[发明专利]转子叶片变桨布置结构

说明书

本发明涉及转子叶片变桨布置结构。本发明描述了一种风力涡轮机的叶片变桨布置结构，所述风力涡轮机具有从轮毂径向向外延伸的若干个叶片轴和围绕每个叶片轴安装的转子叶片，所述叶片变桨布置结构包括：布置在每个转子叶片的根部末端处的齿环；以及用于每个转子叶片的变桨驱动单元，所述变桨驱动单元包括驱动器主体和实现为与转子叶片的所述齿环接合的小齿轮；其特征在于，变桨驱动单元相对于其对应的转子叶片布置成使得所述小齿轮最靠近所述轮毂定位，并且所述驱动器主体沿从所述轮毂径向向外的方向延伸。本发明还描述了一种风力涡轮机。

技术领域

本发明描述了一种风力涡轮机的转子叶片变桨布置结构（pitch arrangement）。本发明还描述了一种风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机优选地被控制成从风中提取尽可能多的能量。因此，供给到电网中的大多数风力涡轮机具有变桨控制系统，该变桨控制系统可以响应于风速或电网需求来控制转子叶片桨距角（pitch angle），并且还用于在风过大的情况下卷起叶片。风力涡轮机的变桨控制系统一般位于轮毂中。常规来说，变桨控制系统被实现为液压系统。然而，由于例如维护的便利性之类的各种原因以及出于环境考虑，电动变桨系统正变得越来越广泛。

对于变桨距控制的转子叶片而言，各种实施例是可能的。在每种情况下，使转子叶片绕其纵向轴线转动。在一种实现中，圆形的叶片根部末端被安装到圆形的桨距环（pitchring），该桨距环又被安装到风力涡轮机的轮毂。桨距环可具有通过变桨系统的相应的小齿轮或齿轮来驱动的内齿环或外齿环。需要例如流体轴承之类的大型环形轴承来确保叶片相对于轮毂的平滑运动。这种类型的叶片设计与变桨系统上的非常高的载荷相关联。

在一种替代性设计中，叶片被安装在圆柱形的叶片轴上，该叶片轴被刚性地固定到轮毂并且从轮毂径向向外延伸。以一定的轴承分隔距离分开的布置在叶片轴和叶片之间的两个或更多个环形轴承确保了叶片在它绕其纵向轴线旋转时的平滑运动。叶片轴的长度可以包括超过总叶片长度的15%，使得作用在叶片上的载荷被均匀地传递到叶片轴上的轴承。在这种情况下，叶片桨距角也可以通过环形齿轮来控制，该环形齿轮包括绕叶片根部末端的齿环，该齿环布置成与变桨系统所驱动的小齿轮接合。与这种类型的设计相关联的一个问题在于，变桨系统的部件，例如包含传动系统的驱动单元、将驱动单元连接到电源和控制器的线缆等，必须被容纳在靠近叶片的轮毂区域中。此外，每个转子叶片的变桨驱动单元都必须被安装成使得它相对于叶片轴静止。在一个已知的实施例中，变桨驱动单元被安装到轮毂和转子叶片的根部末端之间的叶片轴的暴露的内部。在该设计中，叶片轴的长度包括轴承分隔距离和这种“额外的长度”，这是因为叶片轴的暴露部分必须足够长以容纳变桨驱动单元。然而，由于转子叶片和轴承于是必须从轮毂进一步向外定位，因此轴承所经受的载荷是相应较高的。轴承的尺寸必须设定成承受这种载荷。这增加了轴承的成本。替代地或附加地，叶片轴必须被制作得更长。因此，必须保留一定长度的叶片轴来安装变桨驱动单元的必要性增加了总体成本和重量，这特别是因为叶片轴通常由铸钢制成。

因此，本发明的一个目的在于提供一种克服了上述问题的改进的变桨系统。

发明内容

该目的通过根据本发明的风力涡轮机的转子叶片变桨布置结构，以及通过根据本发明的风力涡轮机来实现。

根据本发明，所述叶片变桨布置结构意在用于风力涡轮机中，所述风力涡轮机具有从轮毂径向向外延伸的若干个叶片轴和围绕每个叶片轴安装的转子叶片。根据本发明的叶片变桨布置结构包括：布置在每个转子叶片的轮毂端处的环形齿轮的齿环；以及用于每个转子叶片的变桨驱动单元，所述变桨驱动单元包括实现为与转子叶片的齿环接合的小齿轮，以及用于使所述小齿轮转动的驱动器。根据本发明的叶片变桨布置结构其特征在于，变桨驱动单元相对于其对应的转子叶片布置成使得所述小齿轮最靠近所述轮毂定位，并且驱动器主体从所述轮毂径向向外延伸。