CN102080623A - 用于风力发电设备的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风力发电设备的转子，带有转子轮毂(8)，至少一个可绕转子轴线(11)旋转地支承在所述转子轮毂(8)上的转子叶片(9)和至少一个丝杠机构(13)，该丝杠机构连接在所述转子轮毂(8)和所述转子叶片(9)之间，并且既与所述转子轮毂(8)连接也与所述转子叶片(9)连接，所述转子叶片可通过操纵所述丝杠机构(13)相对转子轮毂(8)绕所述叶片轴线(11)旋转，该丝杠机构具有丝杠螺母(32)，丝杠(31)和驱动器(21)，所述驱动器(21)在所述转子轮毂(8)和所述转子叶片(9)之间的过渡区域支承在所述转子叶片(9)上并且可与所述转子叶片一起绕叶片轴线(11)旋转。

Description

用于风力发电设备的转子
技术领域
本发明涉及一种用于风力发电设备的转子，带有转子轮毂，至少一个可绕叶片轴线旋转地支承在转子轮毂上的转子叶片和至少一个丝杠机构，该丝杠机构连接在轮毂和转子叶片之间，并且既与转子轮毂连接也与转子叶片连接，所述转子叶片可通过操纵丝杠机构相对转子轮毂绕叶片轴线旋转，该丝杠机构具有丝杠螺母，丝杠和驱动器。
背景技术
这种转子记载在德国专利申请102008055473.1和102009045467.5中。在迄今为止的设计中，丝杠机构支承在转子轮毂上的驱动器相对转子叶片具有较大的间距，因此维护人员难以接近驱动器。甚至该驱动器部分设置在转子轮毂内腔的外部，因此除了更加难以接近之外还要采取防雷击和防其它气象影响的措施。
发明内容
从此出发，本发明所要解决的技术问题是在开头所述类型的转子中改善丝杠机构的驱动器的可接近性。
用于风力发电设备的、按本发明的转子包括一个转子轮毂，至少一个可绕叶片轴线旋转地支承在转子轮毂上的叶片和至少一个丝杠机构，该丝杠机构连接在轮毂和转子叶片之间，并且既与转子轮毂连接也与转子叶片连接，所述转子叶片可通过操纵丝杠机构相对转子轮毂绕叶片轴线旋转，该丝杠机构具有丝杠螺母，丝杠和驱动器，所述驱动器在转子轮毂和转子叶片之间的过渡区域支承在转子叶片上并且可随转子叶片一起绕叶片轴线旋转。
通过按本发明对于驱动器的布置，该驱动器对于维护人员易于接近并且易于维修。驱动器尤其设置在转子轮毂的手可达到的范围内，因此所述驱动器可由转子轮毂中的维护人员轻易地用手触及。
丝杠螺母尤其通过螺纹连接与丝杠连接。丝杠螺母优选拧在丝杠上。
转子轮毂尤其包括一内腔。另外，转子叶片尤其包括优选与转子轮毂的内腔相邻的内腔。转子叶片的内腔尤其连接在转子轮毂的内腔上。转子叶片的内腔优选过渡到转子轮毂的内腔中。
按照本发明的第一种变型，驱动器伸入转子轮毂的内腔和/或驱动器设置在转子轮毂的内腔中。在这种情况下，驱动器尤其易于接近，但是也提高了对转子轮毂内部的结构空间的要求。按照本发明的第二种变型，驱动器伸入转子叶片的内腔中和/或驱动器设置在转子叶片的内腔中。因此，能减小由于丝杠机构在转子轮毂的内腔中要求的结构空间。另外，相比第一种变型，驱动器的接近仅不显著地变难，因此其可接近性还是可接受的。
优选在转子叶片朝向转子轮毂的端部固定一个壁元件，该壁元件尤其用于稳定转子叶片。壁元件优选设置在转子叶片的端侧并且尤其将转子叶片的内腔与转子轮毂的内腔分开。壁元件优选横向于叶片轴线延伸。壁元件横向于叶片轴线地尤其完全或至少部分地优选横穿或者斜穿转子叶片的内腔，或者转子叶片朝向转子轮毂的开口。另外，壁元件可以安置在转子叶片的内腔中。壁元件优选尤其完全或至少部分覆盖转子叶片的内腔。壁元件优选刚性地和/或关于绕叶片轴线的旋转抗扭地与转子叶片连接，因此，壁元件可与转子叶片一起绕叶片轴线旋转。优选在壁元件中设置一窗口状的孔，可通过该孔从转子轮毂的内腔接近转子叶片的内腔。按照本发明的一种构造，驱动器支承在壁元件上。
