变桨系统和风力发电机组技术方案

本发明专利技术提供一种变桨系统和风力发电机组，变桨系统包括变桨轴承、变桨盘以及变桨减速器，变桨轴承的轴承外圈与叶片的法兰盘同轴设置并固定连接；变桨盘为圆环形或为圆环形的一部分，与变桨轴承的轴承外圈同轴设置并固定连接，并且变桨盘的外周边缘形成有轮齿部；变桨减速器设置有能够与轮齿部啮合的驱动轮齿，通过驱动轮齿与轮齿部啮合以将变桨减速器的扭矩输送给叶片，由于变桨减速器不与变桨轴承直接接触，旋转力矩不直接作用于变桨轴承，减轻了变桨轴承受载，也避免了变桨减速器与变桨轴承直接接触而带来的表面摩损，提高了变桨轴承的使用寿命。的使用寿命。的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
变桨系统和风力发电机组


[0001]本专利技术属于风力发电
，尤其涉及一种变桨系统和具有该变桨系统的风力发电机组。

技术介绍

[0002]随着风力发电机组向大型化发展，单机容量不断增大，部件载荷和结构设计都需要改善、优化，许多部件的设计参数均增大了一倍甚至几倍，如塔筒高度增高，叶轮直径增大，变桨系统的载荷也相应增大，这就需要提高变桨系统每个部件的承载能力，变桨驱动电机和减速器的功率及变桨轴承的承载能力等都需要提高。
[0003]目前，风电机组的变桨方式主要有齿轮变桨、液压变桨和同步带变桨这三种。
[0004]齿轮变桨是变桨电机带动减速器，变桨减速器30直接给变桨轴承10
’
内圈传递扭矩，如图13所示，即变桨轴承10
’
内圈设置有轴承内齿轮50，变桨减速器30的输出齿轮(小齿轮)与轴承内齿轮50啮合，驱动变桨轴承10
’
内圈旋转；叶片40与变桨轴承10
’
内圈固定连接，通过变桨轴承10
’
内圈的旋转来实现叶片40桨距角的变化。一旦轴承内齿轮50发生齿面损坏或者断齿，就需要更换变桨轴承10
’
，费用高昂。
[0005]液压变桨是采用高压液压油为动力源，以及液压缸作为原动机，通过一套曲柄滑动结构驱动桨叶改变桨距角，即液压执行机构推动桨叶转动，从而带动叶片在圆周方向改变桨距角，但也正是由于高压液压油作为动力源，油液在管路及工作装置运行过程中有泄漏的风险；变桨传动结构相对复杂，液压元件精密程度高，非线性、泄漏和卡涩的现象时有发生，并且维护成本高。
[0006]同步带变桨是使用动力装置(电机和减速器)驱动小齿轮，小齿轮驱动与之啮合的柔性同步带转动，其两端固定在变桨轴承上，从而带动变桨轴承上的叶片旋转，实现叶片桨距角的变化，具有输出扭矩平稳、免维护的优点。同步带变桨采用开口带传递动力机构的驱动力，随着机组的增容，变桨系统的载荷增大，同步带需要提高承载能力，通常通过增加绳芯数量、增粗绳芯直径的方法来提高同步带的强度，但这将增加同步带的带宽和重量，同步带越宽制造工艺越难，于是提高了同步带的生产成本。
[0007]除此，在长期运行中同步带由于各种原因逐渐老化，如绳芯腐蚀、断裂、橡胶层开裂等，使得预紧力发生变化，所以需要定期检查同步带预紧力以防带来的不利影响，提高了维护成本。在现场维护中，通常采用测量同步带涨紧度的方式来检查预紧力，这种方法操作起来比较繁琐、维护量大。
[0008]更进一步地，在同步带变桨方式中，变桨轴承不仅承受整个叶片的重量和弯矩，还要传递叶片旋转力矩，随着机组大型化发展，变桨系统受到的载荷不断增大、更加复杂，这对变桨轴承的性能要求非常高，从而增大了轴承设计和制造的难度，给变桨轴承的使用寿命也带来了风险。

