CN103291545A - 可用于风电机的叶轮偏航系统 - Google Patents

Abstract

一种可用于风电机的叶轮偏航系统，在将叶轮与发电机分置于高处与地面时仍能完成叶轮偏航，偏航时免带发电机的重量可提高速度。叶轮利用齿轮组合由自身的自转获得偏航转动的动力，叶轮在偏航转动不受限制时有随自转不停进行偏航转动的趋势，限位装置在制止叶轮偏航转动限定其朝向时允许其继续自转，风向指示装置在叶轮朝向不处在适宜方位时可引发限位装置解除对叶轮偏航转动的限制让叶轮自由向适宜迎风方向靠拢；且风向指示装置任由限位装置对处在适宜迎风方位的叶轮实施限位，在适宜迎风方向锁定叶轮朝向。本系统因分置叶轮与发电机而便于利用大量的叶轮集群通过多个传动长轴共同驱动同一巨型发电机。

Description

可用于风电机的叶轮偏航系统

技术领域：本发明属于风车领域，尤其适用于水平轴风电机。 

背景技术：现有的风电机为了接受高空的较好风况通常将发电机与叶轮都组装在高的塔架上，大型风电机的发电机重量、体积都巨大，安装于高的塔架上难度较大，若只将叶轮装在高处以传动装置连接设于地面的发电机，则缺少使叶轮单独自动偏航的现有技术，叶轮难以随着风向变化而改变朝向保持最佳迎风方向。 

发明内容：

本发明的目的是：提供一种在将传动终端与叶轮分置于地面与高处的情况下仍能自动完成叶轮偏航，使叶轮朝向能跟随风向变化而保持最佳迎风状态的叶轮偏航系统，此系统用于风电机时使叶轮单独偏航免除发电机的重量可将偏航速度大幅提高，本系统也适用于直接以叶轮输出动力而不作发电用途的风车。 

技术方案：(本文为方便表达将叶轮以叶轮轴为旋转轴的旋转称为自转，将叶轮改变朝向的偏航旋转称为公转。)本系统的齿轮组合可由叶轮自身的自转而产生公转的动力，叶轮在公转不受控制时有伴随自转而不停公转的趋势，限位装置可阻止叶轮公转但在制止叶轮公转锁定叶轮朝向时允许叶轮继续自转，当叶轮朝向不处在适宜方位时风向指示装置自动引发限位装置解除对叶轮公转的限制，让叶轮自由公转向适宜的迎风方向靠拢；而且风向指示装置任由限位装置对处在适宜迎风方位的叶轮实施限制，把叶轮的朝向锁定在适宜的迎风方向。 

风电机在采用本系统后使发电机与叶轮之间可间隔任意距离，可分置于高度不同的位置由传动装置进行连接传动。 

以下表述三种具体实施方式。 

附图说明：图1为具体实施方式一的水平视线结构简图  图2为具体实施方式二的水平视线结构简图图3为具体实施方式三的水平视线结构简图 

图中：1、叶轮，2、限位辅助盘，3、偏航轴承，4、主动齿轮，5、水平传动齿轮，6、自转轴承，7、轴承A，8、摩擦块，9、风向标，10、电动装置A，11、轴承B，12、限位盘，13、触点开关，14、绝缘探头，15、弹簧A，16、通透式插槽，17、插条，18、突起区，19、电动装置B，20、弹簧B，21、传动长轴，22、长轴传动齿轮，23、塔架，24、压块，25、压条，26、活动转轴，27、辅助承压盘，28、触发器 

(本附图中：偏航轴承3、轴承A7的内圈具有较大的空洞而套在塔架23上；如果偏航轴承3采用内圈无空洞或空洞较小的结构也可将本附图中安装在偏航轴承3上方的部件都改安装在偏航轴承3的下方而且以处于轴承A7的上方为宜，还要注意控制尺寸和安装角度使改安装的部件不要碰到主动齿轮4和水平传动齿轮5，改装后的效果等同本附图) 

