[发明专利]风力涡轮机发电机，齿轮传动机构和控制齿轮啮合的方法

说明书

技术领域

关于包括短舱或多个桨叶的风力涡轮机发电机，短舱被支撑在塔架上以进行偏航控制，所述多个桨叶被支撑在毂盘上以进行桨叶的桨距控制，本发明涉及用于控制桨叶的桨距或短舱的偏航的齿轮传动机构和控制齿轮的啮合的方法。更具体地，本发明涉及齿轮传动机构，其包括设置在轴侧的将被控制的相互啮合的齿轮和设置为与齿轮啮合的小齿轮，并涉及控制齿轮传动机构的方法，且还涉及具有该齿轮传动机构的风力涡轮机发电机及其控制方法。

背景技术

参照图11，说明风力涡轮机发电机的示意性结构。在图11中，风力涡轮机发电机100包括直立安装在基座B上的塔架102、设置在塔架102的顶端上的短舱102、固定至短舱104的毂盘106以及固定至毂盘106的多个桨叶108。

短舱104支撑转子毂106并在其中容纳旋转轴110和发电机112。旋转轴110将转矩从转子毂侧传递至发电机侧。

在这种类型的风力涡轮机发电机中，下文列出的专利文献披露了经由齿轮传动机构相对于转子毂106进行桨叶108的桨距控制或相对于塔架102进行短舱104的偏航控制。

例如，参照图12说明专利文献中披露的可变桨距机构。可变桨距机构120包括形成在桨叶108的叶片环122的内圆周上的内齿轮122a，以及用于传递来自驱动小齿轮124的马达的驱动力的齿轮减速器136。小齿轮124旋转以改变桨叶108的桨距。

而且，专利文献2披露了行星齿轮类型的动力传输机构，其配置为使得多个轴在桨叶的基部处设置在桨叶的桨距轴中心附近，并且行星齿轮设置在其中，被可旋转地支撑。行星齿轮转动和旋转，以将桨叶的运动传递至转子，并且还通过由环形马达的旋转构件控制行星齿轮的旋转来控制叶片距。

[专利文献1]JP2003-222070A

[专利文献2]US2009/0016885A1

发明内容

当用如在专利文献1中披露的采用1个小齿轮或如在专利文献2中披露的采用多个小齿轮的齿轮传动机构进行桨距控制时，在齿轮之间存在齿隙(配合齿轮之间的空隙)，因此，即使在小齿轮停止且桨叶的桨距固定时，由于空隙的量中的窜动引起的桨距的微小振荡仍由于外力而发生。并且这可能从齿面的滑动或其上的撞击引起对齿轮的齿面的损坏，并导致耐用性问题。

特别地，风力涡轮机发电机的桨叶经常轮流经受由旋转或风力引起的外力，因此，如果由于对应于齿隙的量的运动引起的齿面的滑动或其上的撞击在长的时间周期内继续存在，齿面易于受损。而且，近年来，风力涡轮机发电机的尺寸不断变大，由此桨叶更多地经受外力，不可避免地作用在每个齿面上的所述外力变大，并且齿轮传动机构甚至更易于受损。

而且，这个问题不仅对如上所述的可变桨距机构构件是普遍的，而且对具有类似机构的短舱转动机构构件(偏航控制)是普遍的。

换句话说，偏航控制机构构造为使得大齿轮形成在设置在短舱底部上的轴承上，并且大齿轮与小齿轮啮合，以由小齿轮的旋转进行偏航控制。在大多数风力涡轮机发电机中，当短舱的方向(偏航方向)固定时，液压制动器设置在齿轮机构旁边，以阻止对应于齿轮的齿隙的量的振动。然而，当未安装用于停止短舱的转向的制动器时，风的外力和风力涡轮机发电机的动力使用于偏航控制的齿轮机构以对应于齿隙的量滑动，因此冲击力加载在齿面上。

考虑到上述问题，在具有作为桨叶的可变桨距机构或作为短舱转向机构的齿轮传动机构的风力涡轮机发电机中，本发明的目标是通过调整齿轮的啮合消除由齿轮之间的齿隙(齿轮间隙)引起的齿轮啮合中的窜动，并降低由齿面的滑动或有轻微的振动引起的对其的撞击引起的对齿轮齿面的损坏，以增强齿轮传动机构的耐用性。本发明提出了一种风力涡轮机发电机的齿轮传动机构，用作可变桨距机构或短舱转向机构，该齿轮传动机构包括：多个小齿轮；多个马达，分别地且独立地驱动所述多个小齿轮；大齿轮，与所述多个小齿轮啮合；和控制器，独立地控制所述多个小齿轮，以调整小齿轮和大齿轮的啮合，从而在小齿轮的运转期间或小齿轮的非运转期间消除由小齿轮和大齿轮之间的齿隙引起的窜动。

而且，本发明还提出了一种控制齿轮传动机构的齿轮啮合的方法，该齿轮传动机构用作风力涡轮机发电机的可变桨距机构或短舱转向机构，并且包括由多个马达分别地且独立地旋转的多个小齿轮和与所述多个小齿轮啮合的大齿轮，该方法包括下述步骤：独立地控制所述多个小齿轮，以调整小齿轮与大齿轮的啮合，从而在小齿轮的运转期间或小齿轮的非运转期间消除由小齿轮和大齿轮之间的齿隙引起的窜动。