CN108119320B - 自发电加热除冰装置、叶片、风力发电机及除冰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自发电加热除冰装置、叶片、风力发电机及除冰方法，所述自发电加热除冰装置，用于直线往复运动装置或旋转/翻转装置，包括：电加热装置及永磁发电机，所述永磁发电机、与所述电加热装置电连接，并向所述电加热装置供电。本发明自发电加热除冰装置能够自行发电加热所需要的装置。
Description
技术领域
本发明涉及自发电加热技术领域，尤其涉及一种自发电加热除冰装置、叶片、风力发电机及除冰方法。
背景技术
目前，风力发电技术飞速发展，不少风力发电站设置在高寒地区以及内陆高山区域，而高寒地区以及内陆高山区域的气象条件往往比较恶劣，风力发电机及其组件经常会在低温、湿度大、并伴随雨雪雾等气象条件下工作，因此风力发电机及其组件都面临着结冰问题，尤其在冬季，结冰问题更为严重。
叶片结冰在很多方面都是不利的。一方面，附着在叶片表面的冰层改变了叶片的空气动力学特性。此外，由于结冰加大了叶片的重量，由此，叶片的悬挂装置承受的力增加；特别是在高转速下以及离心力相应增长的运行中或在由各叶片上的结冰情况不同而引起轮毂不平衡的情况。除了上述问题以外，从叶片上分离并且被甩出的冰碎块也会对风能设备周围的人和物造成巨大威胁。由于叶片结冰的危害很多，所以风能设备通常在转子叶片积冰时停止运行。为了避免这些缺陷，目前风力发电机组叶片的防冰/除冰大多采用叶片内部安装大型电热吹风机进行叶片内部加热，或者，叶片外部重点区域安装加热膜进行外部加热除冰。现有的电加热除冰方式都需要使用风机外的电网电源来给加热器进行供电加热。由于电加热所需要的功率较高，所以能耗较大。一般会影响风力发电机组及风电场的发电量，并且增加了机组的消耗电量，影响风电场的经济收益。
发明内容
本发明实施例提供一种自发电加热除冰装置、叶片、风力发电机、自发电加热除冰装置使用方法及叶片除冰方法，能够自发电加热。
一种自发电加热除冰装置，用于直线往复运动装置或旋转/翻转装置，包括：电加热装置及永磁发电机，所述永磁发电机、与所述电加热装置电连接，并向所述电加热装置供电。
一种叶片，包括：叶片本体，具有一定长度、宽度及厚度的长条状的具有中空室的结构体，或者长条状的实心结构体；自发电加热除冰装置，设置于叶片本体，该自发电加热除冰装置包括电连接的电加热装置和永磁发电机，所述电加热装置设置于叶片本体外表面，所述永磁发电机嵌设于叶片本体或固定于叶片本体的中控室。
一种风力发电机，包括轮毂、叶片、结冰探测器及风力发电机控制系统，叶片、结冰探测器及风力发电机控制系统设置于轮毂，所述结冰探测器用于侦测叶片结冰状况，并发出结冰信号至所述风力发电机控制系统，叶片包括叶片本体及自发电加热除冰装置，所述叶片本体具有一定长度、宽度及厚度的长条状的具有中空室的结构体，或者长条状的实心结构体。所述自发电加热除冰装置，设置于叶片本体，该自发电加热除冰装置包括电连接的电加热装置和永磁发电机，所述电加热装置设置于叶片本体外表面，所述永磁发电机嵌设于叶片本体或固定于叶片本体的中空室，所述风力发电机控制系统控制所述永磁直线发电机运行。
一种自发电加热除冰装置的使用方法，包括：步骤a，将电加热装置设置于直线往复运动装置或旋转/翻转装置预加热部位，将永磁发电机设置于所述直线往复运动装置的直线往复运动路径或所述旋转/翻转装置的能够带动旋转或直线往复运动部位；步骤b，将所述永磁发电机与所述电加热装置电连接；步骤c，所述直线往复运动装置的直线往复运动或所述旋转/翻转装置的旋转运动或所述旋转/翻转装置的某些部位的直线往复运动带动所述永磁发电机直线往复运动或旋转运动，所述永磁发电机的定子线圈上产生电能并给电加热装置供电；步骤d，电加热装置将电能转换为热能，加热直线往复运动装置或旋转/翻转装置。
一种风力发电机叶片除冰方法，包括：步骤a，提供叶片，包括叶片本体及设置于叶片本体的电加热装置及永磁发电机，电加热装置与永磁发电机电连接，电加热装置用于加热叶片本体；步骤b，利用结冰探测器侦测叶片本体周围环境是否已经出现结冰，并将侦测结果传送至风力发电机控制系统；步骤c，风力发电机控制系统发出控制信号使永磁发电机的动子处于自由状态，伴随风力发电机的叶轮的旋转及叶片本体的位置不断的变化，永磁发电机的动子会在自身重力的作用下进行直线往复运动，永磁发电机的定子线圈上产生电能并给电加热装置供电；步骤d，电加热装置将电能转换为热能，加热叶片本体。
