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本公开大体上涉及风力涡轮,并且更特别地涉及用于制动风力涡轮的机舱的偏航旋转的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一,并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。机舱包括转子组件,转子组件联接到齿轮箱并且联接到发电机。转子组件和齿轮箱安装在位于机舱内的底板支承框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理来捕获风的动能。转子叶片将动能以旋转能的形式传送,以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后,发电机使机械能转换成电能,并且,电能可传送到容纳于塔架内的转换器和/或变压器并且随后部署到公用电网。现代的风力功率生成系统典型地采取风电场的形式,该风电场具有多个这样的风力涡轮发电机,这些风力涡轮发电机可操作成将功率供应到传送系统,该传送系统将功率提供到电力电网。

为了高效地产生电能,典型地合乎期望的是,风力涡轮的机舱定向成与作用在风力涡轮上的风空气动力学对准。特别地,偏航驱动系统典型地借助于偏航驱动器来执行机舱的该旋转,该偏航驱动器包括多个(电动或液压)马达,其具有合适的齿轮箱,以用于驱动齿轮(小齿轮),该齿轮(小齿轮)与附接到机舱或风力涡轮塔架的环形齿轮或齿轮环啮合。机舱可因此沿风向或偏离风向围绕塔架的纵向轴线旋转,风力涡轮转子安装至该机舱。风力涡轮塔架与机舱之间的可旋转连接被称为偏航轴承。

然而,一旦空气动力学对准经由偏航驱动系统实现,就必须阻止机舱相对于塔架的附加旋转。对附加旋转的阻力典型地经由偏航制动系统提供。特别地,偏航制动系统典型地借助于制动器(例如,偏航马达的电制动器和/或液压制动卡钳)来阻止旋转。

一些现代风力涡轮的偏航制动系统本质上典型地为圆柱形,并且通过底板支承框架插入。这样的偏航制动系统典型地利用偏航轴承的顶部表面作为制动摩擦表面,并且利用底板支承框架作为用于制动载荷促动单元的安装结构。因此,这样的现代偏航制动系统具有摩擦,该摩擦有意地引入到系统中,以减轻反冲。该摩擦大体上从圆盘或液压制动器引入。然而,这样的圆盘和液压制动器还将成本和复杂性引入到偏航制动系统中。再一些另外的偏航制动系统可包括盘式制动布置,其具有位于偏航甲板(deck)上的多个卡钳。

因此,本领域不断地寻求新且改进的系统,以控制风力涡轮的机舱的偏航旋转。因此,本公开针对一种偏航制动组件,其克服先前的偏航制动组件的缺点。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述,或可根据描述而为显然的,或可通过实践本发明而了解。

在一个方面中,本公开针对一种风力涡轮的制动组件。制动组件包括回转环轴承、具有第一马达和第一驱动小齿轮的至少一个第一驱动机构,该第一驱动小齿轮旋转地接合回转环轴承。第一马达通过第一量的力在第一方向上预张紧。制动组件还包括具有第二马达和第二驱动小齿轮的至少一个第二驱动机构,该第二驱动小齿轮旋转地接合回转环轴承。第二马达以第二量的力在第二方向上预张紧。第一方向和第二方向彼此相反,并且第一量的力基本上等于第二量的力。因此,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止回转环轴承的大幅旋转移动。

在实施例中,回转环轴承可为变桨轴承,其定位在风力涡轮的转子叶片和毂之间。在另一实施例中,回转环轴承可为偏航轴承,其定位在风力涡轮的机舱和塔架之间。

在另外的实施例中,第一方向可为顺时针方向,并且第二方向可为逆时针方向,或者反之亦然。

在附加的实施例中,第一驱动机构和第二驱动机构还可分别包括第一驱动齿轮箱和第二驱动齿轮箱。在这样的实施例中,第一驱动齿轮箱和第二驱动齿轮箱分别联接到第一驱动马达和第二驱动马达以及第一驱动小齿轮和第二驱动小齿轮中的每个。

