CN210265023U - 一种风力发电机滚轮式偏航装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风力发电机滚轮式偏航装置，解决了现有大型风力发电机在载荷较大情况下，偏航平台装置支撑能力不足，启动摩擦力矩大，工况要求高易损坏、难以维修的问题，技术方案是：偏航平台底部固定有外支撑套筒和内支撑套筒，在外支撑套筒与塔筒之间设置有带有电机斜置外支撑滚轮；在内支撑套筒与塔筒之间设置有带有斜置内支撑滚轮，在塔筒壁内、外两侧分别设置有用于支撑内支撑滚轮和外支撑滚轮轮缘下踏面的承重圈，在偏航平台底部还分别设置有横截面为倒凹字型的转动式外环轨道和内环轨道，其提高了现有大型风力发电机在载荷较大情况下的支撑能力，提高了稳定性、运转平稳，结构合理，延长了维修周期和使用寿命。

Description

一种风力发电机滚轮式偏航装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电装置，特别是一种风力发电机滚轮式偏航装置，适于在多种类型风力发电场所使用的大型风力发电机，用于对叶轮及发电组件支撑和调节方向。

背景技术

目前，大型水平轴风力发电装置作为清洁能源发电装置已得到广泛应用，其大多采用在传统轮毂上设置三叶片叶轮的结构，下部通过偏航系统及塔筒支撑和调节方向，由于三叶片叶轮结构的叶片少，气动性能较差，为了提高叶片的工作效率，也有采用全叶尖叶轮式风力发电机的结构，其主要应用于大型风力发电装置。采用的偏航系统又称对风装置，是风力发电机组实现扑捉风向的重要组成部分，同时还能够承载机组的机头所有重力和风载产生的所有载荷，能够与风力发电机组的控制系统相互配合，快速平稳地对准风向，以便叶轮获得最大的风能。偏航系统通常采用偏航轴承上安装机架作为支撑平台，在机架上设置偏航电机、偏航齿轮以及偏航轴承组件实现转动，并通过对偏航电机的控制来调节迎风方向。

由于偏航装置设置于几十米高的单一塔筒之上，随着风力发电机大型化，风力变化随之增大，而且作为载荷的叶轮及发电机组件等的重量更大，承重范围因单机容量大小不同，从几十吨至二百余吨不等，伴随着风力发电机越来越大，运输及吊装难、工况要求高、稳定性差、故障率高，结构复杂造价高等，而且重量及高度又是单一塔筒所支撑，工况要求高，随着叶轮越作越大，偏航轴承部分裸露在外,易受沙尘、盐雾、冰冻等污染侵害,所采用的偏航结构大多是滚动体轴承很难满足倾覆、载荷、冲击这三个力，其稳定性差，非常容易造成偏航轴承损坏，其维修、更换困难。因此，对上述风力发电偏航装置的改进，成为本领域技术人员普遍研究的对象。

本申请人公开了公告号为CN103147926B的“全叶尖风力发电机”，其偏航平台采用上、下台盘结构，之间设有偏航轴承、限位架，使上台盘绕下台盘中心转动，偏航轴承包括带有内齿圈的轴承上圈、轴承下圈及滚动轮。其采用两层结构的偏航平台，仍然有偏航轴承部分裸露在外,易受沙尘、盐雾、冰冻等污染侵害,非常容易造成偏航轴承损坏，其维修需要拆卸全部偏航轴承，造成维修、更换困难；偏航平台与上部的两个机架固定连接，增大了偏航平台的重量，在大风力以及增加载荷的情况下容易造成转动不够平稳，甚至发生与机架连接不稳定的问题。因此，需要承重能力更大，运行更平稳可靠的偏航装置作为风力发电装置提供支撑。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风力发电机滚轮式偏航装置，解决了现有大型风力发电机在载荷较大情况下，重心集中，载荷能力小，偏航平台装置支撑能力不足，滚动体半径小，启动摩擦力矩大，工况要求高、稳定性差导致偏航轴承易损坏，难以维修的问题，以及偏航装置转动部件暴露，容易受到风雨及盐雾腐蚀的问题，其通过滚动轮与塔筒壁上的承重圈的转动连接，启动摩擦力矩小，提高了可靠性，运转平稳，结构合理，并将转动组件隐藏在内部，提高了稳定性和支撑能力，延长了使用寿命。

