用于风轮机的偏航系统的制作方法

专利名称：用于风轮机的偏航系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在风轮机中的偏航系统。更具体地说，本发明涉及
这样的偏航系统该偏航系统高度可定制，以便满足例如在风况、制动要 求、减振要求等方面的特定局部条件。此外，即使本发明的偏航系统高度 可定制，但它仍然适合于批量生产，因而制造方便且成本低。
背景技术：
此，偏航系统用来使机枪绕一基本垂直的轴线相对于塔架转动。这种转动 通常利用一个或多个偏航驱动装置实现。通常，偏航驱动装置包括偏航马 达和偏航齿轮。
在大多数现有技术偏航系统中，偏航驱动装置的马达一通常叫做偏航 马达一定位成使得该偏航马M偏航系统伸入到机艙中。它们可以例如直 接安装在机抢的底板上。机抢通常包含许多其它比较消耗空间的部件，例 如风轮机的传动系 一例如包括齿轮装置和发电机，或者无齿轮的传动系， 并因此限制了机枪中可用于其它目的的空间。因此，用于驱动偏航系统的 偏航驱动装置在传统上安装在机抢中的允许(安装)其它部件的位置。从 而，偏航马达通常是"围绕"这些其它部件设置，也就是说，偏航马达以 及由此相应偏航驱动装置的位置是从"可利用空间，，的角度选定的，而不 是从^作方面适当考虑其最佳位置的。除了不能在操作上最佳地定位偏航 驱动装置之外，这种处理还限制了偏航系统的例如在驱动单元的数量和位 置以及偏航系统的其它必要部件如制动模块、各种减振装置等的数量和位 置方面的设计自由度。这是很大的缺点。EP1571334公开了一种风轮机偏航系统，该偏航系统包括固定在塔架 上的齿圏和固定在一机架上的至少一个带齿轮的马达，该带齿轮的马ilif 过齿轮啮合到齿圈上。该带齿轮的马达如上所述伸入机枪中。EP1571334 的偏航系统还包括至少 一个主动式制动模块和至少 一个#1动式制动模块。
主动式和被动式制动模块可以包括具有相等尺寸以;M目等的用于将它们固
定到机架上的固定装置的体部，并且一种类型的模块可以用另 一种类型的 模块代替。在这种可能性情况下，可以改变主动式制动模块的数量与被动 式制动模块的数量之间的比例，以将制动效果调节成(符合)风轮机所安 装位置的风的情况。因此，EP1571334中所公开的偏航系统在某种程度上 可定制。然而，上述涉及偏航驱动装置的定位的问题未通过这种偏航系统 解决。此外，不能定制由偏航马M加的偏航力。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于风轮机的偏航系统，所述偏 航系统比现有技术的偏航系统更可定制。
本发明的再一目的是提供一种用于风轮机的偏航系统，所述偏航系统 制造方l更并且成本有效。
本发明的又一目的是提供一种用于风轮机的偏航系统，在所述偏航系 统中，由偏航马达施加的偏航力可定制。
按照本发明，上述目的和其它目的通过提供一种用于风轮机的偏航系 统实现，所述风轮机包括塔架结构和机艙，该偏航系统包括
-固定部分，所述固定部分可连接到风l^机的塔架结构上，或形成所述 塔架结构的一部分，
-转动部分，所述转动部分可连接到风轮机的机艙上，转动部分邻近固 定部分安装，以4吏得该转动部分能通过固定部分和转动部分之间的齿轮连 接而相对于固定部分转动，
其中，转动部分包括多个模块(模件，组件)，每个模块都包括一子
模块，各子模块至少在尺寸和形状上基;M目同，每个模块可构it/配置成执
6行各种不同的功能， 一已构造的模块属于一个模块类别，该模块类别反映 该已构造的模块的功能，所述模块中的至少一个构造成驱动模块，该驱动
其中，可以在不改变转动部分的主要设计的情况下将属于一个类别的模块 替换或重新构造成属于不同的模块类别。
偏舵4/L构适于安放在风轮机中，并且通常设置在塔架结构和机艙之间。 塔架结构AXI^机的结构和承载部分，所述部分适于连接到基座上并承载 风轮机的各种不同部件，包括它的自重、机抢、设置在机抢中的任何部件
如发电装置一包括传动系发电机等、风轮机叶片组等。机艙AX轮机的一
部分，它由塔架承栽，并承载一组叶片且包含发电装置一包括传动系。
