TWI557317B - 用於風力機之葉片傾斜角度調整裝置 - Google Patents

Description

用於風力機之葉片傾斜角度調整裝置 發明領域

本發明係有關一種用以調整一風力渦輪機之葉片傾斜角度的風力機葉片傾斜角度調整裝置，包含一電動調斜馬達能夠輸出一最大馬達扭矩Tm，及一調斜剎止總成能夠產生一最大剎止總成扭矩Tb。

發明背景

具有葉片傾斜角度調整裝置的斜度控制系統係可由該技術的現況得知。

在該等系統中，各轉子葉片係以一專用的葉片傾斜角度調整裝置，即是一機電致動器，來被個別地調定斜度。各該致動器皆包含一電動調斜馬達，一減速器，及一電磁調斜剎止器。

在不作動時，該調斜剎止器係呈一剎止狀態。為了調整該傾斜角度，該調斜剎止器會釋開，且該調斜馬達會驅動該葉片作一繞其縱軸的旋轉運動。當達到所需的傾斜角度時，該調斜剎止器會回復其不作動的剎止狀態並停住該旋轉的葉片。

此一葉片傾斜角度調整裝置所具的缺點係，當該調斜剎止器故障時，該葉片的斜度調定即不再可能。當此一故障發生時，該調斜剎止器不能被釋開，奮此該調斜馬達會對抗一關閉的剎止器來操作。此會使該馬達的電迴路造成一超載而損壞該馬達。在任何情況下，該調斜馬達皆不能轉動該葉片。因此，該風力機會喪失其調斜能力，而不能再適用於改變的風力情況，並會遭受因空氣動力的不平衡所造成之危險的高負載風險。

對此問題之一解決方案係提供該葉片傾斜角度調整裝置一種高功率的調斜馬達，其係能在剎止器故障的情況下克服該調斜剎止器的剎止力。但是，此方案並不令人滿意，因為其會增加該調斜馬達的尺寸、成本和重量。

發明概要

緣是，本發明之一目的係為提供一種小尺寸、低重量和低成本的葉片傾斜角度調整裝置，其係能夠調整葉片斜度，即使在調斜剎止器故障的情況下。

此目的係可藉一用以調整一風力機的葉片傾斜角度之風力機葉片傾斜角度調整裝置來達成，其包含一電動調斜馬達能夠輸出一最大馬達扭矩Tm，及一調斜止總成能夠產生一最大剎止總成扭矩Tb，特徵在於：該調斜剎止總成包含多數個個別的調斜剎止器，各皆能夠產生一最大的個別剎止器扭矩Tsb，該最大剎止總成扭矩Tb係為全部各最大個別剎止器扭矩Tsb的總和，且該最大馬達扭矩Tm係大於任何一個該等調斜剎止器的最大個別剎止器扭矩Tsb。

藉著提供一具有數個個別調斜剎止器的調斜剎止總成，則其總剎止力和該調斜剎止器故障的風險會分配到數個剎止器上而非一個。假使有一個該等個別的調斜剎止器故障，則該調斜馬達只須克服這個個別調斜剎止器的部分剎止力而來調定斜度。因此，該調斜馬達能夠保持比在習知技術方案中使用一高功率調斜馬達者更小。

文件RU 2 354 845 C1揭露一種葉片傾斜角度調整裝置，其取代設有一電動調斜馬達，而利用該風力機的動能來調定斜度。

依據較佳實施例，本發明的裝置具有一或數個如下特徵，而可獨立地或以所有技術上可能的組合來採行：

-　該最大剎止總成扭矩Tb係大於該最大馬達扭矩Tm；

-　用以控制該等調斜剎止器來一起剎止的裝置；

-　每個該等調斜剎止器皆為一具有其自己動力供應的自含式剎止單元；

-　該調斜剎止總成係由二個調斜剎止器組成；

-　各調斜剎止器的最大個別剎止扭矩Tsb係為該調斜剎止總成之最大剎止總成扭矩Tb的一半；

-　一驅動軸連接於該調斜馬達和該調斜剎止總成，俾能被該調斜馬達驅動，並被該調斜剎止總成剎止；

-　一減速齒輪連接於該調斜馬達。

本發明亦有關一種風力機，包含一轉子，該轉子包含一軸轂，至少一葉片可繞一用以調整該葉片之傾斜角度的調斜軸線旋轉地裝在該軸轂上，及一如上述之用以調整該葉片之傾斜角度的葉片傾斜角度調整裝置。