这三种具体实施方式在限位装置对叶轮的公转实施限制时都是由阻拦部件与可转动部件抵紧而完成限制。 

具体实施方式一：风电机的发电机与叶轮1分置于地面与塔架23上，长轴传动齿轮22与传动长轴21是向低处传动的传动设施不参与偏航，叶轮1轴穿过连接在限位辅助盘2的自转轴承6而与自转轴承6有同一旋转轴心线，限位辅助盘2与偏航轴承3连接可绕着偏航轴承3的旋转轴心线旋转，主动齿轮4安装在叶轮1轴上以叶轮1轴为自转旋转轴，水平传动齿轮5圆心处有轴承A7，轴承A7与偏航轴承3的旋转轴心线在同一直线上，水平传动齿轮5与主动齿轮4相互啮合，主动齿轮4自转时受到水平传动齿轮5的反作用力，此反作用力可驱使主动齿轮4绕水平传动齿轮5的周缘齿圈滚动，带动叶轮1和限位辅助盘2绕偏航轴承3轴线进行公转，当限位辅助盘2被锁定位置时其连接着的叶轮1也连带着被限位停止公转，不受限制时则叶轮1有伴随自转而不停公转的趋势。 

叶轮1轴与限位辅助盘2连接处用自转轴承6连接所以叶轮1被限位停止公转时其自转依旧进行，不阻碍其进行动力输出。水平传动齿轮5可采用厚齿或双面齿结构能同时啮合长轴传动齿轮22和主动齿轮4且避免主动齿轮4在绕水平传动齿轮5的周缘齿圈滚动时与长轴传动齿轮22碰齿。限位盘12位置静止固定，限位盘12分布有形状起伏不平的摩擦槽。摩擦块8、弹簧A15可安装于限位辅助盘2，弹簧A15挨 着摩擦块8有推动摩擦块8抵紧限位盘12摩擦槽的趋势，电动装置A10可安装于限位辅助盘2可驱动摩擦块8克服弹簧A15的弹力而松开限位盘12的摩擦槽，摩擦块8抵紧摩擦槽时限位辅助盘2被锁定，摩擦块8放松对摩擦槽的抵制时限位辅助盘2被解除锁定。 

风向标9接在轴承B11上能随风转动指示风向，在风速不超速处在正常工作范围内时，不故意将叶轮1侧向偏离正迎风方向来卸荷的情况下，叶轮1与风向标9的位置关系为：每一次偏航流程中当叶轮1未完成偏航时风向标9与叶轮1朝向不同，当叶轮1完成此次偏航则风向标9与叶轮1朝向相同，这两种位置关系对应触动着触点开关13的开合状态，即对应决定着电动装置A10的电路通与断状态。触点开关13的两个活动触点附着在限位辅助盘2的盘面，风向标9则附带有绝缘探头14，叶轮1与风向标9朝向相同时绝缘探头14正好碰到触点开关13将其两个活动触点隔开，电动装置A10因电路断开停止工作，摩擦块8则受弹簧A15弹力作用自动抵紧限位盘12使叶轮1的位置被限定，叶轮1与风向标9朝向不同时绝缘探头14碰不到触点开关13，触点开关13的两个活动触点处于合拢状态，电动装置A10因电路通而工作驱动摩擦块8克服弹簧A15的弹力松开限位盘12摩擦槽，而解除对叶轮1位置的限定，任由叶轮1公转向适宜迎风方向靠拢。 

如仅采用上述装置则可能在操纵摩擦块8反应不够迅速的情况下有如此后果：在自转及公转速度快时，叶轮1刚被解除公转限制就已公转超过了适宜迎风方向而来不及将其在转到适宜迎风方向时限位，造成偏航失败。 

