CN104502110B - 变桨电机加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变桨电机加载装置，包括轮毂、变桨轴承、变桨电机、加载卷筒以及配重；轮毂固定于一轮毂支架，轮毂开设有多个开口；变桨轴承设于轮毂的开口；变桨电机设于轮毂内，变桨电机具有一输出端，输出端与变桨轴承连接，变桨电机能驱动变桨轴承转动；加载卷筒一端固定于变桨轴承，另一端远离变桨轴承延伸，加载卷筒长度可调且与变桨轴承共轴；配重通过一钢丝绳吊装于加载卷筒远离变桨轴承的一端，钢丝绳一端缠绕于加载卷筒，另一端吊装配重。本发明通过将加载卷筒设计为长度可调节的结构，实现了模拟多种倾覆力矩的试验检测。该变桨电机加载装置能够更加精确模拟叶片受风载时的工况，有利于对变桨电机进行更加准确的测试与分析。

Description

变桨电机加载装置

技术领域

本发明涉及风力发电机组变桨实验设备技术领域，尤其涉及一种变桨电机加载装置。

背景技术

随着国内外风电行业的快速发展，变桨距技术逐渐取代定桨距技术被广泛应用在风力发电机组中，并成为风电机组核心控制技术。然而业内人员对变桨系统的可靠性及控制理论仍需进行大量试验进行分析掌握。

进行上述实验的设备通常为变桨实验装置。如图1所示，该变桨实验装置主要包括轮毂、变桨轴承、变桨电机、加载卷筒以及配重。其中轮毂设于一轮毂支架上，变桨轴承安装于轮毂，加载卷筒固定于变桨轴承，配重通过钢丝绳吊装于加载卷筒末端。变桨试验开始后，变桨电机通过驱动变桨轴承带动加载卷筒旋转并提升配重，从而利用提升配重产生的扭矩来检验变桨电机的驱动能力。

然而，现有的变桨实验装置具有以下缺点：现有变桨试验装置在进行变桨加载试验时需要使用较高的轮毂支架，以将轮毂抬高。轮毂抬高后，在加载试验时，很容易产生倾翻危险。另外，实验人员在吊装配重时，费时费力且容易发生跌落等危险事件。同时由于轮毂中心高度有限，因此加载卷筒旋转的角度有限，对参数测试产生了很大的约束。由于风力发电机组在运行过程中，叶片受力是不断发生变化的。现有变桨实验装置进行变桨加载实验时，由于配重质量为定值，因此产生的扭矩及倾覆力矩也是定值，较难模拟出叶片的实际受力情况，无法准确地对变桨电机的工作能力进行检测。

因此，提供一种变桨电机加载装置，使其在应用于变桨电机试验检测时，能够模拟叶片的实际受力情况，以准确地对变桨电机的工作能力进行检测，已成为本领域内亟待解决的一大技术问题。

发明内容

本发明要解决现有技术中变桨电机加载装置无法模拟叶片实际受力情况的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提出一种变桨电机加载装置，其中，包括轮毂、多个变桨轴承、多台变桨电机、加载卷筒以及配重；所述轮毂固定于一轮毂支架，所述轮毂开设有多个开口；所述多个变桨轴承分别对应于所述多个开口，所述变桨轴承的外圈与所述开口连接；所述多台变桨电机分别对应于所述多个变桨轴承，所述变桨电机设于所述轮毂内，所述变桨电机具有一输出端，所述输出端与所述变桨轴承连接，所述变桨电机能驱动所述变桨轴承转动；所述加载卷筒一端固定于所述变桨轴承，另一端远离所述变桨轴承延伸，所述加载卷筒长度可调且与所述变桨轴承共轴；所述配重通过一钢丝绳吊装于所述加载卷筒远离所述变桨轴承的一端，所述钢丝绳一端缠绕于所述加载卷筒，另一端吊装所述配重。

根据本发明的一实施方式，所述加载卷筒包括固定卷筒以及调节卷筒；所述固定卷筒固定于所述变桨轴承的内圈；所述调节卷筒具有第一部以及第二部，所述第一部固定于所述固定卷筒，且所述调节卷筒与所述固定卷筒共轴。

根据另一实施方式，所述调节卷筒的第二部固定有与所述调节卷筒共轴的一定滑轮，所述钢丝绳的一端缠绕于所述定滑轮上。

根据另一实施方式，定滑轮直径小于所述加载卷筒直径。

根据另一实施方式，所述调节卷筒的第二部为圆锥台状。

根据另一实施方式，所述调节卷筒直径小于所述固定卷筒，所述固定卷筒内设有多个固定法兰，用以固定所述调节卷筒的第一部于多个深度。

根据另一实施方式，所述加载卷筒通过螺栓固定于所述变桨轴承内圈。

根据另一实施方式，所述加载卷筒为伸缩液压缸结构。

根据另一实施方式，所述变桨电机加载装置还包括旋转扭矩加载机构，其能对所述加载卷筒加载一旋转扭矩。

根据另一实施方式，所述加载卷筒外周固定有一制动盘，所述旋转扭矩加载机构包括支座以及制动器，所述制动器固定于所述支座，所述制动器能对所述制动盘加载一制动力。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提出的变桨电机加载装置，通过将加载卷筒设计为长度可调节的结构，实现了加载卷筒在多个不同长度条件下，模拟多种倾覆力矩的试验检测。该变桨电机加载装置能够更加精确模拟叶片受风载时的工况，有利于对变桨电机进行更加准确的测试与分析。

