具有偏航系统的风力涡轮机及其方法与流程

本发明涉及一种风力涡轮机，其包括具有主框架的机舱、顶端具有安装凸缘的风力涡轮机塔架，该安装凸缘用于与偏航系统的偏航轴承连接。偏航系统还包括相对于连接到风力涡轮机塔架的制动盘设置的制动钳单元，其中制动钳单元连接至驱动单元，用于在咬合位置和脱离位置之间操作制动钳单元中的多个制动垫片。

本发明还涉及一种操作如上所述的风力涡轮机的偏航系统的方法，其中该方法包括步骤：将制动钳单元相对于制动盘定位，将制动钳单元连接到驱动单元，以及通过驱动单元使机舱相对于风力涡轮机塔架偏航。

背景技术：

众所周知，风力涡轮机的容量已从千瓦[kw]范围增加到兆瓦[mw]范围，这反过来意味着风力涡轮机的尺寸以及转子的尺寸增加。还已知当增加扫掠区域的直径时，转子将相对于可用的机舱空间增加更大的尺寸。通过增加风力涡轮机转子的尺寸，其重量也增加，这反过来也增加了偏航系统所需的强度和容量。因此，将偏航马达以及偏航齿轮相对足够尺寸的偏航轴承放置来满足这些要求变得越来越困难。由于空间有限，靠近偏航系统以进行维修也变得越来越困难。

传统的偏航系统包括由相应数量的电偏航马达驱动的多个偏航齿轮，其中小齿轮形偏航齿轮的齿与连接到风力涡轮机塔架的大齿圈的齿相啮合。这种偏航系统的已知问题是大齿圈上的齿磨损不均匀，因为风力涡轮机通常在相对小的偏航范围内来回偏航。另一个已知的问题是气动偏航运动经常导致偏航齿轮损坏，还导致偏航齿磨损或者甚至断齿。这种维修通常非常复杂且耗时，因此增加了维修成本。

一些传统的偏航系统还包括制动垫片形式的摩擦元件，通过预张紧的弹簧使摩擦元件被动地被推靠在偏航环或制动盘的滑动面上，以便施加恒定的摩擦扭矩。其他传统的偏航系统还包括接触制动盘的主动操作的制动垫片，其中液压系统操作制动垫片，以便在不偏航时施加高摩擦扭矩并且在偏航时施加低摩擦扭矩。这种被动或主动系统遭受粘滑振动，粘滑振动在主框架沿制动垫片滑动时产生响亮的尖锐噪声。这种噪音造成客户不满，并且可选地还会造成居住在风力涡轮机旁边的人的抱怨。使用过的油脂和其他不需要的颗粒可能污染滑动垫片和齿的润滑，并且还污染风力涡轮机塔架的内部。

解决上述问题的一种方法在s.stubkier等人的文章“将液压软偏航系统用于5mw涡轮机载荷降低的可能性分析及其对偏航轴承摩擦的灵敏度”中公开。该文章公开了一种具有液压操作的偏航系统的三叶片式5mw风力涡轮机，该偏航系统包括六个液压马达，每个液压马达连接到小齿轮，小齿轮转而啮合风力涡轮机塔架上的齿圈。液压操作的蓄能器设置在马达两侧并与马达流体连通。两个液压蓄能器通过交叉耦合相互连接，使得当一个蓄能器中压力升高时，另一个蓄能器中的压力下降。通过将马达作为泵单元操作，实现马达内部压力的增加，从而将机舱液压锁定。蓄能器充当减震器，允许机舱即使锁定在期望的偏航角时，仍然能够在任一方向上略微偏航。在该文章中指出，该上述系统通过提供减震效果而显著降低了风力涡轮机上的疲劳载荷和最大载荷。

该文章还公开了上述风力涡轮机中的偏航轴承可以具有滚珠轴承或具有上滑动垫片的滑动轴承，其中主框架沿着这些上垫片滑动。该文章指出，由于大多数阵风产生超过摩擦力的偏航扭矩，由该偏航轴承产生的摩擦力对高风速下的偏航运动影响最小。在低风速下，大多数阵风不会产生超过摩擦力的偏航扭矩，因此偏航运动将处于最小值。该文章指出，通过产生大约1兆牛顿米[mnm]的摩擦力的偏航轴承实现了最佳效果。该文章进一步指出，通过滚珠轴承实现了考虑到偏航扭矩的关于减小疲劳载荷和最大载荷的最佳结果。

然而，由于使用液压操作的蓄能器来提供减震效果，上述系统与滚珠轴承的组合导致机舱运动非常不平稳以及在任一方向上的偏航运动增加。这种运动转而将导致啮合齿上的磨损增加，特别是小齿轮上的磨损，并且可能导致一个或多个断齿。

sassen的专利申请us2013/014946公开了一种偏航致动和制动系统，一种用于控制风力涡轮机机舱相对于塔架的偏航位置的方法。该系统依赖于第一和第二线性致动器，每个线性致动器的一端固定在机舱的锚部，并且每个线性致动器的另一端具有制动钳，该制动钳与连接至塔架的制动盘相互作用。

因此，需要一种偏航系统的改进设计，其考虑到偏航系统的有限空间，并且解决了偏航齿轮损坏和断齿的问题。

发明目的

本发明的目的在于，提供一种解决上述问题的风力涡轮机偏航系统。

本发明的另一个目的在于，提供一种风力涡轮机偏航系统，其降低了由偏航系统产生的噪声。

本发明的又一个目的在于，提供一种风力涡轮机偏航系统，其机械故障风险降低。

本发明的还有一个目的在于，提供一种操作和维修风力涡轮机偏航系统的方法，该方法提供了易于靠近的偏航系统，并且允许快速且简单地更换损坏或磨损的部件。

技术实现要素：

通过风力涡轮机实现本发明的目的，该风力涡轮机包括：

-转子，其相对于机舱设置，该转子包括安装到轮毂的至少两个风力涡轮机叶片，该轮毂配置成可旋转地连接至所述风力涡轮机中的传动系，

-机舱，其通过偏航系统可旋转地连接到风力涡轮机塔架，机舱包括主框架，该主框架配置成在旋转期间支撑转子，主框架在安装时具有面向风力涡轮机塔架的顶端的底端，

-风力涡轮机塔架，其包括设置在所述顶端处的凸缘，该凸缘配置成连接到偏航系统，

-偏航系统，其包括偏航轴承单元，该偏航轴承单元具有第一轴承部分和相对于第一轴承部分可旋转地设置的第二轴承部分，第一轴承部分连接到主框架，第二轴承部分连接到凸缘。偏航系统还包括制动盘和至少一个相对于制动盘设置的制动钳单元，该至少一个制动钳单元包括至少一个制动垫片，该制动垫片配置为在咬合位置和脱离位置之间移动，所述至少一个制动钳单元还连接到驱动单元，所述驱动单元配置为操作所述至少制动钳单元，

-其特征在于，至少一个致动器单元通过至少一个可动元件连接到所述至少一个制动钳单元，所述至少一个致动器单元配置成通过所述至少一个元件将所述至少一个制动钳在收缩位置和伸展位置之间移动，其中偏航系统被配置成在所述至少一个制动钳单元处于咬合位置时，通过沿一个方向移动所述至少一个致动器单元而使机舱相对于塔架偏航。

这提供了一种简单的偏航系统，其不需要电动马达或液压马达、小齿轮或大齿圈，因此消除了更换损坏的马达以及由于气动偏航而磨损或断裂的齿的需要。这节省了机舱内的空间，并且因此允许更容易地接近偏航系统的各个部件。

与其他传统的偏航系统相比，本配置还提供了相对清洁和干燥的系统，因为它没有任何需要润滑的啮合齿或负载的滑动垫片，否则润滑可能污染周围部件并降低制动垫片的功能，或者润滑油可能滴在风力涡轮机塔架的侧面上并污染风力涡轮机塔架。

本偏航系统可以适应风力涡轮机的特定配置和容量。本偏航系统还可以适用于装配有更大转子并因此具有更大的容量的风力涡轮机。该风力涡轮机可以是任何类型的风力涡轮机，例如变速风力涡轮机，其中需要偏航能力。转子可包括但不限于两个或三个风力涡轮机叶片。

风力涡轮机塔架至少包括在安装时面向机舱的顶端。顶端包括安装凸缘，该安装凸缘充当偏航系统的安装接口。制动盘，例如环形制动盘可以是单独的元件，其配置成安装到凸缘上或者集成到凸缘中，使得制动盘和凸缘形成单个元件。制动盘允许制动扭矩被传递到风力涡轮机塔架。

