電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是一種電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供了一種高可靠性、低成本、且占用空間較小的風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪轂、變槳軸承外圈和變槳軸承內(nèi)圈，變槳軸承外圈設(shè)置在輪轂上，變槳軸承內(nèi)圈與變槳軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)配合，還包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈的圓周邊緣上，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端安裝有關(guān)節(jié)軸承，關(guān)節(jié)軸承鉸接在輪轂上。利用直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供的直線運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)化為變槳軸承內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，避免采用復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此整個(gè)機(jī)構(gòu)的占用的空間大幅減小，整個(gè)機(jī)構(gòu)完全在輪轂內(nèi)部，不用在輪轂上開(kāi)孔，增強(qiáng)了輪轂剛性，其具有質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高可靠性、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是一種電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]全球進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行的兆瓦級(jí)以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均采用了變槳距技術(shù)，變槳距控制與變頻技術(shù)相配合，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在各種工況下都能夠獲得最佳的性能，減少風(fēng)力對(duì)風(fēng)機(jī)的沖擊，它與變頻控制一起構(gòu)成了兆瓦級(jí)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心技術(shù)，隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)越性越來(lái)越突出，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的可靠性有了大大的提高，擁有高的風(fēng)能利用系數(shù)和不斷優(yōu)化的輸出功率曲線由于葉輪的重量有所減輕，因此風(fēng)力機(jī)的受力狀況得到極大的改善，使風(fēng)力機(jī)始終保持最佳的轉(zhuǎn)換率，從而獲得最大的功率輸出，提高風(fēng)能利用率。
[0003]與風(fēng)力發(fā)電變槳類似，其它發(fā)電方式也采用類似的技術(shù)，例如太陽(yáng)能發(fā)電，其就需要轉(zhuǎn)動(dòng)光伏組件使得其獲得最佳的光照角度。這些追蹤技術(shù)與風(fēng)力的變槳技術(shù)類似，如下所述。
[0004]目前風(fēng)電機(jī)組普遍采用獨(dú)立變槳距的三槳葉結(jié)構(gòu)，以往用于風(fēng)力發(fā)電的變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通常采用下面三種方式:液壓變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)齒輪變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和同步帶變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0005]液壓變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用液壓油缸作為原動(dòng)機(jī)，其主要由動(dòng)力源液壓泵站、控制模塊、蓄能器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸等構(gòu)成，其基本原理是:液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)推動(dòng)固定于變槳軸承內(nèi)圈的偏心塊推動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)的一種變槳機(jī)構(gòu)，液壓缸的一端固定安裝于風(fēng)機(jī)葉片的輪轂上，另一端固定安裝于回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈，從而通過(guò)液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)槳距角的改變。液壓變槳系統(tǒng)具有響應(yīng)頻率快、轉(zhuǎn)矩大、重量輕，定位精確，便于集中布置，能快速準(zhǔn)確的把葉片調(diào)整到預(yù)定節(jié)距等優(yōu)點(diǎn)，但是由于液壓變槳控制過(guò)程較為復(fù)雜，同時(shí)存在潛在的油泄露，受溫度變化影響大(不宜在高溫或低溫下運(yùn)行)，及后期維護(hù)成本高等問(wèn)題，為了避免液壓系統(tǒng)漏出的廢油進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部，影響電氣設(shè)備的工作和腐蝕電線，需要定期對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，并且需要對(duì)液壓系統(tǒng)定期換油，從而大大增加了風(fēng)機(jī)設(shè)備的維護(hù)和檢修成本。
