CN102884315A - 风能设备方位或变桨驱动装置 - Google Patents

Abstract

设计了一种具有行波驱动装置的风能设备方位或变桨驱动装置。

Description

风能设备方位或变桨驱动装置

本发明涉及一种风能设备方位或变桨驱动装置。

风能设备的方位驱动装置或变桨驱动装置典型地具有一个或多个电动机。电动机通过第一齿轮与第二齿轮或小齿轮连接，使得在方位驱动装置的情况下通过马达旋转而能够实现风能设备的机舱的方位调整用以跟踪风向。为了避免该设备的振荡，可将伺服马达相对彼此张紧。可替选地，可利用制动器来固定整个方位轴承。

已知的方位驱动装置（以及已知的变桨驱动装置）具有传统的齿轮-小齿轮组合，其在啮合时产生不期望的游隙。另外，这种啮合易受磨损。

作为普遍的现有技术，参照DE 42 16 050 A1、DE 33 06 755 A1和WO 01/86141 A1。

因此，本发明的任务是提供一种具有较小游隙以及较低磨损的风能设备方位或变桨驱动装置。

该任务通过根据权利要求1所述的风能设备方位或变桨驱动装置来解决。

因此，设计了一种具有行波驱动装置的风能设备方位或变桨驱动装置。

根据本发明的一个方面，该行波驱动装置具有外环、内环、设置在内环上的柔性环以及在该内环的环周上的多个线性驱动装置。线性驱动装置与柔性环共同作用，并且在线性驱动装置激活时柔性环变形，使得柔性环至少暂时局部从内环抬升使。线性驱动装置的激励进行为使得相继地操作内环的环周上的线性驱动装置。

根据本发明的一个方面，柔性环至少部分地具有楔形横截面。柔性环的楔形区段在内环中张紧并且与线性驱动装置共同作用，使得在操作线性驱动装置时柔性环被局部向外按压。

根据本发明的一个方面，线性驱动装置以液压方式或以电方式来操作。

根据本发明的另一方面，驱动装置可选地沿环周具有多个同步单元，其分别固定在柔性环及外环上。

本发明同样涉及一种带有行波驱动装置的无中心驱动装置。

本发明同样涉及一种具有至少一个上面所描述的风能设备方位或变桨驱动装置的风能设备。

本发明基于如下构思：行波驱动装置设置为风能设备的方位驱动装置或变桨驱动装置。这种行波驱动装置不具有任何啮合部，但例如具有构建为转子的弹性环，该弹性环相对于构建为定子的刚性环同心地设置。径向设置的推杆及线性驱动装置使转子的弹性环局部变形，使得波相对于定子旋转。由于挠曲运动，在转子与定子之间形成相对运动并且因此形成转动运动。

通过根据本发明的行波驱动装置、外环、内环、柔性环以及线性驱动装置的构型，在操作线性驱动装置（并且线性驱动装置与柔性环共同作用）时，柔性环可以具有比内环略大的周长。由此，柔性环可相对于内环转动（周长差）。

行波驱动装置是有利的，因为其可以确保低转速、高扭转刚性、无游隙以及过载安全性。

替代风能设备方位驱动装置，这种驱动装置也可以用于必须缓慢运行且传递高转矩的其他驱动装置。

同样，该行波驱动装置可以根据本发明无中心地构建，使得例如线缆和/或装配工能够通过中心到达整个驱动装置以及邻接的空间。该驱动装置可用于驱动或转动大于1t（吨）的重量。

本发明同样涉及将行波驱动装置作为用于缓慢运行且施加高转矩的驱动装置的驱动装置的应用。

本发明的其他扩展方案是从属权利要求的主题。

以下参考附图更为详细地阐述了本发明的优点及实施例。

图1示出了根据第一实施例的行波电机的示意图，

图2A至图2C分别示出了根据第一实施例的行波电机在不同时间的示意图，

图3示出了根据第二实施例的行波电机的透视剖面图，

图4示出了根据第二实施例的用于行波电机的压力产生单元的示意性剖视图，

图5示出了根据第三实施例的行波电机的示意性剖视图，以及

图6示出了带有局部剖切的机舱的风能设备的简化视图。

图1示出了根据第一实施例的行波驱动装置的示意图。该行波驱动装置具有外环100、内环200、多个推杆或线性驱动装置300、柔性环或可变形环400，以及可选地具有多个固定在柔性环400以及外环100上的同步部件500。在图1中示出了8个推杆301-308。这些推杆同样可以构建为线性驱动装置。