根据一个实施例，所述至少一个致动器单元包括第一致动器单元和至少第二致动器单元，并且所述至少一个制动钳单元包括第一制动钳单元和至少第二制动钳单元，其中第一致动器单元通过第一可动元件连接到第一制动钳单元，并且至少第二致动器单元通过至少第二可动元件连接到至少第二制动钳单元。

本偏航系统包括至少一个制动钳单元，即可移动式制动钳单元，其通过至少一个可动元件与至少一个致动器单元连接。每个制动钳单元及其相邻的致动器单元可以成对设置，其中所述致动器单元面向顺时针或逆时针方向。包括第一制动钳单元和第一致动器单元的第一对可相对于包括第二制动钳单元和第二致动器单元的第二对沿制动盘的圆周设置。这允许第一对和第二对根据期望的偏航运动独立地或同步地进行操作。

制动钳单元包括至少一个制动垫片，该制动垫片配置成在咬合时接触制动盘。制动垫片可以是设置在卡钳结构中的可移动制动垫片单元，例如，l形或u形轭，其配置成移动所述制动垫片使其与制动盘的接触表面进行咬合或脱离咬合。至少一个制动垫片，例如可移动制动垫片单元可相对于制动盘的顶侧和/或底侧设置。制动钳单元可包括多个单独的制动垫片，例如1至5个制动垫片。当制动钳单元相对于制动盘移动时，制动垫片无负载，并且当制动钳单元用于使机舱偏航时，制动衬垫负载，从而将各个制动垫片上的磨损减少到最小。

制动钳单元还可以耦合到驱动单元，该驱动单元被配置为操作制动钳单元。驱动单元可以是液压、气动或电驱动单元，其配置成通过合适的液压或气动流体或电连接驱动制动钳单元。流体可以是液压油，压缩空气或其他合适的流体，其可以通过驱动单元中的合适的压缩机和/或泵系统供应到制动钳单元。泵系统还可以连接到至少一个方向控制阀用于控制致动器单元，并连接至至少一个方向控制阀用于控制制动钳单元。可以根据致动器单元和制动钳单元的配置来选择相应的控制阀。驱动单元还可以连接到合适的控制单元，该控制单元被配置为控制本偏航系统的操作。控制单元和/或驱动单元可设置在机舱中、风力涡轮机塔架中或其组合中。这使得驱动单元能够控制由制动钳单元的各个制动垫片提供的保持扭矩。

致动器单元配置成使制动钳单元相对于径向方向在大致切线的方向上移动，并且还可以耦合到驱动单元或连接到控制单元的另一个驱动单元。致动器单元可以是液压、气动或电动致动器。可动元件可以是致动器单元的活塞杆或连接到活塞杆的中间杆。致动器单元可以例如但不限于线性致动器。这使得驱动单元能够启动单独的致动器单元，并因此控制提供给机舱的驱动扭矩。

驱动单元可以例如，但不限于产生100巴至500巴之间的操作压力。每个制动钳单元可以例如，但不限于产生200千牛顿米[knm]和1600knm之间的最大保持扭矩。驱动单元可以例如，但不限于为每个制动钳单元产生200knm和1600knm之间的最大驱动扭矩。这允许根据转子以及风力涡轮机的容量(例如额定的mw)的升级来选择偏航系统的驱动能力和/或保持能力。

可以选择每个致动器单元，使得其具有大于制动钳单元的上述最大保持扭矩的保持扭矩。在偏航系统受到非常高的外力矩的情况下，制动钳将由此在致动器单元无意地沿一个方向移动之前开始相对于制动盘滑动。因此，机械部件上不会过载，并因此机械故障的风险最小。

根据特定实施例，第一致动器单元面向一个旋转方向，并且至少第二致动器单元面向相反的旋转方向。

在第一对和第二对中的各个致动器单元可以全部面向相同的旋转方向，例如，顺时针或逆时针方向。旋转方向限定了机舱以及因此转子偏航的方向。或者，第一对中的第一致动器单元可以面向顺时针旋转方向，第二对中的第二致动器单元可以面向逆时针旋转方向，反之亦然。这使得在偏航运动期间，致动器单元能够在至少两组中进行操作，其中一组的操作不同于另一组。

在实例中，但不限于，所有致动器单元中的一半可以面向顺时针旋转方向，而致动器单元的另一半可以面向逆时针旋转方向。这使得一半伸展而另一半收缩，反之亦然。

第一对和第二对中的制动钳单元也可以在至少两组中操作，其中在偏航运动期间一组与另一组不同地操作。在实例中，但不限于，所有制动钳单元的一半可以处于负载状态，即与制动盘咬合，而另一半制动钳单元可以处于非负载状态，即与制动盘脱离。

根据一个实施例，第一和第二致动器单元配置成在偏航期间独立操作，其中所述第一和第二致动器单元中的一个在一个方向上伸展，而所述第一和第二致动器单元中的另一个在相反方向上收缩。

在相对小的偏航运动期间，即偏航等于或低于任一旋转方向上的角度阈值，和/或在相对大的偏航运动期间，即偏航大于任一旋转方向上的角度阈值，可以如上所述地成组操作各个致动器单元。

在一个实例中，第一致动器单元可以通过驱动单元从收缩位置朝向伸展位置主动地伸展，而第二致动器可以从伸展位置朝向收缩位置主动地收缩，或反之亦然。或者，所述第一和第二致动器单元中的一个可以如上所述主动地移动，而另一个致动器单元由于这一个致动器单元的主动运动而被动地移动。这允许偏航系统根据作用在转子上的气动力施加至少最小驱动扭矩或最大驱动扭矩。

在另一个实例中，第一和第二致动器单元可以通过驱动单元从收缩位置朝向伸展位置主动地伸展，或者从伸展位置朝向收缩位置主动收缩。或者，所述第一和第二致动器单元中的一个可以如上所述主动地移动，而另一个致动器单元由于这一个致动器单元的主动运动而被动地移动。这允许偏航系统施加需要的必须的驱动扭矩以使机舱和转子偏航。这允许一些致动器单元用于重新定位未咬合的制动钳单元。

主动移动的致动器单元的数量可以变化，例如，作为风速、风向或风力涡轮机叶片上的负载的函数。这允许偏航系统节省能量并且仅启动执行偏航运动所需数量的致动器单元。被动移动的致动器单元可以可选择地用作制动器，以通过调节这些致动器单元中的内部压力来控制偏航运动的速度。

根据一个特定实施例，第一和第二制动钳单元进一步被配置成在偏航期间独立地进行操作，其中所述第一和第二制动钳单元中的一个与制动盘咬合，而所述第一和第二致动器单元中的另一个脱离制动盘。

在相对较大的偏航运动期间，各个制动钳单元也可以如上所述成组地进行操作。

在第一操作模式中，第一制动钳单元可以通过驱动单元咬合，同时第二制动钳单元可以通过驱动单元脱离，反之亦然。因此，第一制动钳单元可用于执行偏航运动，而第二制动钳单元可通过如上所述的致动器单元相对于制动盘复位。在制动钳单元复位之后，制动钳单元可以以第二模式操作，其中第一制动钳单元可以通过驱动单元脱离，同时第二制动钳单元可以通过驱动单元与制动盘咬合。如果需要进一步的偏航运动，则制动钳单元可以交替地在第一和第二操作模式之间切换。当机舱偏航到期望的偏航角时，第一和第二制动钳单元可以通过驱动单元与制动盘咬合，以便将机舱并因此将转子锁定在期望的偏航角。因此，通过使用蠕动功能，可以将机舱偏航成所需的偏航角。这允许偏航系统施加至少最小的保持扭矩，以使机舱偏航并因此使转子偏航。

咬合的制动钳单元的数量也可以变化，例如，作为风速、风向或风力涡轮机叶片上的负荷的函数。然后，脱离的制动钳单元可以复位，并随后从所有或部分咬合的制动钳单元接管。这允许偏航系统节省能量并且仅启动执行偏航运动所需数量的制动钳单元。这也允许偏航系统始终施加至少最小的保持扭矩。

