用于风力发电机组的叶片变桨限位装置及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体地讲，涉及一种用于风力发电机组的叶片变桨限位装置以及采用该叶片变桨限位装置的风力发电机组。

背景技术：

随着社会的发展，能源和环境越来越成为当今人类面临的两大问题，风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，其最主要的用途是作为发电的动力来源。风力发电机主要可分为两类：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。一般发电站多采用水平轴风力发电机，在发电过程中，由于风力大小是不断变化的，因此需要通过对风力发电机组的叶片进行调节，以使风力发电机组的叶片的转速保持恒定，确保发电过程的稳定，其中，限位开关在变桨和发电的安全控制中起着非常重要的作用。

变桨系统通过控制叶片的角度来控制通过叶片旋转而旋转的风轮的转速，进而控制风力发电机组的输出功率，并且能够通过空气动力制动的方式使风力发电机组安全停机。风力发电机组的叶片(具体地讲，叶片的根部)通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都有其相对独立的电控同步的变桨驱动系统。在风力发电机组正常运行期间，当风速超过风力发电机组额定风速时，为了控制功率输出，需要对风力发电机组进行变桨，通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。

在正常停机时，变桨系统通过PID闭环控制，使叶片的角度停止到一定角度(例如，88度)；然而，当变桨系统的编码器发生故障导致采集的角度值错误，或者变桨系统驱动器发生故障时，需要进行开环顺桨，即，变桨系统驱动叶片持续向90度方向收桨，直至触发硬件限位开关后才停止顺桨。变桨系统通过限位开关所连接的硬件回路控制变桨驱动器的使能端，在限位开关被触发后，该硬件回路控制变桨驱动器不再运行，以起到安全保护作用。由此可见，限位开关是风力发电机组的变桨系统顺桨时最关键的硬件装置，同时也是最后一道保障。

目前，通常使用的限位开关的触发方式一般为触碰式，即，通过触发组件碰触到限位开关的触发杆，限位开关的闭合的接点分断或者断开的接点闭合；而在实际安装时，为了便于安装不同类型的限位开关，触发组件与限位开关的触发杆的距离一般为可调节状态，或触发组件、限位开关的安装位置都是可调节的。在这种情况下，风力发电机组在运行过程中，固定触发组件的螺栓会发生松动而导致触发组件的位置发生偏移，从而导致触发组件与限位开关的触发杆之间的距离过大而不能正常触发限位开关，进而导致叶片到达极限位置后不能停止转动，影响风力发电机组的安全。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的在于提供一种用于风力发电机组的叶片变桨限位装置，以解决因限位开关与触发组件之间的距离发生变动而不能正常触发限位开关的问题。

根据本实用新型的一方面，提供一种用于风力发电机组的叶片变桨限位装置，所述叶片变桨限位装置可包括设置在变桨轴承上的触发组件以及设置在轮毂上的限位开关，当所述变桨轴承相对于所述轮毂旋转超过预定角度时，所述触发组件触发所述限位开关，以使所述变桨轴承停止旋转，其中，所述触发组件包括位于不同位置的第一触发表面和第二触发表面。

优选地，所述触发组件可呈两端敞开的盒子形状，所述触发组件可包括沿着所述轮毂的径向靠近所述轮毂的轴线的底面板和远离所述轮毂的轴线的顶面板，所述底面板的内表面可以为所述第一触发表面，所述顶面板的外表面可以为第二触发表面，其中，所述触发组件的所述顶面板可形成有贯通槽。

优选地，所述触发组件还可包括第三触发表面，所述第三触发表面可以为所述顶面板的内表面。

优选地，所述第三触发表面上可形成有花纹结构。

优选地，所述限位开关可包括用于触发所述触发组件的滚轮，所述花纹结构呈连续的一个接一个的圆弧形形状，每个圆弧的半径大于所述滚轮的半径。

优选地，所述第一触发表面可以为倾斜表面，第一触发表面可倾斜为使得所述底面板的厚度沿着所述变桨轴承的旋转方向从所述触发组件的上游侧到下游侧逐渐增大。

优选地，所述触发组件可包括延伸部分，所述延伸部分可沿着所述变桨轴承的旋转方向从所述底面板的上游侧朝向下游侧与所述底面板共面地延伸。

优选地，所述叶片变桨限位装置可包括另一限位开关，所述另一限位开关可沿着所述变桨轴承的旋转方向设置在所述限位开关的下游侧。

优选地，所述触发组件可呈台阶形状，所述第一触发表面可以为第一台阶侧表面，所述第二触发表面可以为第二台阶侧表面。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的叶片变桨限位装置。

根据本实用新型的叶片变桨限位装置，触发组件包括位于不同位置的触发表面，能够在不同的触发位置触发限位开关，而不需要调节限位开关与触发组件之间的距离。此外，本实用新型的叶片变桨限位装置结构简单、易于加工和安装。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是示出根据本实用新型的叶片变桨限位装置的安装示意图。