为此可作如下改进来解决(在自转设计速度低，且偏航速度低时不必考虑限位不及时，可免做此改进)：在限位盘12以其圆心为对称中心设置呈辐条状密集分布的多个通透式插槽16，(附图1为简略而将通透式插槽16只绘制一个)通透式插槽16的插口端呈V形向插槽侧面扩展可便于插条17插入，又可在通透式插槽16密集排布时使各个插口端的侧面彼此靠拢形成一圈不间断的环形连续插槽区。在风向标9上增设电动装置B19和一个可上下移动的插条17，风向标9处在不同朝向时插条17则与不同的通透式插槽16相对，插条17受弹簧B20作用而与通透式插槽16保持一段距离，电动装置B19则可克服弹簧B20弹力使插条17插入与其相对的通透式插槽16，插条17的插入行程大于通透式插槽16的深度而穿透探出限位盘12一部分。在限位辅助盘2盘面增设有突起区18，插条17顶端穿出限位盘12的部位可在碰到处于转动状态的突起区18时因为限位盘12的静止固定性而对突起区18形成阻拦将叶轮1的公转停止在与风向标9所对应的方位。 

电动装置B19电路可与电动装置A10的电路共用触点开关13也可另设其他同样以风向标9和叶轮1的相互位置关系决定开合的触点开关(共用触点开关13则电路连接中要具有防止线路扭结的滑环)。还在电动装置B19与电动装置A10各自附带延时继电器，电动装置B19附带的延时继电器比电动装置A10附带的延时继电器所延迟的断电延时更长而通电延时以更短为宜。 

改进后一个完整偏航流程如下：风向变化后，风向标9随风转到最新风向，绝缘探头14随风向标9移开而碰不到触点开关13使触点开关13的活动触点闭合呈接通状态，但延时继电器的延迟作用使电动装置B19在随风向标9转到新风向停下一段时间后才获得电能开始驱动插条17插入对应的通透式插槽16，而对将要转动到来的突起区18作出阻拦准备，随后电动装置A10的通电延迟到期电动装置A10获得电能驱动摩擦块8克服弹簧A15的弹力松开限位盘12摩擦槽，而解除对限位辅助盘2和叶轮1的位置限定任由叶轮1开始公转，当叶轮1公转到被预先拦在去路的插条17抵住突起区18时则叶轮1停止公转不得多进一步，此时绝缘探头14正好碰到触点开关13使触点开关13的两触点隔开，随之电动装置A10、电动装置B19的延时继电器的断电延时先后到期令电动装置A10、电动装置B19先后失去电能供应，所以先是摩擦块8在弹簧A15的弹力作用下抵紧限位盘12的摩擦槽而锁定限位辅助盘2将叶轮1的朝向限定，然后插条17受弹簧B20弹力作用脱离通透式插槽16与通透式插槽16保持距离不接触，使风向标9在下次风向转变时能随风偏转不受牵制为下次偏航做好准备。 

为减小插条17受到的冲击可在突起区18设置缓冲气垫。为了插条17移动灵活可在通透式插槽16与插条17间安装滚珠。 

本实施方式也可省略不采用限位辅助盘2、只需满足：使叶轮1与偏航轴承3不直接连接而先经过自转轴承6再利用自转轴承6与偏航轴承3发生间接连接，摩擦块8、电动装置A10改为安装于不能转动的 位置，在偏航轴承3的转动面设摩擦槽，摩擦块8具有被弹簧A15推抵而抵住摩擦槽的能力，插条17穿插通透式插槽16后直接阻拦叶轮1轴或自转轴承6，触点开关13的两个活动触点与偏航轴承3同步公转，而其它构件装设如前，这样也就可完整行使功能了。 

如果以压感元件同时测各个方向的风压，也可及时显示风向，叶轮1轴侧面风压由风力以及叶轮1轴和风向之夹角所决定，只测叶轮1轴的侧面风压也可显示是否处在正迎风方向，所以也可用压感元件替代风向标9及触点开关13、绝缘探头14来指示风向和发出触发信号。 

以下接着表述由具体实施方式一改变而来的具体实施方式二：将具体实施方式一省略去掉限位辅助盘2、电动装置A10、摩擦块8、触点开关13、绝缘探头14、突起区18、弹簧A15和弹簧B20这些部件，其他部件安装方式基本不变；但将插条17改作可因重力或弹力而自动插入通透式插槽16完成插入行程，而电动装置B19则改为可做功将插条17拔出其插入的通透式插槽16，与实施方式一相反。插条17完成插入行程后可阻拦叶轮1公转而在拔出通透式插槽16后不阻拦叶轮1公转(阻拦时可拦在附图2中未连接偏航轴承3的自转轴承6前，也可设计为拦在连接着偏航轴承3的自转轴承6前)，还要在风向标9侧面添加用压感元件制作的触发器28，由触发器28发出触发信号控制电动装置B19(或在风向标9外再添加另一个风向标来触发控制电动装置B19也是同样效果)，风向标9不在正迎风方向时触发器28感受到侧面风压发出触发信号使电动装置B19做功将插条17拔出其所插入的通透式插槽16，风向标9在正迎风方向时触发器28将电路截止使电动装置B19停止运行让插条17自动插入穿透通透式插槽16。 