[0006]電動(dòng)齒輪變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由動(dòng)力源伺服電動(dòng)機(jī)、控制模塊、蓄電池與執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速器、齒輪等組成，其結(jié)構(gòu)原理是用電動(dòng)機(jī)作為變槳?jiǎng)恿Γㄟ^(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)的輸出軸齒輪旋轉(zhuǎn)，輸出軸齒輪與槳葉根部回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)側(cè)的齒輪嚙合，帶動(dòng)槳葉進(jìn)行變槳。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、能對(duì)槳葉進(jìn)行單獨(dú)控制，精度高，但其動(dòng)態(tài)性相對(duì)較差，由于驅(qū)動(dòng)的扭矩大，傳動(dòng)過(guò)程中接觸的齒數(shù)較少，齒間容易發(fā)生應(yīng)力集中導(dǎo)致齒輪壽命縮短，驅(qū)動(dòng)過(guò)程中較大的慣性不易控制且如連續(xù)頻繁的進(jìn)行變槳調(diào)節(jié)容易產(chǎn)生過(guò)量的熱負(fù)荷而損壞。[0007]同步帶變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由減速電機(jī)、小帶輪、張緊輪，同步帶，大帶輪等組成，其原理是減速電機(jī)固定在輪轂支架上小帶輪安裝在減速電機(jī)上，張緊輪安裝在支架上，通過(guò)同步帶將小帶輪與大帶輪連接在一起實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其特點(diǎn)是同步帶傳動(dòng)為柔性連接，能緩和沖擊載荷，無(wú)需潤(rùn)滑與維護(hù)。其缺點(diǎn)為同步帶的壽命受機(jī)構(gòu)運(yùn)行環(huán)境影響非常大，橡膠一旦出現(xiàn)老化，同步帶就會(huì)出現(xiàn)變形，拉長(zhǎng)和開(kāi)裂等現(xiàn)象這時(shí)容易出現(xiàn)跳齒現(xiàn)象。由于同步帶受的載荷大，在后期維護(hù)中拉長(zhǎng)現(xiàn)象很容易出現(xiàn)，變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在維護(hù)過(guò)程中張緊的次數(shù)會(huì)比較頻繁。當(dāng)同步帶到達(dá)使用壽命時(shí)更換同步帶比較困難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可靠性高且占用空間較小的風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0009]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪轂、變槳軸承外圈和變槳軸承內(nèi)圈，所述變槳軸承外圈設(shè)置在輪轂上，所述變槳軸承內(nèi)圈與所述變槳軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)配合，還包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈的圓周邊緣上，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端安裝有關(guān)節(jié)軸承，所述關(guān)節(jié)軸承鉸接在輪轂上。
[0010]進(jìn)一步的是，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和絲杠，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子為中空狀設(shè)置有螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)或中空狀轉(zhuǎn)子與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)連接，所述絲杠與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相互配合，所述電機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈的圓周邊緣上，所述關(guān)節(jié)軸承安裝在絲杠的一端。
[0011]進(jìn)一步的是，所述螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括螺母和至少兩根滾柱，所述螺母同軸固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，所述滾柱上設(shè)置有螺旋齒，滾柱、螺母和絲杠三者的齒形相互匹配，所述滾柱設(shè)置在絲杠與螺母之間使得三者配合傳動(dòng)，形成行星滾柱絲杠副。
[0012]進(jìn)一步的是，還包括安裝架，所述安裝架通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝變槳軸承內(nèi)圈的圓周邊緣上，所述電機(jī)鉸接安裝在安裝架上。
[0013]進(jìn)一步的是，所述軸承為圓錐滾柱軸承、圓柱滾子軸承或軸套。
[0014]進(jìn)一步的是，還包括安裝耳，所述安裝耳固定安裝在輪轂內(nèi)，所述關(guān)節(jié)軸承通過(guò)銷軸鉸接在安裝耳上。
[0015]進(jìn)一步的是，還包括絲杠防塵罩，所述絲杠防塵罩安裝在絲杠上。
[0016]進(jìn)一步的是，還包括變頻器、編碼器和制動(dòng)器，所述變頻器與編碼器均與電機(jī)電連接以控制電機(jī)，所述制動(dòng)器設(shè)置在電機(jī)的尾部或側(cè)面，尾部為電磁制動(dòng)器，側(cè)面為塊式制動(dòng)器。
[0017]進(jìn)一步的是，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少設(shè)置有兩個(gè)，所有直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以變槳軸承內(nèi)圈的中心點(diǎn)對(duì)稱，且所有直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向相同。