根据另一特定实施例，第一和第二制动钳单元配置成在偏航期间同步进行操作，其中所有制动钳单元与制动盘咬合。

在相对较大的小运动期间，各个制动钳单元可以在如上所述的相同操作模式中一起操作。然后，第一和第二致动器单元可以如上所述地在收缩位置和伸展位置之间移动。这允许偏航系统根据作用在转子上的气动力施加最大保持扭矩以及至少最小驱动扭矩或最大驱动扭矩，使机舱偏航。

根据一个实施例，制动盘朝向风力涡轮机塔架的中心延伸，并且至少所述至少一个制动钳单元或所述至少一个致动器单元连接到主框架。

偏航系统可以相对于风力涡轮机塔架的内表面设置，其中制动盘可以向内朝向风力涡轮机塔架的中心延伸。这使得制动钳单元和致动器单元能够位于风力涡轮机塔架的内部，从而使得能够容易地接近各个部件并且允许简单且容易地更换任何损坏的部件。

致动器单元的一端可以牢固地直接连接到主框架的底端，例如通过螺栓、螺钉或其他紧固件。致动器单元可以转而连接，例如可旋转地连接到第一安装销，该第一安装销牢固地连接到主框架的底端。制动钳单元可以相对于主框架的底端可移动地设置。制动钳单元可以牢固地连接到第二安装销的一端，该第二安装销的另一端可以滑动地设置在凹槽中，该凹槽形成在主框架的底端。这防止制动钳单元在致动器单元被启动时径向地移动远离制动盘。可以使用其他类型的径向固定装置。致动器单元可以在另一端连接，例如可旋转地连接到第二安装销。这允许致动器单元使制动钳单元相对于制动盘移动。

或者，致动器单元可以例如，通过安装支架在一端连接，例如可旋转地连接到风力涡轮机塔架。致动器单元可以在另一端连接，例如可旋转地连接到另一个与制动钳单元牢固连接的安装销。该安装销可以面向风力涡轮机塔架的底部。这也允许致动器单元使制动钳单元相对于制动盘移动。

根据一个实施例，偏航轴承是滚珠轴承、滚柱轴承或滑动轴承中的一种。

机舱的主框架连接到第一轴承部分，而风力涡轮机塔架例如其凸缘连接到第二轴承部分。来自机舱和由此转子的气动负载和结构负载通过偏航轴承传递到风力涡轮机塔架。偏航轴承可以是滑动轴承，其中第一轴承部分可相对于第二轴承部分可旋转地设置。第二轴承部分可包括多个面向第一轴承部分的滑动垫片，例如部分地设置在腔体中。主框架的底端可以定义第一轴承部分并且可以沿着滑动垫片滑动。这产生了大致上恒定的摩擦扭矩，这转而减小了低风速下的相对偏航运动。由外部润滑系统供应的润滑剂，例如润滑油或润滑脂可以引入到第一和第二轴承部分的滑动表面之间，以减小滑动垫片的摩擦和磨损。

偏航轴承或者可以是滚珠轴承或滚柱轴承，其中第一和第二轴承部分可以通过多个滚珠或滚柱可旋转地彼此连接。可以密封两个轴承部分之间的间隙，以防止灰尘、湿气、雨水或其他颗粒进入间隙并污染滚珠或滚柱。间隙可以部分或完全被润滑剂，例如润滑油或润滑脂填充，可选地，从外部润滑系统供应该润滑剂。这减小了滚珠或滚柱轴承中产生的摩擦，因此机舱和转子偏航需要的扭矩变小。这也消除了在机舱和偏航轴承之间的任何负载的滑动垫片的需要，滑动垫片可能由于粘滑振动而产生大的尖锐噪声。此外，不需要润滑滑动垫片，因此降低了润滑脂污染周围部件的风险。

与使用偏航马达和滑动垫片的传统偏航系统相比，该偏航轴承与驱动单元相结合提供了静音系统。噪声可以基本上都源于驱动单元，与传统偏航系统相比，对于风力涡轮机内的工作人员以及居住在风力涡轮机附近的任何人员，该驱动单元所产生的更可容忍的声音处于低得多的分贝水平。

传统偏航系统的另一个已知问题在于，摩擦扭矩根据滑动垫片的润滑和磨损状况以及来自机舱和转子的气动负载和结构负载而显著变化。这降低了偏航马达的可用驱动能力。本偏航系统具有将负载均匀地分布在多个致动器单元上并增加驱动单元的可用驱动能力的优点。与传统的偏航系统相比，这还允许本偏航系统的简易的提升或升级。

根据一个实施例，偏航系统配置成在多个角度段内沿一个旋转方向使机舱偏航，其中每个角度段由至少一个致动器单元的所述收缩位置和所述伸展位置限定。

每个致动器单元的收缩位置和伸展位置之间的相对运动限定了绝对角度段，其中机舱可以偏航而制动钳单元无需复位。每个致动器单元的相对运动以及由此的绝对角度段可以根据相对于测量的风向的期望的偏航失准，即偏航误差来选择。

在实例中，但不限于，可以选择致动器单元具有100毫米[mm]和500mm之间的相对运动，或者限定2度和20度之间的绝对角度段。该角度段还可以相对于参考偏航角在任一旋转方向上限定±1度和±10度之间的角度运动。这允许本偏航系统校正机舱的大多数偏航误差，而不必复位制动钳单元。控制单元可以被配置为当机舱的当前偏航角与风向之间的偏航失准或偏航误差超过预定阈值时，启动偏航系统。

控制单元可以配置成使机舱偏航并因此使转子偏航成相对于风向的选定的偏航角，例如，通过致动器单元和制动钳单元使转子迎风或背风。可以在收缩位置和伸展位置之间的任何位置停止致动器单元并由此停止制动钳单元，例如通过关闭控制阀，从而允许机舱锁定在任何期望的偏航角，例如，介于0度和360度之间。当机舱偏航到期望的偏航角，例如与风向对齐时，致动器单元以及因此制动钳单元可以可选地复位到最终位置，使得机舱可以在相对于该偏转角的任一旋转方向上同样地偏航，而不必复位制动钳单元。

根据一个实施例，一定数量的致动器单元和相应数量的制动钳单元沿制动盘的圆周分布，该数量在4和16之间。

如前所述，致动器单元和制动钳单元可以设置成多对，沿着制动盘的圆周分布。如果所有致动器单元面向相同的旋转方向，则致动器单元和制动钳单元可以以交替的顺序设置。或者，第一对和第二对的第一致动器单元或第一对和第二对的第一制动钳单元或第三制动钳单元可彼此相邻定位。

可以根据风力涡轮机的配置和风力涡轮机的容量来选择致动器单元的数量和相应数量的制动钳单元。在实例中，但不限于，所述数量可以在4到16之间，例如，8到12之间，或其间的任意数字。

根据一个实施例，偏航系统还包括相对于所述至少一个制动盘设置的至少第三制动钳单元，其中所述至少第三制动钳单元牢固地连接到主框架并进一步连接到所述至少一个致动器单元。

可选地，致动器单元可以连接到另一个制动钳单元，即固定式制动钳单元，而不是将致动器单元直接连接到主框架。该制动钳单元可以牢固地连接到主框架的底端，例如，通过螺栓、螺钉或其他紧固件，并固定在径向方向。或者，制动钳单元可以连接到安装销或间隔元件的一端，其另一端可以连接到主框架的底端。该制动钳单元可以耦合到驱动单元上并通过控制单元进行操作。

因此，致动器单元可以如前所述定位在可移动式制动钳单元和该固定式制动钳单元之间。这两个制动钳单元可以具有相同的配置或不同的配置。这允许上述致动器单元的数量减少到一半。在该配置中，每个致动器单元的驱动扭矩可以加倍，以便保持最大驱动扭矩。

在相对小的偏航运动期间，第一对和第二对的第三制动钳单元可以通过驱动单元脱离，同时第一和/或第二制动钳单元可以通过驱动单元咬合。因此，可以如上所述通过第一或第二致动器单元复位未咬合的任何第一或第二制动钳单元。这允许驱动单元施加至少最小的驱动扭矩和最小的保持扭矩。

在相对较大的偏航运动期间，第一对和第二对的第三制动钳单元可以通过驱动单元脱离，同时第一和/或第二制动钳单元可以通过驱动单元咬合。然后，第一和第二致动器单元可以沿相反的旋转方向移动。然后，第一对和第二对的第三制动钳单元可以通过驱动单元咬合。此外，第一和/或第二制动钳单元可以如上所述通过驱动单元脱离并复位。然后，第一对和第二对的第三制动钳单元可以通过驱动单元脱离，同时第一和/或第二制动钳单元可以通过驱动单元咬合。如果需要，可以重复上述过程。因此，通过使用交替的蠕动功能，机舱可以偏航到期望的偏航角。

