CN101680432B - 风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种可以减少设置于支柱(2)的上部的偏航系统(10A)的零件数量并实现轻量化的风力发电装置。所述风力发电装置具有偏航系统(10A)，所述偏航系统(10A)包括偏航驱动装置(30)、偏航旋转轮以及偏航制动器，并根据风向使设置于支柱(2)上部的机舱而旋转；偏航旋转轮为通过大致L字形截面的支架(23A)固定于机舱基板(12)的滑动轴承(20A)；滑动轴承(20A)构成为对在支柱(2)的上端部形成的凸缘部(2a)进行支承以使该凸缘部(2a)通过保持于支架(23A)的滑动垫(22)能够滑动。

Description

风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种具有根据风向使机舱(风车本体)旋转的偏航系统的风力发电装置。
背景技术
一直以来，在利用风力使风车旋转并将此旋转运动传入发电机从而产生电力的风力发电装置中，设置有根据风向使机舱旋转(摇摆头部)的偏航系统。
现有的偏航系统由偏航驱动装置、偏航旋转轮以及偏航制动器构成，主要的结构元件设置于机舱的侧部。即，安装了风车及通过其旋转力进行发电的传动系的机舱，通过偏航系统的动作而在塔架上部旋转，并根据风向朝向最佳的方向进行发电。
图3所示的现有例的偏航系统10中，相对于作为固定侧的支柱2，机舱经由使用了兼作偏航制动器的滑动轴承20的偏航旋转轮11可旋转地安装。此外，图中的标号12代表构成机舱的机舱基板，在该机舱基板12上固定设置了具有电动机13和驱动齿轮14的偏航驱动装置15。
上述滑动轴承20由固定于支柱2的凸缘部2a的固定座21与保持制动器垫22的支架23构成。这种情况下的支架23是大致L字形截面的部件，其上端面固定于机舱基板12的下表面。
这样构成的滑动轴承20，以制动器垫22在设置于固定座21的凸缘部21a的上下表面及外周面可以滑动的方式进行支承。
这种情况下，图中的标号CL代表支柱2的轴中心线，因此偏航驱动装置15是设置于支柱2的外侧的结构例。
由于驱动齿轮14与固定侧的齿圈16啮合，所以对应于电动机13的旋转，所述偏航驱动装置15能够使作为可动侧的机舱(机舱基板12与支架23等)与驱动齿轮14一起旋转。(例如参见专利文献1)
此外，在现有的风力发电装置中，已知的还有采用滚动轴承作为上述偏航旋转轮的偏航系统。
【专利文献1】日本特开2007-51585号公报
发明内容
近年来，风力发电装置有逐渐向大型化(大输出化)方向发展的倾向，而随着风力发电装置的大型化，设置于支柱上部的机舱或偏航系统的重量也在增加。
上述现有技术的结构中，在支柱与机舱之间采用了具有兼作偏航制动器的偏航旋转轮的功能的滑动轴承。因此，由于支柱、偏航旋转轮(轴承)的结构以及机舱分别是由一个一个的结构体构成的装置，所以难以将零件数量进一步减少从而实现轻量化。
从上述背景出发，要求减少构成偏航系统的零件数量并实现轻量化。
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种能够减少设置在支柱上部的偏航系统的零件数量并实现轻量化的风力发电装置。
为了解决上述课题，本发明采用了以下措施。
本发明所涉及的风力发电装置是一种具有偏航系统的风力发电装置，所述偏航系统包括偏航驱动装置、偏航旋转轮以及偏航制动器，并根据风向使设置于支柱上部的机舱旋转；其特征在于：
使所述偏航旋转轮为经由大致L字形截面的支架固定于机舱下表面的滑动轴承；
所述滑动轴承构成为支承在所述支柱的上端部形成的凸缘部以使该凸缘部通过保持在上述支架上的滑动垫能够滑动。