偏航机构的固定部分可连接到塔架结构上或形成所述塔架结构的一部 分。因此，固定部分可以形成塔架结构的整体部分，或者可以例如利用塔 架凸缘和/或利用螺栓或其它合适的连接装置连接到塔架结构上。在这种情 况下，固定部分优选包括用于将固定部分连接到塔架结构上的装置。在任 何情况下，当偏航机构安放在风轮机中时，固定部分不能相对于塔架结构
移动。因为塔架结构相对于基座固定，因此固定部分将不可相对于基座移 动，因此用术语"固定部分"。
偏航系统的转动部分可例如利用凸缘和/或利用螺栓或其它合适的连 接装置连接到机艙。因此，转动部分优选包括用于将该转动部分连接到机 舱的装置。从而，当偏航系统设置在风轮机中时，即使转动部分不是形成 机舱的整体部分，而是形成风轮机的独立部分，该转动部分仍相对于机艙 固定。
转动部分能相对于固定部分转动。因此，当偏航系统安放在风轮机中 时，相对于转动部分固定的机艙能通过偏航系统而相对于塔架结构转动， 该塔架结构是相对于固定部分固定的。该转动通过轴承进行。
转动部分包括多个模块。每个模块都包括一子模块，并且各子模块至 少在尺寸和形状上基本相同。子模块的尺寸和形状应对相应模块的尺寸和
形状有足够的影响，以l更在不改变转动部分的主要"i殳计的情况下，允许用一个模块替代另一个模块。然而，尺寸和形状的轻微变动，以及不影响转 动部分的主要设计例如转动部分和固定部分之间的界面或者转动部分和机 抢之间的界面的尺寸和形状的变动也是可接受的。所述子模块可以由整体 构件制成，或者可以由多个独立部件组装而成。
子模块可以看作是模块的基础部分，该基础部分可以用于属于不同类 别的模块，所述模块可以通过设置或安装在子模块中的附加构造元件来区 分。这将在下面进一步闸明。
每个模块都构造成实施各种不同的功能，例如，驱动固定部分和转动 部分之间的相对转动运动，制动偏航系统，减弱机枪的扭转运动等。因此， 所述模块每个都可以构造成实施多种功能之一 ，并且该构造确定给定的模 块能实施哪种功能。一^漠块已经构造成实施特定的功能，则该才莫块属于 一种模块类别，该类别反映该模块已构造而实施的功能。构造可以是永久 的，在这种情况下，一^块已经构造好，则它将不能重新构造。在这种 情况下，优选在制造现场进行构造。然而，属于不同类别的各种不同模块 也可以用有限数量的标准部件制造。例如，用于各种不同模块的子模块有 利地可以相同。替代性地并且优选地，所述构造可以是可逆的。在这种情 况下，已构造的模块可被重新构造，即，它可以改变以便能实施不同的功 能。这即使在偏航系统设置在风轮机中时也可以做到。在这种情况下，可 以在例如最大偏航制动转矩、由驱动模块施加的总力等方面调节偏航系统， 而不拆卸以及可能替换整个偏航系统。这是很大的优点。
因此，属于一个类别的模块可以替换或重新构造成属于不同的模块类 别，即可以改变由特定模块实施的功能。这可以在不改变转动部分的主要 设计并且甚至可在不从偏航系统中取出模块的情况下实现。因而转动部分 可以设计成满足特定的条件或要求，例如打算设置包括偏航系统的风轮机 的地点处的预料的局部风况、包括偏航系统的风轮机的尺寸、预料的期望 最大偏航制动转矩等。因此，偏航系统可以仅通过选定合适数量的属于不 同类别的模块并用合适的方式将选定的模块彼此相对安放而在特定场所针 对特定应用定制。因此，本发明的偏航系统是高度可定制的，并且这是很有利的。此外，因为模块是标准模块，这可在不要求专门设计用于偏航系 统的部件的情况下得到，因此偏航系统适于批量生产，并因此制造容易且 成本低。这也是个优点。
因为模块中的至少 一个构造为驱动模块，所以由驱动模块施加的总力 是可以容易地如上所述定制的参数之一。此外，驱动模块不是直接安装在 机舱的底板中，而是形成偏航系统的转动部分的可连接到机舱上的部分， 并因而可以避免上述涉及偏航驱动装置在机艙内的定位的问题。此外，可 利用的不同模块越多，偏航系统就越可定制。
此外，可在将偏航系统安放到风轮机中之前装配偏航系统。这可以例 如在施工现场或测试现场进行，并且它提供在将偏航系统设置在风轮机中 之前测试偏航系统的可能性。这是一个优点，因为偏航系统中的缺陷可能 已在该点处检测并校正。这比在偏航系统已安装到风轮机中之后再检测和 校正这些缺陷更方便且更成本有效。