[0018]進(jìn)一步的是，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有兩個(gè)，兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以變槳軸承內(nèi)圈的直徑對(duì)稱，且兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向相反。
[0019]本實(shí)用新型另一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種更加省力的的外置式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0020]本實(shí)用新型還提供了一種外置式電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪轂、變槳軸承外圈和變槳軸承內(nèi)圈，所述變槳軸承內(nèi)圈設(shè)置在輪轂上，所述變槳軸承內(nèi)圈與所述變槳軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)配合，還包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和連桿；
[0021]所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝架、電機(jī)和絲杠，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子為中空狀設(shè)置有螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)或中空狀轉(zhuǎn)子與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)連接，所述絲杠與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相互配合，所述電機(jī)安裝在安裝架上；
[0022]所述輪轂設(shè)置有兩個(gè)支撐耳，所述絲杠的兩端分別連接在兩個(gè)支撐耳上；
[0023]所述連桿一端鉸接在變槳軸承外圈上，另一端鉸接在安裝架上。
[0024]本實(shí)用新型的有益效果是:利用直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供的直線運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)化為變槳軸承內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，這就避免采用復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此這使得整個(gè)機(jī)構(gòu)的占用的空間大幅減小，而且直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是直接安裝在變槳軸承內(nèi)圈上的，這充分利用了變槳軸承內(nèi)圈的空間，整個(gè)機(jī)構(gòu)完全在輪轂內(nèi)部，不用再輪轂上開(kāi)孔，增強(qiáng)了輪轂剛性，其整體質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低。也可以將整個(gè)機(jī)構(gòu)布置在輪轂外，其結(jié)構(gòu)形式如圖6，該結(jié)構(gòu)使整個(gè)系統(tǒng)更省力，原因是增大了力臂。直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在采用本實(shí)用新型優(yōu)選的方案時(shí)，其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng):能適應(yīng)各種高低溫環(huán)境且能保證產(chǎn)品可靠性和壽命。無(wú)污染、環(huán)保:采用電能作為消耗能源，而不是油類作為消耗能源。傳動(dòng)效率高。使用壽命長(zhǎng)。能耗低:采用直驅(qū)技術(shù)，使系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的功率要求非常低。制造成本低。故障率低:極為簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大減小了發(fā)生故障的概率。產(chǎn)品維護(hù)容易:只要周期性地對(duì)絲杠和軸承加注潤(rùn)滑油脂，不需要專門的維護(hù)工人。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是單推風(fēng)力發(fā)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下視圖；
[0027]圖3是雙推風(fēng)力發(fā)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下視圖；
[0028]圖4是一推一拉風(fēng)力發(fā)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下視圖；
[0029]圖5是滾柱、螺母和絲杠三者的爆炸圖；
[0030]圖6是外置式電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]圖中零部件、部位及編號(hào):1-直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、2-安裝架、3-銷軸、4-銷軸限位塊、5-軸承蓋板、6-軸承、7-螺栓組、8-擋塊、9-防塵罩、10-抱箍、11-變槳軸承外圈、12-變槳軸承內(nèi)圈、13-輪轂、14-滾柱、15-螺母、16-絲杠、17-連桿。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]對(duì)于一般的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)機(jī)的葉片是三個(gè)，所以一整套變槳系統(tǒng)需要三個(gè)本實(shí)用新型所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每一個(gè)本實(shí)用新型的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)葉片，且三個(gè)電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按120度均勻的布置在圓周上。為了使描述簡(jiǎn)潔，僅對(duì)單個(gè)的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，三個(gè)電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理相同，三者的聯(lián)動(dòng)可通過(guò)中央控制器控制。