技术实现思路

[0009]本专利技术的专利技术目的在于提供一种变桨系统，以提高变桨轴承的使用寿命。
[0010]本专利技术的另一专利技术目的在于提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括变桨系统，以进一步提高风力发电机组的经济效益。
[0011]针对上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]根据本专利技术的一个方面，提供一种变桨系统，所述变桨系统包括变桨轴承、变桨盘以及变桨减速器，所述变桨轴承的轴承外圈与叶片的法兰盘同轴设置并固定连接；所述变桨盘为圆环形或为圆环形的一部分，与所述变桨轴承的所述轴承外圈同轴设置并固定连接，并且所述变桨盘的外周边缘形成有轮齿部；所述变桨减速器设置有能够与所述轮齿部啮合的驱动轮齿，通过所述驱动轮齿与所述轮齿部啮合以将所述变桨减速器的扭矩输送给所述叶片，由于变桨减速器不与变桨轴承直接接触，旋转力矩不直接作用于变桨轴承，减轻了变桨轴承受载，也避免了变桨减速器与变桨轴承直接接触而带来的表面摩损，提高了变桨轴承的使用寿命。
[0013]根据本专利技术的一示例性实施例，所述变桨盘包括腹板和连接于所述轮齿部与所述腹板之间的连接部，所述连接部和所述腹板分别为具有第一弧度和第二弧度的环形体，所述轮齿部设置在所述连接部的外周侧，其中，所述腹板与所述轴承外圈固定连接。
[0014]根据本专利技术的一示例性实施例，所述第一弧度和所述第二弧度相同，且均介于90度和180度之间。
[0015]具体地，所述叶片的法兰盘设置于所述变桨轴承的轴承外圈的轴向第一侧，所述变桨盘设置于所述变桨轴承的轴承外圈的轴向第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对。
[0016]根据本专利技术的另一示例性实施例，所述第一弧度介于90度和180度之间，所述第二弧度为360度，由于腹板为完整的圆环形，其受力更为均匀，且较腹板为圆环形一部分的实施例，该腹板与变桨轴承外圈的接触面积增大，因此其承载力矩的能力显著增大，从而进一步提高了变桨盘传递扭矩的能力。
[0017]可选地，所述第一弧度介于180度和270度之间，所述第二弧度为360度。
[0018]进一步地，所述变桨减速器为至少两个，且相邻所述变桨减速器之间等角间隔设置，通过增加变桨减速器的数量来提高变桨系统的运载能力，无需增大变桨盘的径向尺寸，只是增大变桨盘的连接部的周向尺寸，以较小的成本获得较大的经济效益。
[0019]根据本专利技术的另一示例性实施例，所述第一弧度和所述第二弧度均为360度。
[0020]可选地，所述变桨减速器为至少两个，且沿所述变桨减速器的周向均匀布置。
[0021]根据本专利技术的另一示例性实施例，所述变桨盘设置于所述变桨轴承与所述叶片之间；或者所述变桨盘设置于所述变桨轴承的与所述叶片相对的一侧。
[0022]根据本专利技术的另一示例性实施例，所述变桨盘的所述连接部上设置有减重孔。
[0023]根据本专利技术的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括本专利技术提供的变桨系统。
[0024]本专利技术提供的变桨系统和风力发电机组至少具有如下有益效果：采用齿轮式变桨盘传递变桨减速器的扭矩，即变桨减速器驱动变桨盘转动，再通过变桨盘带动叶片变桨。由于变桨减速器不与变桨轴承直接接触，旋转力矩不直接作用于变桨轴承，减轻了变桨轴承受载，也避免了变桨减速器与变桨轴承直接接触而带来的表面摩损，提高了变桨轴承的使
用寿命。
附图说明
[0025]通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
[0026]图1为本专利技术的一示例性实施例提供的变桨系统的结构图。
[0027]图2为图1中的变桨系统的爆炸分解图。
[0028]图3为图1中的变桨盘的结构图。
[0029]图4为本专利技术的一示例性实施例提供的变桨系统的结构图。
[0030]图5为图4中的变桨系统的爆炸分解图。
[0031]图6为图4中的变桨盘的结构图。
[0032]图7为本专利技术另一示例性实施例提供的变桨系统的结构图。
[0033]图8为图7中的变桨系统的爆炸分解图。
[0034]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变桨系统，其特征在于，所述变桨系统包括：变桨轴承(10)，所述变桨轴承(10)的轴承外圈(11)与叶片(40)的法兰盘同轴设置并固定连接；变桨盘(20)，为圆环形或为圆环形的一部分，与所述变桨轴承(10)的所述轴承外圈(11)同轴设置并固定连接，并且所述变桨盘(20)的外周边缘形成有轮齿部(21)；变桨减速器(30)，设置有能够与所述轮齿部(21)啮合的驱动轮齿(31)，通过所述驱动轮齿31)与所述轮齿部(21)啮合以将所述变桨减速器(30)的扭矩输送给所述叶片(40)。2.如权利要求1所述的变桨系统，其特征在于，所述变桨盘(20)包括腹板(23)和连接于所述轮齿部(21)与所述腹板(23)之间的连接部(22)，所述连接部(22)和所述腹板(23)分别为具有第一弧度和第二弧度的环形体，所述轮齿部(21)设置在所述连接部(22)的外周侧，其中，所述腹板(23)与所述轴承外圈(11)固定连接。3.如权利要求2所述的变桨系统，其特征在于，所述第一弧度和所述第二弧度相同，且均介于90度和180度之间。4.如权利要求3所述的变桨系统，其特征在于，所述叶片(40)的法兰盘设置于所述变桨轴承(10)的轴承外圈(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新旺，
申请(专利权)人：乌鲁木齐金风天翼风电有限公司，
类型：发明
国别省市：