最后，即使在偏航系统已经安装在风轮机中之后，也可以例如相对于 最大偏航制动转矩或如上所述由驱动模块施加的总力来调节偏航系统，因 为这可以仅通过替换或重新构造一个或多个模块做到。因此，它可以在不 拆卸整个偏航系统的情况下做到，这是非常有利的。
每个已构造的才莫块可以属于至少两个不同的模块类别之一。如上所述， 不同类别的数量决定偏航系统的可定制程度，因此具有多个不同的类别是 一种优点。
固定部分和转动部分可以组合形成独立的(分开的)偏航单元，所述 偏航单元适于限定偏航系统设置于其中的风轮机的塔架结构和机舱之间的 界面。这是有利的，因为它使偏航单元能被与风轮机的其余部件尤其是机 舱分开地制造和运输，并因此运输更小的部件。这有利于将风轮机从制造 现场运输到工作现场。此外，这种设计在机抢的底架和偏航系统之间提供 清楚的机械界面，并且可能设计小得多的底架。此外，这种设计使偏航系 统能与底架设计无关进行设计和优化。最后，所述设计能使偏航系统例如 在,皮安装到机抢之前与机抢分开地测试。每个驱动模块都可以包括一驱动马达，而转动部分可以限定一连接平 面，在所述连接平面处转动部分适于连接到风轮机的机抢，驱动马达可以 布置成使得子模块被安放在驱动马达和连接平面之间。驱动马达常常称为 偏航马达。按照这个实施例，当偏航系统设置在风轮机中并位于塔架结构 和机抢之间时，将驱动马达安放在偏航系统的"塔架结构侧"。因此，驱 动马达不伸入到机抢的内部，并因此设置驱动模块不必考虑机枪中的可用 空间，因而偏航系统可以与机艙的设计无关地设计和定尺寸。
按照一个实施例，偏航系统可以包括一固定板，模块可固定到所述固 定板上。这种固定板可以例如在偏航系统的运输或测试期间使用，以使模 块维持固定的相对位置。在转动部分包括以较大间隔安装的较少模块的情 况下，这尤其有利。还可有利地在将偏航系统安装到风轮机期间将模块固 定到这种固定板上。这可有利于将模块正确安装到机抢上。
驱动马达可以是带齿轮的马达。或者，该马达可以是具有直接驱动装
置的马达，例如是一种在马达的转动和小齿轮之间没有装齿的情况下，马 达驱动与齿轮啮合的小齿轮或者设置在固定部分处的齿圏的马达。
驱动马达可以是电驱动式的或液力驱动式的。
模块类别可以从这样的组中选定，该组包括驱动模块，主动式制动 模块，被动式制动模块，减振模块，结构模块和覆盖模块。替代性地或者 附加地，根据所需的模块功能，可在偏航系统中使用其它模块类别。
如上所述，驱动模块用于通过固定部分和转动部分之间的齿轮连接驱 动偏航系统，即它们用于使转动部分相对于固定部分转动。对每个驱动模 块来说，这可有利地通过驱动设置在驱动模块上的小齿轮实现，小齿轮与 设置在固定部分上的齿轮部分啮合。固定部分上的齿轮部分的形式可以有 利地为齿團，例如有齿的齿圏。如上所述，驱动模块有利地可以用偏航马 达例如电动马达、液力马达或任何其它合适种类的齿轮连接式或非齿轮连 接式马达驱动。
制动模块是具有才艮据转动部分和固定部分之间的相对转动运动来制动 偏航系统的功能的模块。制动模块可以是主动式或被动式制动模块。
10主动式制动模块是其中可选择性地施加制动力的模块。在这种情况下，
制动力可以这样提供利用安装在主动式制动模块上的活动制动件与设置 在固定部分上的部分例如摩擦轨道的接合或脱开，或者通过改变这两种构 件之间的摩擦力。活动制动件可以例如通过活塞移动，所述活塞可以是电 驱动、电磁驱动或液力驱动的。或者，主动式制动模块可以利用齿轮机构 例如利用蜗轮来运行。作为可供选择的方案，主动式制动模块可以包括制 动马达，所述制动马达适于使偏航系统沿与驱动模块所产生的转动方向相 反方向的转动。利用这种制动马达的优点是，由马达施加的制动转矩可以 为此专门选定。作为另一种可供选择的方案，主动式制动模块可以形成驱 动模块的一部分，例如取i殳置在偏航驱动装置中的电磁制动器的形式。主 动式制动模块优选利用控制系统控制。
被动式制动模块是提供至少基本恒定的制动力的模块。这可以例如通 过将i史置在制动模块上的制动件偏压贴靠到设置在固定部分上的制动件实 现。偏压力决定最终产生的制动力。制动件有利地可以是或者包括摩擦板。 偏压力有利地可以由一弹簧件提供，所述弹簧件布置在制动模块上，以便 将制动模块的制动件推向固定部分的制动件。或者，偏压力可以用任何其 它合适方式提供。