与现有技术相比较，本发明实施例提供的自发电加热除冰装置，用于呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置，即上述装置提供的旋转、翻转或直线往复运动的动力能够使得自发电加热除冰装置的永磁发电机能够发电并作为电加热装置的电源，电加热装置设置在需要除冰加热的元件表面，能够为其加热除冰。该自发电加热除冰装置用在风力发电机等的叶片上使用的话，加热电源不来源于风力发电机外部电网和风力发电机自身的发电机，而是自发电加热除冰装置自身的永磁发电机安装在叶片应用并利用风力发电机叶轮旋转时叶片高度变化产生的重力势能变化来进行发电，发出的电能直接接入电加热装置对叶片进行加热除冰。所以这种设计既不消耗电网电能也不消耗风力发电机自身发电。由于不消耗风机和电网的电能，所以叶片加热除冰时不影响风力发电机及风电场的发电量。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是本发明自发电加热除冰装置的一个实施例的结构示意图；
图2是一种叶片的结构示意图；
图3a和图3b，为图1所示永磁直线发电机的结构示意图；
图4a和图4b，为电磁机械机构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的风力发电机的结构示意图；
图6为图5所示风力发电机与自发电加热除冰装置的电连接结构示意图；
图7为图5所示风力发电机的加热控制装置的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域或者结构的尺寸。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
另外，下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的风力驱动旋转装置的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，为本发明自发电加热除冰装置的一个实施例的结构示意图。自发电加热除冰装置1，用于风力发电机叶片本体100等的需要加热除冰的呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置上，该自发电加热除冰装置1包括电加热装置10、永磁发电机30、电机引出线20、控制引出线40及加热控制装置50。电加热装置10设置于叶片本体100，永磁发电机30通过电机引出线20电连接于电加热装置10，加热控制装置50通过控制引出线40电连接于永磁发电机30。可以理解的是，电机引出线20、控制引出线40及加热控制装置50为可选择元件。本实施例中主要将自发电加热除冰装置1应用于风力发电机叶片本体100上讲解其具体结构及应用方法等。
请参考图2，风力发电机叶片本体100为具有一定长度、宽度及厚度的长条状的具有中空室(图未示)的结构体，或者长条状的实心结构体。一般叶片本体100在其长度方向上分为叶根部105、主体部104及叶尖103等三个部分，故图2中由两条虚线分割形成的三个部分。叶片本体100在宽度方向上可以分为前缘处101和后缘处102，故图2中由沿叶片本体100的纵向延伸的一条实线分割形成的两个部分。
请参阅图1，电加热装置10设置于风力发电机叶片本体100外表面前缘处101，可以理解的是，电加热装置10按照需求可以安装在需要加热装置的任何部位。电加热装置10可以为低温电热丝、厚度非常小的加热带或加热膜等。电加热装置10的主要材质为通电能够将电能转化为热能的高分子材料、油墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及金属丝(片)等的一种或多种混合形成。本实施例中，电加热装置10为加热膜，可以为自支撑性的纯碳纳米管膜、石墨烯膜、复合碳纳米管膜、复合石墨烯膜或金属丝构成的加热膜等。
永磁发电机30，能够发电并通过电机引出线20向电加热装置供电，本发明所述的永磁发电机30可以为永磁直线发电机或永磁旋转发电机等，能够在呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置的旋转、翻转或直线往复运动的动力作用下将动能转换为电能的小型发电装置均可。本实施例中，永磁发电机30为永磁直线发电机，使用时嵌入式设置于风力发电机叶片本体100等的需要加热除冰的呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置上，或者上述装置为具有中控室的中空结构体时可以设置于中控室内应用。可以理解的是，永磁发电机30由单台永磁直线发电机构成或由多台永磁直线发电机串联或并联构成，永磁直线发电机可以采用圆筒状结构也可以采用其它结构形式。本实施例中，永磁直线发电机安装固定在靠近风力发电机叶片本体100后缘处102的主梁(图未示)上。
