传动装置、变桨系统及风力发电机组的制作方法

1.本公开属于风力发电技术领域，尤其涉及一种传动装置、变桨系统及风力发电机组。


背景技术：

2.在风电技术领域，同步带是用于传递驱动力的重要部件。例如，同步带可以在变桨电机与变桨轴承之间建立传动连接关系，将变桨电机输出的驱动力传递到变桨轴承上，使得与变桨轴承连接的叶片的迎风角度可调。在一定程度上，同步带的可靠性会影响整个风力发电机组的可靠性。
3.目前同步带通常为齿形带，由齿形带(带齿形)、驱动轮和涨紧轮组成变桨系统，齿形带与驱动轮通过齿啮合进行载荷传递，涨紧轮的主要作用是保证齿形带齿形与驱动轮啮合包角，保证齿形带带齿与驱动轮齿的接触面积。在该变桨系统中，齿形带在服役过程中容易发生齿失效，并且在变桨过程中齿形带会发生正向弯曲和反向弯曲，导致齿形带应力集中，长时间的应力集中会引发齿形带疲劳失效。


技术实现要素：

4.本公开的主要目的在于提供一种传动装置，以克服已知技术中的上述缺陷。
5.针对上述目的，本公开提供如下技术方案：
6.本公开的一个方面，提供一种传动装置，适用于变桨轴承，所述传动装置包括第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输出轴、第一传送带、以及驱动件，所述第一传送带的一端连接于所述第一输出轴上，所述第一传送带的另一端用于固定在所述变桨轴承的动圈上，在所述第一输出轴旋转时，所述第一传送带能够缠绕在所述第一输出轴上，或者从所述第一输出轴上缠绕释放；所述驱动件，用于驱动所述第一输出轴旋转。
7.本公开一示例性实施例，所述第一传送带为无齿带。
8.具体地，所述第一传送带的一端与所述第一输出轴的结合处平滑过渡。
9.进一步地，所述第一传送带的一端的厚度沿所述第一传送带的长度方向从边缘向中部逐渐增大，使得所述第一传送带与所述第一输出轴的结合处平滑过渡；或者，所述第一输出轴的外周壁设置有沿其周向延伸的凹槽，所述凹槽的一端的深度与所述第一传送带的一端厚度相同，使得所述第一传送带与所述第一输出轴的结合处平滑过渡，所述凹槽的深度沿所述第一输出轴的周向逐渐减小。
10.本公开另一示例性实施例，所述第一传动组件还包括第二传送带，所述第二传送带的一端固定在所述第一输出轴，另一端用于固定在所述变桨轴承的动圈上，所述第一传送带和所述第二传送带沿所述第一输出轴的轴向间隔设置，且所述第一传送带和所述第二传送带在所述第一输出轴上的缠绕方向相反。
11.可选地，所述传动装置还包括第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输出轴、第三传送带以及第四传送带，所述第三传送带和所述第四传送带沿所述第二输出轴的轴向
间隔设置，所述第三传送带和所述第一传送带用于设置在所述变桨轴承的同一圆周上，且所述第三传送带和所述第一传送带的缠绕方向相反；以及/或者，所述第四传送带和第二传送带用于设置在所述变桨轴承的同一圆周上，且所述第四传送带和第二传送带的缠绕方向相反。
12.进一步地，所述传动装置包括第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输出轴和第三传送带，所述第三传送带的一端固定在所述第二输出轴上，另一端用于固定在所述变桨轴承上，所述第三传送带和所述第一传送带用于设置在所述变桨轴承的同一圆周上，且所述第三传送带和所述第一传送带的缠绕方向相反。
13.具体地，所述传动装置还包括控制器和速度传感器，所述速度传感器用于监测每个传送带的线速度，所述控制器能够根据所述线速度的信息控制每个传送带对应的输出轴的转速。
14.本公开另一方面，提供一种变桨系统，所述变桨系统包括变桨轴承、轮毂和如上所述的传动装置，所述传动装置的驱动件固定于所述轮毂上，以驱动所述变桨轴承的动圈旋转。
15.本公开另一方面，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变桨系统。