减皿块是适于对风轮机提供减振例如扭振减振的模块，尤其用于减 弱机抢的扭转运动。减振模块可以包括液力减振元件，例如取液力泵的形 式。当偏航系统工作以使转动部分相对于固定部分转动时，这种转动运动 引起安装在减,块中的小齿轮的转动。小齿轮的转动导致液力泵排出液 压流体，由此减弱偏航系统的偏航运动。在这种情况下，偏航转动越快， 小齿轮转动也将越快。这将使液压流体以更高的流量被排出，并因而使减 振效果更大。
作为可供选择的方案，减皿块可以包括马达。
结构模块是适于例如通过承载结构载荷而对偏航系统结构提供结构稳 定性的模块。因此，结构模块应优选用能承受结构载荷的材料例如钢制成。
覆盖模块的唯一 目的是填满其它模块之间的可能的间隙或者占据转动
ii说明书第8/部分中"缺少的模块"的位置。因此，对覆盖模块所用的材料在例如承载 结构载荷的能力、耐磨和耐撕裂能力等方面没有要求。因此，可以选择成 本低的材料如塑料用于该目的。因此，覆盖模块可以认为是"虚设模块"。
可以设想， 一些覆盖模块可以包括如上所述的子模块，即与其它模块 类别的子模块的尺寸和形状基^目同。在这种情况下，覆盖模块可简单地 为子模块。替代性地或者附加地， 一些覆盖模块可以具有不同的尺寸和/ 或形状，以便例如能填满其它模块间的较小间隙。这将在下面进一步阐明。
齿轮连接可以包括齿圏，所述齿圏安装在固定部分上或形成固定部分 的一部分。在这种情况下，每个驱动模块优选地都包括小齿轮，所述小齿 轮适于与齿圏啮合。因而驱动模块的小齿轮的转动将由于啮合而引起转动 部分和固定部分之间的相对转动运动。
齿圏可以内部装齿。在这种情况下，小齿^H殳置在齿圏的内周边处。 这是有利的，因为它能将偏航驱动装置设置在风轮机的塔架结构的内部。
替代性地或附加地，齿圏可以由至少两个环形分段形成。按照这个实 施例，偏航系统可以在环形分段分开时运输，即运输较小的部分。这有利 于运输且使之更成本有效。
转动部分可以还包括至少一个覆盖模块，子模块和覆盖模块的组合可 以形成至少基本闭合的环。形成至少基本闭合的环是个优点，因为这提供 了在闭合的环中提供润滑剂的可能性，因而通过闭合系统给偏航系统的移 动部件提供润滑作用。按照这个实施例，覆盖模块优选地具有与其余模块 的尺寸和形状不同的尺寸和形状，并且差别最优选地具有这种性质，即它 使得能沿径向，块的闭合环中取出模块或覆盖模块。因而能接近(操作) 润滑系统，并能更换模块或覆盖模块，例如由于模块的操作故障或者磨损， 或者由于希望将模块更换为属于不同模块类别的模块。这可以在不必拆卸 整个偏航系统的情况下实现。
模块可以具有滑动表面，以使模块能相对于固定部分滑动。在这种情 况下，固定部分优选地具有一个或多个滑动板，模块的滑动表面在所述滑 动板上滑动。所述滑动表面有利地可以设置在子模块上，在这种情况下子
12模块限定转动部分和固定部分之间的界面。滑动表面可以用滑动材料制造 或者涂覆滑动材料，例如诸如塑料的合成材料或者金属。
由于转动部分的模块设计，所以在磨损的情况下很容易替换滑动材料。
每个驱动模块都可以包括适于与固定部分的齿轮部分嗤合的小齿轮， 每个驱动模块的小齿轮都可以通过两个支承点被支承而不径向偏斜(偏转， 变形)，所述支承点沿小齿轮的转动轴线所限定的方向在小齿轮的两相对 侧布置在子模块上。优选地，支承点分别布置在子模块上的偏航系统的"固 定侧"和偏航系统的"转动侧"，即，当偏航系统设置在风轮机中时，分 别朝向塔架结构和机艙。按照这个实施例，每个驱动模块的小齿轮都是稳 定的而不径向偏斜。因而使驱动模块的小齿轮和固定部分上的相应齿, 分例如齿圏之间的接合保持在最佳水平。
至少某些模块可以在径向上相对于固定部分活动。如上所述，这样能 在不必拆卸整个偏系统的情况下替换模块。此外，在模块包括滑动轨道的 情况下，这样能在不拆卸偏航系统的情况下替换滑动材料。
按照一个实施例，模块中的至少一个可以是制动模块，至少一个制动 模块包括用于调节由所述制动模块施加的制动力的调节装置，所述调节装 置可在所述制动模块设置在偏航系统中时工作。调节装置可以取螺钉的形
