CN206972433U - 风力发电机组变桨装置及风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种风力发电机组变桨装置及风力发电机组，其中的风力发电机组变桨装置，包括变桨轴承和两个或两个以上变桨驱动机构，所述变桨轴承采用外齿轮驱动，两个或两个以上所述变桨驱动机构与所述变桨轴承的圆周上的不同位置啮合传动，并且能够同时驱动所述变桨轴承以相同的转速沿着同方向转动。本实用新型通过两个或两个以上所述变桨驱动机构同时驱动变桨轴承转动，从而实现了风力发电机组叶片的变桨，替代现有单个齿轮驱动变桨轴承内圈的变桨系统，通过两组以上的齿条与变桨轴承的外圈轮齿啮合，实现了齿轮的多点啮合，减少了单一齿轮啮合磨损和断齿的风险，提高了变桨系统的可靠性，降低了由于齿轮损坏而导致的吊装维护费用。
Description
技术领域
本实用新型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
风力发电机组的变桨系统调节风力发电机组叶片桨距角，保证风力发电机组能够处于最佳的工作状态；同时是风力发电机组安全系统的重要组成部分，保证风力发电机组能够正常启动和停机。风力发电机组在启动时，通过变桨系统将叶片调整至最大受风面积，为风力发电机组提供启动力矩；风力发电机组在停机时，通过变桨系统将叶片调整至最小受风面积，为风力发电机组提供停机刹车。在风力发电机组正常运行中，变桨系统根据不同的风速，调整叶片受风面积，使得风力发电机组能够处于最大发电的状态。
现有风力发电机组的变桨系统(叶片通过螺栓与变桨轴承固定)，采用外齿轮驱动变桨轴承的内齿，其中变桨电机驱动变桨减速机，变桨减速机带动变桨输出齿轮转动，变桨输出齿轮驱动变桨轴承转动，变桨轴承带动叶片变桨。
现有变桨系统采用齿轮驱动的方式，使变桨输出齿轮与变桨轴承在小角度变桨时，仅有单个齿受力，所以受力的齿会产生严重磨损，导致变桨轴承内齿过渡磨损，发生齿轮疲劳失效，直至发生齿轮折断损坏。变桨轴承齿轮损坏将导致变桨异常，需要更换新的变桨轴承，这将增加风力发电机组的维护成本。
实用新型内容
鉴于以上所述的一个或多个问题，本实用新型提供了一种风力发电机组变桨装置及风力发电机组。
一方面，本实用新型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，包括变桨轴承和两个或两个以上变桨驱动机构，所述变桨轴承采用外齿轮驱动，两个或两个以上所述变桨驱动机构与所述变桨轴承的圆周上的不同位置啮合传动，并且能够同时驱动所述变桨轴承以相同的转速沿着同方向转动。
可选择地，两个或两个以上所述变桨驱动机构环绕所述变桨轴承的圆周呈均匀分布。
可选择地，所述变桨驱动机构包括齿条和直线驱动机构，所述直线驱动机构驱动所述齿条运动，以驱动所述变桨轴承转动。
可选择地，所述直线驱动机构包括直线电机。
可选择地，所述直线驱动机构包括正反转电机、丝杠及安装在丝杠上的丝母，所述正反转电机驱动所述丝杠转动，所述丝母带动所述齿条做直线运动。
可选择地，所述齿条沿着所述丝母的轴线方向被固定连接在所述丝母上。
可选择地，所述齿条沿着所述丝母的轴线方向与所述丝母一体成型。
另一方面，本实用新型实施例还提供一种风力发电机组，包括轮毂、叶片和以上所述的风力发电机组变桨装置，所述轮毂和所述叶片之间通过所述变桨轴承转动连接。
可选择地，所述变桨驱动机构安装在所述轮毂上。
可选择地，还包括控制单元，用于控制两个或两个以上所述变桨驱动机构同时驱动所述变桨轴承以相同的转速沿着同方向转动。
本实用新型通过两个或两个以上所述变桨驱动机构同时驱动变桨轴承转动，从而实现了风力发电机组叶片的变桨，替代现有单个齿轮驱动变桨轴承内圈的变桨系统，通过两组以上的齿条与变桨轴承的外圈轮齿啮合，实现了齿轮的多点啮合，减少了单一齿轮啮合磨损和断齿的风险，提高了变桨系统的可靠性，降低了由于齿轮损坏而导致的吊装维护费用。
附图说明
从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，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，本实用新型的其它特征、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是本实用新型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、变桨轴承；
200、变桨驱动机构；
210、齿条；
220、直线驱动机构；
221、丝杠；
222、丝母；
500、轮毂。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型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，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型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实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型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，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。