16.本公开提供的传动装置、变桨系统及风力发电机组至少具有如下有益效果：本公开提供的传动装置，由于第一传送带的两端分别稳定地连接在第一输出轴和动圈上，因此在第一输出轴旋转的过程中，第一传送带能够稳定地缠绕在第一输出轴上，或者从第一输出轴上缠绕释放，避免出现第一传送带打滑，提高了传动装置的传动稳定性。
附图说明
17.通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
18.图1为本公开一示例性实施例提供的变桨系统的结构图。
19.图2为本公开另一示例性实施例提供的变桨系统的结构图。
20.图3为本公开一示例性实施例提供的第一驱动装置的结构图。
21.附图标记说明：
22.11、第一传动组件；
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12、减速器；
23.13、伺服电机；
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21、第二传动组件；
24.30、动圈；
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31、动圈本体；
25.32、连接凸缘；
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111、第一输出轴；
26.112、第一传送带；
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113、第二传送带；
27.211、第二输出轴；
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212、第三传送带；
28.213、第四传送带；
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111-1、第一轴部；
29.111-2、第二轴部。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施
形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
31.本公开的一个方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组可以包括塔架、设置于塔架顶部的轮毂和安装于轮毂上的叶片，其中，叶片可以通过变桨轴承连接在轮毂上，以使叶片的迎风角度可以调整。
32.本公开提供一种变桨系统，变桨系统可以包括变桨轴承(图未示出)、轮毂以及用于驱动该变桨轴承的动圈30转动的传动装置，叶片可以固定在动圈30上，以通过驱动动圈30转动来实现叶片变桨。
33.参照图1和图2，传动装置可以包括第一传动组件11，第一传动组件11可以包括第一输出轴111、第一传送带112以及驱动件，第一传送带112的一端可以连接于第一输出轴111上，第一传送带112的另一端用于固定在变桨轴承的动圈30上。
34.驱动件可以用于驱动第一输出轴111旋转，在第一输出轴111旋转时，第一传送带112能够缠绕在第一输出轴111上，或者从第一输出轴111上缠绕释放。
35.参照图1，在第一输出轴111顺时针旋转时，第一传送带112的上端可以从第一输出轴111上释放下来，使得第一传送带112的下端可以下移，从而使得动圈30可以顺时针转动。在第一输出轴111逆时针旋转时，第一传送带112的上端可以缠绕在第一输出轴111上，使得第一传送带112的下端可以上移，从而使得动圈30可以逆时针转动。
36.本公开提供的传动装置，由于第一传送带112的两端分别稳定地连接在第一输出轴111和动圈30上，因此在第一输出轴111旋转的过程中，第一传送带112能够稳定地缠绕在第一输出轴111上，或者从第一输出轴111上缠绕释放，避免出现第一传送带112打滑，提高了传动装置的传动稳定性。