式，所述螺钉连接到偏压装置上，以用于将^:置在制动模块处的制动件偏 压向设置在固定部分处的制动件。此外，调节装置可以在制动模块设置在 偏航系统中时工作。因而可以在不拆卸整个偏航系统的情况下，甚至在不 替换一个模块的情况下，调节由制动模块施加的制动力。这样使得即使在 偏航系统已安装于风轮机中之后，也能按照局部状况容易地调节偏航系统。 制动模块还可以具有弹簧，所述弹簧设置在摩擦表面和调节装置之间，该 弹簧使该摩擦表面压靠固定部分的摩擦表面。因而可随着摩擦表面的磨损 而自动调节制动转矩。
所述模块可以通过在相应子模块中设置 一个或多个功能限定元件而构 造。按照这个实施例，子模块可以认为是适于保持各种不同的功能限定元 件的"基4M^块"。功能限定元件的示例可以包括，但不限于，用于驱动模块的马达和小齿轮、用于被动式制动模块的制动表面和偏压装置、用于 主动式制动模块的制动表面和操作装置如活塞、用于减痴漠块的减振装置 等。因此，当构造模块时，可以从子模块开始，然后将期望的功能限定元 件施加到子模块上，由此实现模块的期望功能。
偏航系统有利地可以形成风轮机的一部分，风轮;^i包括塔架结构和 机枪。在这种情况下，偏航系统优选地可以安装在塔架结构和机舱之间。


现在将参照附图更详细地说明本发明，在附图中 图1是按照本发明的一个实施例的偏航系统的透视图，该偏航系统安 放在风轮机的机舱下方并与所述机抢间隔开， 图2是图1的偏航系统的透视图，
图3是类似于图1和2的偏航系统从不同角度看去的透视图， 图4是按照本发明的一个实施例的、安放在风轮机内的偏航系统的剖 视图，
图5是图4的偏航系统沿图4中的线A-A的剖视图， 图6是图4的偏航系统从上面看去的示意图，
图7 ;li殳置在偏航系统中的驱动模块的侧视图，该偏私漠块安放在风 轮机中，
图8是驱动模块的透视图，
图9是虚设模块的透视图，
图10是驱动模块的视图，
图11是被动式制动模块的视图，
图12是主动式制动模块的视图，
图13是液力减 块的视图，以及
图14是其上安装有制动元件的驱动模块的视图。
具体实施例方式
14图1是按照本发明的实施例的偏航系统1的透视图。该偏航系统1示
出为安放在风轮机的机抢2下方并与该机艙2间隔开，由此举例说明此处 假定偏航系统1相对于机舱2安装。
偏航系统1包括齿圏3和多个模块4、 5，所述齿圏3适于连接到风轮 机的塔架结构(未示出)上，而所述多个模块4、 5适于连接到机枪2上。 模块4、 5将在下面参照图2进一步详细说明。
图2是图1的偏航系统1的透视图。如上所述，该偏航系统1包括齿 圏3。该偏航系统1还包括两个驱动模块4和六个虛设模块5。每个模块4、 5都包括子模块6，并且驱动模块4的子模块6与虛设模块5的子模块6 相同。模块4、 5组合形成偏航系统1的转动部分，该转动部分可连接到风 轮机的机舱(未示出)上。为此，可以通过经由形成在子模块6中的孔7 将子模块6螺栓连接到机舱的底架上来附装所述模块4、 5。
模块4、 5沿齿圏3的内周边基本等距地排列，其中子模块6围绕齿圏 3夹紧。在子模块6的夹紧部分上和齿圏3上设有滑动表面(不可见)， 以使模块4、 5和齿圏3能彼此相对滑动。
每个驱动模块4都装备有偏航马达8和用于偏航马达8的偏航齿轮9。 偏航马达8适于驱动小齿轮(不可见)，所述小齿轮与齿圏3的内装齿(不 可见)啮合。由此偏航马达8能使转动部分即模块4、 5并由此使连接于其 上的机抢相对于齿圏3转动。虛设模块5除了形成偏航系统1的滑动轴承 的一部分之外，不实施任何特定的功能，并且它们装^^有虚设元件10。因 为驱动模块4和虚设模块5 二者的子模块6相同，所以驱动模块4和虚设 模块5通过其中设置的元件相互区分，即模块4、 5已经通过在标准子模块 6中安放具有期望功能的元件来构造。这提供了重新构造模块4、 5的可能 性。例如，如果希望用一驱动模块4替换其中一个虚设模块5，则可通过 M目关子模块6中取出虛设元件10，并在该子模块6中插入偏航马达8、 偏航齿轮9和小齿轮实现。这甚至可以在不从偏航系统1上取下子模块6 的情况下进行。
模块4、 5的功能和运行将在下面进一步详细说明。