在其它实施例中,第一马达和第二马达可被允许以抖动或略微振荡的方式移动。

在特定的实施例中,制动组件可包括多个第一驱动机构和多个第二驱动机构。在这样的实施例中,第一驱动机构可为多个第一驱动机构中的一个,并且第二驱动机构可为多个第二驱动机构中的一个。

在实施例中,多个第一驱动机构和多个第二驱动机构可以以交替配置围绕回转环轴承沿周向布置。

在另一实施例中,制动组件可包括至少一个附加制动器,以用于当风速超过某个阈值时或者在功率从第一偏航马达或第二偏航马达移除的情况下,将附加的制动力施加于第一偏航马达或第二偏航马达中的至少一个。

在另一方面中,本公开针对一种具有安装在塔架顶上的机舱的风力涡轮的偏航制动组件。偏航制动组件包括偏航轴承,其联接在塔架与机舱之间。此外,偏航制动组件包括:至少一个第一偏航驱动机构,其具有第一偏航马达和第一偏航驱动小齿轮,该第一偏航驱动小齿轮旋转地接合偏航轴承;以及至少一个第二偏航驱动机构,其包括第二偏航马达和第二偏航驱动小齿轮,该第二偏航驱动小齿轮旋转地接合偏航轴承。第一偏航马达通过第一量的力在第一方向上预张紧,并且第二偏航马达以第二量的力在第二方向上预张紧。第一方向和第二方向彼此相反。第一量的力基本上等于第二量的力。因此,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止偏航轴承的大幅移动,由此基本上将机舱维持在预确定的偏航位置中。应当理解的是,偏航制动组件可进一步包括本文中描述的附加特征中的任何特征。

在又一方面中,本公开针对一种用于制动风力涡轮的机舱的方法。该方法包括在风力涡轮的机舱和塔架之间提供偏航轴承。该方法还包括以第一量的力在第一方向上预张紧至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达。此外,该方法包括以第二量的力在第二方向上预张紧至少一个第二偏航驱动机构的第二偏航马达,第一量的力基本上等于第二量的力。此外,该方法包括将与至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达联接的第一偏航驱动小齿轮与偏航轴承接合,以经由第一偏航马达在第一方向上将第一量的力给予至偏航轴承。另外,该方法包括将与至少一个第二偏航驱动机构的第二偏航马达联接的第二偏航驱动小齿轮与偏航轴承接合,以经由第二偏航马达在第二方向上将第二量的力给予至偏航轴承,第一方向和第二方向彼此相反。因此,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止偏航轴承的大幅移动,以便将机舱维持在预确定的偏航位置中。然而,旋转移动的抵消仍然允许马达在某种程度上移动或抖动。应当理解的是,该方法可进一步包括本文中描述的附加步骤和/或特征中的任何步骤和/或特征。

技术方案1. 一种风力涡轮的制动组件,所述制动组件包括:

回转环轴承;

至少一个第一驱动机构,其包括第一马达和第一驱动小齿轮,所述第一驱动小齿轮旋转地接合所述回转环轴承,所述第一马达通过第一量的力在第一方向上预张紧;以及

至少一个第二驱动机构,其包括第二马达和第二驱动小齿轮,所述第二驱动小齿轮旋转地接合所述回转环轴承,所述第二马达以第二量的力在第二方向上预张紧,所述第一方向和所述第二方向彼此相反,所述第一量的力基本上等于所述第二量的力,

其中,所述第一量的力和所述第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许所述第一马达和所述第二马达中的至少一个的抖动,由此防止所述回转环轴承的大幅旋转移动。