图2是示出根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的结构示意图。

图3和图4是示出根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的触发组件在第一位置触发限位开关实现限位的操作图。

图5和图6是示出根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的触发组件在第二位置触发限位开关实现限位的操作图。

图7至图10是示出根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的触发组件在第三位置触发限位开关实现限位的操作图。

图11是示出根据本实用新型的另一实施例的叶片变桨限位装置的结构示意图。

图12是示出根据本实用新型的另一实施例的叶片变桨限位装置的触发组件在第一位置触发限位开关实现限位的操作图。

图13是示出根据本实用新型的又一实施例的叶片变桨限位装置的结构示意图。

附图标号说明：

10：限位开关；11：触发杆；12：滚轮；20：触发组件；21：贯通槽；21a：第一触发表面；22：第二触发表面(外表面)；22a：第一外表面；22b：第二外表面；23：第三触发表面(内表面)；23a：第一内表面；23b：第二内表面；24：延伸部分；30：变桨轴承；40：轮毂；50：变桨电机；20’：触发组件；21’：第一触发表面；22’：第二触发表面

具体实施方式

现在，将参照附图详细地描述根据本实用新型的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。

图1是示出根据本实用新型的叶片变桨限位装置的安装示意图。

如图1所示，风力发电机组包括变桨轴承30和轮毂40。下面以风力发电机组的叶片(未示出)的变桨范围为0度至90度为例来描述根据本实用新型的用于风力发电机组的变桨限位装置。假设变桨轴承30相对于轮毂40沿着顺时针方向旋转，且A位置为叶片迎风面积最大的位置(即，0度位置)，则B位置为叶片迎风面积最小的位置(即，90度位置)，C位置相对于B位置大约呈91度角或95度角，限位开关10设置在C位置。虽然在图1中示出，C位置相对于B位置大约呈91度角或95度角，但是根据本实用新型的叶片变桨限位装置不限于此，C位置相对于B位置可以呈其他合适的角度，优选地，大于90度。D位置相对于B位置呈大约95度角或100度角，在D位置设置另一限位开关10。设置另一个限位开关10的目的在于：如果C位置的限位开关10损坏，则可通过触发D位置的限位开关10来使变桨电机50停止运行，进而使变桨轴承30停止旋转，以确保风力发电机组的安全。虽然在图1中示出，D位置相对于B位置大约呈95度角或100度角，但是根据本实用新型的叶片变桨限位装置不限于此，D位置相对于B位置可以呈其他合适的角度。

继续参照图1，根据本实用新型的用于风力发电机组的叶片变桨限位装置可包括限位开关10和触发组件20，触发组件20可设置在变桨轴承30上，限位开关10可设置在轮毂40上。

图2是示出根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的结构示意图。图2为图1中的叶片变桨限位装置倒过来观看的示图。

下面将参照图2详细描述根据本实用新型的叶片变桨限位装置的具体结构。

如图2所示，根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的限位开关10可包括触发杆11和滚轮12。滚轮12可设置在触发杆11的一端，用于与触发组件20接触。触发杆11的另一端可连接限位开关10内的开关结构(未示出)，以在限位开关10被触发后使叶片停止变桨，即，当滚轮12触碰到触发组件20后，滚轮12带动触发杆11发生位移或角度变化，此机械变化会触发限位开关10内部的开关结构，从而使限位开关10的接点的通断状态发生改变。

触发组件20可大体呈两端敞开的盒子形状。参照图1和图2，触发组件20可包括沿着轮毂40的径向靠近轮毂40的轴线的底面板和远离轮毂40的轴线的顶面板，顶面板和底面板通过两个侧面板连接起来，以形成两端敞开的盒子形状。底面板的内表面21a可以为第一触发表面，顶面板的外表面22可以为第二触发表面，顶面板可形成有贯通槽21。虽然示出了触发组件20为两端敞开的盒子形状，但触发组件20的形状不限于此，只要能够提供两个或更多个位于不同位置的触发表面即可。

详细地讲，如图2所示，外表面22可被贯通槽21分为第一外表面22a和第二外表面22b。贯通槽21的宽度d1可大于触发杆11的直径且小于滚轮12的厚度，使得在触发限位时滚轮12可同时接触第一外表面22a和第二外表面22b二者。

可选地，触发组件20还可包括第三触发表面23，第三触发表面23为触发组件20的顶面板的内表面23。与第二触发表面22类似，第三触发表面23被贯通槽21分为第一内表面23a和第二内表面23b。

可选地，第一内表面23a和第二内表面23b上可形成有呈连续的一个接一个的圆弧形形状的花纹结构23c(见图9和图10)，每个圆弧的半径可大于滚轮12的半径，以在触发限位时使滚轮12与第一内表面23a和第二内表面23b之间的摩擦力增大，进而增强限位开关10的触发效果。

下面将参照图3至图10描述根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的触发组件20在第一位置、第二位置和第三位置触发限位开关实现限位的操作。

