一种风力发电机偏航制动机构

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，具体为一种风力发电机偏航制动机构。

背景技术

风能是最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一，使用清洁，成本较低，取用不尽，且风力发电为经济增长提供稳定电力供用的同时，可以缓解空气污染、水污染等问题，是各类新能源开发中，相对成熟进而具有大规模开发的发电方式，风力发电机在使用时，需要设置偏航系统，确保机头始终朝向来风方向，以提高发电效率，偏航制动机构是在机头旋转至朝向来风方向时，由偏航系统控制迅速制动使得机头保持朝向来风方向的一种制动机构。

然而，现有的风力发电机在进行偏航制动时，是利用齿圈对偏航电机直接驱动旋转的齿轮进行限制，会使得偏航电机的驱动轴受制动限制迅速停止旋转，即在偏航电机的驱动轴旋转时施加反向的力矩，长期如此容易导致偏航电机故障率提高，从而影响偏航电机的使用寿命，进而影响风力发电机偏航系统的工作寿命问题，并且现有的制动器设置在支撑轴承内圈处进行制动导致制动的摩擦面积较小，使得制动效果不高，机头最终偏转的位置误差较大，偏航精度较低，影响发电效率。

发明内容

本发明提供了一种风力发电机偏航制动机构，具备偏航电机的故障率低且制动效果好的优点，解决了背景技术中提到的技术问题。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种风力发电机偏航制动机构，包括定位固定架、支撑轴承、旋转固定架，定位固定架与旋转固定架之间设有支撑轴承，且定位固定架固定安装在风力发电机的机架上，旋转固定架的顶部固定安装有风力发电机的机头，所述定位固定架顶部的外沿设有摩擦盘，所述旋转固定架顶部的外沿设有若干偏航电机，且若干偏航电机底部的驱动轴上均固定套装有位于定位固定架下方的主动锥形齿轮，所述支撑轴承的外侧固定套装有限位齿圈，每个所述限位齿圈与每个主动锥形齿轮之间均传动连接有被动锥形齿轮，所述旋转固定架顶部的外沿设有位于若干制动液压缸，且每个制动液压缸分别位于偏航电机的一侧，每个所述制动液压缸的活塞轴固定连接有推杆，每个所述推杆的底端固定套接有同一块环形推板，所述环形推板的底部设有位于摩擦盘上方的制动环盘，所述推杆与被动锥形齿轮轴承套接，且推杆下移时主动锥形齿轮与限位齿圈传动连接断开。

可选的，所述旋转固定架底部的外沿设有对应偏航电机数量的若干组定位轴，且每组定位轴的数量为五个，五个定位轴均与偏航电机的驱动轴错位，每组定位轴的底端固定连接有一个定位轴承，且定位轴承的底圈固定连接有传动齿轮，所述传动齿轮的外沿与限位齿圈的外沿啮合，所述传动齿轮上活动套装有位于推杆两侧的限位滑轴，且限位滑轴位于定位轴承的内侧，所述限位滑轴的底端固定连接有位于传动齿轮下方的挡板，两个所述限位滑轴的顶端固定连接有同一个被动锥形齿轮，所述挡板的顶部与传动齿轮的底部接触时，被动锥形齿轮的外沿恰好与主动锥形齿轮的外沿啮合。

可选的，所述推杆的外侧与传动齿轮的内侧，且挡板的顶部与所述传动齿轮的底部接触时，所述被动锥形齿轮的外沿恰好与主动锥形齿轮的外沿啮合，所述被动锥形齿轮、限位滑轴均位于定位轴的内侧。