当推杆或线性驱动装置300未操作时，柔性环400靠置在内环200上。推杆或线性驱动装置301-308相继被激励，使得柔性环或作用有推杆301、308的作用部位401-408通过相应推杆或线性驱动装置300的相应操作而被局部地压离内环200，或柔性环400在该部位处（局部地）变形。因为推杆或线性驱动装置300-308相继地被激励，该柔性环在环周处的点401-402上变形，使得变形的部位以行波形式相对于定子（外环）100旋转。

外环100具有参考点101，内环200具有参考点201，并且柔性环400具有参考点401。在图1中示出了在12点钟位置中的所有三个参考点101、201、401。当推杆或线性驱动装置303-307未被激活时，推杆或线性驱动装置301、302及308被激活或部分激活。推杆或线性驱动装置300与柔性环400接触。在操作推杆或线性驱动装置300时，柔性环400至少在一些位置处可以将内环200推离或使其变形，使得柔性环400在这些位置处（局部地）不再与内环200接触。

图2A至图2C分别示出了根据第一实施例的行波驱动装置的示意图。图2A、图2B和图2C分别示出了外环或定子100、内环或转子200、柔性环或柔性的环400以及多个推杆或线性驱动装置300。通过激活单个推杆或线性驱动装置300，可作用于柔性环400使得该柔性环在所作用的部位处（局部地）变形并且因此与内环200松脱。图2A、图2B以及图2C示出了在根据第一实施例的行波驱动装置操作期间的三个不同时刻。图2A中所示的状态基本上对应于图1中所示的状态。

在图2A中，参考点101、201以及401恰好处在12点钟位置。外环100静止，内环200静止并且行波同样静止。

图2B示出了外环100行进11.25°的时刻。在此情况下，该行波行进例如90°并且内环200固定。因此，在图2B中示出了参考点101、201以及401不再处在相同位置的情况。在图2A中所示的情况中激活推杆或线性驱动装置301、302、308，而在图2B中推杆或线性驱动装置302、303以及304激活。推杆301-308现在作用到第二作用点401a-408a。因此，点401-408在柔性环400上分别行进11.25°。

图2C示出了在行波行进中的另一时刻。此时，推杆或线性驱动装置304-306激活。外环行进22.5°并且该行波行进180°。因此，推杆301-308分别作用到作用点401b-408b。

因此从图2A至图2C可看出，柔性环通过推杆或线性驱动装置的激活所引起的变形而在其位置中行进。

图3示出了根据第二实施例的行波驱动装置的透视剖面图。该行波驱动装置具有外环或转子100、内环或定子200、柔性环或柔性的环400以及多个线性驱动装置或推杆300。内环200以及柔性环400与外环100同心地设置。根据第二实施例，线性驱动装置或推杆300以液压方式驱动。但对此可替选地，其他驱动装置（例如电驱动装置）也是可能的。为此，线性驱动装置或推杆300借助液压管路310与液压单元连接。在激活线性驱动装置或推杆300（优选在径向方向上）时，柔性环400在该部位变形，即该柔性环局部地抬离内环200。在去激活推杆或线性驱动装置300之后，该柔性环的变形又回复并且在该柔性环与内环200之间又形成形状配合。优选地以高切换频率来操作在内环200中或在其上所设置的多个线性驱动装置或推杆400。由于柔性环400中的波，该柔性环具有比内环200略大的周长。当该波旋转了完整一转时，柔性环400相对于内环转动了周长差。同步部件500可将旋转运动传递到外环100上。

柔性环400优选在横截面上楔形地构建。柔性环400的楔形区段410可以例如被下部区段210和上部区段220夹持或夹紧。然而，这应进行为使得柔性环可在径向方向上变形（借助小行程或偏转）。