如图3和图4所示，当限位开关10与触发组件20之间的距离满足滚轮12可接触第一触发表面21a(第一位置)时，随着触发组件20与变桨轴承30一起旋转，限位开关10的触发杆11进入贯通槽21，滚轮12接触第一触发表面21a，与第一触发表面21a接触的滚轮12带动触发杆11发生位移或角度变化，进而触发限位开关10内部的开关结构，以使变桨电机50不再运行，从而使变桨轴承30停止旋转。

如图5和图6所示，当限位开关10与触发组件20之间的距离满足滚轮12可接触触发组件20的第二触发表面22(第二位置)时，随着触发组件20与变桨轴承30一起旋转，与触发组件20的第二触发表面22接触的滚轮12带动触发杆11发生位移或角度变化，进而触发限位开关10内部的开关结构，以使变桨电机50不再运行，从而使变桨轴承30停止旋转。

如上所述的在第一位置触发和第二位置触发尤其适用于侧向收缩式连杆结构的限位开关。

如图7至图10所示，当限位开关10与触发组件20之间的距离满足滚轮12可接触第三触发表面23(第三位置)时，随着触发组件20与变桨轴承30一起旋转，限位开关10的触发杆11进入贯通槽21，滚轮12接触第三触发表面23，与触发组件20的第三触发表面23接触的滚轮12带动触发杆11发生位移或角度变化，进而触发限位开关10内部的开关结构，以使变桨驱动器不再运行，从而使变桨轴承停止旋转。

图7至图10的触发方式尤其适用于轴向伸缩式连杆结构的限位开关。具体地，当第三触发表面23的位置从位置231转动到位置232时，由于第三触发表面23与滚轮12之间的压力会变大，使得摩擦力增大，又由于在第三触发表面23上形成有花纹结构23c，因此限位开关10的触发杆11会随着触发组件20的转动而发生移动，从而触发限位开关10。

以上虽然示出了根据本实用新型的实施例的叶片变桨限位装置的具体结构，但叶片变桨限位装置的具体结构不局限于此。图11是示出根据本实用新型的另一实施例的叶片变桨限位装置的结构示意图。

参照图11，根据本实用新型的另一实施例的叶片变桨限位装置的触发组件20不同于根据本实用新型一个实施例的叶片变桨限位装置的触发组件20。除了触发组件20的结构之外，根据本实用新型的另一实施例的叶片变桨限位装置的其它结构与根据本实用新型的一个实施例的叶片变桨限位装置的结构相同，因此为了简洁，将省略重复的描述。

具体地讲，在本实施例中，第一触发表面21a可以为倾斜表面，第一触发表面21a倾斜为使得底面板的厚度沿着变桨轴承30的旋转方向从触发组件20的上游侧到下游侧逐渐增大，以更易于触发限位开关10。第一触发表面21a的倾斜程度可根据应用情况而设计。

当第一触发表面21a的倾斜程度较大时，第一触发表面21a与第三触发表面23之间的最小距离d3可能会小于滚轮12的直径，在这种情况下，在通过滚轮12与第一触发表面21a相接触而触发限位开关10时，滚轮12受空间限制会被卡在第一触发表面21a与第三触发表面23之间。为此，如图11所示，触发组件20还可包括延伸部分24，该延伸部分24沿着变桨轴承30的旋转方向从底面板的上游侧朝向下游侧与底面板共面地延伸。如图11所示，延伸部分24的上表面与第一触发表面21a共面，延伸部分24的下表面与底面板的外表面共面。即，底面板的延伸部分24形成为无顶面板覆盖的形式。

图13是示出根据本实用新型的又一实施例的叶片变桨限位装置的结构示意图。

根据本实用新型的又一实施例的叶片变桨限位装置的触发组件20’不同于根据本实用新型一个实施例的叶片变桨限位装置的触发组件20。根据本实施例的叶片变桨限位装置的触发组件20’可形成为台阶形状，第一触发表面可以为第一台阶侧表面21’，第二触发表面可以为第二台阶侧表面22’。当限位开关10与触发组件20’之间的距离满足滚轮12可接触第一台阶侧表面21’时，随着触发组件20’与变桨轴承30一起旋转，滚轮12与第一台阶侧表面21’接触，进而使触发杆11产生位移或角度变化，从而触发限位开关10；当限位开关10与触发组件20’之间的距离满足滚轮12可接触第二台阶侧表面22’时，随着触发组件20与变桨轴承30一起旋转，滚轮12接触第二台阶侧表面22’，进而使触发杆11产生位移或角度变化，从而触发限位开关10。

根据本实用新型的叶片变桨限位装置，触发组件包括位于不同位置的触发表面，能够在不同的触发位置触发限位开关，而不需要调节限位开关与触发组件之间的距离。此外，本实用新型的叶片变桨限位装置结构简单、易于加工和安装。

虽然上面已经详细描述了本实用新型的示例性实施例，但本实用新型所属技术领域中具有公知常识者在不脱离本实用新型的精神和范围内，可对本实用新型的实施例做出各种的修改和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本实用新型的示例性实施例的精神和范围内。