[0034]如圖1所示，本實(shí)用新型包括輪轂13、變槳軸承外圈11和變槳軸承內(nèi)圈12，所述變槳軸承外圈11設(shè)置在輪轂13上，所述變槳軸承內(nèi)圈12與所述變槳軸承外圈11轉(zhuǎn)動(dòng)配合，還包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈12的圓周邊緣上，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的一端安裝有關(guān)節(jié)軸承，所述關(guān)節(jié)軸承鉸接在輪轂13上。直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I設(shè)置在變槳軸承內(nèi)圈12的圓周邊緣上，在考慮干涉和受力限制的情況下可以根據(jù)需要設(shè)置直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I與變槳軸承內(nèi)圈12圓心之間的距離。在風(fēng)力發(fā)電需要變槳時(shí)，需要轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)圈12來(lái)帶動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)，此時(shí)啟動(dòng)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1，利用其前進(jìn)或后退從而帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)圈12順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I可以采用液壓缸、電機(jī)等常用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型僅采用了簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此其本身體積較小，可以直接安裝在輪轂13中，而直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I是直接利用了變槳軸承內(nèi)圈12的空間進(jìn)行安裝，因此整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并不需要額外的安裝空間。本實(shí)用新型極為簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以大大減小了發(fā)生故障的概率。
[0035]考慮到環(huán)境適應(yīng)性和維護(hù)成本等原因，如圖1和2所示，本實(shí)用新型推薦的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I包括電機(jī)和絲杠16，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子為中空狀與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)連接或并直接在轉(zhuǎn)子上設(shè)置螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，，所述絲杠16與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相互配合，所述電機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈12的圓周邊緣上，所述關(guān)節(jié)軸承安裝絲杠16的一端。采用中空狀轉(zhuǎn)子與螺母連接或直接以螺母作為轉(zhuǎn)子的電機(jī)可以直接與絲杠16配合，此時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就直接集成在電機(jī)內(nèi)，從而省去了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所占據(jù)的空間，通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向，即可使電機(jī)相對(duì)于絲杠16前后運(yùn)動(dòng)，而電機(jī)與變槳軸承內(nèi)圈12是轉(zhuǎn)動(dòng)配合的，絲杠16與輪轂13是鉸接的，因此電機(jī)在驅(qū)動(dòng)變槳軸承內(nèi)圈12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)自鎖。電機(jī)上最好設(shè)置制動(dòng)器，以在電機(jī)斷電后就自動(dòng)制動(dòng)。電機(jī)采用低轉(zhuǎn)速大扭矩永磁同步直驅(qū)伺服電機(jī)技術(shù)，并結(jié)合了行星滾柱絲杠副技術(shù)而形成本申請(qǐng)的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I。