这样改造后如此偏航：当风向改变时风向标9与风向产生夹角，触发器28感受到侧面风压发出触发信号使电动装置B19将插条17拔出其所插入的通透式插槽16，然后风向标9及其携带的插条17不被通透式插槽16所卡住限位，则风向标9带着插条17随风自由转向新风向，叶轮1则不受插条17阻拦自由公转，当风向标9转到适宜方向时触发器28将电路截止使电动装置B19停止运行，插条17则自动插入与适宜方向对应的通透式插槽16，叶轮1则被插入的插条17阻拦在适宜方向而停止公转。 

在具体实施方式一和具体实施方式二中，通透式插槽16也可直接固定在塔架上，这样可省略不用限位盘12。如果在塔架上另外添加类似刹车的辅助固定设施为完成插入行程后的插条17提供连接和固定支持，则可替代通透式插槽16。也可用其它现有的电路控制及驱动技术来完成技术方案，只需偏航流程符合上述方式即可。 

以下表述可以只采用机械配合就能使风向指示装置自动控制限位装置的具体实施方式三(此方式并不排斥电路控制，也可兼容电路控制技术)：叶轮1、风向标9、偏航轴承3、主动齿轮4、水平传动齿轮5、自转轴承6、轴承A7、轴承B11、限位盘12、长轴传动齿轮22、传动长轴21的装设方式等同于具体实施方式二的装设方式，同样叶轮1在公转不受限制时也有伴随自转而不停公转的趋势。在限位盘12也设置呈辐条状密集分布的多个通透式插槽16，但通透式插槽16的插口被同等数量的压条25正好全数覆压，(附图3为简略而将通透式插槽16、压条25、插条17都只绘制一个)压条25一端被活动转轴26连接在限位盘12盘面，另一端以活动转轴26为转动轴可像转动铡刀一样上升下压使压条25覆压或离开通透式插槽16的插口，插条17数量也与通透式插槽16相等每个通透式插槽16内分配一个可上下移动的插条17，插条17移动时可顶触处在同一通透式插槽16的压条25使其随之移动，插条17在其移动行程的一部分位置可与随叶轮1轴公转的自转轴承6发生阻拦式接触，插条17对自转轴承6发生阻拦处以光滑曲面或斜面的形状发生抵触，这样相抵触时插条17就有移动滑开的趋势，若压条25不被压紧则与其位于同一通透式插槽16内的插条17受自转轴承6抵触时就可顶起压条25滑移让开对自转轴承6发生阻拦的位置。压块24装有滚轮便于移动，风向标9随风转动时牵引着压块24在限位盘12盘面移动，被压块24碾压着的压条25则被限位不能上移，被此压条25压着的插条17随之被限位与自转轴承6抵触时不能滑开而对自转轴承6形成有效阻拦。辅助承压盘27位置固定可供压块24贴着其滚动，可在压块24受抵触时为压块24提供支持力，帮助压块24限制压条25和插条17，并改善轴承B11的受力状况，在采用性能好承受力强的轴承B11时可省略不采用辅助承压盘27。 

本方式偏航流程如下：风向变化后，风向标9随风转到最新风向，压块24跟随风向标9滚动到适宜方向停下，由于压条25被压块24碾压着则被限位不能移动，而压块24滚开后先前被碾压的压条25立即免受压制限位，使一路被滚过的压条25先后陆续被限位又接着解除限位直到压块24停下时将适宜方向所对 应的压条25限位。因为压条25不被限位则被此压条25压着的插条17就不能对自转轴承6进行有效阻拦；当压条25被限位则使被此压条25压着的插条17随之被限位，被限位的插条17可对自转轴承6形成有效阻拦，所以风向标9随风转向时将压块24停留在哪个压条25，叶轮1就经公转移动一段距离后停留于此压条25所对应的迎风方向而完成偏航。 

