CN213450675U - 变桨传动机构和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风电设备技术领域，具体而言，涉及一种变桨传动机构和风力发电机组。变桨传动机构包括变桨轴承和驱动装置；变桨轴承的内圈与轮毂连接，变桨轴承的外圈与叶片可拆卸连接；驱动装置用于设置在轮毂上；变桨轴承的外圈具有周向布置的外齿圈，驱动装置用于驱动传动齿轮与外齿圈传动连接，以使叶片相对轮毂转动。其叶片与轮毂采用外齿啮合的方式，能够缩小轮毂系统尺寸，便于运输。

Description

变桨传动机构和风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风电设备技术领域，具体而言，涉及一种变桨传动机构和风力发电机组。

背景技术

传统的变桨传动为内齿啮合与外皮带传动方式。随着风力发电机组单机容量的增大(5MW以上)，叶片的叶根分度圆直径达到3.6m以上，使得传统的内齿驱动和外皮带传动结构的轮毂及轮毂系统尺寸过大，无法进行公路运输。然而这样的结构具有以下缺点：

普遍以内齿啮合驱动的形式存在，在大兆瓦机型中存在运输困难的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种变桨传动机构和风力发电机组，其叶片与轮毂采用外齿啮合的方式，能够缩小轮毂系统尺寸，便于运输。

本实用新型的实施例可以这样实现：

第一方面，本实用新型实施例提供一种变桨传动机构，用于连接轮毂和叶片，包括：

变桨轴承和驱动装置；

所述变桨轴承的内圈与所述轮毂连接，所述变桨轴承的外圈与所述叶片可拆卸连接；所述驱动装置用于设置在所述轮毂上；

所述变桨轴承的外圈具有周向布置的外齿圈，所述驱动装置用于驱动传动齿轮与所述外齿圈传动连接，以使所述叶片相对所述轮毂转动。

变桨传动机构采用变桨轴承内圈与轮毂连接，变桨轴承外圈与叶片可拆卸连接，且驱动装置的传动齿轮与变桨轴承外圈的外齿圈啮合传动的方式。即轮毂与叶片通过变桨轴承实现了外齿啮合的方式，如此能够在保障叶片与轮毂稳定连接的同时，可有效减小风轮及轮毂的整体尺寸，解决运输困难的问题。这样的变桨传动机构的结构简单、装卸方便，具有显著的经济效益。

在可选的实施方式中，所述变桨轴承的内圈的端面与所述轮毂的端面连接。

变桨轴承与轮毂均是通过端面连接的方式，能够进一步减小轮毂的径向尺寸；同时使得变桨轴承的中轴线、轮毂的中轴线沿同一方向延伸，保障了变桨轴承和轮毂的受力稳定性。

在可选的实施方式中，所述变桨轴承通过第一连接件与所述轮毂可拆卸连接。

变桨轴承与轮毂的可拆卸方式进一步提高了变桨传动机构的装卸的便利性，提高了产品的维护性和运输便利性。

在可选的实施方式中，所述变桨轴承的外圈的端面与所述叶片的端面可拆卸连接。

如此变桨轴承与叶片均是通过端面连接的方式，能够在保障叶片与轮毂稳定连接的同时，进一步减小变桨轴承的尺寸，以及与变桨齿轮连接的轮毂的径向尺寸；同时使得变桨轴承的中轴线、叶片的中轴线沿同一方向延伸，保障了二者的受力稳定性。