请一并参阅图3a和图3b，为本实施例所述的永磁直线发电机的结构示意图，其中图3a示意的是外动子永磁直线发电机的结构，图3b示意的是内动子永磁直线发电机的结构。本实施例中，永磁发电机30为永磁直线发电机，包括套设在一起的动子31及定子32，其中动子31相对于定子32在外力下做直线往复运动。其中定子32包括机座320以及安装于所述机座320上的若干电枢(图未示)，所述电枢包括电枢铁芯和卷设于所述电枢铁芯上的线圈绕组。机座320包括相对的第一端321和第二端322，所述的动子31在第一端321和第二端322之间相对于机座320做直线往复运动，这里第一端321和第二端322对于动子31具有限位作用，而且永磁直线发电机的其他元件也都位于第一端321和第二端322之间，因此第一端321和第二端322也可以称之为永磁直线发电机的第一端321和第二端322。动子31包括永磁体支架312以及安装于所述永磁体支架312上的若干永磁体314。动子31进行直线运动时，磁场进行运动，定子32线圈绕组切割磁场的磁感线，定子32线圈绕组中产生感应电动势，动子31直线运动的机械势能转化成电势能，永磁直线发电机定子32线圈绕组产生电压，即可以发出电能。
加热控制装置50，通过控制引出线40电连接于永磁发电机30，用于控制所述的永磁发电机30发电或不发电，使用时嵌入式设置于风力发电机叶片本体100等的需要加热除冰的呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置上，或者上述装置为具有中空室的中空结构体时可以设置于中空室内应用。
作为一个可选实施例，所述自发电加热除冰装置1进一步包括电磁机械机构80，设置于机座320的第一端321或第二端322或分别设置在第一端321和第二端322，用于释放或制动永磁直线发电机的动子31。
请一并参阅图4a和图4b，为电磁机械机构80的结构示意图，其中图4a为内动子永磁直线发电机用电磁机械机构80的结构示意图，图4b为外动子永磁直线发电机用电磁机械机构80的结构示意图。电磁机械机构80包括法兰81、弹簧82、夹板83、固定齿84、电磁线圈85、电机线86、外壳87及开关88。外壳87与法兰81相连，外壳87为至少一端开口的圆筒状结构体，包括侧壁(图未标示)和底壁(图未标示)，用于容纳固定弹簧82、夹板83、固定齿84、电磁线圈85及开关88。本实施例中电磁机械机构80由两两相对设置的四个电磁制动单元(图未标示)构成，每一电磁制动单元由弹簧82、夹板83、固定齿84、电磁线圈85构成，每一电磁制动单元的所述电磁线圈85固定于外壳87侧壁，夹板83与电磁线圈85相对设置，且夹板83通过设置于电磁线圈85两侧的弹簧82与外壳87侧壁相连，固定齿84设置于夹板83背向电磁线圈85的一侧面。开关88设置于外壳87侧壁或底壁。使用电磁机械机构80时，加热控制装置50向电磁机械机构80供电，电磁线圈85收到电信号后产生磁场，在磁场作用力下，四个夹板83克服弹簧82压力向远离圆心方向运动，此时永磁发电机30的动子31不再受到电磁机械机构80夹板83的夹持被释放，动子31被释放后进行相对于定子32直线往复运动，当动子31由于重力作用向电磁机械机构80运动靠近并触碰电磁机械机构80的开关88时，开关88会通过信号线向加热控制装置50发出开关断开信号，加热控制装置50接收并检测到电磁机械机构80的开关88的开关断开信号后，停止对电磁机械机构80的供电，4个夹板83在弹簧82压力的作用下向圆心运动，将永磁发电机30的动子31夹持住，捕捉永磁发电机30的动子31，停止永磁发电机30的发电运行。
本发明实施例提供的自发电加热除冰装置1，用于呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置，即上述装置提供的旋转、翻转或直线往复运动的动力能够使得自发电加热除冰装置1的永磁发电机30能够发电并作为电加热装置10的电源，电加热装置10设置在需要除冰加热的元件表面，能够为其加热除冰。该自发电加热除冰装置1用在风力发电机等的叶片上使用的话，加热电源不来源于风力发电机外部电网和风力发电机自身的发电机，而是自发电加热除冰装置1自身的永磁发电机安装在叶片应用并利用风力发电机叶轮旋转时叶片高度变化产生的重力势能变化来进行发电，发出的电能直接接入电加热装置10对叶片进行加热除冰。所以这种设计既不消耗电网电能也不消耗风力发电机自身发电。由于不消耗风机和电网的电能，所以叶片加热除冰时不影响风力发电机及风电场的发电量。