驱动器可以刚性地固定在转子叶片上和/或壁元件上。但是，驱动器优选可绕叶片侧的枢转轴线枢转地支承在转子叶片上和/或壁元件上，该枢转轴线尤其沿叶片轴线的方向延伸并且优选相对该叶片轴线具有间距。因此，丝杠机构例如可预制为模块并且可优选作为整体安装。
丝杠优选与丝杠螺母一起形成组件。按照本发明的一种构造，由丝杠和丝杠螺母形成的组件可绕轮毂侧的枢转轴线枢转地支承在转子轮毂上，该枢转轴线尤其沿叶片轴线的方向延伸并且优选相对叶片轴线具有间距。丝杠优选与驱动器耦连并且可通过驱动器绕其纵轴线旋转，其中，丝杠螺母支承在转子轮毂上。丝杠螺母尤其可绕轮毂侧的枢转轴线枢转地支承在转子轮毂上。
按照本发明的一种扩展设计，丝杠机构具有与丝杠螺母耦连的操纵元件，借助于该操纵元件可将丝杠螺母支承在转子轮毂上。操纵元件尤其可绕轮毂侧的枢转轴线枢转地支承在转子轮毂上。
按照本发明的一种构造，丝杠可拆卸地与驱动器耦连。操纵元件也优选可拆卸地与丝杠螺母耦连。因此，由丝杠和丝杠螺母形成的组件可从丝杠机构分离开。因为该组件经受提高的磨损，其可拆卸性使得丝杠机构的维护变得容易。尤其可以在不必拆卸整个丝杠机构的情况下更换所述组件。丝杠优选在中间连接有耦合轴的情况下与驱动器耦连，丝杠通过至少一个固定器件可拆卸地固定在耦合轴上。耦合轴与驱动器耦连并且可由该驱动器驱动转动。组件优选连接在耦合轴和操纵元件之间。
按照本发明的一种扩展设计，丝杠机构具有一变速器，其中，丝杠在中间连接有变速器的情况下与驱动器耦连。丝杠尤其设置在驱动器的外面。变速器例如设计为齿轮变速器，带传动机构或行星齿轮变速器。因此可以使用传统的驱动器，使得能够节约成本。按照本发明的一种构造，变速器连接在驱动器和耦合轴之间。耦合轴还可以形成变速器的从动轴。驱动器优选通过变速器和/或其变速器壳体支承在转子叶片和/或壁元件上。
驱动器尤其具有驱动轴，该驱动轴优选直接或间接地，例如通过变速器与丝杠耦连，因此可通过驱动轴绕其纵轴线的旋转导致丝杠绕其纵轴线的旋转。耦合轴例如可以通过变速器的驱动轴，从动轴或通过其它连接在丝杠和驱动器和/或变速器之间的轴形成。驱动器优选包括至少一个带有马达轴的马达，因此，驱动轴尤其由马达轴形成或者与马达轴耦合。驱动器尤其是电驱动器。马达尤其是电动机。
驱动器可与转子叶片一起相对转子轮毂绕叶片轴线旋转。在安装为驱动器提供能源的连接线路时必须考虑这种可旋转性。但是，这种额外的开销通过驱动器更容易的可接近性和与此有关的更小的维护费用被更多地抵消了。在电驱动器的情况下，连接线路是电连接导体，驱动器通过该电连接导体被供电。
按照本发明的第一种可选方案，驱动器与丝杠耦连的驱动轴横向于丝杠的纵轴线延伸。在这种装置中，驱动器在一些情况下承受较高的回转负荷。按照本发明的第二种可选方案，驱动器与丝杠耦连的驱动轴平行于丝杠的纵轴线延伸。因此，丝杠机构在驱动器一侧可以更紧凑地构造，因此能减小驱动器的回转负荷。
本发明还涉及一种风力发电设备，带有机器支架，可绕转子轴线旋转地支承在机器支架上并且可通过风绕转子轴线旋转的转子，以及与转子机械耦连并且可通过该转子驱动的发电机，其中，转子是按本发明的转子并且可以按照所有在此描述的构造进一步扩展设计。叶片轴线尤其横向于或者基本上横向于转子轴线延伸。转子叶片可借助于丝杠机构相对转子轮毂绕其叶片轴线旋转，其中，转子的转速并因此发电机的转速可变。