本实用新型采用的技术方案是：该风力发电机滚轮式偏航装置包括：通过塔筒支撑的带有偏航驱动电机的偏航平台，其技术要点是：所述偏航平台底部固定有外支撑套筒和内支撑套筒，并通过外支撑套筒和内支撑套筒之间的环形空腔套装在塔筒上部；所述偏航驱动电机包括外筒驱动电机和内筒驱动电机；在外支撑套筒与塔筒之间设置有上部偏向外支撑套筒的斜置外支撑滚轮，在外支撑滚轮中心设置所述外筒驱动电机，外筒驱动电机外壳通过轮辐与轮缘连为一体，外筒驱动电机主轴一端固接在外支撑套筒内壁；在内支撑套筒与塔筒之间设置有上部偏向内支撑套筒的斜置内支撑滚轮，在内支撑滚轮中心设置所述内筒驱动电机，内筒驱动电机外壳通过轮辐与轮缘连为一体，内筒驱动电机主轴一端固接在内支撑套筒外壁；在塔筒壁内、外两侧分别设置有用于支撑内支撑滚轮和外支撑滚轮轮缘下踏面的承重圈，在偏航平台底部还分别设置有横截面为倒凹字型的转动式外环轨道和内环轨道，外支撑滚轮和内支撑滚轮轮缘上踏面分别滚动设置在对应的外环轨道和内环轨道内；在塔筒壁内、外两侧还分别设置有斜置限位轮，在外支撑套筒内壁和内支撑套筒外壁下部分别设置有与斜置限位轮下踏面对应的底部限位圈，在塔筒壁两侧还设置有斜置限位轮上踏面对应的上部限位圈；在靠近所述塔筒壁内、外两侧的偏航平台底部分别设置有横向限位轮；在外支撑套筒内壁和内支撑套筒外壁还分别设置有用于限制外支撑滚轮转动的刹车制动器。

所述外环轨道和内环轨道支撑面分别设置有与外支撑滚轮和内支撑滚轮的轮缘对应的轨道斜支撑面；所述承重圈也分别设置有与外支撑滚轮和内支撑滚轮的轮缘下踏面对应的承重圈斜支撑面。

所述刹车制动器为通过直线电机或液压缸带动的闸瓦。

所述外支撑滚轮和内支撑滚轮为多组，分别沿外支撑套筒和内支撑套筒圆周均布设置。

所述外筒驱动电机和内筒驱动电机的主轴为带有用于穿入电机电导线沟槽的空心轴。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型采用在偏航平台底部设置外支撑套筒和内支撑套筒的双套筒结构套装在塔筒上部，通过内、外双层支撑滚轮滚动设置在塔筒两侧进行支撑，并且利用驱动电机驱动支撑滚轮，驱动电机轴作为支撑固定杆，还将内、外支撑滚轮斜置，通过外、内环轨道和支撑圈对内、外支撑滚轮轮缘的上、下踏面滚动压接，利用摩擦力来带动偏航平台的转动，达到调节方向目的，形成稳定支撑结构，因此能够通过上述结构，将筒塔承受的倾覆、载荷、冲击这三个力分解至筒塔多个不同位置，增加了塔筒载荷能力及稳定性。利用带有驱动电机的滚动轮在凹形轨道内与承重圈上滚动，取代了现有偏航轴承的滚动体；凹形轨道能够使滚动轮沿圆形导轨转动，防止脱离轨道，无需现有技术的偏航电机齿轮啮合齿圈的驱动方式，同时避免传统的齿圈和齿轮的配合连接在大载荷的情况下故障率高和易损坏的问题，降低了成本。由于筒塔与外、内支撑套筒之间，形成密封空腔，因此能够在密封空腔内对主要变桨装置进行保护，减少变桨装置受到风雨及盐雾侵害，延长了使用寿命。设置的斜置限位轮、底部限位圈和横向限位轮有效限制了塔筒与套筒之间的横向和纵向移动。滚动轮启动摩擦力小，工兄要求低。采用双套筒、双滚动轮和双凹形轨道承重范围更大，更稳固。综上，本实用新型提高了现有大型风力发电机在载荷较大情况下的支撑能力，提高了稳定性、运转平稳，结构合理，延长了维修周期和使用寿命。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的纵向剖视图；