请一并参阅图5和图6，图5为本发明实施例提供的风力发电机的结构示意图，图6为图5所示风力发电机与自发电加热除冰装置1的电连接结构示意图。本发明实施例还提供一种风力发电机，包括轮毂200、叶片本体100、塔架300、自发电加热除冰装置1、信号/供电电缆90、温度监测器70、温度信号线60、滑环600、结冰探测器400及风力发电机控制系统500。所述叶片本体100连接于所述轮毂200并通过塔架300支撑，自发电加热除冰装置1及温度监测器70设置于每一叶片本体100，换句话说每一叶片本体100均有独立的自发电加热除冰装置1及温度监测器70，温度监测器70通过温度信号线60连接于对应的叶片本体100内自发电加热除冰装置1的加热控制装置50。温度监测器70用于监测对应的叶片本体100的温度情况，并将温度情况反馈至对应的叶片本体100内的加热控制装置50。滑环600、结冰探测器400及风力发电机控制系统500设置于轮毂200。其中，结冰探测器400用于探测叶片本体100周围环境是否已经出现结冰，设置在风力发电机的机舱外，一般情况下结冰探测器400与风力发电机的测风支架安装在一起。风力发电机控制系统500用于控制整个风力发电机的各个组件的运行。自发电加热除冰装置1在叶片本体100上设置及构造等同上述实施例，因此相同的部分在此不再赘述。
作为可选择的例子，电加热装置10还可以采用预埋方式在叶片本体100生产制造过程中安装在叶片本体100前缘处101的外表面；还可以在叶片本体100前缘处102分区分块进行安装。
作为可选择的例子，永磁直线发电机也可以是在叶片本体100生产制造过程中进行安装。永磁直线发电机安装固定在靠近叶片本体100后缘处102的叶片主梁上。永磁直线发电机可以采用圆筒状结构也可以采用其它结构形式，在叶片本体100进行加热除冰时，动子31在第一端321和第二端322之间相对于机座320做直线往复运动。永磁直线发电机安装时，第一端321朝向叶尖103方向，第二端322朝向叶根105方向。
作为可选的例子，自发电加热除冰装置1进一步包括电磁机械机构80，设置于永磁直线发电机机座320的第二端322，用于释放或制动永磁直线发电机的动子31，在初始状态下电磁机械机构80夹持住动子31固定于永磁直线发电机机座320的第二端322。
作为可选的例子，加热控制装置50可以设置于每一叶片本体100的叶根105处。
作为可选的例子，温度监测器70可以为温度传感器。
如图6所示，在风力发电机的每一叶片本体100中分别安装自发电加热除冰装置1。风力发电机控制系统500通过滑环600、信号/供电电缆90与每只叶片本体100中的自发电加热除冰装置1连接。
当结冰探测器400侦测到风力发电机的某一或某几个叶片本体100外表面已经开始结冰后，发送例如直流24V电压信号等结冰信号至风力发电机控制系统500，风力发电机控制系统500收到信号后判断风力发电机的哪些叶片本体100已经处于结冰环境之后，通过滑环600及信号/供电电缆90发出直流24V电压信号至对应叶片本体100的叶根部105设置的加热控制装置50，收到结冰信号的加热控制装置50向叶片本体100上设置的永磁直线发电机机座320的第二端322处设置的电磁机械机构80发出直流24V电压信号，请一并参阅图4a和图4b，电磁线圈85收到电信号后产生磁场，在磁场作用力下，四个夹板83克服弹簧82压力向远离圆心方向运动，此时永磁发电机30的动子31不再受到电磁机械机构80夹板83的夹持而被释放。动子31被释放后，伴随风力发电机的叶轮的旋转及叶片本体100的位置不断的变化，永磁直线发电机的动子31会在自身重力的作用下进行直线往复运动，永磁直线发电机的定子32线圈上产生电能并给叶片本体100外表面的电加热装置10供电，得到电能的电加热装置10开始发热加热叶片本体100前缘处101重要部位。风力发电机的叶轮旋转过程中，永磁直线发电机的电能源源不断地输送给电加热装置10，当叶片本体100外表面的温度达到0℃以上时，冰层开始融化，冰层在叶片本体100上的附着力下降。当冰层的附着力下降到一定程度时，伴随叶片本体100的运动冰层将会脱离叶片本体100，并降落的地面上，这样自发电加热除冰装置1就达到了除冰的效果。