15图3是与图1和2的偏航系统1类似的偏航系统1的透视图。在图3 中，偏航系统l以与图l和2中不同的角度示出。图3的偏航系统1还包 括齿圏3和多个模块4、 5、 11，所述多个模块4、 5、 ll如上所勤目对于 齿圏3定位。在图3的偏航系统1中，设有两个驱动模块4、两个虚设模 块5和四个制动模块11。因此，图3的偏航系统1仅在模块4、 5、 11的 选捧和安放方面与图1和2的偏航系统1不同。这突出表明偏航系统l很 灵活且高度可定制，因为具有期望性能的偏:杭系统1可以仅通过选择合适 的模块和用合适的方法安放模块而容易地设计。应该注意，模块可以从更 多种类的模块中选定。
从图3可以明显看出，各种不同模块4、 5、 11的子模块6相同，并且 所述模块4、 5、 ll是如上所述地由于其内安装不同的元件而不同。
驱动模块4中的一个的子模块6以透明的方式示出。这使得上述的小 齿轮12可见，很显然，小齿轮12安放成能与齿圏3的内周边啮合。
图4是按照本发明的实施例的偏航系统1的剖视图。图4的偏航系统 1在风轮机中安放在机舱2和塔架结构13之间。可见到一驱动模块4和一 虛设模块5。此外，子模块6示出为其内没有安装任何元件。然而，在该 子模块6的紧下方示出一包括偏航马达8、偏航齿轮9和小齿轮12的单元， 由此表示这种单元可以设置在子模块6中，从而将它构造成一驱动模块。 或者，可以安装另一些元件，由此将子模块6构成另一种模块。从图4还 可以明显看出，偏航系统1—尤其是所述模块一很容易接近，以例如用于 维护和/或调整。
图5是图4的偏航系统1沿着图4中所示的线A-A的剖视图。仅子模 块6可见，即，不能看到任何限定模块种类的元件。
在子模块6之间，安放有多个覆盖模块14，从而子模块6和覆盖模块 14组合形成一闭合的环。如上所述，这种闭合的环非常适于为偏航系统1 的移动部件例如驱动模块4的小齿轮12提供闭合润滑系统。
覆盖模块14每个都具有与子模块6的尺寸和形状不同的尺寸和形状。 因此，覆盖模块14具有这样的宽度该宽度沿从齿圏3的中心向齿圏3的外周边的方向减小。这种形状使得覆盖模块14能被从子模块6和覆盖模 块14的闭合的环中朝齿圏3的中心沿径向方向取出。
此夕卜，当设置在子模块6的两侧的两个覆盖模块14已经用这种方式取 出时，就可取出该子模块6。因此，可在不必拆卸整个偏航系统1的情况 下替换子模块6。
图6是图4的偏航系统1的从上面看去的示意图。图6的偏航系统1 与图5所示偏航系统1的不同之处在于不存在覆盖模块。
图7是i殳置在偏航系统1中的驱动模块4的侧视图，所述偏航系统1 设置在风轮机中。如上所述，驱动模块4包括偏航马达8、用于偏航马达8 的偏航齿轮9和邻近齿圏3的带齿内部设置的小齿轮12。从图7显然可看 出，驱动模块4的子模块6连接到机枪2的底架15上，并且齿圏3直接连 接到塔架结构13上。
图8是驱动模块4的透视图。在图8中，偏航马达8、用于偏航马达8 的偏航齿轮9和子模块6都清楚地可见。此外，图8中所示的子模块6具 有滑动表面16a和16b，所述滑动表面16a和16b适于当驱动模块4 ,皮夹 紧到如图l-3之一所示的齿圏上时沿齿圏的滑动表面滑动。滑动表面16a、 16b作为独立构件的形成部分示出，并且这些构件可由与子模块6的其余 部分不同的材料一例如具有良好滑动性能的材料一制成。
图9 M设模块5的透视图。虚设元件10和子模块6是可见的。子模 块6具有如上面参照图8所述的滑动表面16a和16b。应该注意，图8和 图9中所示的子模块6相同。
图10是驱动模块4的视图。驱动模块4邻近齿圏3地安装在偏航系统 中。驱动模块4包括偏航马达8、用于偏航马达8的偏航齿轮9和适于与 齿圏3啮合的小齿轮12。包括齿圏3的某些部件用剖视图示出，而偏航马 达8、偏航齿轮9和小齿轮12用侧视图示出。驱动模块4优选以下列方式 运行。当希望使偏航系统的转动部分相对于固定部分转动时，将一信号供 给偏航马达8。根据该信号，偏航马达8开始运转，由此使小齿轮12通过 齿轮接合而与偏航马达8的转动相对地转动。该齿轮^取决于偏航齿轮
179。由于小齿轮12和齿圏3间的啮合，这将使驱动模块4并因而使偏航系 统的转动部分相对于齿圏3并因而相对于偏航系统的固定部分转动。
