[發明專利]一種分布式電液驅動的風機偏航及制動系統

有效

• 申請號: 202110704788.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113482850B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 王林翔;李洪雨
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F16H47/02;F15B11/16;F15B13/01;F15B13/06;F15B20/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種分布式電液驅動的風機偏航及制動系統。包括驅動齒輪、偏航齒輪、機艙體和多個驅動單元，多個驅動單元環形均布在偏航齒輪的圓周上，偏航齒輪固定連接在機艙體上，每個驅動單元均連接一個驅動齒輪，每個驅動齒輪均與偏航齒輪嚙合形成齒輪嚙合副。本發明結構簡單，驅動單元集成度更高，結構簡單緊湊，制造和維護成本更低；采用電液驅動，系統的承載能力強，輸出扭矩更大，功能集成度高，制動能力好；驅動單元數目采用冗余設計，單個驅動單元的失效或損壞不影響整體性能，便于維護且壽命更長，提高了可靠性，延長了偏航系統使用壽命，且安全性較高。

技術領域

本發明屬于風機裝備中的液壓控制技術領域，涉及到一種分布式電液驅動的風機偏航及制動系統，結構上多個電液驅動單元環形均布在偏航齒輪上，并依靠液壓回路的自鎖實現偏航制動。

背景技術

風力發電機利用風力帶動發電機轉子旋轉，從而輸出交流電，是一種將風能轉為電能的設備。其中，水平軸式風機由于其較高的能量利用率而獲得廣泛使用。水平軸風力發電機主要由葉輪、傳動系統、發電機、控制系統、偏航系統、傳感器、機艙體和塔架等部分組成。偏航系統又稱對風裝置，當風向變化時，偏航系統快速平穩地動作使葉輪對準風向，以便葉輪充分利用風能，提高發電效率；此外，偏航系統的制動機構為機艙體提供必要的鎖緊力矩，維持葉輪朝向的穩定。

偏航系統所用驅動器一般選用偏航電機，該類驅動器在控制上較為方便。但風機的機艙體質量大，偏航所需的轉矩較大，電機需要減速機減速以輸出低速大扭矩的運動，才可帶動機艙體完成偏航動作。由于采用多級減速，減速器占用軸向空間大，也增加了制造成本，而且偏航電機工作過程中需頻繁啟動，導致驅動器壽命低，可靠性降低。此外，電機驅動的偏航系統，還需要制動機構提供制動力矩，使系統的結構更加復雜，而且制動器的磨損替換大大增加了維修成本。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案如下：

本發明包括驅動齒輪、偏航齒輪、機艙體和多個驅動單元，多個驅動單元環形均布在偏航齒輪的圓周上，偏航齒輪固定連接在機艙體上，每個驅動單元的位置固定，均連接一個驅動齒輪，每個驅動齒輪均與偏航齒輪嚙合形成齒輪嚙合副。

每個所述的驅動單元均包括驅動機構和控制回路，驅動機構和控制回路通過油路連接；

驅動機構包括兩個對頂液壓缸、活塞桿、滑槽、滑塊、搖桿和活塞；兩個對頂液壓缸結構相同均具有一個活塞和一個活塞桿，活塞和活塞桿固接，第一個對頂液壓缸的有桿腔和第二個對頂液壓缸的無桿腔連通，第二個對頂液壓缸的有桿腔和第一個對頂液壓缸的無桿腔連通，兩個對頂液壓缸對稱布置在滑槽兩側，兩個對頂液壓缸的活塞桿同軸布置且均固接到滑槽，活塞桿垂直于滑槽方向布置，滑塊滑動安裝于滑槽中形成移動副，搖桿徑向固定于驅動齒輪的端面上；搖桿徑向的外端與滑塊鉸接形成轉動副；

控制回路包括雙向液壓鎖、安全閥、三位四通電磁閥、電機、單向泵、節流閥和油箱；單向泵的進油口與油箱連通，三位四通電磁閥中閥芯的位置分為左位、中位和右位三種狀態，左位、中位和右位均有P口、T口、A口和B口四路通口，單向泵的出油口通過油路與三位四通電磁閥的P口連通，形成供油路；雙向液壓鎖有五個端口，分別為a端口、b端口、c端口、d端口和e端口，三位四通電磁閥的A口和B口分別與雙向液壓鎖的a口和b口通過油路連通，三位四通電磁閥的T口通過油路與油箱接通，形成回油路；雙向液壓鎖的e端口通過油路與單向泵出油口接通，單向泵的控制軸連接電機的輸出軸，電機提供動能，形成控制油路；雙向液壓鎖的c端口和d端口通過油路分別與兩個對頂液壓缸無桿腔接通。

三位四通電磁閥的T口與油箱之間設有節流閥。

三位四通電磁閥的P口、T口位于三位四通電磁閥的同一側，A口和B口位于三位四通電磁閥的另一側，當三位四通電磁閥位于左位時，B口與T口連通，A口和P口連通，當三位四通電磁閥位于右位時，B口與P口連通，A口和T口連通。