附图说明
以下根据优选的实施形式参照附图说明本发明。附图中：
图1是带有按本发明的第一种实施形式的转子的风力发电设备的示意图；
图2是由图1可见的转子轮毂的内视图；
图3是图2所示的叶片角调整驱动器之一的示意并且局部剖切的俯视图；
图4是按图3的叶片角调整驱动器的一部分的示意侧视图；
图5是按图3的叶片角调整驱动器的另一部分的示意并且局部剖切的侧视图；
图6是图3所示的变速器局部剖切的示意图；
图7是按本发明的第二种实施形式的变速器局部剖切的示意图以及
图8是按本发明的第三种实施形式的叶片角调整驱动器示意并且局部剖切的侧视图。
具体实施方式
由图1可见风力发电设备1，其中，从基础2竖起的塔3在其背离基础2的端部与一个机器间4连接。该机器间4包括机器支架5，转子6可绕转子轴线7旋转地支承在机器支架5上，该转子具有转子轮毂8和与之连接的转子叶片9和10，所述转子叶片可分别绕其叶片轴线11或12相对转子轮毂8旋转。转子叶片9和10分别与叶片角调整驱动器13或14机械耦连，各个转子叶片可以借助于叶片角调整驱动器绕所属的叶片轴线旋转。转子6可通过风15绕转子轴线7旋转，并且与固定在机器支架5上并尤其设置在机器间4中的发电机16机械耦连。为了可控地运行风力发电设备1，设置风力发电设备控制装置17，另外，借助于该风力发电设备控制装置17可控制叶片角调整驱动器13和14。尽管仅仅示出了两个转子叶片，转子也可以包括三个或多个转子叶片。
由图2可见转子轮毂8的内视图，其中，转子叶片9具有内腔18，并且在其朝向转子轮毂8的端部在端侧通过壁元件19封闭。壁元件19用于稳定转子叶片9并且将转子叶片9的内腔18与转子轮毂8的内腔45分隔开。壁元件19配设有窗口状的开口20，通过该开口可进入内腔18。叶片角调整驱动器13接合在壁元件19上并且具有通过电动机形成的驱动器21，变速器22和线性的执行机构23，该执行机构23在其背向转子叶片9的侧面支承在转子轮毂8上。驱动器21与电导线24连接并且可通过电导线供电。导线24借助于电缆支架25这样地铺设在转子轮毂8中，使得导线能够跟随驱动器21相对转子轮毂8运动。
转子叶片10具有内腔26，并且在其朝向转子轮毂8的端部在端侧通过壁元件27封闭。壁元件27用于稳定转子叶片10并且分隔转子叶片10的内腔26和转子轮毂8的内腔45。另外，壁元件27具有窗口状的开口28，通过该开口可从转子轮毂8接近转子叶片10的内腔26。叶片角调整驱动器14接合在壁元件27上，叶片角调整驱动器14与叶片角调整驱动器13同样构造，因此，叶片角调整驱动器进一步根据叶片角调整驱动器13详细说明。
在图3中示出了叶片角调整驱动器13，其中，电机21通过其电机轴29与变速器22的输入侧耦连，变速器的输出侧与耦合轴30耦连。耦合轴30抗扭地与丝杠31连接，丝杠螺母32拧紧在丝杠上。丝杠螺母32与操纵元件33固定连接，操纵元件33在其背对丝杠螺母32的端部34可枢转地支承在转子轮毂8上。因此，线性的执行机构23包括丝杠31，丝杠螺母32和操纵元件33。耦合轴30优选也归于执行机构23。
丝杠31通过在此设计为螺栓的固定器件35与耦合轴30可拆卸地连接。另外，丝杠螺母32通过在此设计为螺栓的固定器件36可拆卸地与操纵元件33连接。因此，由丝杠31和丝杠螺母32形成的组件可以在不必拆卸整个叶片角调整驱动器13或较大的部件时被更换。
丝杠31和丝杠螺母32设置在壳体37中，操纵元件33可在该壳体上沿丝杠31的纵轴线38的方向移动地导引。另外，耦合轴30可绕纵轴线38旋转地支承在壳体37上。整个封闭构造的壳体37包括一个可取下的盖39(见图2)，借助于该盖39可释放到壳体37的内腔的入口，因此可接近由丝杠31和丝杠螺母32形成的组件。壳体37尤其属于执行机构23。