可选的，所述制动环盘的数量为两个，两个所述制动环盘分别设于推杆的内侧和外侧，且每个制动环盘均由两块多或多块摩擦片拼接而成。

本发明提供了一种风力发电机偏航制动机构，具备以下有益效果：

1、该风力发电机偏航制动机构，通过偏航电机驱动旋转的主动锥形齿轮与支撑轴承底圈固定套装的限位齿圈之间设置传动连接的被动锥形齿轮，配合控制制动推杆推动的制动环盘设于支撑轴承、旋转固定架的外沿，在控制制动环盘移动进行制动的推杆还带动被动锥形齿轮移动取消主动锥形齿轮与限位齿圈之间的传动，使得偏航电机直接驱动旋转的主动锥形齿轮不受制动限制而停止旋转，在偏航电机在自身断电关闭下直至停止旋转，有效的避免偏航制动时，限位齿圈对偏航电机直接驱动旋转的主动锥形齿轮进行限制，使得偏航电机的驱动轴受制动限制迅速停止旋转，即在偏航电机的驱动轴旋转时施加反向的力矩，长期如此容易导致偏航电机故障率提高，从而影响偏航电机的使用寿命，进而影响风力发电机偏航系统的工作寿命问题；

2、该风力发电机偏航制动机构，通过控制制动的制动环盘设于支撑轴承的外沿，两个由多块摩擦片拼接而成的制动环盘与摩擦盘贴合进行制动，相较于现有的风力发电机偏航制动机构将多个制动器设置在支撑轴承内圈处进行制动的技术方案来说，显著的提高了制动环盘的制动面积，从而提高了制动效果，使得机头最终偏转的位置误差减小，从而提高了偏航精度，进而提高了发电效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1的A处局部放大示意图；

图3为本发明图2结构定位轴承的俯视示意图；

图4为本发明图2结构环形推板的仰视示意图。

图中：1、定位固定架；2、支撑轴承；201、限位齿圈；3、旋转固定架；4、偏航电机；401、主动锥形齿轮；5、定位轴；6、定位轴承；7、传动齿轮；701、限位滑轴；702、挡板；703、被动锥形齿轮；8、制动液压缸；9、推杆；10、环形推板；101、制动环盘；11、摩擦盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种风力发电机偏航制动机构，包括定位固定架1、支撑轴承2、旋转固定架3，定位固定架1与支撑轴承2的底圈固定连接，且定位固定架1固定安装在风力发电机的机架上，旋转固定架3固定安装在支撑轴承2的顶圈，且旋转固定架3的顶部固定安装有风力发电机的机头，旋转固定架3顶部的外沿设有若干组驱动机头偏航的偏航电机4，旋转固定架3底部的外沿固定有若干组定位轴5，且定位轴5的组数与偏航电机4的数量相同，每组定位轴5的数量为五个，且五个定位轴5均与偏航电机4的驱动轴错位，使得定位轴5的连接作用与偏航电机4驱动主动锥形齿轮401旋转互不干扰，每组定位轴5的底端固定连接有一个定位轴承6，且定位轴承6的底圈固定连接有传动齿轮7，支撑轴承2底圈的外侧固定套装有限位齿圈201，且限位齿圈201的外沿与传动齿轮7外沿啮合，旋转固定架3顶部的外沿还设有若干个制动液压缸8，且每个制动液压缸8分别位于每个偏航电机4的一侧，每个制动液压缸8底部的活塞轴分别固定连接有推杆9，且每个推杆9的底端分别贯穿每个传动齿轮7轴承套装有同一个环形推板10，环形推板10的底部设两个制动环盘101，两个制动环盘101分别位于推杆9的内侧和外侧，且每个制动环盘101均由两块多或多块摩擦片拼接而成，以便将制动环盘101整体固定在环形推板10上，从而提高制动环盘101的制动面积，进而提高制动效果，保障偏航制动后机头的位置精度，使得发电效率提高，定位固定架1顶部的外沿设有位于制动环盘101下方的摩擦盘11，传动齿轮7上活动套装有位于推杆9两侧的限位滑轴701，且限位滑轴701位于定位轴承6的内侧，限位滑轴701的底端固定连接有位于传动齿轮7下方的挡板702，两个限位滑轴701的顶端固定连接有同一个被动锥形齿轮703，挡板702的顶部与传动齿轮7的底部接触时，被动锥形齿轮703的外沿恰好与主动锥形齿轮401的外沿啮合，被动锥形齿轮703、限位滑轴701均位于定位轴5的内侧，且被动锥形齿轮703的中部与推杆9顶端的外侧轴承套接，且推杆9的外侧与传动齿轮7的内侧不接触。

