风力发电机及其液压变桨系统的制作方法

本实用新型涉及风力发电领域，具体地说，本实用新型涉及一种风力发电机及其液压变桨系统。

背景技术：

由于液压系统的输出力矩大、惯性小、结构简单并且响应迅速，目前在一些大型风力发电机或具有大型叶片的风力发电机上采用了液压变桨系统，以便更容易进行变桨控制，提高对风向改变的响应速度，减小桨叶振动，提高变桨精度高以及可靠性。当液压变桨系统和变桨控制器结合使用时，系统结构性的载荷也可以得到一定程度的缓解，使传动平稳。

液压变桨系统是由液压站作为动力源，液压油为传递介质，把将油缸活塞杆的径向推力转变为叶片的变桨力，实现机组变桨。油缸作为重要的执行驱动元件，油缸的连接形式对变桨而言是重要的驱动结构。

目前，有些风力发电机组的液压变桨结构通常采用单缸驱动方式，且大都利用螺栓连接油缸。由于变桨时需要很大的力矩，油缸的输出力矩很大，导致连接螺栓的强度不足以长期承受交变载荷而产生疲劳问题，不能满足作业要求，容易造成故障和安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于风力发电机的液压变桨系统，整体上提高其结构强度，确保精准可靠地完成变桨。

本实用新型的另一目的在于提供一种风力发电机。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于风力发电机的液压变桨系统，该液压变桨系统包括油缸，油缸的一端通过轮毂侧连接装置连接到风力发电机的轮毂，另一端通过变桨驱动装置连接到与风力发电机的变桨轴承的内圈固定的安装盘，油缸的两端能够相对于各自的轮毂侧连接装置和变桨驱动装置转动，并且油缸的安装方向与变桨轴承所在的平面平行且与变桨轴承的中心错开。

优选地，油缸的数量为两个，且两个油缸相对于变桨轴承的中心对称且相互平行地设置。

优选地，所述轮毂侧连接装置包括：连接座，固定到轮毂；销轴，油缸的所述一端通过所述销轴连接到连接座，并且所述销轴相对于连接座位置固定；轴承，安装在所述销轴与油缸的所述一端之间，以使油缸的所述一端能够相对于所述销轴转动。

优选地，所述连接座通过紧固螺栓固定到轮毂，或者所述连接座为轮毂上一体成型的安装耳板。

优选地，所述变桨驱动装置包括：驱动座，固定到安装盘上；销轴，油缸的所述另一端通过所述销轴连接到驱动座，并且所述销轴相对于驱动座位置固定；轴承，安装在所述销轴与油缸的所述另一端之间，以使油缸的所述另一端能够相对于所述销轴转动。

优选地，驱动座具有销轴安装部、定位部以及位于销轴安装部和定位部之间的连接法兰，所述销轴穿过销轴安装部和油缸的所述另一端，连接法兰固定到安装盘，定位部插入到安装盘中。

优选地，油缸的所述另一端被容纳在销轴安装部上开设的凹槽内，或者油缸的所述另一端设置在销轴安装部上面。

优选地，安装盘包括平行且分开地设置的轮毂侧安装盘和叶片侧安装盘，连接法兰固定在轮毂侧安装盘上，定位部至少穿过轮毂侧安装盘。

优选地，定位部进一步穿过叶片侧安装盘，在叶片侧安装盘上固定有连接板，所述定位部的穿过叶片侧安装盘的一端固定到连接板。

优选地，所述销轴穿过连接法兰和定位部而延伸穿过叶片侧安装盘，并固定到叶片侧安装盘。

优选地，在定位部未穿过叶片侧安装盘的情况下，在轮毂侧安装盘与叶片侧安装盘之间进一步设置有加强块，连接法兰通过穿过轮毂侧安装盘、加强块和叶片侧安装盘的紧固螺栓而被固定在轮毂侧安装盘上。

优选地，在连接法兰与安装盘之间还设置有调整垫，以调节油缸的所述另一端相对于安装盘的高度，使油缸的安装方向与变桨轴承所在的平面平行。

优选地，所述销轴通过压板而保持相对于连接座位置固定。

优选地，所述销轴通过压板而保持相对于驱动座位置固定。

另外，本实用新型还提供了一种风力发电机，设置有如上所述的液压变桨系统。

本实用新型所提供的液压变桨系统的变桨驱动装置的受力得到改善，整体提高了液压变桨系统的结构强度，延长了使用寿命，降低了故障率和安全隐患，并且通过利用液压变桨控制，精确可靠地实现了风力发电机的变桨。