为了保证叶片的运行安全防止叶片本体100由于电加热装置10温度过高引发叶片本体100损伤或失火，在永磁直线发电机运行对叶片本体100进行加热的同时，叶片本体100内设置的加热控制装置50接收来自预埋在叶片本体100的温度监测器70的监测信号，对叶片本体100的加热温度进行监测。温度监测器70监测的温度超过例如15℃等预设的温度值时，加热控制装置50分别控制叶片本体100中的永磁直线发电机机座320的第二端322处设置的电磁机械机构80捕捉动子31，停止永磁直线发电机的发电运行，故通过上述方法对叶片本体100加热温度设置上限保护。为了保证叶片的运行安全防止温度监测器70失常对叶片本体100加热温度监测失效可以进一步设置监控装置(图未示)或温度监测器保护装置(图未示)等，将温度监测器70状态实时上报至加热控制装置50，加热控制装置50分别控制叶片本体100中的永磁直线发电机机座320的第二端322处设置的电磁机械机构80捕捉动子31，停止永磁直线发电机的发电运行。
具体的对叶片本体100温度监测方法及控制自发电加热除冰装置1是否继续运行的方法如图7所示，加热控制装置50首先判断叶片本体100温度是否在例如15℃等预设的温度范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则加热控制装置50控制电磁机械机构80，由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31，判断结果在预设的范围之内，则继续判断叶片之间的温度差值是否在预定范围之内，判断结果不在预设的范围之内，例如第一个叶片本体100的温度为14℃，第二个叶片本体100的温度为0℃，第三个叶片本体100的温度为负16℃，则由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31，判断结果在预设的范围之内，则看是否收到结冰探测器400发来的结冰信息，判断结果为否则由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31，如果判断结果为是，则指令电磁机械机构80释放动子31，使永磁直线发电机运行。可以理解的是，加热控制装置50还可以判断电加热装置50是否处于维护/检修状况，如果判断结果为是，则发送维护/检修信号至风力发电机控制系统500，同时加热控制装置50控制电磁机械机构80，由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31。
作为一个可选实施例，本发明永磁发电机30可以为永磁旋转发电机，通过永磁旋转发电机给电加热装置10进行供电，此时永磁旋转发电机无法安装风电机的叶片本体100及轮毂200内实施发电运行，只能将永磁旋转发电机放置在机舱内通过滑环600为电加热装置10进行供电。
本发明实施例还提供一种自发电加热除冰装置1的使用方法，包括以下步骤。
步骤S10，将电加热装置10及永磁发电机30设置于需要加热除冰的呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置上，并将电加热装置10与永磁发电机30电连接；
步骤S20，呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置在自身的工作过程中产生的直线往复运动、翻转运动或旋转运动带动永磁发电机30，永磁发电机30将动能转换为电能，向电加热装置10供电；
步骤S30，电加热装置10将电能转换为热能，加热需要加热除冰的呈一定角度低速旋转类装置或能够直线往复运动装置或翻转类装置。
在步骤S10中，将永磁发电机30设置于所述直线往复运动装置的直线往复运动路径或所述旋转/翻转装置的能够带动旋转或直线往复运动部位。
在步骤20中，所述直线往复运动装置的直线往复运动或所述旋转/翻转装置的旋转/翻转运动或所述旋转/翻转装置的某些部位的直线往复运动带动所述永磁发电机(30)旋转运动或直线往复运动。
本发明实施例还提供一种风力发电机叶片除冰方法，包括以下步骤。
步骤S100，提供叶片，包括叶片本体100及设置于叶片本体100的电加热装置10及永磁发电机30，电加热装置10与永磁发电机30电连接，电加热装置10用于加热叶片本体100；
步骤S200，利用结冰探测器400侦测叶片本体100周围环境是否已经出现结冰，并将侦测结果传送至风力发电机控制系统500；
步骤S300，风力发电机控制系统500发出控制信号使永磁发电机30的动子31处于自由状态，伴随风力发电机的叶轮的旋转及叶片本体100的位置不断的变化，永磁发电机30的动子31会在自身重力的作用下进行直线往复运动，永磁发电机30的定子32线圈上产生电能并给电加热装置10供电；
步骤S400，电加热装置10将电能转换为热能，加热叶片本体100。
作为可选实施例，在步骤S100中，叶片进一步包括加热控制装置50设置于叶片根部，用于控制对叶片本体100的加热。
作为可选实施例，在步骤S100中，叶片进一步包括电磁机械机构80设置于叶片根部，用于制动或释放永磁发电机30的动子31。