在偏航系统控制风力发电机的机头进行偏航转动时，偏航系统控制推杆9驱动活塞轴带动推杆9、环形推板10、被动锥形齿轮703整体上移，至被动锥形齿轮703与主动锥形齿轮401接触，同时控制偏航电机4通电驱动主动锥形齿轮401带动被动锥形齿轮703旋转，从而带动传动齿轮7旋转，在限位齿圈201的限位啮合作用下，使得旋转固定架3、偏航电机4、定位轴5、定位轴承6、传动齿轮7整体绕限位齿圈201的轴心旋转，从而将旋转固定架3上的机头旋转至朝向来风方向，以提高发电效率，待机头旋转至朝向来风方向时，偏航系统控制偏航电机4停止驱动轴的旋转，同时推杆9驱动活塞轴带动环形推板10、被动锥形齿轮703整体下移，使得环形推板10底部的制动环盘101与定位固定架1上的摩擦盘11接触进行摩擦制动，来使得机头停止偏航动作，此时，被动锥形齿轮703与主动锥形齿轮401分离。

通过两个由多块摩擦片拼接而成的制动环盘101与摩擦盘11贴合进行制动，相较于现有的风力发电机偏航制动机构将多个制动器设置在支撑轴承2内圈处进行制动的技术方案来说，显著的提高了制动环盘101的制动面积，从而提高了制动效果，使得机头最终偏转的位置误差减小，从而提高了偏航精度，进而提高了发电效率，并且，在进行偏航制动的过程中，活塞轴驱动推杆9带动制动环盘101移动进行制动的同时，还带动被动锥形齿轮703下移，使得被动锥形齿轮703与主动锥形齿轮401分离，从而使得偏航电机4直接驱动旋转的主动锥形齿轮401与支撑轴承2外侧的限位齿圈201之间传动取消，以便紧急制动下旋转固定架3整体停止绕限位齿圈201旋转后，被动锥形齿轮703、传动齿轮7均受制动限制而停止，而偏航电机4驱动轴直接驱动旋转的主动锥形齿轮401不受制动限制而停止旋转，偏航电机4在自身断电关闭下直至停止旋转，有效的避免偏航制动时，限位齿圈201对偏航电机4直接驱动旋转的主动锥形齿轮401进行限制，使得偏航电机4的驱动轴受制动限制迅速停止旋转，即在偏航电机4的驱动轴旋转时施加反向的力矩，长期如此容易导致偏航电机4故障率提高，从而影响偏航电机4的使用寿命，进而影响风力发电机偏航系统的工作寿命问题。

工作时，在风向发生变化后，偏航系统控制制动液压缸8启动驱动推杆9带动环形推板10上移，使得制动环盘101与摩擦盘11分离，同时被动锥形齿轮703上移至与主动锥形齿轮401啮合，偏航电机4通电启动驱动主动锥形齿轮401旋转，经被动锥形齿轮703、传动齿轮7的传动，在限位齿圈201对传动齿轮7的粘合限位下，使得旋转固定架3、偏航电机4整体绕限位齿圈201旋转，从而使得旋转固定架3上的机头偏航转动，至机头朝向来风方向，偏航电机4停止驱动主动锥形齿轮401旋转，同时，制动液压缸8推动推杆9带动环形推板10下移，使得制动环盘101与摩擦盘11接触摩擦制动，至旋转固定架3整体停止偏航转动，同时被动锥形齿轮703随之下移与主动锥形齿轮401分离，对偏航电机4进行保护，即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。