中所述磁致伸缩感测元件(264)包括细长形状。
4.如前述权利要求所述的测量设置，其中所述磁致伸缩感测元件(264)相对于所述转 子(115)的所述第二部分(232a)的表面成角度定向且具体地至少基本垂直地定向。
5.如前述权利要求2-4中任意一项权利要求所述的测量设置，其中所述磁致伸缩感 测元件(264)包括铁磁材料。
6.如前述权利要求2-5中任意一项权利要求所述的测量设置，其中所述位置确定磁 体(272a，272b)是具有棒磁体(272b)或环磁体(272a)形状的永磁体。
7.如前述权利要求2-6中任意一项权利要求所述的测量设置，其中所述局部机械变 形是所述磁致伸缩感测元件(264)的扭转变形。
8.如前述权利要求2-7中任意一项权利要求所述的测量设置，其中所述第二支撑结 构(275)包括-基座(277)，其适于被安装到所述转子(115)的第二部分(232a)，以及 -支撑杆(276 )，其中所述位置确定磁体(272a，272b )被安装于所述支撑杆(276 )。
9.如前述权利要求2-8中任意一项权利要求所述的测量设置，其中所述支撑杆(276) 具有在30 cm至300 cm之间的长度，具体地在60 cm至200 cm之间的长度，且优选地在80cm至150 cm之间的长度。
10.一种用于产生电力的风力涡轮机(100)的转子，该转子(115)包括 毂(120)， 附连于所述毂的至少一个叶片(130)，以及 如前述权利要求1-9中任意一项权利要求所述的至少一个测量设置(150)。
11.如前述权利要求所述的转子，其中所述转子(115)的所述第一部分(220a)是所述 毂(120)的一部分，并且所述转子(115)的所述第二部分(232a)是所述叶片(130)的一部 分。
12.一种用于产生电力的风力涡轮机，所述风力涡轮机(100)包括 如前述权利要求10-11中任意一项权利要求所述的转子(115)。
13.一种用于测量风力涡轮机(100)的转子(115)的叶片(130)的偏转的方法，其中所 述转子(115)包括第一部分(220a)和第二部分(232a)，所述方法包括 使用磁致伸缩传感器来测量所述第一部分(220a)和所述第二部分(232a)之间的相 对空间位置，该磁致伸缩传感器包括第一传感器部件(260)和第二传感器部件(270)，其中所述第一传感器部件(260)借助于第一支撑结构(265)被机械连接到所述转子 (115)的所述第一部分(220a)，其中所述第二传感器部件(270)借助于第二支撑结构(275)被机械连接到所述转子 (115)的所述第二部分(232a)，并且其中所述第一部分(220a)和所述第二部分(232a)中的至少一个是所述叶片(130)的 一部分，以及 基于所测量的相对空间位置来确定所述叶片(130)的所述偏转。
全文摘要
本发明涉及利用磁致伸缩传感器的叶片偏转测量。描述了用于测量风力涡轮机的转子的叶片偏转的测量设置。该测量设置包括(a)磁致伸缩传感器，其包括第一传感器部件和第二传感器部件，(b)第一支撑结构，其适于被安装到转子的第一部分，其中第一传感器部件被安装到第一支撑结构，以及(c)第二支撑结构，其适于被安装到转子的第二部分，其中第二传感器部件被安装到第二支撑结构，并且其中第一部分和第二部分中的至少一个是叶片的一部分。磁致伸缩传感器能够测量在第一传感器部件和第二传感器部件之间的相对空间位置。还描述了测量叶片偏转的相应方法。此外，描述了包括所述叶片偏转测量设置的风力涡轮机转子和风力涡轮机。
文档编号F03D1/06GK102102622SQ20101060030
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者安德森 J., 埃格达尔 P. 申请人:西门子公司