图4示出了根据第二实施例的用于线性驱动装置或推杆的压力产生单元的透视剖面图。压力产生单元500通过液压软管310与相应的推杆或线性驱动装置300（例如，根据第二实施例）连接。压力产生单元500具有多个推杆520，推杆分别与体积510有效连接，该体积又通过液压软管310与推杆300有效连接。体积510通过推杆520的操作而减小，使得液压管路310内的压力升高，并且液压软管310的端部处的推杆或线性驱动装置300被操作。此外，压力产生单元具有多个操作单元530。例如，可设置4个操作单元530。然而，对此可替选地，更多或更少的操作单元也是可能的。操作单元530可以设置在可转动的区段540上。可转动的区段540可由电动机550驱动。当电动机550驱动可转动的区段540时，操作单元530旋转并且后续操作推杆520，使得其分别被向内按压，并且因此体积510被压缩以及推杆或线性驱动装置300被激活。

图5示出了根据第三实施例的行波驱动装置的透视剖面图。在此情况下，根据第三实施例的行波驱动装置可基于根据第一或第二实施例的行波驱动装置。图5尤其是示出了图3中的组件，只是在图5中半透明地示出了外环。该行波驱动装置具有外环100、内环200、多个推杆或线性驱动装置300及柔性环400以及多个同步部件500。例如，推杆300通过液压管路310与压力产生单元连接，使得推杆或线性驱动装置300相继地被激活，从而使得推杆或线性驱动装置在该部位至少暂时使柔性环400变形并且将其局部抬离该内环，从而形成行波。柔性环400借助同步部件500与外环100耦合。例如，同步部件可以V形地构建，其中两个自由端部可以固定在外环100上，而尖的端部可以固定在柔性环400上。对此可替选地，该同步部件的其他构型也是可能的。因此，例如同步部件500也可构建为杆500。

图6示出了带有局部剖切的机舱的风能设备的简化视图。该风能设备具有塔架10、安置在该塔架上的机舱20、至少一个转子叶片30、轮毂40、发电机50及机器支承体60。机器支承体60通过方位驱动装置70可转动地支承在塔架10的顶部上。方位驱动装置70用于机舱的方位追踪或风向追踪。通过方位驱动装置或风向追踪，机舱可以与机器支承体一起移动，使得转子叶片相对于主风向始终以最佳角度设置。图6中所示的风能设备方位驱动装置70可以构建为根据第一实施例、第二实施例或第三实施例的行波驱动装置。

例如，上面所描述的行波驱动装置可使用或实施在风能设备的方位驱动装置或变桨驱动装置中。对此可替选地，根据本发明的行波驱动装置也可以使用在其他驱动装置中。尤其是，该波驱动装置可使用或实施在无中心、缓慢转动的驱动装置中。

Claims (8)

1.一种风能设备方位或变桨驱动装置，其具有行波驱动装置。

2.根据权利要求1所述的方位或变桨驱动装置，其中该行波驱动装置具有外环（100）、内环（200）、设置在内环（200）上的柔性环（400）以及在内环（200）的环周上的多个线性驱动装置（300），

其中所述线性驱动装置（300）与柔性环（400）共同作用，并且在激活时使柔性环（400）变形，使得柔性环（400）至少暂时局部抬离内环（200），

其中线性驱动装置（300）的激励进行为使得内环（200）的环周上的所述线性驱动装置相继地被操作。

3.根据权利要求1或2所述的方位或变桨驱动装置，其中柔性环（400）至少部分地具有楔形横截面，其中柔性环的楔形区段在内环（200）中被张紧并且与线性驱动装置（300）共同作用，使得在线性驱动装置操作时局部地向外按压柔性环（400）。

4.根据权利要求1至3之一所述的方位或变桨驱动装置，其中线性驱动装置以液压方式来操作。

5.根据权利要求1至4之一所述的方位或变桨驱动装置，其中多个同步单元（500）沿环周设置并且分别固定在柔性环（400）以及外环（100）上。

6.一种无中心驱动装置，其具有行波驱动装置。

7.一种风能设备，其具有至少一个根据权利要求1至6之一所述的风能设备方位或变桨驱动装置。

8.一种将行波驱动装置作为风能设备的方位或变桨驱动装置的应用。

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