本发明的目的还通过一种操作风力涡轮机的偏航系统的方法来实现，包括：

-提供具有相对于机舱设置的转子的风力涡轮机，所述转子包括安装到轮毂的至少两个风力涡轮机叶片，所述轮毂配置成可旋转地连接到风力涡轮机中的传动系，

-将机舱通过偏航系统可旋转地连接到风力涡轮机塔架，机舱包括主框架，该主框架配置成在旋转期间支撑转子，主框架具有在安装时面向风力涡轮机塔架的顶端的底端，

-风力涡轮机塔架包括设置在所述顶端处的凸缘，该凸缘配置成连接到偏航系统，

-偏航系统还包括制动盘和相对于制动盘设置的至少一个制动钳单元，该至少一个制动钳单元包括至少一个制动垫片，该制动垫片配置成在咬合位置和脱离位置之间移动，所述至少一个制动钳单元还连接到驱动单元，所述驱动单元被配置为操作所述至少制动钳单元，

-将所述至少一个制动钳单元中的第一个相对于制动盘定位，

-将所述至少一个致动器单元中的第一个相对于所述至少一个制动钳单元进行设置，通过至少一个可动元件将第一致动器单元连接到第二制动钳单元，

-将至少第一致动器单元或第一制动钳单元耦合到至少一个驱动单元，

-通过使第一制动钳单元与制动盘咬合并使第一致动器单元沿一个方向移动，使机舱相对于风力涡轮机塔架偏航，并且

-可选地，通过将第一致动器单元停止在预定位置并保持第一制动钳单元与制动盘咬合，将机舱保持在偏航角。

这提供了一种安装如上所述的偏航系统的简单且容易的方法。本方法使得能够从风力涡轮机塔架的内部接近致动器单元和制动钳单元。而一些传统的偏航系统需要将偏航马达和小齿轮安装在偏航轴承的外侧表面上。这使得在维护和修理期间能够容易接近各个部件。

制动钳单元相对于制动盘定位，使得制动垫片面向制动盘上的接触表面。然后制动钳单元可移动地连接到主框架，例如，通过将制动钳结构连接到第二安装销并将该安装销插入主框架底端的凹槽中。致动器单元相对于主框架定位并连接到主框架，例如通过第一安装销。或者，致动器单元可以连接到固定式制动钳单元，该固定式制动钳单元牢固地连接到主框架。在安装制动钳单元之前或之后，致动器单元可以通过上述可动元件连接到可移动式制动钳单元和/或固定式制动钳单元。对于沿制动盘的圆周分布的每对致动器单元和制动钳单元，重复该过程。随后，致动器单元和/或制动钳单元通过至少一个合适的管道或软管装置耦合到驱动单元。这使得工人能够安装本偏航系统，而不必在有限的可用机舱空间中操纵多个偏航马达就位。此外，由于本偏航系统不使用齿形耦合，工人不必将任何小齿轮与齿圈正确对准。

各个制动钳单元和致动器单元使用合适的控制单元，例如风力涡轮机控制系统进行操作。当机舱偏航到期望的偏航角时，致动器单元的运动停止，制动钳单元与制动盘咬合，即处于其负载状态。这使得偏航系统能够通过施加最大保持扭矩，使机舱由此使转子相对于风力涡轮机锁定。

本偏航系统可以适当地安装在具有制动盘的任意风力涡轮机中，因此本偏航系统可以安装在新的风力涡轮机中或者改装到现有的风力涡轮机中。有利地，本偏航系统可以与滚珠轴承或滚柱轴承结合使用，然而，它也可以用在具有另一种类型的偏航轴承的风力涡轮机中。

根据一个实施例，所述使机舱相对于风力涡轮机塔架偏航的步骤包括：

-进一步沿相对于所述这一个方向的相反方向或相同方向，移动所述至少一个致动器单元中的至少第二个。

根据各个致动器单元的取向，它们可以在大致切线的方向上收缩或伸展。各个致动器单元可以设置在至少两组中，其中一组伸展，而至少另一组收缩。或者，两组可根据期望的偏航方向伸展或收缩。同样地，各个制动钳单元可以设置成至少两组，其中一组咬合，而至少另一组脱离。或者，两个组可以同时咬合。可以通过控制单元控制每组的启动。

如果需要相对小的偏航运动，则第一和第二制动钳单元可保持与制动盘咬合。至少第一致动器单元可以通过驱动单元沿顺时针或逆时针旋转方向主动移动，例如伸展。第二致动器单元也可以在相同的旋转方向上主动移动，例如收缩，从而使驱动单元能够施加最大驱动扭矩。或者，第二对中的第二致动器单元可以由于第一致动器单元的运动而在相同的旋转方向上被动地移动，因此驱动单元可以施加最小的驱动扭矩。可以通过改变主动移动的致动器单元的数量来调节施加的驱动扭矩的量。

根据一个实施例，该方法还包括步骤：

-在移动之前，使所述至少一个制动钳单元中的至少第二个与制动盘脱离咬合，

-将所述至少第二制动钳单元相对于所述制动盘移动，以及

-在移动之后，将至少第二制动钳单元再次与制动盘咬合。

如果需要相对较大的偏航运动，则致动器单元和制动钳单元可以在不同的操作模式之间交替。第一制动钳单元可以保持与制动盘咬合，并且第一致动器单元可以在一个旋转方向上移动，例如伸展。第二制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合，并且第二致动器单元可以在相反的旋转方向上移动，例如伸展。然后，第二制动钳器单元可以移动到与制动盘咬合，并且第一制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合。随后，第一致动器单元可以在所述相反的旋转方向上移动，例如收缩，并且第二致动器单元可以在所述一个旋转方向上移动，例如收缩。然后，第一制动钳单元可以移动到与制动盘咬合，并且第二制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合。可以重复上述过程直到机舱位于期望的偏航角中。

根据一个实施例，该方法还包括步骤：

-进一步将所述至少一个制动钳单元中的第三个相对于制动盘定位，将所述第三制动钳单元牢固地连接到主框架，

-进一步将第一致动器单元连接到所述第三制动钳单元，以及

-当偏航机舱时，将第一制动钳单元相对于第三制动钳单元移动。

上述第一对和第二对中的一个或多个可包括两个制动钳单元，其中致动器单元设置在这两个制动钳单元之间。

在相对小的偏航运动期间，第一对和第二对中的第三制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合。然后，第一和第二制动钳单元可以保持与制动盘咬合。第一致动器单元可以在一个旋转方向上移动，例如伸展，并且第二致动器单元也可以在相同的旋转方向上移动，例如收缩。当机舱偏航到期望的偏航角时，第一对和第二对中的第三制动钳单元可以移动到再次与制动盘咬合。这允许驱动单元施加至少最小驱动扭矩。

在相对较大的偏航运动期间，第一对和第二对中的第三制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合。然后，第一和第二制动钳单元可以保持与制动盘咬合。第一致动器单元可以在一个旋转方向上移动，例如伸展，并且第二致动器单元也可以在所述一个旋转方向上移动，例如收缩。第一对和第二对中的第三制动钳单元可以随后移动到与制动盘咬合。然后，第一和第二制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合。第一致动器单元对可以在相反的旋转方向上移动，例如收缩，并且第二对中的第二致动器单元也可以在所述相反的旋转方向上移动，例如伸展。然后，第一和第二制动钳单元可以再次与制动盘咬合。然后，第一对和第二对中的第三制动钳单元可以移动脱离与制动盘的咬合。如果需要进一步的偏航运动，则可以重复该过程。当机舱偏航到期望的偏航角时，第三制动钳单元和第一和第二制动钳单元可以全部再次与制动盘咬合。这允许使用替代的蠕动功能使机舱偏航。

根据一个实施例，该方法还包括以下步骤中的至少一个：

-将所述至少一个致动器单元的旧致动器单元与所述至少一个制动钳单元的相邻制动钳单元断开连接，移除所述旧致动器单元，相对于所述相邻制动钳单元定位新致动器单元，以及将新致动器单元重新连接到相邻的制动钳单元，或

-将所述至少一个制动钳单元的旧制动钳单元与所述至少一个致动器单元的相邻致动器单元断开连接，移除所述旧制动钳单元，相对于所述相邻致动器单元以及制动盘定位新制动钳单元，并将新的制动钳单元重新连接到相邻的致动器单元。