當閱讀以下本發明之一非限制例的描述時，參考所附圖式，其係為一依據本發明的葉片傾斜角度調整裝置之一示意側視圖，本發明將會被更加瞭解。

較佳實施例之詳細說明

請參閱該圖式，其中示出一葉片傾斜角度調整裝置1。此裝置係設在一風力渦輪機之一轉子軸轂(未示出)內。該裝置1的一端2係與一環齒輪3嚙合銜接。該環齒輪3係固定係固定於一轉子葉片(未示出)的下端。該環齒輪3和該轉子葉片係可繞一實質上相當於該轉子葉片之一縱軸的調斜軸線來相對於該轉子軸轂旋轉。

該葉片傾斜角度調整裝置1由該圖的左邊至右邊包含：一小齒輪4，一減速齒輪5，一驅動軸6，一電動調斜馬達M，及一調斜剎止總成7。

調斜馬達M能夠輸出一最大馬達扭矩Tm。

該驅動軸6係連接於該馬達M而能被該馬達M驅動，並具有一驅動端9與一制動端10。該驅動端9係連接於該減速齒輪5，其則又連接於該小齒輪4。該小齒輪4會與該環齒輪3嚙合銜接。

在所示之例中，該調斜剎止總成7包含二個個別的調斜剎止器11和12。若有需要，該調斜剎止總成7可包含兩個以上的個別調斜剎止器。在所示之例中，該等調斜剎止器11和12會包圍該馬達軸6的制動端，並被互相緊靠地列設。但是，調斜剎止器11和12亦可被設在該調斜馬達M與該減速齒輪5之間。另一種可能的排列方式係使一個該等調斜剎止器介於該調斜馬達M與該減速齒輪5之間，而另一個調斜剎止器被設在該制動端10處。有一個調斜剎止器在該馬達M與該減速齒輪5之間的優點係，當更換馬達M時，該轉子葉片能被保持鎖固於定位。

調斜剎止器11、12係為自行鎖定類型，即是說，若不作動時，調斜剎止器11、12係呈一制動剎止狀態。

各調斜剎止器11、12皆為一自含式剎止單元而具有其自己的動力供應。因此，每一調斜剎止器11、12皆能夠彼此互相獨立地發揮功能。特別是，調斜剎止器1即使在另一調斜剎止器12故障的情況下也能夠操作，且反之亦然。較好是，調斜剎止器11和12係為電磁式剎止器。在另一未示出的實施例中，該等調斜剎止器為液壓式剎止器。

該葉片傾斜角度調整裝置1亦包含一裝置(未示出)用以控制該等調斜剎止器11、12使能運作如單一調斜剎止器。

各調斜剎止器11、12皆能產生一最大個別剎止器扭矩Tsb(分別為Tsb1和Tsb2)。因此，該調斜剎止總成7係能夠產生一最大剎止總成扭矩Tb=Tsb1+Tsb2。在所示之例中，Tsb1=Tsb2，因此Tb=2×Tsb1=2×Tsb2。

在一變化實施例中，Tsb1=2×Tsb2，因此

Tsb2=Tb/3，且Tsb1=2×Tb/3。

該調斜馬達M和該調斜剎止器11、12等係被選成會使Tb>Tm>Tsb。

(正常調斜操作)