叶片角调整驱动器13设计为丝杠机构，该丝杠机构在一侧通过操纵元件33的端部34铰接在转子轮毂8上，而在另一侧通过变速器22的壳体40铰接在壁元件19上。由于丝杠31绕其纵轴线38的旋转，丝杠31沿箭头46的方向或反方向相对操纵元件33运动。在此，变速器22和驱动器21也与丝杠31一起朝箭头46的方向或反方向运动。因为壁元件19抗扭地与转子叶片9连接，将通过该运动使转子叶片9相对转子轮毂8绕其叶片轴线11朝箭头47的方向或反方向旋转。
由图4可见叶片角调整驱动器13的局部侧视图，其中，操纵元件33的端部34借助于活节41支承在转子轮毂8上。活节41使得操纵元件33能绕平行于叶片轴线11延伸的枢转轴42枢转运动。活节41例如可以设计为转动关节，万向节，球窝关节或弹性支承。因为执行机构23由于其长度贯穿转子轮毂8的壁并且在转子轮毂8的外部支承在转子轮毂上，所以转子轮毂8的壁具有纵向切口48(见图2)，执行机构23穿过所述纵向切口延伸。纵向切口48使得执行机构23能绕枢转轴42枢转。
由图5可见叶片角调整驱动器13的另一局部侧视图，其中，变速器22的壳体40可借助于活节49绕枢转轴50枢转地支承在壁元件19上。枢转轴50平行于叶片轴线11延伸。尽管活节49在此形成弹性支承，活节49也可以设计为转动关节，万向节或球窝关节。
由图6可见变速器22的局部剖视图，其中，电机轴29抗扭地与齿轮43连接，该齿轮43与抗扭地与耦连轴30连接的齿轮44啮合。在这种情况下，电机轴29平行于耦合轴30和丝杠31延伸。
由图7和8可见本发明的其它实施形式，其中，与第一种实施形式相同或类似的特征用和第一种实施形式中相同的附图标记表示。
图7示出了按本发明的第二种实施形式的变速器22的局部剖视图，其中，电机轴29垂直于耦合轴30和丝杠31延伸，并且其中，两个齿轮43和44分别设计为锥齿轮。通过变速器22的这种构造也获得了电动机21相对执行机构23的另一种布置。除了这一不同点之外，第二种实施形式基本上与第一种实施形式一致，因此，对于第二种实施形式的进一步描述参照第一种实施形式的描述。
由图8可见按本发明的第三种实施形式的叶片角调整驱动器13的局部剖视图，其中，变速器22和驱动器21设置在壁元件19的不同侧。驱动器21尤其安置在转子叶片9的内腔18中。除了这一不同点之外，第三种实施形式基本上与第二种实施形式一致，因此，对于第三种实施形式的进一步描述参照前述实施形式的描述。
附图标记清单
1风力发电设备
2基础
3塔
4机器间
5机器支架
6转子
7转子轴线
8转子轮毂
9转子叶片
10转子叶片
11转子轴线
12转子轴线
13叶片角调整驱动器
14叶片角调整驱动器
15风
16发电机
17风力发电设备控制装置
18转子叶片的内腔
19壁元件
20窗口状的开口
21驱动器/电动机
22变速器
23线性的执行机构
24电连接导线
25用于连接导线的支架
26转子叶片的内腔
27壁元件
28窗口状的开口
29电机轴
30耦合轴
31丝杠
32丝杠螺母
33操纵元件
34操纵元件的端部
35固定器件/螺栓
36固定器件/螺栓
37壳体
38丝杠的纵轴线
39盖
40变速器壳体
41活节
42枢转轴线
43齿轮
44齿轮
45转子轮毂的内腔
46箭头，运动方向
47箭头，旋转方向
48纵向切口
49活节
50枢转轴线

Claims (14)