附图说明

图1是现有变桨实验装置的结构示意图；

图2是本发明提出的变桨电机加载装置一实施方式的剖视示意图；

图3是本发明提出的变桨电机加载装置一实施方式的另一剖视示意图；

图4是本发明提出的变桨电机加载装置一实施方式的局部筒剖视图；

图5是图4的A向视图；

图6是本发明提出的变桨电机加载装置一实施方式的俯视图。

其中，附图标记说明如下：

1.轮毂；11.开口；2.轮毂支架；3.变桨轴承；4.变桨电机；5.加载卷筒；51.固定卷筒；511.固定法兰；52.调节卷筒；521.第一部；522.第二部；523.定滑轮；53.制动盘；6.配重；7.扭矩加载机构；71.支座；72.制动器。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

如图2所示，本发明提出的变桨电机加载装置的一实施方式。该变桨电机加载装置可用于对例如大型风力发电机组的变桨电机4进行试验检测。在本实施方式中，该变桨电机加载装置主要包括轮毂1、变桨轴承3、变桨电机4、加载卷筒5、配重6以及旋转扭矩加载机构7。

如图2至图4和图6所示，在本实施方式中，轮毂1通过螺栓组件固定于轮毂1支座71上，且轮毂1外周间隔均匀地开设有三个开口11。轮毂1内部具有空腔，且轮毂1上间隔均匀地开设有三个用于安装变桨轴承3的开口11，该开口11呈圆形，以便变桨轴承3的内圈在其中自由转动。其中，三个变桨轴承3分别一一对应地安装于三个开口11，且变桨轴承3的外圈与开口11连接。另外，轮毂1顶部中央位置开设有操作口，以便技术人员操作。需要说明的是，本实施方式中，轮毂1开设三个开口11的结构，是根据其模拟测试的大型风力发电机组的具体结构进行设计，在其他实施方式中，轮毂1开口11的数量以及排布方式应根据其所需模拟的发电机组或其他设备的具体结构灵活变换。

如图2至图4所示，在本实施方式中，三台变桨电机4设于轮毂1内且分别对应于三个变桨轴承3。该变桨电机4具有一输出端(例如输出齿轮)，该输出端与变桨轴承3的内圈连接，用以驱动变桨轴承3转动。

如图2和图3所示，在本实施方式中，加载卷筒5包括固定卷筒51以及调节卷筒52。其中，固定卷筒51的外径等于变桨轴承3的内径，且固定卷筒51通过螺栓组件固定于变桨轴承3的内圈，在其他实施方式中，固定卷筒51与变桨轴承3的连接方式并不唯一，但需满足固定卷筒51，即加载卷筒5能随变桨轴承3内圈转动的功能要求。

如图2和图3所示，在本实施方式中，调节卷筒52与固定卷筒51共轴设置，且具有第一部521以及第二部522。其中，如图5所示，固定卷筒51内设有多个固定法兰511，用以与调节卷筒52的第一部521固定。即，调节卷筒52通过固定在不同的固定法兰511上，实现加载卷筒5整体长度的多种选择。另外，在其他实施方式中，固定法兰511的数量以及分布方式并不唯一，可根据实际需求灵活调整固定法兰511的数量以及间距，并不以此为限。

需要说明的是，在其他实施方式中，固定卷筒51与调节卷筒52亦可通过其他结构连接，并不以此为限，但需保证调节卷筒52可调节地与固定卷筒51连接的要求。并且，加载卷筒5的结构亦不限于上述两段式的设计，可选用其他结构，例如伸缩液压缸结构等，但应满足其长度可调的要求。

另外，在本实施方式中，调节卷筒52的第二部522呈圆锥台状，其锥底与第一部521相连，其锥顶固定有一定滑轮523，且该定滑轮523直径小于加载卷筒5直径。上述结构减小了加载卷筒5末端的结构尺寸，进一步降低轮毂支架2的高度，便于操作并避免倾覆风险。

另外，在本实施方式中，变桨轴承3、固定卷筒51、调节卷筒52以及定滑轮523均为共轴设置，且上述各结构轴线与水平面之间具有一倾斜角度，并且该角度选择2°～5°较佳，这种结构能够防止叶片尖部旋转式发生变形与其他结构干涉，其在本领域中应用较为普遍，在此不予赘述。

