偏航变桨驱动装置及采用该装置的偏航装置和变桨装置的制作方法

本发明涉及一种风电偏航和变桨装置，尤其是偏航变桨驱动装置及采用该装置的偏航装置和变桨装置。

背景技术：

目前风力发电机偏航变桨方式普遍采用电动偏航变桨系统，电动偏航变桨系统单位体积和重量大，需要配置大速比减速齿轮箱，变桨系统失电时，对桨叶进行全顺桨作业还需配置备用电源。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种单位体积小、重量轻、无需备用电源的偏航变桨驱动装置及采用该装置的偏航装置和变桨装置，具体技术方案为：

偏航变桨驱动装置，包括转盘轴承，所述转盘轴承的外圈设有齿，还包括齿条，所述齿条位于外圈的一侧，所述齿条不少于两个，且绕转盘轴承的轴线环形阵列设置；升降装置，所述齿条固定在升降装置上，所述升降装置用于齿条与转盘轴承外圈上的齿进行啮合和分离；及

直移装置，所述升降装置固定在直移装置上，所述直移装置用于驱动齿条往复移动，所述齿条用于驱动转盘轴承的外圈转动。

通过采用上述技术方案，直移装置推动齿条移动，从而实现齿条与转盘轴承的外圈相对转动，进而实现偏航和变桨。当齿条与转盘轴承外圈的齿啮合时直移装置推动齿条移动，齿条与转盘轴承的外圈发送相对转动，然后升降装置缩回齿条，齿条与转盘轴承外圈的齿分离，齿条在直移装置的带动下复位，齿条复位后在升降装置的作用下与转盘轴承外圈的齿啮合，继续推动转盘轴承的外圈转动。

由于采用不少于两个的齿条，两个齿条可以交替工作，实现连续运行，并且保持有齿条与转盘轴承外圈的齿接触，防止转盘轴承的外圈无限制自由转动。

齿条正常情况下保持与转盘轴承的外圈的齿啮合，从而锁定偏航和变桨的位置，无需制动器，并未稳定性好。

优选的，所述升降装置包括滑动座，所述滑动座上设有升降槽，所述齿条滑动安装在升降槽中，所述滑动座与直移装置连接；及升降液压缸，所述升降液压缸的底部固定在升降槽的底部，升降液压缸的活塞杆与齿条的底部连接，所述升降液压缸的活塞杆缩回时齿条与转盘轴承外圈的齿分离，所述升降液压缸的活塞杆伸出时齿条与转盘轴承外圈的齿啮合。

通过采用上述技术方案，升降液压缸驱动齿条升降，齿条安装于滑动座内，将轴向力传递给滑动座，由滑动座承受径向力。

优选的，所述升降液压缸不少于两个。

通过采用上述技术方案，多个升降液压缸能够降低单个升降液压缸的径向力，并提高齿条的稳定性。

优选的，所述直移装置包括滑动固定座，所述滑动固定座上设有滑动槽，所述滑动座滑动安装在滑动槽内；及单杆双作用液压缸，所述单杆双作用液压缸安装在滑动固定座的一端，所述单杆双作用液压缸的活塞杆与滑动座连接。

通过采用上述技术方案，通过液压稳定的锁定位置，无需制动装置，简化了结构和控制。

液压系统单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大、无需变速机构。在失电时，将蓄能器作为备用动力源进行作业而无需设计备用电源。

优选的，所述直移装置包括

双杆液压缸，所述双杆液压缸包括直移液压缸体和直移活塞杆，所述直移液压缸体上装有滑动座，所述直移活塞杆滑动安装在直移液压缸体上；及缸体固定座，所述缸体固定座上设有缸体滑动槽，所述直移液压缸体滑动安装在缸体滑动槽内，所述直移活塞杆的两端分别固定在缸体滑动槽的两端。

通过采用上述技术方案，通过液压稳定的锁定位置，无需制动装置，简化了结构和控制。

双杆液压缸体转动能够减小直移装置的体积。

偏航装置，所述偏航装置包括偏航变桨驱动装置；塔筒，所述转盘轴承的外圈固定在塔筒的顶部；及主机架，所述主机架固定在转盘轴承的内圈上，所述直移装置固定在主机架的底部，且位于转盘轴承的外圈的一侧。

变桨装置，所述变桨装置包括偏航变桨驱动装置；轮毂，所述转盘轴承的内圈固定在轮毂上，所述直移装置固定在轮毂上，且位于转盘轴承的外圈的一侧；及风叶，所述风叶固定在转盘轴承的外圈上。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的偏航变桨驱动装置及采用该装置的偏航装置和变桨装置采用液压偏航变桨系统，液压偏航变桨系统单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大、无需变速机构，变桨系统在失电时，将蓄能器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。

附图说明

图1是实施例一及变桨装置的正视结构示意图；

图2是实施例一及变桨装置的局部放大结构示意图；

图3是实施例二及偏航装置的结构示意图；

图4是实施例二及偏航装置的仰视结构示意图，隐藏了塔筒；

图5是双杆液压缸及滑动座的剖面结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1至图5所示，偏航变桨驱动装置，包括转盘轴承，转盘轴承的外圈11设有齿111，还包括齿条2，齿条2位于外圈11的一侧，齿条2不少于两个，且绕转盘轴承的轴线环形阵列设置；升降装置，齿条2固定在升降装置上，升降装置用于齿条2与转盘轴承外圈11上的齿111进行啮合和分离；及直移装置，升降装置固定在直移装置上，直移装置用于驱动齿条2往复移动，齿条2用于驱动转盘轴承的外圈11转动。

