CN109139369A - 风力发电机组变桨装置及风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风力发电机组变桨装置及风力发电机组，其中的变桨装置，包括盘式驱动结构、曲柄、连杆、滑块、导轨、驱动电机，盘式驱动结构固定安装于叶片，并与变桨轴承的轴线垂直；曲柄的一端固定连接在盘式驱动结构上；连杆的一端与曲柄的另一端铰接；滑块与连杆的另一端铰接；导轨设置在轮毂上，与滑块滑动配合；驱动电机驱动所述滑块沿着导轨运动。本发明提供一种风力发电机组变桨装置和风力发电机组，实现了风力发电机组的变桨，结构简单，同时不通过液压的方式驱动变桨系统，不存在液压油泄露和更换的问题，降低了风力发电机组设备的维护成本，不需要耐油电气设备和电缆，风力发电机组适应性更好。

Description

风力发电机组变桨装置及风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，具体地说是一种风力发电机组变桨装置及风力发电机组。
背景技术
风力发电机组是将风能转化为电能的机构，其中叶片桨距角的大小直接影响到了风力发电机组吸收的风能。风力发电机组在运行中通过判断风速的大小需要不断的调整叶片桨距角，保证风力发电机组处于最优的运行状态，其中用于调整叶片桨叶角的机构是变桨机构。
一种典型的变桨机构为液压变桨机构，其中液压作为机构的动力源，液压缸通过推动与变桨轴承连接的驱动盘从而实现调节叶片变桨角度。液压缸一端固定安装在轮毂上，一端安装在驱动盘上，通过液压缸的伸缩实现了叶片变桨角度的调节。
液压变桨的不足一方面在于对于液压油的清洁过滤和更换，增大了风力发电机组维护成本；一方面在于液压油低温流动性较差，不适于风力发电机组在低温环境下运行；一方面在于液压变桨存在管路及其接头漏渗油问题，需要对电气设备和电缆特殊保护，增加成本。
发明内容
本发明提供了一种风力发电机组变桨装置及风力发电机组，解决现有技术风力发电机组采用液压变桨维护成本高，且液压管路容易泄露及渗油的问题。
一方面，本发明实施例提供一种风力发电机组变桨装置，用于控制转动安装在轮毂上的叶片的桨距角，所述叶片通过变桨轴承安装在所述轮毂上，所述风力发电机组变桨装置，包括：
盘式驱动结构，固定安装于所述叶片，并与所述变桨轴承的轴线垂直；
曲柄，所述曲柄的一端固定连接在所述盘式驱动结构上；
连杆，所述连杆的一端与所述曲柄的另一端铰接；
滑块，与所述连杆的另一端铰接；
导轨，设置在所述轮毂上，与所述滑块滑动配合；
驱动电机，驱动所述滑块沿着所述导轨运动。
可选择地，当所述变桨轴承的外圈与所述叶片固定连接时，所述盘式驱动结构固定安装在所述变桨轴承的外圈上；当所述变桨轴承的内圈与所述叶片固定连接时，所述盘式驱动结构固定安装在所述变桨轴承的内圈上。
可选择地，所述曲柄的一端固定连接在所述盘式驱动结构上对应所述变桨轴承的轴线的位置。
可选择地，所述驱动电机为直线电机，对应地，所述导轨为直线导轨。
可选择地，所述直线电机固定安装在所述直线导轨上。
可选择地，所述驱动电机为正反转电机，所述正反转电机驱动丝杠，所述滑块与所述丝杠配合。
可选择地，所述盘式驱动结构呈圆盘状。
可选择地，所述盘式驱动结构上设有围绕中心呈放射状分布的加强筋。
可选择地，所述盘式驱动结构通过螺栓被固定连接在所述变桨轴承上。
另一方面，本发明实施例还提供一种风力发电机组，包括以上所述的风力发电机组变桨装置。
本发明提供一种风力发电机组变桨装置和风力发电机组，实现了风力发电机组的变桨，结构简单，同时不通过液压的方式驱动变桨系统，不存在液压油泄露和更换的问题，降低了风力发电机组设备的维护成本，不需要耐油电气设备和电缆，风力发电机组适应性更好，由于不再使用液压控制系统驱动，不需要定期更换油品，不需耐油的电气设备和电缆，可适应于常低温机组。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置的结构示意图。
图中：
100、轮毂；
300、变桨轴承；
310、外圈；
320、内圈；
400、风力发电机组变桨装置；
410、盘式驱动结构；
420、曲柄；
430、连杆；
440、滑块；
450、导轨；
460、驱动电机。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供一种风力发电机组变桨装置400，用于控制转动安装在轮毂100上的叶片(图中未示出)的桨距角，叶片通过变桨轴承300安装在轮毂100上，风力发电机组变桨装置400，包括：
盘式驱动结构410的边缘固定安装于叶片，并与变桨轴承300的轴线垂直；盘式驱动结构410的边缘可以通过螺钉连接、焊接、铆接等方式固定在叶片上，并且盘式驱动结构410与变桨轴承300的轴线垂直，使盘式驱动结构410可以对叶片提供支撑的作用，同时在通过曲柄420对盘式驱动结构410驱动的过程中，盘式驱动结构410可以在各向对叶片同时施加扭矩，从而促使叶片相对于轮毂100做变桨转动；