37.进一步地，由于第一传送带112稳定地传送而不会发生打滑，所以第一传送带112可以为无齿带，以降低传动装置的制造成本。无齿带，即传送带的与变桨轴承相贴合的一侧表面大致呈平滑表面，即该平滑表面上不设置用于啮合的凸齿或者凹齿，即无齿带是相对于同步齿形带的一种描述方式，该无齿带的平滑表面可以为光滑表面，也可以为粗糙表面，不做特殊限定。除此，无齿带较齿形带来说，不容易发生齿失效，从而也就提高了传动装置的使用可靠性，降低了运维成本。
38.为了进一步提高第一传送带112的使用寿命，第一传送带112的一端与第一输出轴111的结合处可以平滑过渡。可选地，第一传送带112的上端在长度方向边缘可以与第一输出轴111之间平缓过渡，防止第一传送带112缠绕过程中包裹明显的台阶，从而避免第一传送带112的缠绕在第一输出轴111外侧的位于第一传送带112的上端边缘上端在长度方向的边缘的第一传送带112局部应力集中，也就提高了第一传送带112的使用寿命。
39.具体地，第一传送带112的长度方向的端部可以设置为从边缘到中部的方向其厚度逐渐增大，例如但不限于，第一传送带112的上端的厚度可以沿第一传送带112的长度方向从边缘向中部逐渐增大，使得第一传送带112与第一输出轴111的结合处平滑过渡，在第一传送带112缠绕于第一输出轴111的过程中，第一传送带112在第一输出轴111的整个外周上都能平滑过渡，避免了由于第一输出轴111与第一传送带112的上端连接处有台阶而导致的局部应力集中，从而提高了第一传送带112的使用寿命。
40.可选地，厚度逐渐变化的第一传送带112的端部可以为过渡段，该过渡段在第一传
送带112的长度方向的尺寸可以小于第一输出轴111的外壁周长，例如但不限于，过渡段在第一传送带112的长度方向的尺寸为第一输出轴111的外壁周长的一半。
41.本公开另一示例性实施例，第一输出轴111也可以设置有深度逐渐变化的凹槽，以用于容纳第一传送带112的端部，此时第一传送带112可以设置为沿其长度方向厚度均匀，如此第一传送带112每个部位的载荷强度相同，也就进一步了第一传送带112的使用寿命。
42.具体地，第一输出轴111的外周壁设置有沿其周向延伸的凹槽，凹槽的一端的深度可以与第一传送带112的端部厚度相同，使得第一传送带112与第一输出轴111的结合处能够平滑过渡，凹槽的深度沿第一输出轴111的周向可以逐渐减小。
43.本实施例中，驱动件可以为伺服电机13，驱动件可以通过减速器与第一输出轴111连接，但不以此为限。
44.为了能够双向驱动动圈30，以能够双向进行变桨，继续参照图1，第一传动组件11还可以包括第二传送带113，第二传送带113的一端可以固定在第一输出轴111上，另一端可以用于固定在变桨轴承的动圈30上，第一传送带112和第二传送带113沿第一输出轴111的轴向可以间隔设置，以避免相互干涉。
45.进一步地，第一传送带112和第二传送带113在第一输出轴111上的缠绕方向相反，以使得第一输出轴111沿第一方向旋转时，第一传送带112和第二传送带113中的一者可以缠绕在第一输出轴111上，第一传送带112和第二传送带113中的另一者可以从第一输出轴111上缠绕释放，从而使第一传送带112和第二传送带113的协同配合使动圈30沿第一方向转动或者沿其反向转动。本实施例中，第一方向可以为第一输出轴111的顺时针方向，也可以为第一输出轴111的逆时针方向。
46.作为示例，继续参照图1，在第一输出轴111外周可以设置有第一传送带112和第二传送带113，第一传送带112和第二传送带113可以沿第一输出轴111的轴向间隔设置，以避免在第一输出轴111转动过程中第一传送带112和第二传送带113发生干涉。
47.继续参照附图，在初始状态下，第一传送带112可以绕顺时针方向缠绕在第一输出轴111上，第二传送带113可以绕逆时针方向缠绕在第二输出轴211上。在第一输出轴111绕顺时针方向旋转时，第一传送带112的上端将从第一输出轴111上缠绕释放，第一传送带112的下端将能够向下移动。与此同时，第二传送带113的上端在第一输出轴111顺时针旋转时能够缠绕在第一输出轴111上，此时第二传送带113的下端将向上移动，如此通过第一传送带112和第二传送带113的配合可以驱动动圈30顺时针转动，从而可以带动叶片顺时针变桨。