根据这种风力发电装置，由于将偏航旋转轮作为经由大致L字形截面的支架固定于机舱下表面的滑动轴承，所述滑动轴承构成为支承在所述支柱的上端部形成的凸缘部以使该凸缘部通过保持在上述支架上的滑动垫可以滑动，因此能够有效利用凸缘部来构成滑动轴承。而且，所述滑动轴承成为兼有偏航制动器的功能的偏航旋转轮。
在上述发明中，优选的是，上述支架在周方向分割为多个部分由此，易于在支柱的上端部进行安装支架的作业。
这种情况下，优选具有将所述支架临时固定于所述支部的上端部的临时固定用部件，由此，在直至将机舱安装于预定位置的期间，能够维持支架临时固定于支柱的上端部的状态并实施搬运等作业。
根据上述的本发明，由于有效利用了在支柱的上端部形成的凸缘部来构成滑动轴承，所以能够减少该滑动轴承自身的零件数量以实现轻量化。而且，由于滑动轴承作为兼作偏航制动器的偏航旋转轮发挥作用，所以能够提供一种使设置于支柱上部的机舱旋转的偏航系统整体减少零件数量而实现轻量化的风力发电装置。
附图说明
图1是作为本发明所涉及的风力发电装置的一种实施方式表示支柱的上部及偏航系统的结构例的要部剖面图。
图2是表示本发明所涉及的风力发电装置的整体结构例的示意图。
图3是表示涉及风力发电装置的偏航系统的现有例的要部剖面图。
标号说明
1    风力发电装置
2    支柱
2a   凸缘部
3    机舱
4    旋翼头
10A  偏航系统
12   机舱基板
20A  滑动轴承
22   滑动垫
23A  支架
30   偏航驱动装置
具体实施方式
以下参照图1及图2说明本发明所涉及的风力发电装置的一种实施方式。
图2所示的风力发电装置1包括：立起设置于基座B上的支柱(也称为“塔架”)2、设置于支柱2上端的机舱3以及设置于机舱3上的旋翼头4，所述旋翼头4以可绕大致水平的旋转轴线旋转的方式被支承。
在旋翼头4上，绕其旋转轴线放射状地设置了多个(例如3个)风车旋翼5。由此，风车旋翼5从旋翼头4的旋转轴线方向所受的风力被转换为使旋翼头4绕旋转轴线旋转的动力。
上述风力发电装置1具有使位于支柱2上端的机舱3旋转的偏航系统。该偏航系统是用于使机舱3朝向与风向对应的最佳的方向，并使旋翼头4高效地旋转并发电的装置。
图1所示的偏航系统10A包括偏航驱动装置、偏航旋转轮以及偏航制动器而构成。
在图中所示的结构例中，在作为固定侧的支柱2的上端部形成有朝向轴中心方向的向内的凸缘部2a，并设有兼有偏航旋转轮和偏航制动器的功能的滑动轴承20A，所述偏航旋转轮利用所述凸缘部2a可旋转地对由下述偏航驱动装置30驱动旋转的机舱3进行支承，所述偏航制动器抑制或停止机舱3的旋转。
上述滑动轴承20A经由具有大致L字形截面的支架23A固定于机舱3的下表面，具体而言就是构成机舱3的机舱基板12的下表面。所述滑动轴承20A，由于保持在支架23A的滑动垫22将凸缘部2a支承(夹持)为能够滑动，所以作为在支柱2的上部使机舱3旋转的偏航系统的偏航旋转轮起作用。此外，支架23A由螺栓24固定于机舱基板12的指定位置。
对于这种情况下的滑动轴承20A，合适的滑动垫22例如可以用聚酯、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、缩醛或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等摩擦系数低的高分子材料制成。
此外，上述滑动轴承20A设置成，保持于支架23A的滑动垫22与凸缘部2a的上下两表面及凸缘部2a的内周面相接。而且，对于与凸缘部2a的三个表面相接的滑动垫22，分别施加了适当的预压。其结果，由于摩擦力作用于滑动垫22与凸缘部2a之间，滑动轴承20A还起到对机舱3的旋转施加了定负荷的制动力的偏航制动器的作用。
此外，对于上述预压，可以采用公知的施加预压的方法，例如通过液压缸(未图示)等对滑动垫22加压以将其压在滑动面上等。