图11是被动式制动模块lla的视图。制动模块lla包括摩擦制动器 17和齿轮装置18。摩擦制动器17有利地可以包括偏压装置，例如一个或 多个弹簧，以便将制动模块lla朝向设置在齿圏3上的摩擦板偏压。制动 模块lla还装备有适于与齿圏3啮合的小齿轮12。某些部件一包括齿圏3— 用剖视图示出，而摩擦制动器17、齿轮装置18和小齿轮12用侧视图示出。 制动模块lla优选以下列方式运行。当一个或多个驱动模块使得偏航系统 的转动部分如上所&目对于固定部分转动时，由于小齿轮12和齿圏3之间 的啮合，这将使制动模块lla的小齿轮12绕其转动轴线转动。摩擦制动器 17将抵抗这种转动，由此对偏航运动施加制动转矩。齿轮装置18增强了 这种效果。
图12是主动式制动模块lib的视图。制动模块lib包括电磁制动器 19、齿轮装置20和小齿轮12。某些部件一包括齿圏3—用剖视图示出，而 电磁制动器19、齿轮装置20和小齿轮12用侧视图示出。制动模块llb优 选地像图ll的被动式制动模块lla那样运行。然而，在本例中，制动转矩 是可调的，因为制动模块llb可被"打开"或"关闭"。可有利地选定为 制动模块llb在风轮机正常运行期间"打开"而在偏航期间"关闭"，由 此j吏驱动模块操纵偏航系统更容易。
图13是液力减振模块21的视图。减振模块21包括液力减振元件22、 齿轮装置23和适于与齿圏3啮合的小齿轮12。液力减振元件22有利地可 以包括液力泵。某些部件一包括齿圏3—用剖视图示出，而液力减振元件 22、齿轮装置23和小齿轮12用侧视图示出。减振模块21优选以下列方式 运行。当 一个或多个驱动模块使得偏航系统的转动部分如上所勤目对于固 定部分转动时，由于小齿轮12和齿圏3之间的啮合，这将引起液力减, 块21的小齿轮12绕它的转动轴线转动。小齿轮12的这种转动将^f吏液力泵 开始排出液压流体，由此为偏航运动提供减振功能。这在上面已经说明。
图14是其上安装有制动元件19的驱动模块4的视图。制动元件19
18可优选为电磁制动器。某些部件一包括齿圏3—用剖视图示出，而偏航马 达8、偏航齿轮9、制动元件19和小齿轮12用侧视图示出。驱动模块4 优选如上面参照图IO所述的那样运行。然而，图14的驱动模块4还适于 对偏航系统施加制动转矩。这可有利地用上面参照图12所述的方式实现。 因此，图14中所示的模块执行两种功能，即，驱动偏航系统和提供制动的 功能。
权利要求
1.一种用于风轮机的偏航系统(1)，所述风轮机包括塔架结构(13)和机舱(2)，该偏航系统(1)包括-固定部分，所述固定部分能连接到风轮机的塔架结构(13)上或形成所述塔架结构(13)的一部分，-转动部分，所述转动部分能连接到风轮机的机舱(2)上，该转动部邻近固定部分布置成使得转动部分能通过固定部分和转动部分之间的齿轮连接而相对于固定部分转动，其中，转动部分包括多个模块(4、5、11、21)，每个模块都包括子模块(6)，所述子模块(6)至少在尺寸和形状上基本相同，每个模块(4、5、11、21)都能构造成执行各种不同功能，一已构造的模块(4、5、11、21)属于一种反映该已构造的模块(4、5、11、21)的功能的模块类别，所述模块(4、5、11、21)中的至少一个构造成驱动模块(4)，该驱动模块(4)适于通过齿轮连接驱动转动部分相对于固定部分的转动运动；以及，能在不改变转动部分的主要设计的情况下将属于一个类别的模块(4、5、11、21)替换或重新构造成属于不同的模块(4、5、11、21)类别。
2. 按照权利要求l所述的偏航系统(1)，其特征在于，每个已构造 的模块(4、 5、 11、 21)属于至少两种不同的模块(4、 5、 11、 21)类别 中的一种。
3. 按照权利要求1或2所述的偏航系统(1)，其特征在于，固定部 分和转动部分组合形成独立的偏航单元，所述偏航单元适于限定该偏航系 统(1)安放于其中的风轮机的机抢(2)和塔架结构(13)之间的界面。
4. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1),其特征在于，每个 驱动模块(4)都包括驱动马达(8);转动部分限定一连接平面，在该连 接平面中转动部分适于连接到风轮机的机抢(2);以及，驱动马达(8) 布置成使得子模块(6)位于驱动马达(8)和连接平面之间。
5. 按照权利要求4所述的偏航系统(1)，其特征在于，驱动马达(8)是带齿轮的马达。
