[發明專利]轉子葉片變槳布置結構

有效

• 申請號: 201710567278.0
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107605660B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: S.達姆加爾德;S.F.埃爾莫塞
• 申請（專利權）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 佘鵬;傅永霄

本發明涉及轉子葉片變槳布置結構。本發明描述了一種風力渦輪機的葉片變槳布置結構，所述風力渦輪機具有從輪轂徑向向外延伸的若干個葉片軸和圍繞每個葉片軸安裝的轉子葉片，所述葉片變槳布置結構包括：布置在每個轉子葉片的根部末端處的齒環；以及用于每個轉子葉片的變槳驅動單元，所述變槳驅動單元包括驅動器主體和實現為與轉子葉片的所述齒環接合的小齒輪；其特征在于，變槳驅動單元相對于其對應的轉子葉片布置成使得所述小齒輪最靠近所述輪轂定位，并且所述驅動器主體沿從所述輪轂徑向向外的方向延伸。本發明還描述了一種風力渦輪機。

技術領域

本發明描述了一種風力渦輪機的轉子葉片變槳布置結構（pitch arrangement）。本發明還描述了一種風力渦輪機。

背景技術

風力渦輪機優選地被控制成從風中提取盡可能多的能量。因此，供給到電網中的大多數風力渦輪機具有變槳控制系統，該變槳控制系統可以響應于風速或電網需求來控制轉子葉片槳距角（pitch angle），并且還用于在風過大的情況下卷起葉片。風力渦輪機的變槳控制系統一般位于輪轂中。常規來說，變槳控制系統被實現為液壓系統。然而，由于例如維護的便利性之類的各種原因以及出于環境考慮，電動變槳系統正變得越來越廣泛。

對于變槳距控制的轉子葉片而言，各種實施例是可能的。在每種情況下，使轉子葉片繞其縱向軸線轉動。在一種實現中，圓形的葉片根部末端被安裝到圓形的槳距環（pitchring），該槳距環又被安裝到風力渦輪機的輪轂。槳距環可具有通過變槳系統的相應的小齒輪或齒輪來驅動的內齒環或外齒環。需要例如流體軸承之類的大型環形軸承來確保葉片相對于輪轂的平滑運動。這種類型的葉片設計與變槳系統上的非常高的載荷相關聯。

在一種替代性設計中，葉片被安裝在圓柱形的葉片軸上，該葉片軸被剛性地固定到輪轂并且從輪轂徑向向外延伸。以一定的軸承分隔距離分開的布置在葉片軸和葉片之間的兩個或更多個環形軸承確保了葉片在它繞其縱向軸線旋轉時的平滑運動。葉片軸的長度可以包括超過總葉片長度的15%，使得作用在葉片上的載荷被均勻地傳遞到葉片軸上的軸承。在這種情況下，葉片槳距角也可以通過環形齒輪來控制，該環形齒輪包括繞葉片根部末端的齒環，該齒環布置成與變槳系統所驅動的小齒輪接合。與這種類型的設計相關聯的一個問題在于，變槳系統的部件，例如包含傳動系統的驅動單元、將驅動單元連接到電源和控制器的線纜等，必須被容納在靠近葉片的輪轂區域中。此外，每個轉子葉片的變槳驅動單元都必須被安裝成使得它相對于葉片軸靜止。在一個已知的實施例中，變槳驅動單元被安裝到輪轂和轉子葉片的根部末端之間的葉片軸的暴露的內部。在該設計中，葉片軸的長度包括軸承分隔距離和這種“額外的長度”，這是因為葉片軸的暴露部分必須足夠長以容納變槳驅動單元。然而，由于轉子葉片和軸承于是必須從輪轂進一步向外定位，因此軸承所經受的載荷是相應較高的。軸承的尺寸必須設定成承受這種載荷。這增加了軸承的成本。替代地或附加地，葉片軸必須被制作得更長。因此，必須保留一定長度的葉片軸來安裝變槳驅動單元的必要性增加了總體成本和重量，這特別是因為葉片軸通常由鑄鋼制成。

因此，本發明的一個目的在于提供一種克服了上述問題的改進的變槳系統。

發明內容

該目的通過根據本發明的風力渦輪機的轉子葉片變槳布置結構，以及通過根據本發明的風力渦輪機來實現。

根據本發明，所述葉片變槳布置結構意在用于風力渦輪機中，所述風力渦輪機具有從輪轂徑向向外延伸的若干個葉片軸和圍繞每個葉片軸安裝的轉子葉片。根據本發明的葉片變槳布置結構包括：布置在每個轉子葉片的輪轂端處的環形齒輪的齒環；以及用于每個轉子葉片的變槳驅動單元，所述變槳驅動單元包括實現為與轉子葉片的齒環接合的小齒輪，以及用于使所述小齒輪轉動的驅動器。根據本發明的葉片變槳布置結構其特征在于，變槳驅動單元相對于其對應的轉子葉片布置成使得所述小齒輪最靠近所述輪轂定位，并且驅動器主體從所述輪轂徑向向外延伸。