該葉片傾斜角度調整裝置1會以如下方式操作而來調整相關的轉子葉片之斜度。

首先，該調斜剎止器控制裝置會同時地提供動力至該二個個別的剎止器11、12，而來釋開該調斜剎止器總成7。嗣，該調斜馬達m會被充能激化並驅轉該驅動軸6。因此，藉由該減速齒輪5，該小齒輪4會轉動，其會導致該環齒輪3和所附接的轉子葉片之轉動。當所需的傾斜角度達到時，該調斜馬達M會停止，且該調斜剎止器控制裝置會解放該二個別的剎止器11、12，而得剎止該驅動軸6及該轉子葉片。

在正常調斜操作下，該控制裝置會以一方式控制該等調斜剎止器11、12而使它們操作如單一的調斜剎止器。該控制裝置會以一同步方式來控制該等調斜剎止器。

(在調斜剎止器故障情況下的調斜操作)

若有一個該等個別的剎止器11、12故障而不能被釋開時，該調斜馬達M，由於其最大馬達扭矩Tm係大於最大個別剎止扭矩Tsb，故會克服該故障的個別剎止器之剎止力，而將該風葉調斜至安全的斜翼位置，俾能避免對該風力機的損害。剩下的調斜剎止器可被釋開以容許調斜該轉子葉片。當解放該剩下的調斜剎止器11、12的同時，該轉子葉片能被可靠地保持在所需位置。

因為該兩個獨立的剎止器11、12同時故障的機率很小，故該調斜馬達M只需要足以克服一個故障的個別剎止器之部份剎止力的功率。因此，該調斜馬達M可具有一精小的尺寸而不會有損該風力機的安全性。

1．．．葉片傾斜角度調整裝置

2．．．端部

3．．．環齒輪

4．．．小齒輪

5．．．減速齒輪

6．．．驅動軸

7．．．調斜剎止總成

9．．．驅動端

10．．．制動端

11、12．．．調斜剎止器

M．．．馬達

第1圖係為一依據本發明的葉片傾斜角度調整裝置之一示意側視圖。

1．．．葉片傾斜角度調整裝置

2．．．端部

3．．．環齒輪

4．．．小齒輪

5．．．減速齒輪

6．．．驅動軸

7．．．調斜剎止總成

9．．．驅動端

10．．．制動端

11、12．．．調斜剎止器

M．．．馬達

Claims (9)

1. 一種用以調整一風力機之一葉片的傾斜角度之風力機葉片傾斜角度調整裝置，包含：一電動調斜馬達，其能輸出一最大馬達扭矩Tm，及；一調斜剎止總成，其能產生一最大剎止總成扭矩Tb；特徵在於：該調斜剎止總成包含多數個個別的調斜剎止器，各個調斜剎止器能產生一最大個別剎止器扭矩Tsb；該最大剎止總成扭矩Tb是全部最大個別剎止器扭矩Tsb的總和；且該最大馬達扭矩Tm係比任一個該等調斜剎止器的最大個別剎止器扭矩Tsb更高。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該最大剎止總成扭矩Tb係比該最大馬達扭矩Tm更高。
3. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，更包含用以控制該等調斜剎止器來一起剎止的裝置。
4. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該各調斜剎止器是一種具有其自己動力供應的自含式剎止單元。
5. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該調斜剎止總成係由二個調斜剎止器所組成。
6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該各調斜剎止器的最大個別剎止器扭矩Tsb是該調斜剎止總成之最大剎止 總成扭矩Tb的一半。
7. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，更包含一驅動軸連接於該調斜馬達和該調斜剎止總成，俾能被該調斜馬達驅動並被該調斜剎止總成剎止。
8. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，更包含一減速齒輪連接於該調斜馬達。
9. 一種風力機包含一轉子，該轉子包含：一軸轂；至少一葉片可繞一用以調整該葉片之傾斜角度的調斜軸線旋轉地安裝在該軸轂上；及一如以上申請專利範圍之任一項的用以調整該葉片之傾斜角度的葉片傾斜角度調整裝置。