6. 按照权利要求4或5所述的偏航系统(1),其特征在于，驱动马 达(8)是电驱动式的。
7. 按照权利要求4或5所述的偏航系统(1)，其特征在于，驱动马 达(8)是液力驱动式的。
8. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，模块 (4、 5、 11、 21)类别选自驱动模块(4)，主动式制动模块(lib)，被动式制动模块(lla)，减振模块(21)，结构模块和覆盖模块(14)。
9. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，齿轮 连接包括齿圏(3)，所述齿圏(3)安装在固定部分上或者形成所述固定 部分的一部分。
10. 按照权利要求9所述的偏航系统(1)，其特征在于，齿圏(3) 在内部设有齿。
11. 按照权利要求9或IO所述的偏航系统(1)，其特征在于，齿圏 (3)由至少两个环形分段形成。
12. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，转动 部分还包括至少一个覆盖模块(14),子模块(6)和覆盖模块(14 )组合 形成一至少基本闭合的环。
13. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，所述 模块(4、 5、 11、 21)具有滑动表面(16a、 16b)，以使所述模块(4、 5、 11、 21)能相对于固定部分滑动。
14. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，每个 驱动模块(4)都包括适于与固定部分的齿轮部分啮合的小齿轮(12);每 个驱动模块(4)的小齿轮(12)都通过两个支承点支承以便不沿径向偏斜， 所述支承点沿小齿轮(12)的转动轴线所限定的方向在小齿轮(12)两相 对侧布置在子模块(6)上。
15. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，所述 模块U、 5、 11、 21)中的至少一些能相对于固定部分径向移动。
16. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，所述 模块(4、 5、 11、 21)中的至少一个是制动模块(11)，至少一个制动模 块(11)包括用于调节由所述制动模块(11)施加的制动力的调节装置， 所述调节装置能在所述制动模块(11)位于偏航系统(1)中时操作。
17. 按照前述权利要求之一所述的偏航系统(1)，其特征在于，所述 模块(4、 5、 11、 21)能够通过在相应子模块(6 )中安放一个或多个功能 限定元件来构造。
18. —种风轮机，包括塔架结构(13 )、机枪(2 )和按照前述权利要 求之一所述的偏航系统(1)，所述偏航系统(1)布置在塔架结构(13) 和机舱(2)之间。
全文摘要
一种用于包括塔架结构和机舱的风轮机的偏航系统。该偏航系统包括可连接到风轮机的塔架结构上或形成其一部分的固定部分和可连接到风轮机的机舱上的转动部分。转动部分邻近固定部分安装成使得转动部分能通过固定部分和转动部分之间的齿轮连接而相对于固定部分转动。转动部分包括多个模块，每个模块都包括子模块，所述子模块至少在尺寸和形状上基本相同。每个模块都可例如通过在相应子模块中安放一个或多个功能限定元件而构造成实施不同功能。由此构造的模块属于反映所构造的模块的功能的模块类别。至少一个模块构造成驱动模块，它适于通过齿轮连接驱动转动部分相对于固定部分的转动。由于子模块的尺寸和形状的类似性，可以在不改变转动部分的主要设计的情况下将属于一个类别的模块替换或重新构造成属于不同的模块类别。由此实现可高度定制的偏航系统，该偏航系统能成本有效地生产。
文档编号F03D11/00GK101558234SQ200780040931
公开日2009年10月14日 申请日期2007年10月31日 优先权日2006年11月3日
发明者E·O·威利, T·K·尼尔森 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司