偏航变桨机构论文和设计-陈武

全文摘要

本实用新型公开了一种偏航变桨机构，包括：用于调整风力发电机的桨叶的迎风角度的变桨装置和用于调整风力发电机的机舱的对风方向的偏航装置；变桨装置包括：变桨马达、变桨齿轮箱、变桨输出齿轮和叶片轴承齿圈；偏航装置包括：偏航马达、偏航齿轮箱、偏航输出齿轮和偏航齿圈；偏航齿圈和叶片轴承齿圈的模数相同且压力角相同；变桨齿轮箱和偏航齿轮箱的结构相同；偏航变桨机构还包括用于安装变桨齿轮箱的第一机座和用于安装偏航齿轮箱的第二机座；第一机座的用于连接变桨齿轮箱的机座接口和第二机座的用于连接偏航齿轮箱的机座接口相同。偏航齿轮箱和变桨齿轮箱具有通用性，缩短开发周期、减少齿轮箱型号、增加规模效应。

主设计要求

1.一种偏航变桨机构，其特征在于，包括：用于调整风力发电机的桨叶的迎风角度的变桨装置和用于调整风力发电机的机舱的对风方向的偏航装置；所述变桨装置包括：变桨马达、变桨齿轮箱、变桨输出齿轮和叶片轴承齿圈；所述变桨马达连接至所述变桨齿轮箱的输入端；所述变桨输出齿轮连接至所述变桨齿轮箱的输出端；所述变桨输出齿轮与所述叶片轴承齿圈啮合；所述偏航装置包括：偏航马达、偏航齿轮箱、偏航输出齿轮和偏航齿圈；所述偏航马达连接至所述偏航齿轮箱的输入端；所述偏航输出齿轮连接至所述偏航齿轮箱的输出端；所述偏航输出齿轮与所述偏航齿圈啮合；所述偏航齿圈和所述叶片轴承齿圈的模数相同且压力角相同；所述变桨齿轮箱和所述偏航齿轮箱的结构相同；所述偏航变桨机构还包括用于安装所述变桨齿轮箱的第一机座和用于安装所述偏航齿轮箱的第二机座；所述第一机座的用于连接所述变桨齿轮箱的机座接口和第二机座的用于连接所述偏航齿轮箱的机座接口相同。

设计方案

2.根据权利要求1所述的偏航变桨机构，其特征在于，所述偏航变桨机构至少包括一冗余的变桨齿轮箱或一冗余的偏航齿轮箱。

3.根据权利要求1所述的偏航变桨机构，其特征在于，所述偏航齿圈和所述叶片轴承齿圈的宽度之比大于等于0.9且小于等于1.1。

4.根据权利要求1所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航马达和所述变桨马达相同。

5.根据权利要求4所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航马达和所述变桨马达为变频电机。

6.根据权利要求1所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航马达和所述变桨马达不同。

7.根据权利要求6所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航马达为减速电机。

8.根据权利要求1所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航马达和所述变桨马达中至少一个为液压马达。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航齿轮箱和所述变桨齿轮箱的减速比相同，所述减速比大于等于100且小于等于500。

10.根据权利要求1至8任意一项所述的偏航变桨机构，其特征在于，

所述偏航齿轮箱的数目大于变桨齿轮箱的数目且所述偏航齿轮箱的数目大于等于4。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种偏航变桨机构。

背景技术

偏航变桨机构是风力发电机组的重要组成部分，它包含马达、减速齿轮箱、带齿的回转轴承。其中偏航机构用于调节机舱对风方向，变桨机构用于调节桨叶迎风角度，提高风机的发电效率。而传统的风机的偏航机构和变桨机构的结构差异很大，需各自单独进行设计开发、生产、测试、包装发货，开发周期长，成本高、安装维护和管理不便，提高了风机的运营成本。

实用新型内容

本实用新型提供了一种偏航变桨机构，采用如下的技术方案：

一种偏航变桨机构，包括：用于调整风力发电机的桨叶的迎风角度的变桨装置和用于调整风力发电机的机舱的对风方向的偏航装置；变桨装置包括：变桨马达、变桨齿轮箱、变桨输出齿轮和叶片轴承齿圈；变桨马达连接至变桨齿轮箱的输入端；变桨输出齿轮连接至变桨齿轮箱的输出端；变桨输出齿轮与叶片轴承齿圈啮合；偏航装置包括：偏航马达、偏航齿轮箱、偏航输出齿轮和偏航齿圈；偏航马达连接至偏航齿轮箱的输入端；偏航输出齿轮连接至偏航齿轮箱的输出端；偏航输出齿轮与偏航齿圈啮合；偏航齿圈和叶片轴承齿圈的模数相同且压力角相同；变桨齿轮箱和偏航齿轮箱的结构相同；偏航变桨机构还包括用于安装变桨齿轮箱的第一机座和用于安装偏航齿轮箱的第二机座；第一机座的用于连接变桨齿轮箱的机座接口和第二机座的用于连接偏航齿轮箱的机座接口相同。