如果插条17不抵触自转轴承6而直接抵触叶轮1轴也有上述效果，但这样会对叶轮1的自转增大摩擦力。偏航轴承3和自转轴承6都可附加随叶轮1做偏航转动且形状更适于抵触的其他部件用来与插条17抵触，显然用插条17抵触随叶轮1做偏航转动的其他部件也可有同样效果。 

若将插条17也像装设转动铡刀一样装设于通透式插槽16内，则压条25压制插条17的力臂与自转轴承6抵转插条17的力臂之比值大小可影响的压条25压制插条17力量的大小。可加大压条25压制插条17的力臂与自转轴承6抵转插条17的力臂之比值；压块24压制压条25的力臂可大于压条25压制插条17的力臂；压块24可使用低阻力轴承当作滚动装置，这样设计就利用了两级杠杆结构和一滚动摩擦结构有效减小了压块24移动的摩擦力使风向标9转向灵活。 

为了插条17移动灵活可在通透式插槽16与插条17间安装滚珠。为缓冲制动冲击可对压块24添加减震弹簧。压条25、通透式插槽16也可直接固定在塔架上，这样可省略限位盘12。还可让压块24直接压制插条17省略压条25。如果整组插条17直接安装在塔架上由各个插条17之间相互支撑互为提供受抵触时的支持力来保持稳定，而压块24直接在插条17上滚动则通透式插槽16也可省略。压块24在附有了较大受风面积时，只要能随连接着的轴承B11转动则其本身就可当做一个风向标9随风向移动，不用再设立一个标准的风向标9。 

显然也可附加电动装置由风向指示装置控制着电动装置驱动压块24追随适宜迎风方向。 

上述三种实施方式中也可用其他结构替换偏航轴承3，例如在叶轮1轴安装复合滚轮，并且在塔架23上安装环形轨道作为约束滚轮滚动的偏航轨道，但这些结构中叶轮1偏航旋转的轴心线与水平传动齿轮5的旋转轴心线都在同一直线上。 

上述三种实施方式中水平传动齿轮5与主动齿轮4也可以不直接相互啮合，而在两者之间添加一衔接彼此的传动齿轮来间接传动，只要此传动齿轮可与叶轮1轴同步绕偏航旋转的轴心线进行偏航转动，这样偏航时由此传动齿轮在水平传动齿轮5的周缘齿圈滚动，带动叶轮1进行偏航旋转，由此说明叶轮1利用齿轮组合由自身的自转获取偏航动力的必要条件是：齿轮系统需包括一个水平传动齿轮5，其旋转轴心线与偏航旋转的轴心线在同一直线上，还有一个可与叶轮1轴同步进行偏航旋转的齿轮在接受叶轮1自转动力的同时又与水平传动齿轮5啮合，这个与水平传动齿轮5啮合的齿轮可以是直接连接叶轮1轴的主动齿轮4也可以是另外间接连接叶轮1轴的传动齿轮。 

上述三种实施方式中水平传动齿轮5与主动齿轮4的齿数比的比值设计都应该注意在叶轮1的自转设计角速度较大时偏向于大，防止公转速度过快冲击过猛，而在叶轮1的自转设计角速度较小时偏向于小，防止公转速度过慢使叶轮1公转途经背风方向时受反推的时间过长导致公转惯性不足无法完成偏航。 