另外，本实用新型所提供的风力发电机能够取得与上类似的有益效果。

附图说明

图1是根据本实用新型的第一实施例的液压变桨系统的结构示意图；

图2是图1所示的液压变桨系统的局部剖视图；

图3是根据本实用新型的第二实施例的液压变桨系统的结构示意图；

图4是图3所示的液压变桨系统的局部剖视图；

图5是根据本实用新型的第三实施例的液压变桨系统的结构示意图；

图6是图5所示的液压变桨系统的局部剖视图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

参照图1和图2，图1是根据本实用新型的第一实施例的液压变桨系统的结构示意图，图2是图1所示的液压变桨系统的局部剖视图。

根据本实用新型的实施例，提供了一种用于风力发电机的液压变桨系统，风力发电机的变桨轴承的外圈8与轮毂1固定，内圈9与叶片固定，液压变桨系统利用液压压力推动变桨轴承的内圈9转动，从而带动叶片转动，实现变桨。

该液压变桨系统包括油缸3、轮毂侧连接装置和变桨驱动装置。油缸3的一端通过轮毂侧连接装置连接到轮毂1，且该端相对于轮毂侧连接装置能够转动，油缸3的另一端通过变桨驱动装置连接到与变桨轴承的内圈9固定的安装盘，并且该端相对于变桨驱动装置能够转动。油缸3在安装时需要与变桨轴承所在的平面平行，并且与变桨轴承的中心轴线错开，这样，在油缸3的活塞杆对变桨驱动装置施加推力时，会相对于变桨轴承的中心产生旋转力矩，从而推动安装盘和变桨轴承的内圈9转动。

在下面的实施例中，以油缸3的缸体端302连接到轮毂而活塞杆端301连接到内圈9为例进行描述，当然，油缸3也可以反过来安装。

具体地，参照图1和图2，根据本实用新型的第一实施例，轮毂侧连接装置包括固定到轮毂1的连接座4、销轴6和轴承20。连接座4可以是相对于轮毂1的单独部件，可通过紧固螺栓7固定到轮毂1，还可包括上下两个部分，而油缸3的缸体端302位于这两部分之间。销轴6穿过连接座4和缸体端302而将这两者连接在一起，并且固定到连接座4。轴承20设置在缸体端302与销轴6之间，这样，在销轴6固定不动的情况下，油缸3的缸体端302能够相对于销轴6转动。轴承20可以为关节轴承，当然，轴承20还可以是其他形式的轴承。

销轴6的末端或者上端可以形成有台阶或突起，该台阶可呈凸缘状或者相对于销轴6的其他部分在径向上突出的其他形状。在连接座4上还可设置有压板5，该压板5可通过螺栓固定到连接座4，并且压板5可覆盖或抵住销轴6的台阶，以防止销轴6从连接座4中窜出。

此外，还可在油缸3的缸体端302与连接座4之间设置油缸垫环21，以便保护油缸3，如图2所示，在缸体端302的上下两处都设置了油缸垫环21。

液压变桨系统的变桨驱动装置可具体地包括与安装盘固定的驱动座10、销轴11和轴承18。油缸3的活塞杆端301通过该销轴11与驱动座10连接，同时销轴11与驱动座10固定，并且轴承18安装在活塞杆端301与销轴11之间，从而油缸3的活塞杆端301能够在销轴11不转动的情况下绕销轴11转动。轴承18可以为关节轴承。

这样，在需要变桨时，油缸3的活塞杆伸缩，从而经由销轴11对驱动座10产生推力或拉力，进而相对于变桨轴承的中心产生旋转力矩，促使变桨轴承的内圈9绕其自身的中心轴线转动。

具体而言，驱动座10可以包具有销轴安装部101、定位部103和位于销轴安装部101与定位部103之间的连接法兰102。销轴安装部101用于与油缸3的活塞杆端301连接，连接法兰102用于将驱动座10固定到安装盘，而定位部103可插入到安装盘中，对驱动座10起定位作用，协助固定驱动座10在安装盘上的相对径向位置。