在可选的实施方式中，所述变桨传动机构还包括第二连接件；

所述变桨轴承通过第二连接件与所述叶片可拆卸连接。可拆卸连接提高了轮毂的运输便利性。

在可选的实施方式中，所述第二连接件的一端固设在所述变桨轴承的外圈端面上。

如此使得在运输时只需将叶片从第二连接件上脱离，安装时将叶片沿第二连接件与变桨轴承连接即可，方便快捷、使用高效。

在可选的实施方式中，所述驱动装置沿风轮的中轴线方向延伸，且所述驱动装置位于风轮的顶部。

如此保障了驱动装置驱动叶片沿轮毂外圈转动时的稳定性。

在可选的实施方式中，所述变桨传动机构还包括支撑架；

所述驱动装置通过所述支撑架可拆卸地设置在所述轮毂上。

在可选的实施方式中，所述支撑架与所述轮毂一体式连接。支撑架与轮毂一体连接的方式，进一步简化了轮毂运输时需要拆卸的部件，提高了运输效率。

第二方面，本实用新型实施例提供一种风力发电机组，包括轮毂、至少一个叶片和至少一个如前述实施方式中任一项所述的变桨传动机构；

所述叶片与所述变桨传动机构数量相同，且一一对应连接；所述变桨传动机构用于驱动与其对应的所述叶片相对所述轮毂转动。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

变桨传动机构包括变桨轴承和驱动装置。轮毂与叶片通过变桨轴承实现了外齿啮合的方式，如此能够在保障叶片与轮毂稳定连接的同时，可有效减小风轮及轮毂的整体尺寸，解决运输困难的问题。这样的变桨传动机构的结构简单、装卸方便，具有显著的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的变桨传动机构的结构示意图；

图2为图1的局部放大图。

图标：10-变桨传动机构；100-变桨轴承；110-内圈；120-外圈；122-外齿圈；200-驱动装置；210-电机；220-减速机；230-传动齿轮；310-第一连接件；320-第二连接件；400-支撑架；20-风力发电机组；21-轮毂；22-叶片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

风轮系统是风力发电机组的核心部分，而风轮的变桨系统直接决定了风力发电机组的可靠性，变桨驱动系统的结构设计是风力发电机组的关键环节。变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。变桨控制技术简单来说，就是通过调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制风轮捕获的气动转矩和气动功率。

风力发电机组中，风轮主轴驱动轮毂转动，轮毂上设有若干可变桨的叶片，叶片与轮毂通过变桨轴承连接。变桨驱动电机上设有小齿轮，变桨驱动电机驱动小齿轮转动，小齿轮与外齿变桨轴承啮合，通过小齿轮带动外齿变桨轴承转动，从而驱动叶片沿轴向转动，进而完成变桨。

目前风电机组的变桨系统，一般由变桨电机驱动减速机，减速机小齿轮与变桨轴承的齿圈相啮合，从而达到传动控制叶片的开浆与收浆。传统的变桨传动为内齿啮合与外皮带传动方式。

随着风力发电机组单机容量的增大(5MW以上)，叶片的叶根分度圆直径达到3.6m以上，使得传统的内齿驱动和外皮带传动结构的轮毂及轮毂系统尺寸过大，无法进行公路运输。这就需要一种新的变桨驱动结构，尽量缩小轮毂及轮毂系统的总体尺寸，从而达到满足现有限宽、限高的运输要求。

然而目前市场上的风电叶片传动结构，主要缺点如下：

(1)普遍以内齿啮合驱动的形式存在，在大兆瓦机型中，变桨轴承尺寸过大，影响了风轮的整体尺寸，存在运输困难的情况；

(2)外置传动结构主要以齿形带、丝杠等形式存在，结构复杂，不便于维护。

为克服上述问题，在下面的实施例中提供一种变桨传动机构和风力发电机组。

请参考图1，本实施例提供了一种变桨传动机构10，用于连接轮毂21和叶片22，包括变桨轴承100和驱动装置200。

变桨轴承100的内圈110与轮毂21连接，变桨轴承100的外圈120与叶片22可拆卸连接；驱动装置200用于设置在轮毂21上；

变桨轴承100的外圈120具有周向布置的外齿圈122，驱动装置200用于驱动传动齿轮230与外齿圈122传动连接，以使叶片22相对轮毂21转动。

变桨传动机构10采用变桨轴承100内圈110与轮毂21连接，变桨轴承100外圈120与叶片22可拆卸连接，且驱动装置200的传动齿轮230与变桨轴承100外圈120的外齿圈122啮合传动的方式。即轮毂21与叶片22通过变桨轴承100实现了外齿啮合的方式，如此能够在保障叶片22与轮毂21稳定连接的同时，可有效减小风轮及轮毂21的整体尺寸，解决运输困难的问题。这样的变桨传动机构10的结构简单、装卸方便，具有显著的经济效益。