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实用新型更全面和完整，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，本实用新型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，包括变桨轴承100和两个变桨驱动机构200，变桨轴承100采用外齿轮驱动，两个变桨驱动机构200与变桨轴承100的圆周上的不同位置啮合传动，并且能够同时驱动变桨轴承100以相同的转速沿着同方向转动。
与现有技术的变桨轴承采用内圈齿轮驱动相比，本实施例提供的风力发电机组变桨装置采用外齿轮驱动，齿面的受力更小，从而可以降低变桨轴承与齿条之间的摩擦，使变桨轴承的使用寿命更长；采用两个变桨驱动机构200，同时驱动变桨轴承100以相同的转速沿着同方向转动，可以使变桨所需要的驱动力矩被分配给两个变桨驱动机构200，从而可以进一步减小变桨轴承的齿面在叶片变桨过程中承受的受力。
基于本领域技术人员的理解，变桨驱动机构200也可以设置为三个、四个甚至更多，其相应的作用原理与本实施例相同，并且可以预见的是，变桨驱动机构200的数量越多，相应地变桨轴承的齿面的受力会越小，其使用寿命也会越长；但是本领域技术人员也需要指导，变桨驱动机构200本身也会占用一定的使用空间，并且变桨驱动机构200本身的设计和制造成本也会随着变桨驱动机构200的数量的增加而增加，在实施的过程中，变桨驱动机构200的数量通常为两个、三个或者四个。
可选择地，两个变桨驱动机构200环绕变桨轴承100的圆周呈均匀分布，即：两个变桨驱动机构200对称地设置于变桨轴承100的两侧，以使变桨轴承100无论使正转还是反转的过程中，与两个变桨驱动机构200啮合的变桨轴承100的齿面的受力大小均相等，避免在不同转向过程中，其中一个变桨驱动机构200啮合的变桨轴承100的齿面受力大，从而更好的延长变桨轴承100以及变桨驱动机构200的使用寿命。当变桨驱动机构200具有三个或者四个的时候，其设置的要求也可以参考本实施例进行调整，在此不再赘述。
可选择地，变桨驱动机构200包括齿条210和直线驱动机构220，直线驱动机构220驱动齿条210运动，以驱动变桨轴承100转动。本实施例中变桨轴承100设为外圈加工出与齿条210配合使用的齿型，通过齿条210与变桨轴承100的外圈的齿啮合实现了将齿条210的直线运动转化为变桨轴承100的周向运动。变桨轴承100的外圈齿沿周向的分布，可以根据实际布置的变桨驱动机构200的数量进行调整。
本实施例中，直线驱动机构220可以直接驱动齿条210做直线运动，进而使齿条210与变桨轴承100啮合并驱动变桨轴承100转动，从而控制叶片的变桨角度。
可选择地，直线驱动机构220包括直线电机，采用直线电机可以直接驱动齿条210做直线动作，其结构简单，不需要其他的驱动机构即可实现对齿条210的驱动。
或者也可选择地，直线驱动机构220包括正反转电机、丝杠221及安装在丝杠上的丝母222，正反转电机驱动丝杠221转动，丝母222带动齿条210做直线运动。
现有技术采用内圈齿轮驱动变桨轴承，其驱动仅能通过齿轮来实现，由于叶片在承受风力旋转的过程中，叶片会持续承受扭矩作用，而这个扭矩会通过变桨轴承传递到驱动齿轮上，显然就增加了驱动齿轮及相应驱动机构的载荷，并且长期使驱动齿轮及相应的驱动机构处于载荷条件下运转，也会降低驱动齿轮及相应的驱动机构的使用寿命；而采用本实用新型实施例提供的风力发电机组变桨装置，使用丝杠221来驱动齿条210做直线运动，可以使丝杠221对变桨轴承100发挥自锁的功能，避免变桨轴承100将力矩直接传递给正反转电机。
本实施例中，丝杠221可以用滚珠丝杠，也可以用行星滚柱丝杠。滚珠丝杠的滚动体为滚珠，行星滚柱丝杠的滚动体为多个行星体。其中丝杠221两端分别是通过角轴承抵消轴向力，角轴承的轴承座与轮毂固定连接。
其中，正反转电机可以为带行星减速器的电机或者是蜗轮蜗杆电机，以进一步降低正反转电机对丝杠的转速输出，使变桨轴承100的控制过程更平稳，并且可以使变桨轴承100承受更小的力和摩擦，进一步延长变桨轴承的使用寿命。
可选择地，齿条210沿着丝母222的轴线方向被固定连接在丝母222上，或者，齿条210沿着丝母222的轴线方向与丝母222一体成型。
上述齿条210与丝母222之间的成型方式中，可以将齿条210直接成型在丝母222上，这样可以使齿条210和丝母222的结构更为简单，不需要其他的辅助结构将二者固定，减小齿条210和丝母222占用的结构空间，并减小重量；也可以选择地，将齿条210固定连接在丝母222上，例如可以采用焊接的方式，或者通过螺钉连接的方式等，使齿条210与丝母222可以实现良好的结合使用。