(本文中背风是指叶轮1原预设的迎风正面处在了背对风向的位置，风向发生大角度快速变化时也会造成背风；风向标9如逆着叶轮1公转趋向转动一小角度时，叶轮1需公转接近一圈才能与风向标9朝向一致，中途会经过背风方向靠惯性维持偏航运动需防止偏航速度偏低，因怕叶轮1长时间背风受反推致使自转反转或失速，但如果叶轮1带有变浆系统来配合偏航转动，在背风时将各叶片都变成与主动齿轮4平行或将叶片与风向的夹角反向逆转而在不背风时将叶片与风向夹角还原正常状态，就可维持正向自转能力不怕背风受反推。运用本系统时如配有合适的变浆系统可不受偏航速度的限制，尤其对于巨型机而言配有合适的变浆系统将降低实际运用的难度。小型风电机的叶轮1为配合本系统可采用简易变浆设计，其叶片宜采用叶柄偏离叶片轴心线的偏心旋转页结构，在背风时受风压作用而自动旋转将叶片与风向的夹角反向逆转，在不背风时自动旋转将叶片与风向夹角还原正常状态，在不背风时还可用弹性部件与风压相互制衡共同控制叶片的变浆角度。中型及更大型风电机的叶轮1现已普遍配备机电变浆系统，只要对其自动化控制程序稍加改动就可配合本系统而改善本系统的实施效果。)本系统的叶轮1可以不携带发电机单独偏航，因其重量轻、制动冲击小而可获得远较传统系统快速的偏航效果，对于自转角速度相差甚大的各种大小型号的叶轮1只要将水平传动齿轮5与主动齿轮4的齿数比的比值设计适当就都能以合适的偏航速度顺利完 成偏航。 

偏航过程中因限位装置取消限位而对叶轮1缺乏阻力令主动齿轮4在水平传动齿轮5上绕圈空跑难以对水平传动齿轮5施加充分的推力使其接受的动力锐减，而有动力输出暂时锐减的缺点。具体实施方式一解决此缺点的方法可用：公转时摩擦块8不离开摩擦槽，只减小对摩擦槽的压力，叶轮1公转时摩擦块8在摩擦槽上滑行不断克服阻力，使主动齿轮4始终带阻力偏航和水平传动齿轮5推抵时发生充足的作用力，具体实施方式三解决此缺点的方法可用：增加插条17的数量并且加大插条17对叶轮1公转的阻力，使叶轮1公转时不断受到插条17阻力，主动齿轮4始终带阻力偏航和水平传动齿轮5推抵时发生充足的作用力。但这样解决此缺点会让公转速度大为降低，就需要有变浆系统来配合偏航，要在叶轮1背风时将叶片与风向夹角及时反向逆转，在不背风时将叶片与风向夹角还原正常状态，以维持叶轮1的正向自转完成偏航。 

也可不顾此缺点，而尽量加快偏航速度，发挥本系统偏航速度可远快于传统系统的优点，使偏航时动力输出锐减的时间缩小到最短，还可为处在地面的发电机增加大质量惯性轮而利用惯性轮的动能储备来缓冲偏航时动力输出的减少(注意；传动长轴21质量太大时相当于惯性轮)，但如果由惯性轮的惯性旋转主动带动了水平传动齿轮5旋转就会影响主动齿轮4的正常公转，(主动齿轮4和水平传动齿轮5直接啮合时，主动齿轮4在公转路线所前进的齿数等于主动齿轮4自转转动齿数减去水平传动齿轮5转动齿数，差值为零时停在原地只自转不公转，差值为负时公转出现后退)因此在水平传动齿轮5与惯性轮(或大质量的传动长轴21)之间还应增设一个单向离合装置，使水平传动齿轮5可带动惯性轮(或大质量的传动长轴21)但不能被惯性轮(或大质量的传动长轴21)所带动。(要使偏航速度达到最快，应设有可靠的单向离合装置且在偏航过程中以减速装置降低水平传动齿轮5转速)。 

如在风速超速超出正常工作范围时，欲采用将叶轮1侧向偏离正迎风方向一些角度来卸荷的方法，则上述三种实施方式都只要添加少许器件就可完成。具体实施方式一可添加一个卸荷电动装置，其可在超风速时将触点开关13或绝缘探头14在水平方向偏离不超风速时的位置一些角度，安装有插条17时还需将插条17也偏离相应的角度，而具体实施方式二所添加的一个卸荷电动装置只需在超风速时将插条17在水平方向偏离风向标9一些角度，而具体实施方式三所添加的一个卸荷电动装置在超风速时则可将压块24在水平方向偏离风向标9一些角度。上述三种实施方式中卸荷电动装置都只是将限位装置的受触发位置进行改变，所需动力不多，采用微型装置即可。 