[0036]如圖1所示的電動(dòng)直線驅(qū)動(dòng)裝置，包括絲杠16和內(nèi)部固定設(shè)置有定子繞組的機(jī)座，還包括設(shè)置于定子繞組內(nèi)的轉(zhuǎn)子、與轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子螺栓組固定連接的螺母15、與所述轉(zhuǎn)子連接的編碼器、以及用于對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的制動(dòng)器，轉(zhuǎn)子上固定設(shè)置有永磁體或由繞線圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子為空心軸，所述轉(zhuǎn)子的一端套接有轉(zhuǎn)子軸承且所述轉(zhuǎn)子通過(guò)所述轉(zhuǎn)子軸承設(shè)置于機(jī)座上；螺母通過(guò)設(shè)置于螺母內(nèi)的滾柱與套接于螺母15內(nèi)的絲杠16螺紋配合連接，滾柱14通過(guò)設(shè)置于端蓋及螺母15內(nèi)的滾柱軸承17設(shè)置于端蓋和螺母15上，螺母15通過(guò)螺母軸承設(shè)置于端蓋和殼體上，端蓋端面設(shè)置有刮油密封環(huán)及擋圈。為了便于安裝電機(jī)，如圖1所示，還包括安裝架2，所述安裝架2通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝變槳軸承內(nèi)圈12的圓周邊緣上，所述電機(jī)安裝在安裝架2上。直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的絲杠16與輪轂13可通過(guò)安裝耳鏈接，所述安裝耳固定安裝在輪轂13上，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的關(guān)節(jié)軸承通過(guò)銷軸3鉸接在安裝耳上。
[0037]螺紋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以直接采用內(nèi)螺紋實(shí)現(xiàn)，推薦采用以下結(jié)構(gòu):所述螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括螺母15和至少兩根滾柱14，所述螺母15同軸固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，所述滾柱14上設(shè)置有螺旋齒，滾柱14、螺母15和絲杠16三者的齒形相互匹配，所述滾柱14設(shè)置在絲杠16與螺母15之間使得三者配合傳動(dòng)。當(dāng)螺母15轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱14自轉(zhuǎn)的同時(shí)也在公轉(zhuǎn)，電機(jī)安裝架公轉(zhuǎn)，這樣就能保證滾柱14在螺母15內(nèi)部只有徑向運(yùn)動(dòng)沒(méi)有軸向移動(dòng)，帶關(guān)節(jié)軸承的絲杠16，絲杠16的齒形與螺母15、滾柱14配合，保證最佳的傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率。關(guān)節(jié)軸承和電機(jī)安裝架的安裝孔保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有一定的軸向和徑向補(bǔ)充，保證電機(jī)和絲杠16的同心度。與絲杠16形成行星滾柱絲杠副。
[0038]本實(shí)用新型行星滾柱絲杠副的螺母15、滾柱14及絲杠16的技術(shù)改進(jìn)基礎(chǔ)主要是在專利號(hào)20131409382.9的專利的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的得到，且本實(shí)用新型的絲杠傳動(dòng)原理與專利號(hào)20131409382.9的傳動(dòng)原理一致。是屬于現(xiàn)有的絲杠技術(shù)和電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)相融合的電機(jī)直驅(qū)技術(shù)，其技術(shù)本質(zhì)屬于力矩直驅(qū)永磁電機(jī)，它能夠消除傳動(dòng)系統(tǒng)中所有的機(jī)械傳動(dòng)部件，如齒輪變速箱，皮帶，滑輪和聯(lián)軸器等，并實(shí)現(xiàn)直接與負(fù)載連接。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于定子繞組由三個(gè)完全相同的在空間相隔120度電角度的對(duì)稱繞組組成，故在通入三相對(duì)稱電源后，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)的為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，且此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永磁體或轉(zhuǎn)子繞組相互吸引。隨著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子與螺母通過(guò)轉(zhuǎn)子螺栓組連接，所以螺母15隨轉(zhuǎn)子等轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。由于絲杠16與螺母15、滾柱14之間為螺紋配合連接，在將機(jī)座及殼體固定好后，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)即可通過(guò)螺母15、滾柱14與絲杠16之間的螺紋配合連接轉(zhuǎn)化為絲杠16的直線運(yùn)動(dòng)。特別的，為了保證傳動(dòng)的穩(wěn)定性和精確性，還可以在所述轉(zhuǎn)子及螺母15設(shè)置止口配合以保證其同心度，螺母15內(nèi)及端蓋上均勻的設(shè)置滾柱14，且所述螺母15通過(guò)滾柱14與絲杠16配合連接
[0039]為了獲得較好的防塵效果，還包括絲杠防塵罩9，所述絲杠防塵罩9安裝在直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的絲杠16上。絲杠防塵罩9可以減少灰塵進(jìn)入絲杠16，確保絲杠16不受外界環(huán)境的影響，保持表面的清潔度。如此可以減少絲杠16的維護(hù)次數(shù)。
[0040]電機(jī)可通過(guò)電氣設(shè)備進(jìn)行控制，例如變頻器、編碼器，所述變頻器與編碼器均與電機(jī)電連接以控制電機(jī)。采用了變頻器對(duì)整個(gè)變槳機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。采用了編碼器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行精確控制，編碼器可以是增量式編碼器，也可以是絕對(duì)式編碼器。