48.当第一输出轴111绕逆时针方向旋转时，第一传送带112的上端可以缠绕在第一输出轴111上，以带动第一传送带112的下端向上移动；与此同时，第二传送带113的上端将从第一输出轴111上缠绕释放，第二传送带113的下端向下移动，通过第一传送带112和第二传送带113的配合，可以驱动动圈30做逆时针转动，从而可以带动叶片做逆时针变桨。
49.由于第一传送带112和第二传送带113在第一输出轴111的轴向上间隔设置，为了避免运动干涉，第一传送带112和第二传送带113分别设置在动圈30的不同圆周上。为了使动圈30的受力更加平衡，传动装置还可以包括第二传动组件21，第二传动组件21可以包括第二输出轴211、第三传送带212以及第四传送带213，第三传送带212和第四传送带213沿第二输出轴211的轴向间隔设置，第三传送带212与第一传送带112设置于动圈30的同一圆周
上，且第三传送带212与第一传送带112的缠绕方向相反，第四传送带213与第二传送带113设置于动圈30的同一圆周上，且与第二传送带113的缠绕方向相反。
50.具体地，可以继续参照图1，传动装置可以包括相间隔设置的第一输出轴111和第二输出轴211，第一输出轴111和第二输出轴211可以大致平行设置，但不以此为限。本实施例中，第一传送带112可以与第三传送带212相对设置，且第一传送带112的下端可以与第三传送带212的下端分别设置在动圈30的同一圆周上，第一传送带112的上端在第一输出轴111上的缠绕方向可以与第三传送带212在第二输出轴211上的缠绕方向相反，使得第一传送带112和第三传送带212配合以为动圈30提供一对扭矩使动圈30能够旋转，从而带动叶片变桨。
51.进一步地，由于第一输出轴111与第二输出轴211平行设置，以图1中的两个输出轴的朝向阅读者的一端为例进行说明。
52.在本实施例中，第一传送带112的上端可以顺时针方向缠绕在第一输出轴111上，即第一传送带112的上端固定在第一输出轴111上，然后将第一传送带112绕顺时针方向缠绕在第一输出轴111上，第一传送带112的下端可以固定在动圈30的第一圆周上，如图所示，第一圆周可以为靠近阅读者一侧的圆周，但不以此为限。第三传送带212的上端可以逆时针方向缠绕在第二输出轴211上，即第三传送带212的上端固定在第二输出轴211上，然后可以将第三传送带212绕逆时针方向缠绕在第二输出轴211上，第三传送带212的下端可以固定在动圈30的第一圆周上。
53.可选地，第一传送带112的下端和第三传送带212的下端之间朝向输出轴一侧的圆心角小于180
°
。可选地，第一传送带112的下端和第三传送带212的下端之间朝向输出轴一侧的圆心角小于150
°
，以缩短传送带的长度，从而使传动装置结构更为紧凑。
54.为了提高传动装置的运行精度，可选地，传动装置还包括控制器和速度传感器，速度传感器用于监测每个传送带的线速度，控制器能够根据线速度的信息控制每个传送带对应的输出轴的转速。如此通过控制器和速度传感器配合，可以使动圈30稳定旋转，提高了传动装置运行的可靠性。
55.参照图3，示出了第一输出轴111的具体结构，伺服电机13通过减速器12连接在第一输出轴111上，第一输出轴111可以包括沿其轴向设置的第一轴部111-1和第二轴部111-2，其中，第二传送带113可以缠绕在第一轴部111-1上，第一传送带112可以缠绕在第二轴部111-2上，但不以此为限。
56.继续参照图2，本公开另一示例性实施例，为了进一步简化传动装置的结构，传动装置还可以包括第二传动组件21，第二传动组件21可以包括第二输出轴211和第三传送带212，第三传送带212的一端可以固定在第二输出轴211上，另一端可以用于固定在变桨轴承上，第三传送带212和第一传送带112用于设置在变桨轴承的同一圆周上，且第三传送带212和第一传送带112的缠绕方向相反。