如图2和图3所示，在本实施方式中，配重6通过一钢丝绳吊装于定滑轮523上，其中，钢丝绳一端缠绕于该定滑轮523，另一端吊装配重6。在其他未设置定滑轮523的实施方式中，配重6应吊装于加载卷筒5远离变桨轴承3的一端，即钢丝绳一端缠绕于加载卷筒5，另一端吊装配重6。

如图2至图4所示，在本实施方式中，固定卷筒51(即加载卷筒5)外周固定有一制动盘53。且旋转扭矩加载机构7为固定于一支座71的制动器72，该制动器72能对制动盘53加载一制动力，以便模拟叶片受风载时的旋转扭矩。在其他实施方式中，旋转扭矩加载机构7亦可选用其他结构，但需满足对加载卷筒5加载一旋转扭矩的要求。

本发明提出的变桨电机加载装置充分降低了轮毂1的中心高度，有利于人工操作，同时也降低了在试验过程中发生倾覆和人员跌落的风险。并且，该变桨电机加载装置可以独立加载旋转扭矩和倾覆力矩，更加精确地模拟叶片受风载时的工况，有利于对变桨电机4进行更加准确的测试与分析。另外，该变桨电机加载装置与传统试验装置相比，由于不需要重复的固定钢丝绳，大大减少了现场操作人员的工作强度，提高生产效率。

具体来说，现有的变桨试验装置主要靠提升配重6产生扭矩来检测驱动电机的能力。但是，由于重物质量较大(通常为4t～6t)，因此需要提前将重物用钢丝绳穿设于卷筒上，并缠绕数圈后使用例如固定线夹进行固定，以防止在配重6上升过程中发生滑落事故。相对的，本发明提出的变桨电机加载装置的配重6起到的作用并不是产生扭矩，而是产生一倾覆力矩，而扭矩则是由制动器72产生。由于叶片根部主要受倾覆力矩及扭矩作用，变化范围较大，因此选用制动器72作为扭矩加载装置，配重6作为倾覆力矩加载装置，这种设计使该实验装置对两种加载参数都能够灵活调整，进而可以模拟叶片根部的实际受力情况。

虽已参照几个典型实施例描述了本发明的变桨电机加载装置，但应理解，所用的术语是说明和示例性的，而非限制性的。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离其构思或实质，因此，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的构思和范围内广泛地解释，故落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种变桨电机加载装置，其特征在于，包括：

轮毂(1)，固定于一轮毂支架(2)，所述轮毂(1)开设有多个开口(11)；

多个变桨轴承(3)，分别对应于所述多个开口(11)，所述变桨轴承(3)的外圈与所述开口(11)连接；

多台变桨电机(4)，分别对应于所述多个变桨轴承(3)，所述变桨电机(4)设于所述轮毂(1)内，所述变桨电机(4)具有一输出端，所述输出端与所述变桨轴承(3)连接，所述变桨电机(4)能驱动所述变桨轴承(3)的内圈转动；

加载卷筒(5)，一端固定于所述变桨轴承(3)，另一端远离所述变桨轴承(3)延伸，所述加载卷筒(5)长度可调且与所述变桨轴承(3)共轴，所述加载卷筒(5)包括：

固定卷筒(51)，固定于所述变桨轴承(3)的内圈；及

调节卷筒(52)，具有第一部(521)以及第二部(522)，所述第一部(521)固定于所述固定卷筒(51)，且所述调节卷筒(52)与所述固定卷筒(51)共轴；以及

配重(6)，通过一钢丝绳吊装于所述加载卷筒(5)远离所述变桨轴承(3)的一端，所述钢丝绳一端缠绕于所述加载卷筒(5)，另一端吊装所述配重(6)。

2.根据权利要求1所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述调节卷筒(52)的第二部(522)固定有与所述调节卷筒(52)共轴的一定滑轮(523)，所述钢丝绳的一端缠绕于所述定滑轮(523)上。

3.根据权利要求2所述的变桨电机加载装置，其特征在于，定滑轮(523)直径小于所述加载卷筒(5)直径。

4.根据权利要求3所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述调节卷筒(52)的第二部(522)为圆锥台状，所述定滑轮(523)直径小于所述第二部(522)的锥底的直径。

5.根据权利要求1所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述调节卷筒(52)直径小于所述固定卷筒(51)，所述固定卷筒(51)内设有多个固定法兰(511)，用以固定所述调节卷筒(52)的第一部(521)于多个深度。

6.根据权利要求1所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述加载卷筒(5)通过螺栓固定于所述变桨轴承(3)内圈。

7.根据权利要求1所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述加载卷筒(5)为伸缩液压缸结构。

8.根据权利要求1所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述变桨电机加载装置还包括旋转扭矩加载机构(7)，其能对所述加载卷筒(5)加载一旋转扭矩。

9.根据权利要求8所述的变桨电机加载装置，其特征在于，所述加载卷筒(5)外周固定有一制动盘(53)，所述旋转扭矩加载机构(7)包括：

支座(71)；以及

制动器(72)，固定于所述支座(71)，所述制动器(72)能对所述制动盘(53)加载一制动力。