另外还需注意叶轮1轴与风向有夹角时叶轮1会受风力侧推产生一个以偏航轴承3轴线为定轴的侧推力矩，此力矩在逆公转趋向时会阻碍偏航远动造成减速，在偏航速度设计偏低的情况下这个阻碍因素更为突出。 

可在偏航轴承3接装一个受相反方向侧推力矩的平衡风板来抵消此阻碍因素。还可将两个叶轮1一起对称安装，使两条叶轮1轴处于公转轨迹圆圈的同一直径上，这样受侧向风力时两个叶轮1分别所受的侧推力矩方向相反互相抵消，本系统有可用一个偏航轴承3承载两个相对着的叶轮1的特点，但要注意在两个叶轮1的自转轴承6、主动齿轮4、叶轮1轴各自独立不共用时两个叶轮1的自转方向宜设为相反才能使齿轮组配合协调，否则就需要添加传动齿轮改变传动方向才能配合协调。而如要使两个叶轮1共用同一自转轴承6、主动齿轮4及叶轮1轴则两个叶轮1自转方向必需设为相同，还要将自转轴承6、叶轮1轴设在偏航轴承3上方，且其他部件设在偏航轴承3下方。(两叶轮1自转的同向与反向可由两叶轮1的叶片与风向的夹角的同向与反向而决定。) 

显然在发电机与叶轮1都处在塔架23上不用长距离传动联接但彼此分置使发电机不参与公转时，本系统能同样完成偏航。显然本系统也可另外加装提供偏航动力的偏航电机，偏航电机可设定为只在叶轮1背风偏航动力不足时提供动力，也可在偏航全程由偏航电机提供偏航动力。注意：在偏航全程都由偏航电机提供动力的情况下，与水平传动齿轮5啮合的传递叶轮1自转动力的齿轮同样受到水平传动齿轮5的反作用力，叶轮1在公转不被控制时依然有伴随自转而不停公转的趋势。 

本系统能以较为简单的方式精确完成偏航，又有将发电机与叶轮1分置于地面与高处的情况下仍能自动完成叶轮1偏航的特色，叶轮1独自偏航时因免除发电机的重量可获得比传统系统更为快速的偏航效果，而且将发电机与叶轮1分置时进行长距离传动便于集群传递动力，可让大数量叶轮1集群的多个传动长轴 21共同驱动同一巨型发电机，可大幅降低大型风电机制造及安装的难度与成本，而对风电机的大型化具有独特意义。 

补充说明一下采用本系统时由多个传动长轴21共同驱动同一发电机并不难实现，虽然不带负荷时叶轮1集群中的各个传动长轴21的转速不一定完全相等，但各个传动长轴21连接着各自不同的叶轮1，即分别连接着不同的主动动力源，而不是由同一个主动动力源联动的多路传动轴，而且叶轮1空负荷时的转速和带负荷时的转速允许有较大差别，即其转速受负荷大小的影响而有变化范围，只要各个叶轮1都通过单向离合装置与同一被动装置发生传动关系，利用单向离合装置的单向传动作用使叶轮1只会驱动被动装置而不能限制被动装置运动，不会发生某个转速偏低的传动长轴21卡死转速更高的传动长轴21，也不会让某个出故障而停转的传动长轴21将整体运转卡死，空负荷时转速偏高的传动长轴21在带负荷传动时先会受阻力更多而减速相对更多然后就与其他传动长轴21转速自然趋同，空负荷时转速偏低的传动长轴21在接负荷时先会受阻力较少而减速较少然后也与其他传动长轴21转速趋同，设计时应故意扩大叶轮1空负荷时和带负荷时的转速差，安装时应注意调节使各个传动长轴21空负荷时的传动配合也尽量减少差异趋向一致，采用其他装置进行传动时也是同理。 

Claims (10)