图3是图2的A部放大图；

图4是本实用新型刹车制动器的结构示意图。

图中序号说明：1底部限位圈、2外支撑套筒、3-1外环轨道、3-2内环轨道、4横向限位轮、5偏航平台、6轮缘、7支撑滚轮、7-1轮辐、8偏航驱动电机、9驱动电机轴、10内支撑套筒、11承重圈、12上部限位圈、13斜置限位轮、14塔筒、15电机电导线、16直线电机、17闸瓦。

具体实施方式

根据图1～4详细说明本实用新型的具体结构，实施例如图1至3所示，一种风力发电机滚轮式偏航装置，主要包括：偏航平台5、外支撑套筒2、内支撑套筒10、偏航驱动电机8、支撑滚轮7和设置在塔筒上的承重圈11。

通过上段塔筒14支撑带有偏航驱动电机8的偏航平台5，在偏航平台底部固定有外支撑套筒2和内支撑套筒10，形成双套筒结构，并通过外支撑套筒和内支撑套筒之间的环形空腔套装在塔筒14上部。

支撑滚轮7包括斜置外支撑滚轮和斜置内支撑滚轮，偏航驱动电机8包括外筒驱动电机和内筒驱动电机，分别设置在外支撑滚轮中心和内支撑滚轮中心；外支撑滚轮设置在外支撑套筒2与塔筒14之间，外支撑滚轮上部偏向外支撑套筒，外筒驱动电机外壳通过外支撑滚轮的轮辐7-1与轮缘6连为一体，外筒驱动电机的驱动电机主轴9一端固接在外支撑套筒2内壁，通过外筒驱动电机外壳带动外支撑滚轮转动；内支撑滚轮设置在内支撑套筒10与塔筒14之间，内支撑滚轮上部偏向内支撑套筒10，内筒驱动电机外壳通过内支撑滚轮的轮辐7-1与轮缘6连为一体，内筒驱动电机的驱动电机主轴9一端固接在内支撑套筒10内壁，通过内筒驱动电机外壳带动内支撑滚轮转动。由于外筒驱动电机和内筒驱动电机的主轴固定设置，而电机外壳用于带动支撑滚轮转动，可以采用外转子、内定子结构。驱动电机主轴9采用空心轴，作为穿入电机电导线15的沟槽，其中，电机控制器电导线连接驱动电机的内定子，穿过空心的驱动电机轴经通孔导出。

承重圈11为两组，分别设置在塔筒壁内、外两侧，承重圈为环状支撑台，用于支撑外支撑滚轮和内支撑滚轮轮缘的下踏面。在偏航平台底部还分别设置有横截面为倒凹字型的转动式外环轨道3-1和内环轨道3-2，外环轨道和内环轨道通过带有轴承套支架设置，能够绕中心转动，外支撑滚轮和内支撑滚轮轮缘6上踏面分别滚动设置在对应的外环轨道3-1和内环轨道内3-2，使外支撑滚轮的上、下踏面位于外环轨道和塔筒壁外侧承重圈之间，使内支撑滚轮的上、下踏面位于内环轨道和塔筒壁内侧承重圈之间，当内、外支撑滚轮与内、外环轨道接触时，带动内、外环轨道转动。作为进一步改进，可以将外环轨道3-1和内环轨道3-2支撑面分别设置有与外支撑滚轮和内支撑滚轮的轮缘对应的轨道斜支撑面；承重圈也分别设置有与外支撑滚轮和内支撑滚轮的轮缘下踏面对应的承重圈斜支撑面，有利于提高外支撑滚轮和内支撑滚轮的运转的稳定性。