本方法还提供了维修或修理如上所述的偏航系统的简单且容易的方法。通过将偏航系统的部件放置在风力涡轮机的内侧，工人不受主框架和机舱罩之间的有限空间的限制。因此，工人可以轻松接近各个部件，并且能够以快速简便的方式进行维修。

如果部件损坏或需要更换，工人能够从风力涡轮机塔架接近损坏的部件并将其从驱动单元分离。因此，能够轻松地移除损坏的部件，并且能够容易地定位新的部件。一旦将新部件安装就位，能够将新的部件重新连接到驱动器单元。

在下文中，公开了上述原理的具体目的和实现。

本发明的目的通过一种风力涡轮机来实现，该风力涡轮机具有可旋转地连接到塔架并且配置有偏航系统的机舱，该偏航系统用于在风力涡轮机的运行期间将机舱定位和锁定在相对于塔架的偏航位置。风力涡轮机包括至少一个固定到塔架的制动盘、至少一个制动钳单元，该至少一个制动钳单元包括至少一个制动垫片，该制动垫片配置有制动盘咬合位置和脱离位置，并且还连接到驱动单元，该驱动单元配置为操作所述至少一个制动钳单元。可以存在至少一个致动器单元，该至少一个致动器单元固定至机舱并被配置为通过至少一个可动元件在收缩位置和伸展位置之间移动至少一个制动钳。

致动器单元可以连接到两个制动钳单元，其中一个制动钳单元配置为相对于机舱的可移动式制动钳单元，而另一个制动钳单元相对于机舱固定为固定式制动钳单元。

由此实现了当致动器移动可移动式制动钳单元时，能够相对于塔架使机舱锁定。进一步实现了可以在保持较大保持扭矩的情况下执行该锁定。

另一个优点在于，该配置可节省空间和/或增加保持扭矩和/或减少各个制动钳单元的磨损。

另一个优点在于，该配置可以允许制动钳单元设置有多种制动钳单元布置，固定式和可移动式，并且致动器设置成面向相同方向，例如顺时针或逆时针方向，使得当可移动式制动钳单元的制动垫片处于咬合位置时，伸展致动器导致机舱顺时针移动，并且当收缩时与之相反。

在特殊情况下，致动器可以处于完全伸展的位置，并且相应的咬合的制动垫片由此提供独立于在致动器伸展方向上的中间位置的致动器扭矩的保持扭矩。

同样地，当致动器处于完全收缩位置时，保持扭矩可以独立于在致动器收缩方向上的中间位置的致动器扭矩。

同时，一个或多个固定式制动单元可以具有相应的咬合的制动垫片，从而提供机舱相对于塔架的大体上刚性的锁定。

在一方面，可移动式制动钳单元通过第一安装销可旋转地连接到可动元件。在一个方面，致动器单元通过第二安装销可旋转地连接到机舱的主框架，第二安装销还连接到固定式制动钳单元。

在一个方面，第一安装销与第二安装销相同。这允许固定式和可移动式制动钳单元相同和/或可互换。

在一个方面，可移动式制动钳单元配置有导向销，该导向销被设置成在主框架中的凹槽相互作用。凹槽可以防止制动钳单元沿径向方向移动。另一个优点可以在于，致动器可以比其他方式伸展得更长。

在一个方面，可移动式制动钳单元可与固定式制动钳单元互换。可移动式卡钳单元可以与固定式制动单元相同。将相似或相同的安装销和主框架，或安装凸缘，准备好接收安装销，制动钳单元可以使用相同的元件容易地设置或重新设置。可以存在多个接收孔，允许多种配置和重新布置。

在一个方面，偏航系统包括至少一对致动器单元，其中第一致动器单元配置成在第二致动器单元的相反方向上收缩和伸展。

这允许相应的第一可移动式制动钳单元在一个方向上操作，并且相应的第二可移动式制动钳单元在相同方向或相反方向上操作。操作可以是同步的或彼此独立的，这样使得当另一个咬合并移动时，一个被定位同时脱离。同时，固定式制动钳单元随时能够咬合和锁定。

因此，在一个方面，偏航系统包括至少一对致动器单元，每个致动器单元具有可移动式制动钳单元和固定式卡钳单元，其中第一致动器单元配置成使第一可移动式制动钳单元在第二致动器单元的相反的方向上收缩和伸展，该第二制动器单元配置成使第二可移动卡钳单元收缩和伸展。

在一个方面，偏航系统配置有固定装置，这样使得塔架成为机舱，反之亦然。本领域技术人员将理解，所公开的布置可以相对于彼此互换。

通过所公开的运行风力涡轮机的方法实现了一个目的。该方法包括相对于塔架定位机舱的动作，通过将所有的固定式制动钳单元的制动盘设置为脱离咬合，以及使相应制动盘进行咬合，将一个、多个或者所有可移动式制动钳单元咬合，来定位机舱。

根据需要，所公开的结构元件可用于实现以下动作。

可以存在通过在相同方向上启动相应的一个、多个或所有致动器来移动一个、多个或所有咬合制动盘的可移动式制动钳单元的动作。

在一个方面，该方法可以进一步包括通过使相应的制动盘脱离，使得一个、多个或所有可移动制动钳单元脱离的动作，以及通过启动相反方向上的一个、多个或所有致动器，移动一个、多个或所有脱离制动盘的可移动式制动钳单元的动作。

在一个方面，该方法还可以包括通过将一个、多个或所有固定式制动钳单元启动在其咬合位置来相对于塔架锁定机舱的动作。

在一个方面，一个或多个但并非所有可移动式制动钳单元可使制动盘咬合并且相应的致动器被锁定，因此，提供了对该保持进行分级的选项，并允许定位未咬合的可移动式制动钳单元，或减少未咬合的可移动式制动钳单元的磨损。

可能存在重复之前概述的一个或多个动作的动作。

通过如上文所概述的运行风力涡轮机的方法来实现一个目的，其中偏航系统包括至少一对致动器单元，每个致动器单元具有可移动式制动钳单元和固定式卡钳单元。第一致动器单元可以被配置为沿第二致动器单元的相反方向使第一可移动式制动钳单元收缩和伸展，该第二致动器单元配置成使第二可移动卡钳单元收缩和伸展。

该方法可以包括通过以下动作将机舱相对于塔架定位的动作。

可能存在将所有固定式制动钳单元设置为脱离制动盘的动作。

可能存在将一个、多个或所有第一可移动式制动钳单元设置在收缩位置的动作。

可能存在将一个、多个或所有第一可移动制动钳单元咬合，使相应的制动盘咬合的动作。

可能存在通过相应的第一致动器单元伸展一个、多个或所有第一可移动式制动钳单元的动作。

类似地，可存在运行风力涡轮机的方法，其中该方法包括通过以下动作将机舱相对于塔架定位的动作。

因此，该方法可以允许一个或多个可移动式制动钳单元使机舱偏航，同时定位其他制动钳单元。同时，固定式制动卡钳单元可用于锁定机舱。

可能存在将所有固定制动钳单元设置为脱离制动盘的动作。

可能存在将一个、多个或所有第二可移动式制动钳单元设置在伸展位置的动作。

可能存在一个、多个或所有第二可移动式制动钳单元咬合，使相应的制动盘咬合的动作。

可能存在通过相应的第二致动器单元收缩一个、多个或所有第二可移动式制动钳单元的动作。

延续前面提到的定位动作，可以存在将第一和第二可移动式制动钳单元分别设置在收缩和伸展位置的动作，并且大致同步地执行伸展和收缩相应的第一和第二制动钳单元的动作。

可能还存在使一个、多个或所有第一可移动式制动钳单元脱离，并收缩一个、多个或所有第一可移动式制动钳单元的动作。

可能还存在使一个、多个或所有第二可移动式制动钳单元脱离，并且伸展一个、多个或所有第二可移动式制动钳单元的动作。

甚至可能存在进一步的通过将一个、多个或所有的固定式制动钳单元启动在其咬合位置，同时收缩相应的第一可移动式制动钳单元或伸展相应的第二可移动卡钳单元来相对于塔架锁定机舱的动作。