从图中可以看出，外齿圈122设置在变桨轴承100外圈120的外壁上，且外齿圈122沿周向延伸。外齿圈122的宽度等于变桨轴承100外圈120/变桨轴承100内圈110的宽度。如此进一步减小了变桨轴承100附件的尺寸。

请参照图1至图2，以了解变桨传动机构10的更多结构细节。

在本实用新型的本实施例中，变桨轴承100的内圈110的端面与轮毂21的端面连接。

变桨轴承100与轮毂21均是通过端面连接的方式，能够进一步减小轮毂21的径向尺寸；同时使得变桨轴承100的中轴线、轮毂21的中轴线沿同一方向延伸，保障了变桨轴承100和轮毂21的受力稳定性。

进一步的，在本实施例中，变桨轴承100通过第一连接件310与轮毂21可拆卸连接。变桨轴承100与轮毂21的可拆卸方式进一步提高了变桨传动机构10的装卸的便利性，提高了产品的维护性和运输便利性。

可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，变桨轴承100与轮毂21可以是固定连接的，如此避免了拆卸变桨轴承100的情况，简化了运输过程。

进一步的，在本实施例中，变桨轴承100的外圈120的端面与叶片22的端面可拆卸连接。

如此变桨轴承100与叶片22均是通过端面连接的方式，能够在保障叶片22与轮毂21稳定连接的同时，进一步减小变桨轴承100的尺寸，以及与变桨齿轮连接的轮毂21的径向尺寸；同时使得变桨轴承100的中轴线、叶片22的中轴线沿同一方向延伸，保障了二者的受力稳定性。

从图中可以看出，叶片22的端部、轮毂21的端部均是设置在变桨轴承100的侧面的端面上。进一步的叶片22的端部直径与变桨轴承100的外圈120的直径相同；轮毂21的端部直径与变桨轴承100的内圈110的直径相同，如此限定了叶片22和轮毂21的径向尺寸，有利于缩小轮毂21系统尺寸，便于运输。

在本实施例中，变桨传动机构10还包括第二连接件320；变桨轴承100通过第二连接件320与叶片22可拆卸连接。可拆卸连接提高了轮毂21的运输便利性。

进一步的，在本实用新型的本实施例中，第二连接件320的一端固设在变桨轴承100的外圈120端面上。如此使得在运输时只需将叶片22从第二连接件320上脱离，安装时将叶片22沿第二连接件320与变桨轴承100连接即可，方便快捷、使用高效。

可选的，在本实施例中，第二连接件320为螺栓，螺栓的一端设置在变桨轴承100外圈120中，螺栓的另一端与叶片22端面的对应的螺孔连接。

进一步的，在本实施例中，第一连接件310也为螺栓，变桨轴承100的内圈110通过螺栓与轮毂21的端面可拆卸连接。

需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，第一连接件310、第二连接件320还可以是卡接、销接等方式，这里仅仅是一个示例，只要叶片22、轮毂21能够分别与变桨轴承100连接即可，这里不做限定。

在本实用新型的本实施例中，驱动装置200沿风轮的中轴线方向延伸，且所述驱动装置200位于风轮的顶部。如此保障了驱动装置200驱动叶片22沿轮毂21外圈120转动时的稳定性。驱动装置200在轮毂21转动时能够最小程度地影响风轮的转动，提高了控制的灵活性。