直移装置推动齿条2移动，从而实现齿条2与转盘轴承的外圈11相对转动，从而实现偏航和变桨。当齿条2与转盘轴承外圈11的齿111啮合时直移装置推动齿条2移动，齿条2与转盘轴承的外圈11发送相对转动，然后升降装置缩回齿条2，齿条2与转盘轴承外圈11的齿111分离，齿条2在直移装置的带动下复位，齿条2复位后在升降装置的作用下与转盘轴承外圈11的齿111啮合，继续推动转盘轴承的外圈11转动。

由于采用不少于两个的齿条2，两个齿条2可以交替工作，实现连续运行，并且保持至少有一个齿条2与转盘轴承外圈11的齿111接触，防止转盘轴承的外圈11无限制自由转动，从而实现锁定转盘轴承的外圈11。

齿条2正常情况下保持与转盘轴承的外圈11的齿111啮合，从而锁定偏航和变桨的位置，无需制动器，简化了结构，减少了控制难度和故障点，提高了稳定性和可靠性。

升降装置包括滑动座6，滑动座6上设有升降槽61，齿条2滑动安装在升降槽61中，滑动座6与直移装置连接；及升降液压缸62，升降液压缸62的底部固定在升降槽61底部的液压缸槽63中，升降液压缸62的活塞杆与齿条2的底部连接，升降液压缸62的活塞杆缩回时齿条2与转盘轴承外圈11的齿111分离，升降液压缸62的活塞杆伸出时齿条2与转盘轴承外圈11的齿111啮合。

升降液压缸62设有两个。两个升降液压缸能够降低单个升降液压缸的径向力和轴向力，提高齿条2升降和锁定的稳定性。

直移装置包括滑动固定座3，滑动固定座3上设有滑动槽31，滑动座6滑动安装在滑动槽31内；及单杆双作用液压缸44，单杆双作用液压缸44安装在滑动固定座3的一端，单杆双作用液压缸44的活塞杆与滑动座6连接。单杆双作用液压缸44可进行正反双向调节。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于直移装置，如图3至图5所示，直移装置包括双杆液压缸，双杆液压缸包括直移液压缸体41和直移活塞杆42，直移液压缸体41上装有滑动座6，直移活塞杆42滑动安装在直移液压缸体41上；及缸体固定座7，缸体固定座7上设有缸体滑动槽71，直移液压缸体41滑动安装在缸体滑动槽71内，直移活塞杆42的两端分别固定在缸体滑动槽71的两端。双杆液压缸可进行正反双向调节。

液压偏航变桨系统单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大、无需变速机构，变桨系统在失电时，将蓄能器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。

如图1、图3至图5所示，偏航装置，偏航装置包括偏航变桨驱动装置；塔筒82，转盘轴承的外圈11固定在塔筒82的顶部；及主机架81，主机架81固定在转盘轴承的内圈12上，直移装置固定在主机架81的底部，且位于转盘轴承的外圈11的一侧。

具体的，直移装置包括双杆液压缸，双杆液压缸包括直移液压缸体41和直移活塞杆42，直移液压缸体41上装有滑动座6，直移活塞杆42滑动安装在直移液压缸体41上；及缸体固定座7，缸体固定座7安装在主机架81的底部，且绕转盘轴承的轴线环形阵列设置，缸体固定座7设有六个，缸体固定座7上设有缸体滑动槽71，直移液压缸体41滑动安装在缸体滑动槽71内，直移活塞杆42的两端分别固定在缸体滑动槽71的两端。

需要偏航时，双杆液压缸启动，直移液压缸体41推动滑动座6移动，滑动座6带动齿条2移动，齿条2在盘轴承的外圈11齿111的作用下带动主机架81转动，当齿条2移动到位后升降液压缸62缩回活塞杆，齿条2与转盘轴承外圈11的齿111分离，然后直移液压缸体41复位，直移液压缸体41复位完成后升降液压缸62的活塞杆伸出，齿条2重新与转盘轴承外圈11的齿111啮合，重复上述动作，直到偏航到位。可进行正反双向调节。

如图1至图2所示，变桨装置，变桨装置包括偏航变桨驱动装置；轮毂，转盘轴承的内圈固定在轮毂上，直移装置固定在轮毂上，且位于转盘轴承的外圈11的一侧；及风叶，风叶固定在转盘轴承的外圈11上。

具体的，直移装置包括滑动固定座3，滑动固定座3上设有滑动槽31，滑动座6滑动安装在滑动槽31内；及单杆双作用液压缸44，单杆双作用液压缸44安装在滑动固定座3的一端，单杆双作用液压缸44的活塞杆与滑动座6连接。

需要变桨时，单杆双作用液压缸44启动，单杆双作用液压缸44推动滑动座6移动，滑动座6带动齿条2移动，齿条2推动转盘轴承的外圈11转动，转盘轴承的外圈11带动风叶转动，当齿条2移动到位后升降液压缸62缩回活塞杆，齿条2与转盘轴承外圈11的齿111分离，然后单杆双作用液压缸44复位，单杆双作用液压缸44复位完成后升降液压缸62的活塞杆伸出，齿条2重新与转盘轴承外圈11的齿111啮合，重复上述动作，直到变桨到位。可进行正反双向调节。