进一步地，偏航变桨机构至少包括一冗余的变桨齿轮箱或一冗余的偏航齿轮箱。

进一步地，偏航齿圈和叶片轴承齿圈的宽度之比大于等于0.8且小于等于1.2。

进一步地，偏航齿圈和叶片轴承齿圈的宽度之比大于等于0.9且小于等于1.1。

进一步地，偏航马达和变桨马达相同。进一步地，偏航马达和变桨马达为变频电机。

进一步地，偏航马达和变桨马达不同。进一步地，偏航马达为减速电机。

进一步地，偏航马达为极对数大于等于8的电机。

进一步地，偏航马达和变桨马达中至少一个为液压马达。进一步地，偏航马达和变桨马达均为液压马达。

进一步地，叶片轴承齿圈为内齿圈；偏航齿圈为外齿圈。

进一步地，偏航齿轮箱和变桨齿轮箱的减速比相同，减速比大于等于100且小于等于500。

进一步地，偏航齿轮箱的数目大于变桨齿轮箱的数目且偏航齿轮箱的数目大于等于4。

本实用新型的有益之处在于提供的偏航变桨机构的变桨齿轮箱和偏航齿轮箱的传动结构相同，具有通用性。这样不仅有利于齿轮箱缩短开发周期、减少齿轮箱型号、增加规模效应，也可以大大降低维修周期和停机成本，另外也有利于齿轮箱安装铸件机座、回转轴承的加工、偏航变桨系统的安装调试。

附图说明

图1是本实用新型的一种偏航变桨机构的变桨装置的示意图；

图2是图1中的结构去除第一机座后的示意图；

图3是本实用新型的一种偏航变桨机构的偏航装置的示意图；

图4是图3中的结构去除第二机座后的示意图。

变桨装置10，变桨马达11，变桨齿轮箱12，变桨输出齿轮13，叶片轴承齿圈14，第一机座15，偏航装置20，偏航马达21，偏航齿轮箱22，偏航输出齿轮23，偏航齿圈24，偏航安装法兰25，第二机座26。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

如图1至图4所示，一种偏航变桨机构，包括：变桨装置10和偏航装置20。变桨装置10用于调整风力发电机的桨叶的迎风角度。偏航装置20用于调整风力发电机的机舱的对风方向。

变桨装置10包括：变桨马达11、变桨齿轮箱12、变桨输出齿轮13和叶片轴承齿圈14。变桨马达11连接至变桨齿轮箱12的输入端。变桨输出齿轮13连接至变桨齿轮箱12的输出端。变桨输出齿轮13与叶片轴承齿圈14啮合。

具体而言，变桨齿轮箱12将变桨马达11输入的功率传递至变桨输出齿轮13以驱动变桨输出齿轮13。变桨输出齿轮13驱动叶片轴承齿圈14以实现调整风力发电机的桨叶的迎风角度。

偏航装置20包括：偏航马达21、偏航齿轮箱22、偏航输出齿轮23和偏航齿圈24。偏航马达21连接至偏航齿轮箱22的输入端。偏航输出齿轮23连接至偏航齿轮箱22的输出端。偏航输出齿轮23与偏航齿圈24啮合。

具体而言，偏航齿轮箱22将偏航马达21输入的功率传递至偏航输出齿轮23以驱动偏航输出齿轮23。偏航输出齿轮23驱动偏航齿圈24以实现调整风力发电机的机舱的对风方向。

偏航齿圈24和叶片轴承齿圈14的模数相同且压力角相同。具体而言，变桨齿轮箱12和偏航齿轮箱22的结构相同。这样使得变桨齿轮箱12和偏航齿轮箱22在安装时可以互换，以便于在其中一个需要维修或更换时，可以用另一个代替。通过这种方式能减少齿轮箱型号、增加规模效应，并降低维修周期和停机成本，另外也有利于齿轮箱安装铸件机座、回转轴承的加工、偏航变桨系统的安装调试。

偏航变桨机构还包括用于安装变桨齿轮箱12的第一机座15和用于安装偏航齿轮箱22的第二机座26。第一机座15的用于连接变桨齿轮箱12的机座接口和第二机座26的用于连接偏航齿轮箱22的机座接口相同。