在塔筒壁内、外两侧还分别设置有斜置限位轮13，斜置限位轮可采用上部偏向塔筒壁的倾斜方向，在外支撑套筒内壁和内支撑套筒内壁下部分别设置有与斜置限位轮下踏面对应的底部限位圈1，在塔筒壁两侧还设置有斜置限位轮上部限位圈12，用于支撑斜置限位轮的上踏面；在靠近塔筒壁内、外两侧的偏航平台底部分别设置有横向限位轮4，横向限位轮防止偏航平台横向移位。外侧的横向限位轮两侧踏面在外环轨道和塔筒壁之间，内侧的横向限位轮两侧踏面在内环轨道和塔筒壁之间。

如图4所示，在外支撑套筒内壁和内支撑套筒外壁还分别设置有用于限制外支撑滚轮转动的刹车制动器，刹车制动器可以采用通过直线电机16或液压缸带动的闸瓦17。

塔筒与内、外支撑套筒之间环形空腔的间距、筒径及弧度的长度范围以内、外支撑滚轮与塔筒及内、外支撑套筒之间不刮碰为准。

综上所述实现本实用新型的目的。

Claims (5)

1.一种风力发电机滚轮式偏航装置，它包括：通过塔筒支撑的带有偏航驱动电机的偏航平台，其特征在于：所述偏航平台底部固定有外支撑套筒和内支撑套筒，并通过外支撑套筒和内支撑套筒之间的环形空腔套装在塔筒上部；所述偏航驱动电机包括外筒驱动电机和内筒驱动电机；在外支撑套筒与塔筒之间设置有上部偏向外支撑套筒的斜置外支撑滚轮，在外支撑滚轮中心设置所述外筒驱动电机，外筒驱动电机外壳通过轮辐与轮缘连为一体，外筒驱动电机主轴一端固接在外支撑套筒内壁；在内支撑套筒与塔筒之间设置有上部偏向内支撑套筒的斜置内支撑滚轮，在内支撑滚轮中心设置所述内筒驱动电机，内筒驱动电机外壳通过轮辐与轮缘连为一体，内筒驱动电机主轴一端固接在内支撑套筒外壁；在塔筒壁内、外两侧分别设置有用于支撑内支撑滚轮和外支撑滚轮轮缘下踏面的承重圈，在偏航平台底部还分别设置有横截面为倒凹字型的转动式外环轨道和内环轨道，外支撑滚轮和内支撑滚轮轮缘上踏面分别滚动设置在对应的外环轨道和内环轨道内；在塔筒壁内、外两侧还分别设置有斜置限位轮，在外支撑套筒内壁和内支撑套筒内壁下部分别设置有与斜置限位轮下踏面对应的底部限位圈，在塔筒壁两侧还设置有与斜置限位轮上踏面对应的上部限位圈；在靠近所述塔筒壁内、外两侧的偏航平台底部分别设置有横向限位轮；在外支撑套筒内壁和内支撑套筒外壁还分别设置有用于限制外支撑滚轮转动的刹车制动器。

2.根据权利要求1所述的风力发电机滚轮式偏航装置，其特征在于：所述外环轨道和内环轨道支撑面分别设置有与外支撑滚轮和内支撑滚轮的轮缘对应的轨道斜支撑面；所述承重圈也分别设置有与外支撑滚轮和内支撑滚轮的轮缘下踏面对应的承重圈斜支撑面。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机滚轮式偏航装置，其特征在于：所述刹车制动器为通过直线电机或液压缸带动的闸瓦。

4.根据权利要求1或2所述的风力发电机滚轮式偏航装置，其特征在于：所述外支撑滚轮和内支撑滚轮为多组，分别沿外支撑套筒和内支撑套筒圆周均布设置。

5.根据权利要求1或2所述的风力发电机滚轮式偏航装置，其特征在于：所述外筒驱动电机和内筒驱动电机的主轴为带有用于穿入电机电导线沟槽。

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