1.一种用于风力发电设备的转子，带有转子轮毂(8)，至少一个可绕叶片轴线(11)旋转地支承在所述转子轮毂(8)上的转子叶片(9)，至少一个丝杠机构(13)，该丝杠机构连接在所述转子轮毂(8)和所述转子叶片(9)之间，并且既与所述转子轮毂(8)连接也与所述转子叶片(9)连接，所述转子叶片可通过所述丝杠机构(13)的操纵相对于转子轮毂(8)绕所述叶片轴线(11)旋转，该丝杠机构具有丝杠螺母(32)，丝杠(31)和驱动器(21)，其特征在于，所述驱动器(21)在所述转子轮毂(8)和所述转子叶片(9)之间的过渡区域支承在所述转子叶片(9)上并且可与所述转子叶片一起绕叶片轴线(11)旋转。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)伸入所述转子轮毂(8)的内腔(45)中或设置在所述内腔中。
3.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)伸入所述转子叶片(9)的内腔(18)中或设置在所述内腔中。
4.如前列各项权利要求之一所述的转子，其特征在于，一壁元件(19)固定在所述转子叶片(9)朝向所述转子轮毂(8)的端部上，所述驱动器(21)支承在该壁元件上。
5.如前列各项权利要求之一所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)可绕沿所述叶片轴线(11)的方向延伸并且相对该叶片轴线具有间距的枢转轴线(50)枢转地支承在所述转子叶片(9)上。
6.如前列各项权利要求之一所述的转子，其特征在于，由所述丝杠(31)和所述丝杠螺母(32)形成的组件可绕沿所述叶片轴线(11)的方向延伸并且相对该叶片轴线具有间距的枢转轴线(42)枢转地支承在转子轮毂(8)上。
7.如前列各项权利要求之一所述的转子，其特征在于，所述丝杠(31)与所述驱动器(21)耦连，并且可通过该驱动器绕所述丝杠(31)的纵轴线(38)旋转，其中，丝杠螺母(32)支承在所述转子轮毂(8)上。
8.如权利要求7所述的转子，其特征在于，所述丝杠机构(13)具有与所述丝杠螺母(32)耦连的操纵元件(33)，所述丝杠螺母(32)借助于该操纵元件支承在所述转子轮毂(8)上。
9.如权利要求8所述的转子，其特征在于，所述丝杠(31)可拆卸地与所述驱动器(21)耦连，所述操纵元件(33)可拆卸地与所述丝杠螺母(32)耦连。
10.如前列各项权利要求之一所述的转子，其特征在于，所述丝杠机构(13)具有一变速器(22)，其中，所述丝杠(31)在中间连接有变速器(22)的情况下与所述驱动器(21)耦连。
11.如权利要求10所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)与所述丝杠(31)耦连的驱动轴(29)横向于所述丝杠(31)的纵轴线(38)延伸。
12.如权利要求10所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)与所述丝杠(31)耦连的驱动轴(29)平行于所述丝杠(31)的纵轴线(38)延伸。
13.如权利要求10至12之一所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)通过所述变速器(22)支承在所述转子叶片(9)上。
14.如前列各项权利要求之一所述的转子，其特征在于，所述驱动器(21)是电动驱动器。
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