[发明专利]一种用于漂浮式海上风力发电机的复合式嵌套压电阻尼器

说明书

本发明涉及一种用于漂浮式海上风力发电机的复合式嵌套压电阻尼器，包括多层嵌套的球型腔体，各球型腔体内部装有液体(10)并留有空气，最外层球型腔体(5)内壁以及其余球型腔体的内外壁分别设有压电陶瓷片(2)，最内层球型腔体(7)内部还设有耗能钢珠(4)；相邻球型腔体通过第一弹性耗能组件固定连接，最外层球型腔体(5)通过第二弹性耗能组件与风力发电机(14)内壁连接。与现有技术相比，本发明具有多种耗能机制，耗能效果好，可将原本耗散的能量加以利用，提高能量的利用率。

技术领域

本发明涉及一种压电阻尼器，尤其是涉及一种用于漂浮式海上风力发电机的复合式嵌套压电阻尼器。

背景技术

风能作为一种清洁可再生能源，正成为当今世界研究的重要方向。相比于固定式海上风力发电机，漂浮式海上风力发电机可以摆脱不同海床条件的束缚，具有良好的机动性，且风能利用率更高。因此，近年来，业内对于海上漂浮式风电技术的关注度正与日俱增，葡萄牙、苏格兰等地区的海上发电场已经陆续组建完工、投入使用。同时，漂浮式海上发电机由于荷载作用产生的振动所带来的问题也引发了广泛的关注。如何在海上环境中更为简便、经济、高效地降低结构的振动,成为海上风力发电技术中一个重要的问题。

在服役期间，漂浮式海上发电机受到强风荷载、波浪荷载、地震荷载以及其它相关荷载的作用，产生的多向振动会影响其结构的使用寿命和安全性能。但是，现有的阻尼器具有较为明显的缺陷：(1)对竖向第三维的减振能力有限；(2)振动的机械能通过热能、塑性变形能等方式耗散，振动控制能力弱且能量利用率低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于漂浮式海上风力发电机的复合式嵌套压电阻尼器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于漂浮式海上风力发电机的复合式嵌套压电阻尼器，包括多层嵌套的球型腔体，各球型腔体内部装有液体并留有空气，最外层球型腔体内壁以及其余球型腔体的内外壁分别设有压电陶瓷片，最内层球型腔体内部还设有耗能钢珠；

相邻球型腔体通过第一弹性耗能组件固定连接，最外层球型腔体通过第二弹性耗能组件与风力发电机内壁连接。

优选地，所述的最内层球型腔体内部设有多层底板，所述的多层底板将该球型腔体分割成多个独立空间，各独立空间的底板上均设置多个耗能钢珠，所述的底板上均设有压电陶瓷片。

优选地，各底板上的耗能钢珠包括直径为50mm-500mm的多种规格的钢珠。

优选地，所述的耗能钢珠表面均匀附着有粘弹性阻尼材料，所述的粘弹性阻尼材料由高分子化合物组成。

优选地，所述的第一弹性耗能组件包括耗能弹簧和压电陶瓷片，所述的耗能弹簧两端对应连接球型腔体，所述的压电陶瓷片固定在耗能弹簧下方。

优选地，所述的第二弹性耗能组件包括弹性压电片和耗能弹簧，所述的弹性压电片一端通过万向铰与最外层球型腔体固定连接，另一端通过卡槽与风力发电机内壁固定连接，所述的耗能弹簧两端分别固定连接最外层球型腔体和风力发电机内壁。

优选地，各球型腔体内侧壁还设有多个缓冲垫片，所述的缓冲垫片沿球型腔体内侧壁等间距均匀分布。

优选地，所述的缓冲垫片的材质为橡胶、塑料、泡沫、针织棉或玻璃纤维中的一种或多种。

优选地，各球型腔体内部液体的体积占球型腔体体积的2/3以上。

优选地，最外层球型腔体内壁以及其余球型腔体的内外壁还设有交错排布的挡板，所述的挡板的高度为相邻球型腔体间隙的1/2～2/3。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：