可以重复前面提到的动作。

本领域技术人员将理解，伸展的动作可以是收缩的动作，并且收缩的动作可以是伸展的动作。也就是说，事件的方向或顺序可以颠倒。

通过所公开的运行风力涡轮机的方法可以实现一个目的，该方法通过将一个或多个制动钳单元启动在咬合位置而将机舱相对于塔架锁定的动作。

在一个方面，锁定动作可以包括大致同时将两个制动钳单元锁定在咬合位置。

在一个方面，锁定动作可以包括将一个或多个可移动式制动钳单元锁定在咬合位置，同时一个、多个或所有固定式制动钳单元处于脱离位置。

在一个方面，一个或多个致动器主动地或被动地移动相应的可移动式制动钳单元。

在一个方面，当移动低于阈值时，咬合一个、多个或所有固定式制动钳单元。

这进一步允许可移动式制动钳单元在通过启动固定式制动钳单元实现“硬”锁定之前将偏航运动抑制到低于某一特定运动。

抑制可以在主动移动和被动移动之间平衡。

本发明不限于这里描述的实施例，因此所描述的实施例可以以任何方式组合而不背离本发明的目的。

附图说明

仅通过实例并参照附图，对本发明进行描述，其中：

图1示出了风力涡轮机的示范性实施例，

图2示出了根据本发明的偏航系统的示范性实施例，

图3示出了图2中所示的偏航系统的剖视图，

图4示出了制动钳单元和致动器单元的第一设置，

图5示出了制动钳单元和致动器单元的第二设置，

图6a-c示出了根据本发明的使机舱相对风力涡轮机塔架偏航的方法的第一示范性实施例，

图6ai-ci示出了使用固定式制动钳单元和可移动式制动钳单元的实施例，

图7a-f示出了使机舱偏航的方法的第二示范性实施例，

图7ai-fi示出了使用固定式制动钳单元和可移动式制动钳单元的实施例，以及

图8a-b、bi示出了驱动单元的示范性实施例以及制动钳单元和致动器单元的相应设置；这可以应用于还使用固定式制动钳单元的配置。

在下文中，将逐个描述这些图，并且附图中看到的不同部件和位置将在不同的附图中以相同的数字编号。在特定附图中所示出的所有部件和位置并非必须与该附图一起进行讨论。

标号列表

1风力涡轮机

2塔架

3机舱

4轮毂

5风力涡轮机叶片

6偏航系统

7制动钳单元(可移动式)

8致动器单元

9可动元件

10主框架

11制动盘

12安装凸缘

13偏航轴承单元

14第一轴承部分

15第二轴承部分

16第一安装销

17凹槽

18第二安装销

19卡钳结构

20制动垫片

21制动钳单元(固定式)

22第一制动钳单元

22.7第一可移动式制动钳单元

22.21第一固定式制动钳单元

23第一致动器单元

24旋转方向

25第二制动钳单元

25.7第二可移动式制动钳单元

25.21第二固定式制动钳单元

26第二致动器单元

27参考偏航角

28期望偏航角

29驱动单元

30管道或管系统

31泵系统

具体实施方式

图1示出了风力涡轮机1的示范性实施例。风力涡轮机1包括设置在地基(未示出)上的风力涡轮机塔架2。机舱3设置在风力涡轮机塔架2的顶部，并配置成经由偏航系统(图2中示出)相对风力涡轮机塔架2偏航。轮毂4相对机舱3可旋转地设置，其中至少两个风力涡轮机叶片5安装至轮毂5。在此处，风力涡轮机1配置有三个风力涡轮机叶片5。转子，即轮毂4及风力涡轮机叶片5，经由驱动轴(未示出)连接至设置在机舱3中的发电机(未示出)，用于产生电能输出。

图2示出了偏航系统6的示范性实施例，其包括多个制动钳单元7和其他数量的致动器单元8。致动器单元8和制动钳单元7成对设置并且通过控制单元(未示出)单独地或同步地操作。致动器单元8在此示出为线性致动器，其具有可伸展活塞杆形式的可动元件9。制动钳单元7在此示出为可移动式制动钳单元。

每个致动器单元8的一端通过安装销(图3和4中示出)牢固地连接到位于机舱3中的主框架10。致动器单元8的另一端通过另一个安装销(图3和4中示出)连接到相邻的制动钳单元7。

制动钳单元7相对制动盘11可移动地设置，制动盘11安装在风力涡轮机塔架2上，例如安装在风力涡轮机塔架2的顶端设置的安装凸缘12上。

致动器单元8配置成通过伸展或收缩可动元件9使制动钳单元7相对致动器单元8并从而相对制动盘11移动。

图3示出了图2中所示的偏航系统6的剖视图，其中偏航系统还包括滚珠轴承形式的偏航轴承单元13。偏航轴承单元13具有第一轴承部分14和相对第一轴承部分14可旋转地设置的第二轴承部分15。第一轴承14牢固地连接到主框架10，并且第二轴承部分15牢固地连接到风力涡轮机塔架2的安装凸缘12。

制动钳单元7连接到第一安装销16，第一安装销16的形式为朝主框架10延伸的滑动导向销。主框架10具有设置在底端中的凹槽17，该凹槽17配置成接收第一安装销16的自由端。当制动钳单元7移动时，第一安装销16能够沿凹槽17滑动。第一安装销16和凹槽17防止制动钳单元7沿径向移动。

图4示出了制动钳单元7和致动器单元8的第一设置。致动器单元8通过第二安装销18连接到主框架10，如图3所示，通过合适的紧固装置，例如螺栓、螺钉或其他紧固件将其牢固地连接到主框架10的底端。

可动元件9的自由端可旋转地连接到第一安装销16。可替代地或额外地，致动器单元8的另一端可旋转地连接到第二安装销18。这使得致动器单元8基本上能够跟随制动钳单元7的旋转运动。

制动钳单元7包括卡钳结构19，其中设有多个制动垫片20。制动垫片20配置成可移动的制动垫片，其可以在咬合位置和脱离位置之间移动，在咬合位置，制动垫片向制动盘11施加压力，在脱离位置，制动垫片不向制动盘11施加压力。此处制动钳单元7配备有两个制动垫片，但它可以配备更少或更多的制动垫片。

图5示出了制动钳单元7和致动器单元8的第二设置。该设置不同于图4中所示的设置，因为是致动器单元8’连接至两个制动钳单元7、21。此处，一个制动钳单元7被配置为如上所述的可移动式制动钳单元，而另一个制动钳单元21被配置为固定式制动钳单元。

制动钳单元21还连接到第二安装销18，该第二安装销18牢固地连接到主框架10，由此防止制动钳单元21沿径向方向移动。制动钳单元21具有与图4所示的制动钳单元7相同的结构。在该实施例中，致动器单元8’比致动器单元8具有更大的可动元件9’，因此具有更大的驱动扭矩。

图6a-c示出了根据本发明的相对于风力涡轮机塔架2使机舱3偏航的方法的第一示范性实施例。该实施例适于仅需要相对小的偏航运动时。

包括第一制动钳单元22和第一致动器单元23的第一对被设置成使得第一致动器单元23面向一个旋转方向(由箭头24指示)。包括第二制动钳单元25和第二致动器单元26的第二对设置成使得第二致动器单元26面向相反的旋转方向(由箭头24’指示)。

首先，机舱3定位在参考偏航角(由箭头27指示)，如图6a所示。第一和第二制动钳单元22、25都放置在它们的咬合位置，使得每个制动钳单元22、25的制动垫片20向制动盘11施加压力。可选地，第一和第二制动钳单元22、25进一步定位在参考位置。

如图6b所示，如果需要沿逆时针方向的偏航运动，启动第一致动器单元23，使可动元件9伸展，并由此使第一制动钳单元22朝向伸展位置伸展。启动第二致动器单元26，使可动元件9收缩，并由此使第二制动钳单元25向收缩位置收缩。

当机舱3偏航到期望的偏航角(由箭头28’指示)例如，重新对准风向时，停止第一和第二致动器单元23、26的运动。然后，通过驱动单元(在图8示出)将第一和第二致动器单元23、26保持在其当前位置，从而将机舱3锁定在期望的偏航角。

如图6c所示，如果需要沿顺时针方向的偏航运动，启动第一致动器单元23，并使可动元件9收缩，并且由此使第一制动钳单元22朝向收缩位置收缩。启动第二致动器单元26并使可动元件9伸展，并由此使第二制动钳单元25朝向伸展位置伸展。