1.一种叶轮偏航系统其特征在于：其系统包含有一个水平传动齿轮(5)，水平传动齿轮(5)的旋转轴心线与偏航旋转的轴心线在同一直线上，还有一个可与叶轮(1)轴同步进行偏航转动的齿轮在接受叶轮(1)自转动力的同时又与水平传动齿轮(5)啮合，这个与水平传动齿轮(5)啮合的齿轮在自转时向水平传动齿轮(5)传递来自叶轮(1)的动力而受到水平传动齿轮(5)的反作用力，此反作用力有着驱使这个与水平传动齿轮(5)啮合的齿轮沿着水平传动齿轮(5)的齿圈滚动转圈带动叶轮(1)进行偏航转动的趋势，使叶轮(1)在偏航转动不被控制时具有伴随叶轮(1)自转而不停偏航转动的趋势，限位装置可限制叶轮(1)偏航转动但在制止叶轮(1)偏航转动锁定叶轮(1)朝向时允许叶轮(1)继续自转，风向指示装置在叶轮(1)朝向不处在适宜方位时使限位装置解除对叶轮(1)偏航转动的限制让叶轮(1)自由偏航转动向适宜的迎风方向靠拢；而且风向指示装置使限位装置对处在适宜的迎风方位的叶轮(1)实施限制，把叶轮(1)的朝向锁定在适宜的迎风方向。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述叶轮偏航系统用于风电机，可将叶轮(1)与发电机自由分置于高度不同的位置，发电机可不进行偏航转动。

3.根据权利要求1或2所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统包含有一组多个插条(17)和一个压块(24)，插条(17)分布在偏航转动的轴心线周围不进行偏航转动，插条(17)可对偏航转动的部件发生阻拦式接触，插条(17)被偏航转动部件抵触时有移动滑开的趋势，若插条(17)不被压块(24)压住则被偏航转动的部件抵触时就可滑动离开发生阻拦的位置使阻拦失效，压块(24)可随风向变化而移动位置，压块(24)移动时可碾压或离开插条(17)，被压块(24)压住的插条(17)则被限位再与偏航转动部件抵触时就不能滑动离开发生阻拦的位置而使阻拦有效。

4.根据权利要求1或2所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统包含有摩擦块(8)、电动装置A(10)，当叶轮(1)朝向不在适宜方位时，风向指示装置触发电动装置A(10)使摩擦块(8)对可偏航转动的部件放松抵制；当叶轮(1)朝向处在适宜方位时，风向指示装置让摩擦块(8)抵紧可偏航转动的部件。

5.根据权利要求1或2所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统包含有插条(17)、电动装置B(19)，插条(17)完成插入行程后可对偏航转动发生阻拦，插条(17)在取消对偏航转动的阻拦后可随风自由移动到适宜的方位，每次偏航过程中当叶轮(1)所在方位不适宜时风向指示装置触发电动装置B(19)驱使插条(17)取消对偏航转动的阻拦；当插条(17)随风自由移动到此次偏航转动的目的位置则风向指示装置让插条(17)完成插入行程，使叶轮(1)在适宜迎风方位被插条(17)制止偏航转动。

6.根据权利要求4所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统还包含有插条(17)、电动装置B(19)，每次偏航过程中电动装置B(19)驱动插条(17)预先阻拦在此次偏航转动的目的位置，当叶轮(1)偏航转动进行到此次偏航目的位置时插条(17)对偏航转动完成阻拦，而且在摩擦块(8)对叶轮(1)的位置作出限定后插条(17)解除阻拦。

7.根据权利要求3所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统包含有一组压条(25)可将各个插条(17)全都覆压，压条(25)一端被活动转轴(26)限定位置，另一端以活动转轴(26)为转动轴可绕活动转轴(26)转动使压条(25)覆压或离开插条(17)，压块(24)移动时可碾压或离开压条(25)。

8.根据权利要求3所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统设置有辅助承压盘(27)，压块(24)可贴着辅助承压盘(27)移动。

9.根据权利要求1或2所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：所述的偏航系统的水平传动齿轮(5)至传动终端之间的传动环节中具有单向离合装置。

10.根据权利要求2所述的一种叶轮偏航系统其特征在于：采用所述的偏航系统的风电机可由多个叶轮(1)使用多个长距离传动装置驱动同一发电机。

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