销轴安装部101上可以开设有朝向油缸3敞开的凹槽，用于安装活塞杆端301，也就是说，活塞杆端301直接被置于该凹槽内，而销轴11在图2所示出的方位基础上从上而下地穿过销轴安装部101和活塞杆端301，从而固定这两者。销轴11位于驱动座10上方的末端上可形成有台阶或突起，该台阶可呈凸缘状或者从径向上相对于其他部分突出的其他形状，并且台阶或突起的尺寸也应大于销轴安装部101上的销轴孔，从而可以防止销轴11整个窜入到销轴安装部101内的销轴孔内。在销轴安装部101的顶部还可固定有压板12，该压板12盖住或抵住销轴11末端上的台阶或突起，这样可将销轴11固定到驱动座10，并防止销轴11从驱动座10中窜出。销轴11的另一端可以位于销轴安装部101内。

在油缸3的活塞杆端301与销轴安装部101之间可设置油缸垫环19，以保护活塞杆端301。如图2所示，可在活塞杆端301的上下两处都设置油缸垫环19。

连接法兰102可以通过紧固螺栓13直接固定在安装盘上面，从而将驱动座10与安装盘固定。

在本实用新型的实施例中，安装盘可以是一个盘，也可以是两个以上的盘，在安装盘设置为一个盘时，该安装盘应具有一定的厚度和强度，以能够承受油缸3施加的很大的变桨力，紧固螺栓13可以穿过安装盘来固定连接法兰102进而固定驱动座10，而定位部103可以插入到安装盘中。在下面的描述中，以设置两个安装盘为例进行说明，这两个安装盘可以分别称为轮毂侧安装盘2和叶片侧安装盘17，两个安装盘与变桨轴承平行地设置，并彼此分开一定距离，并且安装盘的边缘均固定到变桨轴承的内圈9。相对于仅设置一个安装盘而言，设置两个以上的安装盘在一定程度上能够加强液压变桨系统的结构强度。

在该示例中，驱动座10的连接法兰102可以经紧固螺栓13固定到轮毂侧安装盘2，另外，还可在轮毂侧安装盘2的另一侧设置加强板14来强化紧固螺栓13与安装盘2的连接强度。

此外，为了能够确保油缸3与安装盘或变桨轴承所在的平面平行，在连接法兰102与轮毂侧安装盘2之间进一步设置有调整垫25，该调整垫25的高度可以调节，从而能够调节油缸3的活塞杆端301相对于安装盘的高度，进而使油缸3与安装盘平行。

驱动座10的定位部103可以穿过轮毂侧安装盘2并延伸到叶片侧安装盘17，定位部103的底端可以插入到叶片侧安装盘17内。在叶片侧安装盘17的另一侧可进一步设置连接板15，该连接板15的尺寸要大于叶片侧安装盘17上的插入孔，定位部103的底端可通过紧固螺栓16固定到连接板15，从而能够在轴向上协助定位驱动座10，并提高与驱动座10的连接强度。

需要说明的是，定位部103在延伸穿过轮毂侧安装盘2与叶片侧安装盘17时，定位部103可与这两个安装盘紧密接触。

下面参照图3和图4对本实用新型的第二实施例进行具体描述。该实施例中的液压变桨系统中的与第一实施例中的相同的部件使用相同的标号指示，以下主要针对于上述实施例中不同的结构或特征进行描述，省略了相同结构或特征的具体描述。

在本实施例中，连接座4不再是与轮毂1相互独立的部件，而是可以作为轮毂1的一部分，即，可以是轮毂1上一体成型的安装耳板，并且可以具有上下两个安装耳板，油缸3的缸体端302设置于两个安装耳板之间利用销轴6连接。

变桨驱动装置的驱动座10与油缸3的活塞杆端301之间的连接方式可如下：活塞杆端301直接置于驱动座10的销轴安装部101上面，销轴11从上而下地穿过活塞杆端301和销轴安装部101，从而将两者连接在一起。

在本实施例中，销轴11被设置成直径不同的两段，位于销轴安装部101内的直径要小于位于活塞杆端内的直径。换句话说，销轴11上设置有台阶，该台阶可放置于销轴安装部101的顶面上。另外，销轴11的位于销轴安装部101外侧的末端被压板12固定在销轴安装部101上，这种固定结构与销轴11上的台阶一起防止销轴11窜动。