当机舱3偏转到期望的偏航角(由箭头28”表示)时，第一和第二致动器单元23、26的运动停止，并且机舱3被锁定在如上所述的期望的偏航角。

第一和第二致动器单元23、26的相对运动限定了一个角度段(由箭头28’和28”所指示的端点)，其中偏航系统6能够使机舱3偏航而不必重新定位制动钳单元7。

图6ai-ci示出了实施图5的设置的实施例。附图仅是说明性的，并且本领域技术人员能够将制动钳单元和致动器设置为具有所需间距，所需间距根据所安装的设置的数量和/或致动器和臂的尺寸而定。

在i-标记的图中，一个制动钳单元7被配置为如上所述的可移动式制动钳单元，而另一个制动钳单元21被配置为固定式制动钳单元。该实施例是实施的一个实例，并描述了一种特定的操作模式。

图6ai示出了围绕圆周设置的成对的制动钳单元和致动器单元。

参照图6a-c中的命名，存在第一设置，其具有连接到第一致动器单元23的第一可移动式制动钳单元22.7以及第一固定式制动钳单元22.21。存在第二设置，其具有连接到第二致动器单元26的第二可移动式制动钳单元25.7和第二固定式制动钳单元25.21。

机舱3定位在参考偏航角27中。第一和第二固定式制动钳单元22.21、25.21可处于咬合位置。可替代地或另外地，第一和第二可移动式制动钳单元22.7、25.21可处于使机舱3相对于塔架2锁定的咬合位置。

当只有固定式制动钳单元21咬合时，相应的可移动卡钳单元7可以定位为准备好进行运动。相应的第一和第二可移动式制动钳单元22.7、25.7甚至可以定位为准备好彼此独立地进行运动。

如果偏航运动是沿逆时针方向，如图6bi所示，存在几种选择。

第一可移动式制动钳单元22.7可以准备好伸展以及咬合。固定式制动钳单元21可以脱离。

第一致动器单元23可以伸展并导致逆时针的偏航。

第二可移动式制动钳单元25.7可以准备好收缩以及咬合。第二致动器单元26可以收缩并导致逆时针的偏航。

可以同时执行相应的第一和第二致动器单元23、26的启动。结果是在逆时针旋转方向24上偏航。

也可以通过首先在逆时针方向24a上的第一偏航中移动第一可移动式制动钳单元22.7来执行偏航。在此期间，第二可移动式制动钳单元25.7或者已经就位或者正被就位。第一可移动式制动钳单元22.7可以脱离且第二可移动式制动钳制动钳单元25.7可以咬合和收缩，并在逆时针方向24b的第二偏航中继续第一偏航。固定式制动钳单元21随时能够咬合。

当达到期望的偏航角28’时，固定式制动钳单元21可以咬合，从而将机舱3锁定在该位置。可移动式制动钳单元7或者可以支持该锁定或者准备好(即定位为)收缩和/或伸展。可移动式制动钳单元7也可以咬合并且致动器锁定。

相反地，在图6ci中示出了沿顺时针方向偏转到期望的偏航角28”。

图7a-f示出了根据本发明的相对于风力涡轮机塔架2使机舱3偏航的方法的第二示范性实施例。该实施例是适于需要相对大的偏航运动时。

首先，机舱3定位在参考偏航角(由箭头27指示)中，如图7a所示。第一和第二制动钳单元22、25都放置在它们的咬合位置，使得每个制动钳单元22、25的制动垫片20向制动盘11施加压力。可选地，第一和第二制动钳单元22、25进一步定位在参考位置。

如图7b-f所示，如果需要沿逆时针方向的偏航运动，第一制动钳单元22保持在咬合位置，使得制动垫片20保持与制动盘11接触。启动第一致动器单元23伸展可动元件9，从而使第一制动器卡钳单元22朝向伸展位置伸展，如图7b所示。机舱3从而偏航到第一中间偏航角。

第二制动钳单元25移动到脱离位置，在该脱离位置，制动垫片20不向制动盘11施加压力，从而使第二制动钳单元25能够相对于制动盘11滑动。启动第二致动器单元26伸展可动元件9，从而使第二制动钳单元25朝向伸展位置滑动，如图7b所示。因此，在第一制动钳单元22用于使机舱3偏航时，第二制动钳单元25s复位。

然后，第二制动钳单元25移动到咬合位置，在该咬合位置制动垫片20向制动盘11施加压力。启动第二致动器单元26并使可动元件9收缩，由此使第二制动钳单元24朝向收缩位置收缩，如图7c所示。因此，机舱3偏航到第二中间偏航角。

第一制动钳单元2移动到脱离位置，使得制动垫片20不向制动盘11施加压力，从而使第一制动钳单元25能够相对于制动盘11滑动。启动第一致动器单元23并使可动元件9收缩，并由此使第一制动钳单元25朝向收缩位置滑动，如图7c所示。因此，第一制动钳单元22复位，同时第二制动钳单元25用于使机舱3偏航。

如果需要相同方向上进一步的偏航运动，则如图7d和图7e所示，分别重复上文所述关于图7b和图7c的过程。这使得能够通过使用由控制单元(未示出)控制的蠕动功能将机舱3偏航到更远的中间偏航角。

当机舱3偏航到所期望的偏航角(由箭头28”’指示)时，例如，重新对准风向时，停止第一和第二致动器单元23、26的运动，并且第一和第二制动钳单元22、25移动到它们的咬合位置。然后，通过驱动单元(在图8示出)将第一和第二致动器单元23、26保持在其当前位置，从而将机舱3锁定在期望的偏航角，如图7f所示。可选地，在将机舱3锁定在期望的偏航角之前，第一和第二制动钳单元22、25进一步定位在参考位置。

如上所述，第一和第二致动器单元23、26的相对运动限定了多个角度段，其中偏航系统6能够使机舱3偏航直到其达到期望的偏航角。

图7ai-fi示出了使机舱3相对于风力涡轮机塔架2偏航的方法的实施例。这些图示出了围绕圆周设置的成对的制动钳单元和致动器单元。

参照图7a-f中的命名，存在第一设置，该第一设置具有连接到第一致动器单元23的第一可移动式制动钳单元22.7以及第一固定式制动钳单元22.21。存在第二设置，其具有连接到第二致动器单元26的第二可移动式制动钳单元25.7和第二固定式制动钳单元26.21。

图7ai示出了定位在参考偏航角27中的机舱3。固定式制动钳单元21可以咬合以将机舱3锁定在参考位置。可移动式制动钳单元7可以已就位、正在就位或已咬合以提供额外的锁定。

如果需要沿逆时针方向到期望的偏航角28”’(图7fi)的偏航运动，可以执行以下动作。

第一可移动式制动钳单元22.7可以准备好处于收缩位置且随后咬合。固定式制动钳单元21脱离。如果第二可移动式制动钳单元25.7咬合，则它们也脱离。

可以启动第一致动器23以使第一可移动式制动钳单元22.7沿逆时针方向伸展并且咬合，机舱3移动到第一中间偏转角。在同时或在此之前，通过伸展致动器单元，第二可移动式制动钳单元25.7沿顺时针方向24’移动。这在图7bi中示出。

继续并如图7ci所示，第二可移动卡钳单元25.7与盘咬合。第一可移动卡钳单元22.7脱离。然后，第二可移动卡钳单元25.7通过收缩第二致动器单元26沿逆时针方向24移动。由此，机舱移动到第二中间偏转角。在这样做的同时，第一可移动式制动钳单元22.7可以通过收缩第一致动器23沿顺时针方向24移动来准备。

固定式制动钳单元21随时可以咬合并锁定机舱。在一个方面，固定式制动钳单元21可以恰好在脱离和咬合相应的第一和第二可移动卡钳单元22.7、25.7之前和之后咬合，反之亦然。在另一方面，仅将要咬合的第一和第二可移动卡钳22.7、25.7的相应的第一或固定式制动钳单元22.21、25.21进行咬合和脱离。

图7di-fi示出了在实现期望的偏航角28”’之前的中间偏航角位置的重复动作。此时，固定式制动钳单元21可以咬合，将机舱3锁定在期望的偏航角28’”中。然后可以定位或准备第一和第二可移动式制动钳单元22.7、25.7。可选地，可移动式制动钳单元7可以咬合并且进一步帮助锁定机舱3。

在另一方面，如果图5中所示的第二设置是根据图6a-ch或图7a-f中所示的方法操作，上述对中的每对还包括第三卡钳单元，即制动钳单元21。在两种方法中，制动钳单元21与第一和第二制动钳单元22、25相的操作相反。当机舱3正在偏航，例如第一和/或第二制动钳单元22、25收缩或伸展，制动钳单元21处于脱离位置。当第一和/或第二制动钳单元22、25复位，例如，沿着制动盘11滑动时，制动钳单元21处于咬合位置。