[0041]上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同樣可以運(yùn)用到其它類型發(fā)電中作為發(fā)電跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，只需將輪轂13更替換為固定盤即可，例如在太陽(yáng)能發(fā)電中，利用該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)光伏組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而獲得最佳的光照角度。
[0042]具體來(lái)說(shuō)變槳的工作過(guò)程為:
[0043]當(dāng)風(fēng)機(jī)的變槳作業(yè)為正常運(yùn)行時(shí)的連續(xù)變槳和停止(緊急停止)狀態(tài)下的全順槳。風(fēng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)時(shí)變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)槳葉由90°向0°方向的轉(zhuǎn)動(dòng)以及并網(wǎng)發(fā)電時(shí)槳葉在0°附近的調(diào)節(jié)都屬于連續(xù)變槳。變槳系統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在連續(xù)變槳過(guò)程中是由變頻器和編碼器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向來(lái)進(jìn)行位置和速度控制的。
[0044]當(dāng)風(fēng)機(jī)停機(jī)或緊急情況時(shí)，為了迅速停止風(fēng)機(jī)，變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)槳葉快速轉(zhuǎn)動(dòng)到90°，一是讓風(fēng)向與槳葉平行，使槳葉失去迎風(fēng)面；二是利用槳葉橫向拍打空氣來(lái)進(jìn)行制動(dòng)，以達(dá)到迅速停機(jī)的目的，這個(gè)過(guò)程叫做全順槳。新變槳系統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在全順槳過(guò)程中是由電機(jī)變頻器和編碼器同時(shí)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)快速順槳控制的。
[0045]本實(shí)用新型的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)，例如以下方式:
[0046]如圖2所示，在本實(shí)施方式中，僅設(shè)置有一個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，變槳過(guò)程僅需控制這一個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即可。
[0047]如圖3所示，在本實(shí)施方式中，設(shè)置有兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在圓周方向的驅(qū)動(dòng)方向是相同的，即電機(jī)在絲杠16上的初始位置相同，可以稱為雙推式，這種方式的好處就在于能使變槳軸承內(nèi)圈12的受力平衡。
[0048]如圖4所示，在本實(shí)施方式中，設(shè)置有兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在圓周方向的驅(qū)動(dòng)方向是相反的，即其中一個(gè)電機(jī)在絲杠16上的初始位置為起始端，另一個(gè)電機(jī)在另一根絲杠16上的初始位置為末端，可稱為一推一拉式。此時(shí)可通過(guò)控制系統(tǒng)控制兩者協(xié)同工作，即使得兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變槳軸承內(nèi)圈12的一拉一推。
[0049]當(dāng)然，上述方式僅是眾多方式中典型的幾種，具體還需根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行確定。
[0050]本實(shí)用新型的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以是外置式電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其原理如圖6所示，
[0051]圖6作為本實(shí)用新型的另一種安裝結(jié)構(gòu)形式，即變槳軸承內(nèi)圈12安裝在輪轂13上，風(fēng)機(jī)葉片與變槳軸承外圈11連接。直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的絲杠16兩端安裝關(guān)節(jié)軸承，輪轂外觀設(shè)置有支撐耳，整個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的絲杠16鉸接在輪轂13的支撐耳。變槳軸承外圈11上設(shè)置有連接安裝耳，連桿17 —端鉸接在變槳軸承外圈11的連接安裝耳上，另一端與電機(jī)安裝架2鉸接，當(dāng)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿17帶動(dòng)變槳軸承外圈11做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0052]在外置式電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，其直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I與前述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I相同，其同樣可以采用電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I的優(yōu)選實(shí)施方式，在此不再累述。
【權(quán)利要求】