作为可选实施例，风力发电机叶片除冰方法进一步包括步骤S500，利用温度监测器70监测被加热的叶片本体100的温度，并将检测结果传送至加热控制装置50，加热控制装置50判断叶片本体100温度是否在预设的温度范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31，判断结果在预设的范围之内，则继续判断叶片之间的温度差值是否在预定范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31，判断结果在预设的范围之内，则看是否收到结冰探测器400发来的结冰信息，判断结果为否则由电磁机械机构80捕捉或禁止释放动子31，如果判断结果为是，则指令电磁机械机构80释放动子31，使永磁直线发电机运行。
本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。并且，在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。
Claims (14)
1.一种自发电加热除冰装置(1)，用于叶片本体(100)，其特征在于，包括：电加热装置(10)及永磁发电机(30)，所述永磁发电机(30)与所述电加热装置(10)电连接，所述电加热装置(10)设置于叶片本体(100)，所述永磁发电机(30)嵌设于叶片本体(100)或固定于叶片本体(100)的中空室，并向所述电加热装置(10)供电；
所述永磁发电机(30)为永磁直线发电机，所述永磁发电机(30)包括套设的动子(31)及定子(32)，所述定子(32)包括机座(320)以及安装于所述机座(320)上的若干电枢，机座(320)包括相对的第一端(321)和第二端(322)，所述动子(31)在第一端(321)与第二端(322)之间相对于所述机座(320)做直线往复运动，所述机座(320)的第二端(322)靠近所述叶片本体(100)的叶根部(105)处，所述第一端(321)靠近所述叶片本体(100)的叶尖(103)设置。
2.根据权利要求1所述的自发电加热除冰装置(1)，其特征在于，进一步包括加热控制装置(50)，与所述永磁发电机(30)电连接，向所述永磁发电机(30)传送控制信号。
3.根据权利要求1所述的自发电加热除冰装置(1)，其特征在于，所述电加热装置(10)的主要材质为将电能转化为热能的高分子材料、油墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及金属丝的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的自发电加热除冰装置(1)，其特征在于，所述自发电加热除冰装置(1)进一步包括电磁机械机构(80)设置于所述永磁直线发电机长度方向上的相对两端中的至少一端。
5.一种叶片，包括：
叶片本体(100)，具有一定长度、宽度及厚度的长条状的具有中空室的结构体，或者长条状的实心结构体，所述叶片本体(100)在其长度方向上依序分为叶根部(105)、主体部(104)及叶尖(103)三个部分；
自发电加热除冰装置(1)，设置于叶片本体(100)，该自发电加热除冰装置(1)包括电连接的电加热装置(10)和永磁发电机(30)，所述电加热装置(10)设置于叶片本体(100)，所述永磁发电机(30)嵌设于叶片本体(100)或固定于叶片本体(100)的中空室；
所述永磁发电机(30)为永磁直线发电机，所述永磁发电机(30)包括套设的动子(31)及定子(32)，所述定子(32)包括机座(320)以及安装于所述机座(320)上的若干电枢，机座(320)包括相对的第一端(321)和第二端(322)，所述动子(31)在第一端(321)与第二端(322)之间相对于所述机座(320)做直线往复运动，所述机座(320)的第二端(322)靠近所述叶根部(105)处，所述第一端(321)靠近叶尖(103)设置。
6.根据权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述永磁直线发电机的个数为一或多个，当个数为多个时串联或并联设置。
7.根据权利要求5或6所述的叶片，其特征在于，所述叶片进一步包括加热控制装置(50)嵌设于所述叶片本体(100)的所述叶根部(105)或固定于所述叶片本体(100)的中空室靠近所述叶根部(105)，并且与所述永磁发电机(30)电连接。
8.根据权利要求7所述的叶片，其特征在于，进一步包括温度监测器(70)，设置于每一叶片本体(100)，并将监测到的温度信号发送至所述加热控制装置(50)。