图8a示出了驱动单元27的示范性实施例，而图8b示出了制动钳单元7和致动器单元8的相应设置。驱动单元29通过合适的流体管道或管系统30连接到相应的制动钳单元7和致动器单元8。驱动单元29包括合适的泵系统31，其配置成在相应的制动钳单元7和致动器单元8之间循环合适的流体。此处，循环的流体是液压油，但是可以使用其他流体。

驱动单元29被配置为根据风力涡轮机1的特定配置和额定容量为每个制动钳单元7产生最大保持转矩和最大驱动转矩。此处，驱动单元29被配置为产生在200knm和1600knm之间的最大保持扭矩和/或在200knm和1600knm之间的最大驱动扭矩。

泵系统31连接到至少一个第一方向控制阀，例如具有三个位置，其转而通过第一组管道或管连接到致动器单元8。泵系统31还连接到至少一个第二方向控制阀，例如具有两个位置，其转而通过第二组管道或管连接到制动钳单元7。方向控制阀的操作由控制单元控制。

图8bi示出了固定式和可移动式类型的制动钳单元的设置。通过增加额外的固定式制动钳单元，可以容易地修改图8a中所示的驱动系统。固定式制动钳单元可以与图8a中所示的可移动式制动钳单元7相同。

本发明可包括以下方面中的一个或多个。

方面1、一种风力涡轮机，包括：

-转子，其相对于机舱设置，该转子包括安装到轮毂的至少两个风力涡轮机叶片，该轮毂配置成可旋转地连接至所述风力涡轮机中的传动系，

-机舱，其通过偏航系统可旋转地连接到风力涡轮机塔架，机舱包括主框架，该主框架配置成在旋转期间支撑转子，主框架在安装时具有面向风力涡轮机塔架的顶端的底端，

-风力涡轮机塔架，其包括设置在所述顶端处的凸缘，该凸缘配置成连接到偏航系统，

-偏航系统，其包括偏航轴承单元，该偏航轴承单元具有第一轴承部分和相对于第一轴承部分可旋转地设置的第二轴承部分，第一轴承部分连接到主框架，第二轴承部分连接到凸缘。偏航系统还包括制动盘和至少一个相对于制动盘设置的制动钳单元，该至少一个制动钳单元包括至少一个制动垫片，该制动垫片配置为在咬合位置和脱离位置之间移动，该至少一个制动钳单元还连接到驱动单元，该驱动单元配置为操作所述至少制动钳单元，

-其中，至少一个致动器单元通过至少一个可动元件连接到所述至少一个制动钳单元，所述至少一个致动器单元配置成通过所述至少一个元件将所述至少一个制动钳在收缩位置和伸展位置之间移动，其中偏航系统被配置成在所述至少一个制动钳单元处于咬合位置时，通过沿一个方向移动所述至少一个致动器单元而使机舱相对于塔架偏航。

方面2、根据方面1的风力涡轮机，其中，所述至少一个致动器单元包括第一致动器单元和至少第二致动器单元，并且所述至少一个制动钳单元包括第一制动钳单元和至少第二制动钳单元，其中第一致动器单元通过第一可动元件连接到第一制动钳单元，并且至少第二致动器单元通过至少第二可动元件连接到至少第二制动钳单元。

方面3、根据方面2的风力涡轮机，其中，第一致动器单元面向一个旋转方向，并且至少第二致动器单元面向相反的旋转方向。

方面、根据方面2或3的风力涡轮机，其中，第一和第二致动器单元配置成在偏航期间独立地进行操作，其中所述第一和第二致动器单元中的一个在一个方向上伸展而所述第一和第二致动器单元中的另一个在沿相反方向收缩。

方面5、根据方面4的风力涡轮机，其中，所述第一和第二制动钳单元还被配置为在偏航期间独立地进行操作，其中所述第一和第二制动钳单元中的一个与制动盘咬合而所述第一和第二致动器单元中的另一个与制动盘脱离。

方面6、根据方面4的风力涡轮机，其中，所述第一和第二制动钳单元配置成在偏航期间同步进行操作，其中所有制动钳单元与制动盘咬合。

方面7、根据方面1至6中任一方面的风力涡轮机，其中，制动盘朝向风力涡轮机塔架的中心延伸，并且至少所述至少一个制动钳单元或所述至少一个致动器单元连接到主框架。

方面8、根据方面1至7中任一方面的风力涡轮机，其中，偏航轴承是滚珠轴承、滚柱轴承或滑动轴承中的一个。

方面9、根据方面1至8中任一方面的风力涡轮机，其中，所述偏航系统配置成在多个角度段内沿一个旋转方向使所述机舱偏航，其中每个角度段由所述至少一个致动器单元的收缩位置和伸展位置确定。

方面10、根据方面1至9中任一方面的风力涡轮机，其中，一定数量的致动器单元和相应数量的制动钳单元沿制动盘的圆周分布，该数量在4和16之间。

方面11、根据方面1至10中任一方面的风力涡轮机，其中，所述偏航系统还包括相对于所述至少一个制动盘设置的至少第三制动钳单元，其中所述至少第三制动钳单元牢固地连接到主框架并进一步连接到至少一个致动器单元。

方面12、一种操作风力涡轮机的偏航系统的方法，包括：

-提供具有相对于机舱设置的转子的风力涡轮机，所述转子包括安装到轮毂的至少两个风力涡轮机叶片，所述轮毂配置成可旋转地连接到风力涡轮机中的传动系，

-将机舱通过偏航系统可旋转地连接到风力涡轮机塔架，机舱包括主框架，该主框架配置成在旋转期间支撑转子，主框架具有安装时面向风力涡轮机塔架的顶端的底端，

-风力涡轮机塔架包括设置在所述顶端处的凸缘，该凸缘配置成连接到偏航系统，

-偏航系统还包括制动盘和相对于制动盘设置的至少一个制动钳单元，该至少一个制动钳单元包括至少一个制动垫片，该制动垫片配置成在咬合位置和脱离位置之间移动，所述至少一个制动钳单元还连接到驱动单元，所述驱动单元被配置为操作所述至少制动钳单元，

-将所述至少一个制动钳单元中的第一个相对于制动盘定位，

-将所述至少一个致动器单元中的第一个相对于所述至少一个制动钳单元进行设置，通过至少一个可动元件将第一致动器单元连接到第二制动钳单元，

-将至少第一致动器单元或第一制动钳单元耦合到至少一个驱动单元，

-通过使第一制动钳单元与制动盘咬合并使第一致动器单元沿一个方向移动，使机舱相对于风力涡轮机塔架偏航，并且

-可选地，通过将第一致动器单元停止在预定位置并保持第一制动钳单元与制动盘咬合，将机舱保持在偏航角。

方面13、根据方面12的风力涡轮机，其中，所述使机舱相对于风力涡轮机塔架偏航的步骤包括：

-在相对于所述一个方向相反的方向或相同方向，进一步移动所述至少一个致动器单元中的至少第二个。

方面14、根据方面13的风力涡轮机，其中，所述方法还包括步骤：

-在移动之前，使所述至少一个制动钳单元中的至少第二个与制动盘脱离咬合，

-将至少第二制动钳单元相对于所述制动盘移动，以及

-在移动之后，将至少第二制动钳单元再次与制动盘咬合。

方面15、根据方面12至14中任一方面的风力涡轮机，其中，所述方法还包括步骤：

-进一步将所述至少一个制动钳单元中的第三个相对于制动盘定位，将所述第三制动钳单元牢固地连接到主框架，

-进一步将第一致动器单元连接到所述第三制动钳单元，以及

-当使机舱偏航时，相对于第三制动钳单元移动第一制动钳单元。

方面16、根据方面12至15中任一方面的风力涡轮机，其中，该方法还包括以下步骤中的至少一个：

-将所述至少一个致动器单元的旧致动器单元与所述至少一个制动钳单元的相邻制动钳单元断开，移除所述旧致动器单元，相对于所述相邻的制动钳单元定位新致动器单元，以及将新致动器单元重新连接到相邻的制动钳单元，或

-将所述至少一个制动钳单元的旧致动器单元与所述至少一个致动器单元的相邻致动器单元断开，移除所述旧制动钳单元，相对于所述相邻致动器单元以及制动盘定位新制动钳单元，并将新制动钳单元重新连接到相邻的致动器单元。