57.本实施例中，以图2中的两个输出轴的朝向阅读者的一端为例进行说明。传动装置可以包括相平行且间隔设置的第一输出轴111和第二输出轴211，第一传送带112的上端可以绕顺时针方向缠绕在第一输出轴111上，第一传送带112的下端可以固定在第一圆周上，例如但不限于，第一传送带112的下端可以连接在第一圆周的右侧，第三传送带212的上端可以绕逆时针方向缠绕在第二输出轴211上，第三传送带212的下端可以固定在第一圆周
上，第三传送带212的下端可以连接在第一圆周的左侧，以使得第一传送带112的下端可以与第三传送带212的下端可以间隔设置，以能够为动圈30的稳定旋转提供扭矩。
58.可选地，第一传送带112的下端和第三传送带212的下端之间朝向输出轴一侧的圆心角小于180
°
。可选地，第一传送带112的下端和第三传送带212的下端之间朝向输出轴一侧的圆心角小于150
°
，以缩短传送带的长度，从而使传动装置结构更为紧凑。
59.进一步地，为了能够与动圈30稳定地连接，动圈30可以包括动圈本体31和设置在该动圈本体31的外周的连接凸缘32，连接凸缘32可以呈圆弧段间隔设置在同一圆周上，例如但不限于，在第一圆周上间隔设置有3个呈圆弧段形式的连接凸缘32，以降低连接凸缘32的制造成本。如图1和图2所示，3个呈圆弧段形式的连接凸缘32可以等角间隔地设置在同一圆周上，但不以此为限。可选地，连接凸缘32还可以在同一圆周上连续设置以形成为完整的圆环形，但不以此为限。
60.本公开提供的传动装置可以包括第一输出轴111和第一传送带112，第一传送带112的一端可以固定并缠绕在第一输出轴111上，第一传送带112的另一端可以固定在变桨轴承的动圈30上，以在第一输出轴111绕第一方向旋转时，第一传送带112的一端可以缠绕在第一输出轴111上，第一传送带112的另一端将上移从而可以带动动圈30转动，以带动叶片进行变桨。本实施例中，第一方向可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。
61.为了提高传动装置的运行可靠性，使动圈30稳定旋转，第一传送带112的一端和第三传送带212的一端可以分别连接在第一输出轴111和第二输出轴211上，第一传送带112的另一端和第三传送带212的另一端可以间隔连接在动圈30的同一圆周上，且第一传送带112在第一输出轴111上的缠绕方向与第三传送带212在第二输出轴211上的缠绕方向相反，以通过将第一传送带112缠绕在第一输出轴111上时，例如但不限于，在第一输出轴111逆时针旋转时，第二输出轴211可以同向旋转，第三传送带212可以从第二输出轴211上缠绕释放，从而使得动圈30可以同向旋转。可以理解的是，在第一输出轴111反向旋转时，即顺时针旋转时，动圈30可以顺时针旋转。
62.为了进一步提高传动装置的运行可靠性，传动装置可以包括成对设置的第二传送带113和第四传送带213，其连接关系大致可以参考第一传送带112和第三传送带212，在此不再赘述。
63.本公开提供的传动装置，由于传送带固定连接在输出轴上，因此能够有效地避免传送带打滑，为了降低传动装置的制造成本，传送带可以为无齿带，但不以此为限。传送带使用无齿带，也就避免了变桨过程中齿形带疲劳失效等现象出现，从而降低了变桨系统的运维成本。
64.进一步地，以第一传送带112为例，第一传送带112的上端固定在第一输出轴111上，第一传送带112可以顺时针方向缠绕在第一输出轴111上，而不能逆时针方向缠绕在第一输出轴111上，即传送带在输出轴上缠绕方向单一，可以避免传送带双向弯曲带来的疲劳失效，从而可以提高第一传送带112的使用寿命。
65.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
66.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
67.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
68.本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。