曲柄420的一端固定连接在盘式驱动结构410上，使曲柄420不会相对于盘式驱动结构410移动，从而能够更好地控制盘式驱动结构410带动叶片变桨；
连杆430的一端与曲柄420的另一端铰接，通过连杆430与曲柄420的铰接连接，可以借助连杆430的驱动带动曲柄420转动，可选择地，将连杆430部分地设置于叶片内(即可以有一部分设置于叶片外)，也可以将连杆430全部设置于叶片内；
滑块440与连杆430的另一端铰接，由滑块440、连杆430和曲柄420构成了曲柄滑块结构，从而可以通过滑块440的运动带动曲柄420转动，进而驱动盘式驱动结构410带动叶片做变桨转动；
导轨450设置在轮毂100上，与滑块440滑动配合，导轨450用于对滑块440提供支撑，并且对滑块440的运动提供导向，使滑块440可以沿着导轨450运动；
驱动电机460驱动滑块440沿着导轨450运动，驱动电机460用于为叶片的变桨转动提供动力，驱动电机460可以是直线电机直接驱动，也可以是正反转电机通过直线驱动机构(例如丝杠)来驱动。
风力发电机组变桨装置400在工作时，由驱动电机460驱动滑块440沿着导轨450运动，滑块440在沿着导轨450运动的过程中，通过连杆430驱动曲柄420转动，由于曲柄420与盘式驱动结构410固定连接，从而可以使曲柄420带动盘式驱动结构410转动，控制叶片变桨。
本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置，实现了风力发电机组的变桨，结构简单，同时不通过液压的方式驱动变桨系统，不存在液压油泄露和更换的问题，降低了风力发电机组设备的维护成本，不需要耐油电气设备和电缆，风力发电机组适应性更好，由于不再使用液压控制系统驱动，不需要定期更换油品，不需耐油的电气设备和电缆，可适应于常低温机组。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，盘式驱动结构410固定安装在变桨轴承300中与叶片固定连接的轴承圈上，轴承圈既可以是变桨轴承的外圈也可以是变桨轴承的内圈；通过与变桨轴承300的连接，使盘式驱动结构410可以驱动叶片变桨转动，并且可以为变桨轴承300提供支撑，进而使变桨轴承300的运转更稳定。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，由于叶片与变桨轴承300之间的连接有两种可能，即有可能是变桨轴承的外圈，也可能是变桨轴承的内圈，当变桨轴承300的外圈310与叶片固定连接时，盘式驱动结构410对应地与变桨轴承300的外圈310连接；当变桨轴承300的内圈320与叶片固定连接时，盘式驱动结构410与变桨轴承300的内圈320连接。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，曲柄420的一端固定连接在盘式驱动结构410上对应变桨轴承300的轴线的位置，使曲柄420驱动盘式驱动结构410的位置与变桨轴承300的轴心对应，盘式驱动结构410在受力驱动叶片时，盘式驱动结构410在各向与叶片(特别是与叶片连接的变桨轴承300)的驱动力相等，从而减少叶片(以及与叶片连接的变桨轴承300)的变形，从而使叶片变桨转动更平稳，从而延长整个变桨轴承300的使用寿命。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，驱动电机460为直线电机，对应地，导轨450为直线导轨，直线导轨的两端被固定安装在轮毂100上，用于为滑块440提供稳定的支撑；直线电机也应被固定在轮毂100上，以使直线电机可以为滑块提供驱动力，从而使滑块440在直线电机的带动下驱动曲柄420。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，直线电机固定安装在直线导轨上，直线电机的驱动方向与直线导轨相同，使直线电机可以沿着直线导轨驱动滑块440，为滑块提供更大的驱动力。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，驱动电机460为正反转电机，正反转电机驱动丝杠，滑块与丝杠配合。本实施例中的驱动电机460采用正反转电机，其与直线电机的不同之处在于，正反转电机只能提供转动，不能直接进行直线驱动，为了使正反转电机的转动转化成直线方向的线性驱动，需要在正反转电机的转动轴与丝杠连接，通过丝杠的转动来驱动丝杠上的滑块做直线运动，从而完成变桨驱动。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，盘式驱动结构410呈圆盘状。