具体而言，第一机座15和第二机座26的机座接口相同，使得第一机座15和第二机座26具有通用性。二者均可以用于安装变桨齿轮箱12或偏航齿轮箱22。通过这种方式可以缩短产品开发周期，方便管理和维护，降低风机采购和运营成本。

作为一种方案，叶片轴承齿圈14和偏航齿圈24均形成有多个安装孔。作为一种具体的方案，偏航装置20还包括偏航安装法兰25。偏航安装法兰25固定至偏航齿轮箱22或者作为偏航齿轮箱22的一部分第二机座26。通过偏航安装法兰25安装至第二机座26实现偏航齿轮箱22的安装。偏航安装法兰25形成有多个螺栓孔。安装法兰25通过螺栓固定至第二机座26。同样，变桨装置10还包括变桨安装法兰。变桨安装法兰固定至变桨齿轮箱12或作为变桨齿轮箱12的一部分。通过变桨安装法兰安装至第一机座15实现变桨齿轮箱12的安装。变桨安装法兰形成有多个螺栓孔。具体而言，变桨安装法兰形成的螺栓孔的位置、数量以及尺寸与偏航安装法兰25形成的螺栓孔的位置、数量以及尺寸相同。更进一步地，变桨安装法兰与偏航安装法兰相同。作为一种具体的实施方式，第一机座15形成有用于与变桨安装法兰相适配的机座接口。第二机座26形成有用于与偏航安装法兰相适配的机座接口。第一机座15和第二机座26的机座接口相同使偏航齿轮箱22和变桨齿轮箱12可以互换安装。更具体而言，偏航马达21、偏航齿轮箱22和偏航输出齿轮23构成的整体与变桨马达11、变桨齿轮箱12和变桨输出齿轮13构成的整体能够互换安装。作为一种优选的实施方式，偏航齿圈24和叶片轴承齿圈14的宽度之比大于等于0.8且小于等于1.2。

作为一种优选的实施方式，偏航齿圈24和叶片轴承齿圈14的宽度之比大于等于0.9且小于等于1.1。

具体而言，偏航齿圈24和叶片轴承齿圈14的宽度尺寸相近，在变桨齿轮箱12和偏航齿轮箱22互换时便于安装。

偏航马达21和变桨马达11用于输出动力，其可以是液压马达也可以是以电力为动力的电机。

作为一种优选的实施方式，偏航马达21和变桨马达11相同。作为一种具体的实施方式，偏航马达21和变桨马达11为变频电机。

作为一种可选的实施方式，偏航马达和变桨马达不同。作为一种具体的实施方式，偏航马达为减速电机。

作为一种可选的实施方式，偏航马达为极对数大于等于8的电机。

偏航马达和变桨马达按照上述的方案设置，能够保证偏航齿轮箱的减速级数。

作为一种具体的实施方式，叶片轴承齿圈14为内齿圈。偏航齿圈24为外齿圈。作为一种可选的实施方式，叶片轴承齿圈也可以为外齿圈；偏航齿圈也可以为内齿圈。即叶片轴承齿圈和偏航齿圈可以均为外齿圈也可以均为内齿圈。

综上所述，偏航变桨机构的变桨装置10和偏航装置20的传动结构相同，具有通用性。这样不仅有利于齿轮箱缩短开发周期、减少齿轮箱型号、增加规模效应，也可以大大降低维修周期和停机成本，另外也有利于齿轮箱安装铸件机座、回转轴承的加工、偏航变桨系统的安装调试。

传统的变桨齿轮箱其减速比较小，范围为100至350，输出扭矩较小，体积和重量较轻。而传统的偏航齿轮箱其减速比范围在600至3500，输出扭矩、体积和重量均远大于变桨齿轮箱。对于传统的变桨齿轮箱和偏航齿轮箱难以互换。

采用偏航齿轮箱22和变桨齿轮箱12的减速比相同，减速比大于等于100且小于等于500。偏航齿轮箱22的数目大于变桨齿轮箱12的数目且偏航齿轮箱22的数目大于等于4。该减速比既满足变桨的扭矩和转速需求，又在一定程度上满足偏航的需求。偏航齿轮箱22的数目较多有助于偏航功能的实现。机舱内可以至少设置一台冗余的偏航齿轮箱，如果叶片的变桨齿轮箱发生故障需要更换时，可以拆掉冗余的偏航齿轮箱用来更换上去。

作为一种可选的实施方式，变桨齿轮箱的数目大于等于2。或者说，对于调整一个桨叶的变桨齿轮箱的数目大于等于2。可以设置冗余的变桨齿轮箱。如果偏航齿轮箱发生故障需要更换时，可以拆掉冗余的变桨齿轮箱12用来替换发生故障的偏航齿轮箱。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

设计图

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