驱动座10的定位部103仅穿过轮毂侧安装盘2，其底端位于轮毂侧安装盘2与叶片侧安装盘17之间。销轴11的另一端可以被置于销轴安装部101内，也可以如图4所示的那样穿过销轴安装部101而延伸穿过叶片侧安装盘17，在叶片侧安装盘17的另一侧固定有压板23，压板23的尺寸要大于叶片侧安装盘17上的插入孔，具体地压板23可通过螺栓固定到叶片侧安装盘17，销轴11可以固定到该压板23。

紧固螺栓13延伸穿过轮毂侧安装盘2与叶片侧安装盘17来固定连接法兰102，并在这两个安装盘之间可进一步设置有加强块22，该加强块22可以呈环形，紧固螺栓13还穿过该加强块22，从而提高驱动座10与安装盘之间的连接强度。

在本实施例中，也可如图2中所示，在连接法兰102与轮毂侧安装盘2之间设置调整垫，以调节活塞杆端301的高度。此外，还可以采用其他方式调节油缸3的高度，例如，如图4所示，在活塞杆端301与销轴安装部101之间可设置垫环24，该垫环24的高度可调节，从而能够调节活塞杆端301相对于安装盘的高度。由于活塞杆端301直接安装在驱动座10上面，所以这种高度调节结构更加简便。另外，垫环24还可起到保护油缸3的作用，这样便可省略油缸垫环。另外，在活塞杆端301与压板12之间也可设置垫环24，以从上下两个方向保护油缸3。

另外，在图4中，没有示出油缸3的缸体端302与销轴6以及活塞杆端301与销轴11之间的轴承。

下面参照图5和图6对本实用新型的第三实施例进行具体描述。该实施例中的液压变桨系统中的与第一和第二实施例中的相同的部件使用相同的标号指示，以下主要针对于上述实施例中不同的结构或特征进行描述，省略了相同结构或特征的具体描述。

在本实施例中，轮毂侧连接装置与第二实施例相同，在此不再赘述。

变桨驱动装置的驱动座10的销轴安装部101上开设有与第一实施例相同的凹槽，油缸3的活塞杆端301置于该凹槽内，利用销轴11连接。

驱动座10的定位部103穿过轮毂侧安装盘2，且其底端位于轮毂侧安装盘2与叶片侧安装盘17之间。

销轴11的另一端可置于销轴安装部101内。

紧固螺栓13从上而下依次穿过连接法兰102、调整垫25、轮毂侧安装盘2、加强块22和叶片侧安装盘17而将驱动座10固定到安装盘。

另外，在图6中，没有示出油缸3的缸体端302与销轴6以及活塞杆端301与销轴11之间的轴承。

在本实用新型的以上实施例中，连接法兰102可具有各种形状，例如，圆形、椭圆形等，只要能够将驱动座10连接到安装盘便可。

驱动座10的内部可以设置孔结构，以降低其自身的重量。

油缸3的缸体端302还可直接设置在连接座4上面。

另外，液压变桨系统还可以设置有两个油缸3，这两个油缸3彼此平行地设置，并且两个油缸3相对于变桨轴承的中心对称，在进行变桨时，两个油缸3同时进行伸缩运动，共同为风力发电机的叶片提供变桨力。

另外，在以上实施例中不同的特征可以相互组合以形成其他实施例。例如，在第一实施例中，销轴11可以穿过叶片侧安装盘17，如第二实施例中那样。在第二实施例中，驱动座10的定位部103可以延伸到叶片侧安装盘17处并与叶片侧安装盘17固定。第二和第三实施例中的连接座4的形式还可以应用到第一实施例中。

当需要进行变桨时，油缸3的活塞杆伸缩，从而对销轴11产生推力或拉力，力进而通过驱动座10传递到安装盘和变桨轴承的内圈9，将油缸3提供的直线推力转变成旋转力矩，从而带动叶片进行变桨操作。

本实用新型所提供的液压变桨系统能够提供足够大的变桨力，并且由于液压压力的调节较为快捷，且惯性小，所以对风向改变的响应很快，能够提高发电效率，并能够减小变桨时的振动，精确可靠地实现了风力发电机的变桨。另外，该液压变桨系统采用销轴连接油缸，使得整体的结构强度得到了显著的提高，有助于延长使用寿命，降低故障率和安全隐患，并且油缸的拆卸更加简便，从而简化了油缸的维护和更换。

另外，本实用新型还提供了一种风力发电机，该风力发电机包括上述液压变桨系统，风力发电机的其他结构请参考现有技术，再次不再赘述。

上面对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。