基于本领域技术人员的理解，盘式驱动结构410可以是规则的圆盘形状，也可以是不规则的圆盘形状，例如圆盘的边缘均匀地设置有凸起连接部，也可以视为圆盘；甚至可以在圆盘上设置若干个镂空结构，减轻圆盘的重量。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，盘式驱动结构410上设有围绕中心呈放射状分布的加强筋。通过加强筋的设置，可以使盘式驱动结构410提供更稳定的支撑作用，提高盘式驱动结构410自身的抗变形能力。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组变桨装置400，盘式驱动结构410通过螺栓被固定连接在变桨轴承300上，相应地，需要在盘式驱动结构410的边缘加工螺栓孔。通过螺栓将盘式驱动结构410直接连接在变桨轴承300上，可以使盘式驱动结构410与变桨轴承300的连接更稳固，不需要为了连接盘式驱动结构410而单独设计相应的连接部件。
本发明实施例还提供一种风力发电机组，包括以上实施例提供的风力发电机组变桨装置400，针对风力发电机组的每一个叶片(通常一个发电机组的一个轮毂上安装三个叶片)设置一个风力发电机组变桨装置400，可以设计相应的控制系统控制三个叶片同时变桨转动。
本发明实施例提供的风力发电机组，实现了风力发电机组的变桨，结构简单，同时不通过液压的方式驱动变桨系统，不存在液压油泄露和更换的问题，降低了风力发电机组设备的维护成本，不需要耐油电气设备和电缆，风力发电机组适应性更好，由于不再使用液压控制系统驱动，不需要定期更换油品，不需耐油的电气设备和电缆，可适应于常低温机组。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (10)

1.一种风力发电机组变桨装置(400)，用于控制转动安装在轮毂(100)上的叶片的桨距角，所述叶片通过变桨轴承(300)安装在所述轮毂(100)上，其特征在于，所述风力发电机组变桨装置(400)，包括：
盘式驱动结构(410)，固定安装于所述叶片，并与所述变桨轴承(300)的轴线垂直；
曲柄(420)，所述曲柄(420)的一端固定连接在所述盘式驱动结构(410)上；
连杆(430)，所述连杆(430)的一端与所述曲柄(420)的另一端铰接；
滑块(440)，与所述连杆(430)的另一端铰接；
导轨(450)，设置在所述轮毂(100)上，与所述滑块(440)滑动配合；
驱动电机(460)，驱动所述滑块(440)沿着所述导轨(450)运动。
2.如权利要求1所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，当所述变桨轴承(300)的外圈(310)与所述叶片固定连接时，所述盘式驱动结构(410)固定安装在所述变桨轴承(300)的所述外圈(310)上；当所述变桨轴承(300)的内圈(320)与所述叶片固定连接时，所述盘式驱动结构(410)固定安装在所述变桨轴承(300)的所述内圈(320)上。
3.如权利要求1或2所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述曲柄(420)的一端固定连接在所述盘式驱动结构(410)上对应所述变桨轴承(300)的轴线的位置。
4.如权利要求1或2所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述驱动电机(460)为直线电机，对应地，所述导轨(450)为直线导轨。
5.如权利要求4所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述直线电机固定安装在所述直线导轨上。
6.如权利要求1或2所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述驱动电机(460)为正反转电机，所述正反转电机驱动丝杠，所述滑块与所述丝杠配合。
7.如权利要求1或2所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述盘式驱动结构(410)呈圆盘状。
8.如权利要求7所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述盘式驱动结构(410)上设有围绕中心呈放射状分布的加强筋。
9.如权利要求7所述的风力发电机组变桨装置(400)，其特征在于，所述盘式驱动结构(410)通过螺栓被固定连接在所述变桨轴承(300)上。
10.一种风力发电机组，包括权利要求1-9之一所述的风力发电机组变桨装置(400)。
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