1.電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪轂(13)、變槳軸承外圈(11)和變槳軸承內(nèi)圈(12)，所述變槳軸承外圈(11)設(shè)置在輪轂(13 )上，所述變槳軸承內(nèi)圈(12 )與所述變槳軸承外圈(11)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，其特征在于:還包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(I )，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(I)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈(12)的圓周邊緣上，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(I)的一端安裝有關(guān)節(jié)軸承，所述關(guān)節(jié)軸承鉸接在輪轂(13)上。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(I)包括電機(jī)和絲杠(16)，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子為中空狀設(shè)置有螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)或中空狀轉(zhuǎn)子與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)連接，所述絲杠(16)與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相互配合，所述電機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在變槳軸承內(nèi)圈(12)的圓周邊緣上，所述關(guān)節(jié)軸承安裝在絲杠(16)的一端。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括螺母(15)和至少兩根滾柱(14)，所述螺母(15)同軸固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)或與轉(zhuǎn)子連接，所述滾柱(14)上設(shè)置有螺旋齒，滾柱(14)、螺母(15)和絲杠(16)三者的齒形相互匹配，所述滾柱(14)設(shè)置在絲杠(16)與螺母(15)之間使得三者配合傳動(dòng)，形成行星滾柱絲杠副。
4.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:還包括安裝架(2)，所述安裝架(2)通過(guò)軸承或軸套可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝變槳軸承內(nèi)圈(12)的圓周邊緣上，所述電機(jī)鉸接在安裝架(2)上。
5.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述軸承為圓錐滾柱軸承、圓柱滾子軸承或軸瓦。
6.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:還包括安裝耳，所述安裝耳固定安裝在輪轂(13 )內(nèi)，所述關(guān)節(jié)軸承通過(guò)銷軸(3 )鉸接在安裝耳上。
7.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:還包括變頻器、編碼器和制動(dòng)器，所述變頻器與編碼器均與電機(jī)電連接以控制電機(jī)，所述制動(dòng)器設(shè)置在電機(jī)的尾部或側(cè)面。
8.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少設(shè)置有兩個(gè)，所有直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以變槳軸承內(nèi)圈(12)的中心點(diǎn)對(duì)稱，且所有直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向相同。
9.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有兩個(gè)，兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以變槳軸承內(nèi)圈(12)的直徑對(duì)稱，且兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向相反。
10.外置式電動(dòng)直驅(qū)式風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪轂(13)、變槳軸承外圈(11)和變槳軸承內(nèi)圈(12 )，所述變槳軸承內(nèi)圈(12 )設(shè)置在輪轂(13 )上，所述變槳軸承內(nèi)圈(12 )與所述變槳軸承外圈(11)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，其特征在于:還包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(I)和連桿(17 ); 所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(I)包括安裝架(2)、電機(jī)和絲杠(16)，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子為中空狀設(shè)置有螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)或中空狀轉(zhuǎn)子與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)連接，所述絲杠(16)與螺紋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相互配合，所述電機(jī)安裝在安裝架(2)上； 所述輪轂(13)設(shè)置有兩個(gè)支撐耳，所述絲杠(16)的兩端分別連接在兩個(gè)支撐耳上； 所述連桿(17) —端鉸接在變槳軸承外圈(11)上，另一端鉸接在安裝架(2)上。
【文檔編號(hào)】F03D7/00GK203783811SQ201420162760
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】盧曉蓉, 周小平, 肖平, 肖云強(qiáng), 胥勛澤, 唐國(guó)華, 錢萬(wàn)勇, 馬奔, 張恒碩, 廖世全 申請(qǐng)人:成都瑞迪機(jī)械實(shí)業(yè)有限公司