这种情况下的偏航驱动装置30固定设置于机舱3的旋转的一侧。具体而言，就是电动机31固定设置于机舱基板12上，其输出轴31a与支柱2的轴中心位置大致一致。换言之，电动机31的输出轴31a位于与上述滑动轴承20A的轴中心位置大致一致的偏航旋转中心的位置。此外，在电动机31的内部也可以设置未图示的离合器、阻尼器以及/或制动器。
电动机31的输出轴经由在上下两端设置了一对联轴器32的连接轴33，与作为固定侧的支柱2的内部凸缘2b在偏航旋转中心的位置连接起来。对于此处使用的联轴器32，如果容许内部凸缘2b的轴中心位置与偏航驱动装置30的轴中心位置之间产生的轴偏心距，并且容许机舱3相对于内部凸缘2a的旋转，那么对其没有特殊的限制。
此外，在向内地设有凸缘部2a的支柱2的上端部安装支架23A时，难以从上端部开口侧插入并安装具有环状的一体结构的支架23A。特别是在安装了内部凸缘2b之后，就无法从支柱2的下端部侧插入安装。
因此，对于上述支架23A，优选在周方向分割为多个部分。如果为这种构成，则可以相对设置有向内的凸缘部2a的支柱2的上端部，使分割为多个部分的支架23A倾斜而插入，固定安装于预定位置。
此外，上述分割结构的支架23A，在例如从工厂到建设现场的搬运或建设作业时等情况下，直至在机舱台板12的预定位置拧紧螺栓24而固定的安装作业结束的期间，为了不因滑动垫22的存在而导致无用的滑动并移动，优选具有临时固定在支柱2的上端部的临时固定用部件25。
该临时固定用部件25是例如环套形状的板状部件，例如利用拧入螺栓24的螺栓孔固定在支架23A上，从而以夹持凸缘部2a及滑动垫22的方式进行按压，以能够防止无用的滑动。
这样，本发明的风力发电装置1具有偏航驱动装置、偏航旋转轮以及偏航制动器，并具有根据风向使设置于支柱2的上部的机舱3旋转的偏航系统10A，这种情况下经由大致L字形截面的支架23A固定于机舱3下表面的滑动轴承20A起到偏航旋转轮的作用。
此外，该滑动轴承20A具有下述特点：由于对在支柱2的上端部形成的凸缘部2a进行支承以使该凸缘部2a通过保持于支架23A的滑动垫22可以滑动，因此有效利用了凸缘部2a，具有作为兼具偏航制动器的功能的偏航旋转轮的功能。
因此，根据上述的本发明，由于有效利用了在支柱2的上端部形成的凸缘部2a来构成滑动轴承20A，因此减少了该滑动轴承20A自身的零件数量，具体而言，能够取消现有结构的固定座21及其安装螺栓以实现轻量化。
而且，关于作为现有的单独结构体的偏航旋转轮以及偏航制动器的功能，由于利用(共有化)支柱2的凸缘部2a而构成的滑动轴承20A兼有这些功能，所以能够减少使设置于支柱2的上部的机舱3旋转的偏航系统整体的零件数量，从而可以实现轻量化并降低成本。
而且，如果使支柱2的上部结构体轻量化，那么也具有减轻支柱2或基座B的负荷，或建设时所需的起重机的负荷的优点。
此外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以进行适当的改动。

Claims (3)

1.一种风力发电装置，其特征在于：
具有偏航系统，所述偏航系统包括偏航驱动装置、偏航旋转轮以及偏航制动器，并根据风向使设置于支柱上部的机舱旋转，
使所述偏航旋转轮为经由大致L字形截面的支架固定于机舱下表面的滑动轴承，
所述滑动轴承构成为支承在所述支柱的上端部形成的凸缘部以使该凸缘部通过保持在上述支架上的滑动垫能够滑动。
2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：
所述支架在周方向分割为多个部分。
3.如权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于：
具有将所述支架临时固定于所述支柱的上端部的临时固定用部件。
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