从图中还可以看出，在本实施例中，变桨传动机构10还包括支撑架400；驱动装置200通过支撑架400可拆卸地设置在轮毂21上。

可选的，在本实施例中，支撑架400与轮毂21一体式连接。支撑架400与轮毂21一体连接的方式，进一步简化了轮毂21运输时需要拆卸的部件，提高了运输效率。

需要说明的是，在本实施例中，驱动装置200包括电机210和减速机220，电机210的转轴与减速机220的输入轴连接，减速机220的输出轴与传动齿轮230连接。电机210主轴运转后，通过减速机220调速，将动力输送至传动齿轮230，传动齿轮230再带动与其啮合的变桨轴承100的外齿圈122转动，从而使得与变桨轴承100外圈120连接的叶片22转动，进而完成开桨、收桨动作。

使用时，将驱动装置200(电机210和减速机220)布置在轮毂21的外侧。变桨轴承100采用外齿形式，叶片22与变桨轴承100外圈120通过第二连接件320连接，轮毂21与变桨轴承100内圈110通过第一连接件310连接。通过驱动装置200与变桨轴承100的外啮合形式传动，带动变桨轴承100的外圈120旋转，从而使叶片22随之旋转，最终达到开浆、收浆的目的。

为了更好的控制整体尺寸，驱动装置200布置在风轮顶部，电机210和减速机220朝向风轮轴线，以解决整体运输时不会超限。

安装时，减速机220的支撑架400与轮毂21为一体式结构，可有效控制及保证减速机220安装的可靠性。

第二方面，本实用新型实施例提供一种风力发电机组20，包括轮毂21、至少一个叶片22和至少一个如前述实施方式中任一项的变桨传动机构10；叶片22与变桨传动机构10数量相同，且一一对应连接；变桨传动机构10用于驱动与其对应的叶片22相对轮毂21转动。

综上，本实用新型实施例提供了一种变桨传动机构10和风力发电机组20，至少具有以下优点：

(1)叶片22安装在变桨轴承100外圈120，可有效减小轮毂21尺寸；

(2)变桨轴承100为外齿结构；

(3)适用于单排、双排、三排或多排球、滚子等诸多种类的回转支承；

(4)轮毂21或者轮毂21系统可大幅减小外形尺寸，对于大兆瓦机型可以满足公路运输的需要。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变桨传动机构，用于连接轮毂和叶片，其特征在于，包括：

变桨轴承(100)和驱动装置(200)；

所述变桨轴承(100)的内圈(110)与所述轮毂(21)连接，所述变桨轴承(100)的外圈(120)与所述叶片(22)可拆卸连接；所述驱动装置(200)用于设置在所述轮毂(21)上；

所述变桨轴承(100)的外圈(120)具有周向布置的外齿圈(122)，所述驱动装置(200)用于驱动传动齿轮(230)与所述外齿圈(122)传动连接，以使所述叶片(22)相对所述轮毂(21)转动。

2.引1根据权利要求1所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述变桨轴承(100)的内圈(110)的端面与所述轮毂(21)的端面连接。

3.根据权利要求2所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述变桨轴承(100)通过第一连接件(310)与所述轮毂(21)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述变桨轴承(100)的外圈(120)的端面与所述叶片(22)的端面可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述变桨传动机构还包括第二连接件(320)；

所述变桨轴承(100)通过第二连接件(320)与所述叶片(22)可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述第二连接件(320)的一端固设在所述变桨轴承(100)的外圈(120)端面上。

7.根据权利要求1所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述驱动装置(200)沿风轮的轴线方向延伸，且所述驱动装置(200)位于风轮的顶部。

8.根据权利要求1所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述变桨传动机构还包括支撑架(400)；

所述驱动装置(200)通过所述支撑架(400)可拆卸地设置在所述轮毂(21)上。

9.根据权利要求8所述的变桨传动机构，其特征在于：

所述支撑架(400)与所述轮毂(21)一体式连接。

10.一种风力发电机组，其特征在于：

包括轮毂(21)、至少一个叶片(22)和至少一个如权利要求1-9中任一项所述的变桨传动机构；

所述叶片(22)与所述变桨传动机构数量相同，且一一对应连接；所述变桨传动机构用于驱动与其对应的所述叶片(22)相对所述轮毂(21)转动。

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