9.根据权利要求8所述的叶片，其特征在于，所述自发电加热除冰装置(1)进一步包括电磁机械机构(80)设置于所述永磁直线发电机长度方向上的相对两端中的至少一端。
10.一种风力发电机，包括轮毂(200)、叶片、结冰探测器(400)及风力发电机控制系统(500)，叶片、结冰探测器(400)及风力发电机控制系统(500)设置于轮毂(200)，所述结冰探测器(400)侦测叶片(100)结冰状况，并发出结冰信号至所述风力发电机控制系统(500)，叶片为如权利要求5至9任意一项所述的叶片，所述风力发电机控制系统(500)控制所述永磁直线发电机(30)运行。
11.一种自发电加热除冰装置(1)的使用方法，包括：步骤a，将电加热装置(10)设置于叶片本体的预加热部位，将永磁发电机(30)嵌设于叶片本体(100)或固定于叶片本体(100)的中空室；步骤b，将所述永磁发电机(30)与所述电加热装置(10)电连接；步骤e，利用结冰探测器(400)侦测叶片本体(100)周围环境是否已经出现结冰，并将侦测结果传送至控制系统(500)，控制系统(500)发出控制信号使永磁发电机(30)的动子(31)处于自由状态；步骤c，所述叶片本体(100)旋转带动所述永磁发电机(30)的高度变化，永磁发电机(30)的动子(31)会在自身重力的作用下进行直线往复运动，永磁发电机(30)的定子(32)线圈上产生电能并给电加热装置(10)供电；步骤d，电加热装置(10)将电能转换为热能，加热叶片本体(100)。
12.根据权利要求11所述的自发电加热除冰装置(1)的使用方法，其特征在于，在所述步骤d之后进一步包括步骤f，利用温度监测器(70)监测被加热的叶片本体(100)的温度，并将检测结果传送至加热控制装置(50)，加热控制装置(50)判断叶片本体(100)温度是否在预设的温度范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则由电磁机械机构(80)捕捉或禁止释放动子(31)，判断结果在预设的范围之内，则继续判断叶片之间的温度差值是否在预定范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则由电磁机械机构(80)捕捉或禁止释放动子(31)，判断结果在预设的范围之内，则看是否收到结冰探测器(400)发来的结冰信息，判断结果为否则由电磁机械机构(80)捕捉或禁止释放动子(31)，如果判断结果为是，则指令电磁机械机构(80)释放动子(31)，使永磁直线发电机运行。
13.一种风力发电机叶片除冰方法，包括：步骤a，提供叶片，包括叶片本体(100)及设置于叶片本体(100)的电加热装置(10)及永磁发电机(30)，电加热装置(10)与永磁发电机(30)电连接，电加热装置(10)用于加热叶片本体(100)；步骤b，利用结冰探测器(400)侦测叶片本体(100)周围环境是否已经出现结冰，并将侦测结果传送至风力发电机控制系统(500)；步骤c，风力发电机控制系统(500)发出控制信号使永磁发电机(30)的动子(31)处于自由状态，伴随风力发电机的叶轮的旋转及叶片本体(100)的位置不断的变化，永磁发电机(30)的动子(31)会在自身重力的作用下进行直线往复运动，永磁发电机(30)的定子(32)线圈上产生电能并给电加热装置(10)供电；步骤d，电加热装置(10)将电能转换为热能，加热叶片本体(100)。
14.根据权利要求13所述的风力发电机叶片除冰方法，其特征在于，进一步包括步骤e，利用温度监测器(70)监测被加热的叶片本体(100)的温度，并将检测结果传送至加热控制装置(50)，加热控制装置(50)判断叶片本体(100)温度是否在预设的温度范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则由电磁机械机构(80)捕捉或禁止释放动子(31)，判断结果在预设的范围之内，则继续判断叶片之间的温度差值是否在预定范围之内，判断结果不在预设的范围之内，则由电磁机械机构(80)捕捉或禁止释放动子(31)，判断结果在预设的范围之内，则看是否收到结冰探测器(400)发来的结冰信息，判断结果为否则由电磁机械机构(80)捕捉或禁止释放动子(31)，如果判断结果为是，则指令电磁机械机构(80)释放动子(31)，使永磁直线发电机运行。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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