另一方面，请结合图1所示，本实用新型实施例还提供一种风力发电机组，包括轮毂500、叶片和以上的风力发电机组变桨装置，轮毂500和叶片之间通过变桨轴承100转动连接。本实施例提供的风力发电机组，通过风力发电机组变桨装置来控制叶片的变桨角度，其中，两个或两个以上变桨驱动机构同时驱动变桨轴承100的外圈转动，不仅可以降低变桨轴承的齿面受力，还可以对变桨轴承实现自锁的功能，使变桨轴承的使用寿命大为延长。
可选择地，变桨驱动机构200安装在轮毂500上，相应地，需要在轮毂500上设置有安装变桨驱动机构200的位置，特别地，丝杠的两端需要被固定在轮毂500上，以便于变桨驱动机构200进行驱动。
可选择地，本实用新型实施例提供的风力发电机组，还包括控制单元(图中未示出)，用于控制两个或两个以上变桨驱动机构200同时驱动变桨轴承100以相同的转速沿着同方向转动。该控制单元可以是电控单元，采用相应的芯片同时控制变桨驱动机构200的电机动作；其也可以是机械传动机构，通过相应的联动控制，实现多个变桨驱动机构200的同时控制。
综上所述，本实用新型通过两个或两个以上变桨驱动机构同时驱动变桨轴承转动，从而实现了风力发电机组叶片的变桨，替代现有单个齿轮驱动变桨轴承内圈的变桨系统，通过两组以上的齿条与变桨轴承的外圈轮齿啮合，实现了齿轮的多点啮合，减少了单一齿轮啮合磨损和断齿的风险，提高了变桨系统的可靠性，降低了由于齿轮损坏而导致的吊装维护费用。
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.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，其特征在于，包括变桨轴承(100)和两个或两个以上变桨驱动机构(200)，所述变桨轴承(100)采用外齿轮驱动，两个或两个以上所述变桨驱动机构(200)与所述变桨轴承(100)的圆周上的不同位置啮合传动，并且能够同时驱动所述变桨轴承(100)以相同的转速沿着同方向转动。
2.如权利要求1所述的风力发电机组变桨装置，其特征在于，
两个或两个以上所述变桨驱动机构(200)环绕所述变桨轴承(100)的圆周呈均匀分布。
3.如权利要求1或2所述的风力发电机组变桨装置，其特征在于，
所述变桨驱动机构(200)包括齿条(210)和直线驱动机构(220)，所述直线驱动机构(220)驱动所述齿条(210)运动，以驱动所述变桨轴承(100)转动。
4.如权利要求3所述的风力发电机组变桨装置，其特征在于，
所述直线驱动机构(220)包括直线电机。
5.如权利要求3所述的风力发电机组变桨装置，其特征在于，
所述直线驱动机构(220)包括正反转电机、丝杠(221)及安装在丝杠上的丝母(222)，所述正反转电机驱动所述丝杠(221)转动，所述丝母(222)带动所述齿条(210)做直线运动。
6.如权利要求5所述的风力发电机组变桨装置，其特征在于，
所述齿条(210)沿着所述丝母(222)的轴线方向被固定连接在所述丝母(222)上。
7.如权利要求5所述的风力发电机组变桨装置，其特征在于，
所述齿条(210)沿着所述丝母(222)的轴线方向与所述丝母(222)一体成型。
8.一种风力发电机组，其特征在于，包括轮毂(500)、叶片和权利要求1-7之一所述的风力发电机组变桨装置，所述轮毂(500)和所述叶片之间通过所述变桨轴承(100)转动连接。
9.如权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，
所述变桨驱动机构(200)安装在所述轮毂(500)上。
10.如权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，
还包括控制单元，用于控制两个或两个以上所述变桨驱动机构(200)同时驱动所述变桨轴承(100)以相同的转速沿着同方向转动。
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| CN201720729916.XU CN206972433U (zh) | 2017-06-21 | 2017-06-21 | 风力发电机组变桨装置及风力发电机组 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108678903A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-10-19 | 清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地 | 一种风机专用功率调节装置 |
| CN109882353A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-06-14 | 尉立 | 偏航变桨驱动装置及采用该装置的偏航装置和变桨装置 |
| CN111255631A (zh) * | 2020-02-15 | 2020-06-09 | 吴志华 | 一种风力发电机变桨装置 |
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2017
- 2017-06-21 CN CN201720729916.XU patent/CN206972433U/zh active Active
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