技术方案2. 根据技术方案1所述的制动组件,其中,所述回转环轴承包括定位在所述风力涡轮的转子叶片和毂之间的变桨轴承。

技术方案3. 根据技术方案1所述的制动组件,其中,所述回转环轴承包括定位在所述风力涡轮的机舱和塔架之间的偏航轴承。

技术方案4. 根据技术方案1所述的制动组件,其中,所述第一方向包括顺时针方向,并且所述第二方向为逆时针方向。

技术方案5. 根据技术方案1所述的制动组件,其中,所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别进一步包括第一驱动齿轮箱和第二驱动齿轮箱,所述第一驱动齿轮箱和所述第二驱动齿轮箱分别联接到所述第一驱动马达和所述第二驱动马达以及所述第一驱动小齿轮和所述第二驱动小齿轮中的每个。

技术方案6. 根据技术方案1所述的制动组件,所述制动组件进一步包括多个第一驱动机构和多个第二驱动机构,所述至少一个第一驱动机构为所述多个第一驱动机构中的一个,并且所述至少一个第二驱动机构为所述多个第二驱动机构中的一个。

技术方案7. 根据技术方案6所述的制动组件,其中,所述多个第一驱动机构和所述多个第二驱动机构以交替配置围绕所述回转环轴承沿周向布置。

技术方案8. 根据技术方案1所述的制动组件,所述制动组件进一步包括至少一个附加制动器,以用于当风速超过某个阈值时或者在功率从所述第一马达或所述第二马达移除的情况下,将附加的制动力施加于所述第一马达或所述第二马达中的至少一个。

技术方案9. 一种具有安装在塔架顶上的机舱的风力涡轮的偏航制动组件,所述偏航制动组件包括:

偏航轴承,其联接在所述塔架与所述机舱之间;

至少一个第一偏航驱动机构,其包括第一偏航马达和第一偏航驱动小齿轮,所述第一偏航驱动小齿轮旋转地接合所述偏航轴承,所述第一偏航马达通过第一量的力在第一方向上预张紧;以及

至少一个第二偏航驱动机构,其包括第二偏航马达和第二偏航驱动小齿轮,所述第二偏航驱动小齿轮旋转地接合所述偏航轴承,所述第二偏航马达以第二量的力在第二方向上预张紧,所述第一方向和所述第二方向彼此相反,所述第一量的力基本上等于所述第二量的力,

其中,所述第一量的力和所述第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许所述第一马达和所述第二马达中的至少一个的抖动,由此防止所述偏航轴承的大幅移动,由此基本上将所述机舱维持在预确定的偏航位置中。

技术方案10. 根据技术方案9所述的偏航制动组件,其中,所述第一方向包括顺时针方向,并且所述第二方向为逆时针方向。

技术方案11. 根据技术方案9所述的偏航制动组件,其中,所述第一偏航驱动机构和所述第二偏航驱动机构分别进一步包括第一偏航驱动齿轮箱和第二偏航驱动齿轮箱,所述第一偏航驱动齿轮箱和所述第二偏航驱动齿轮箱分别联接到所述第一偏航驱动马达和所述第二偏航驱动马达以及所述第一偏航驱动小齿轮和所述第二偏航驱动小齿轮中的每个。

技术方案12. 根据技术方案9所述的偏航制动组件,所述偏航制动组件进一步包括多个第一偏航驱动机构和多个第二偏航驱动机构,所述至少一个第一偏航驱动机构为所述多个第一偏航驱动机构中的一个,并且所述至少一个第二偏航驱动机构为所述多个第二偏航驱动机构中的一个。

技术方案13. 根据技术方案12所述的偏航制动组件,其中,所述多个第一偏航驱动机构和所述多个第二偏航驱动机构以交替配置围绕所述偏航轴承沿周向布置。

技术方案14. 根据技术方案9所述的偏航制动组件,所述偏航制动组件进一步包括至少一个附加制动器,以用于当风速超过某个阈值时或者在功率从所述第一偏航马达或所述第二偏航马达移除的情况下,将附加的制动力施加于所述第一偏航马达或所述第二偏航马达中的至少一个。

技术方案15. 一种用于制动风力涡轮的机舱的方法,所述方法包括:

在所述风力涡轮的所述机舱和塔架之间提供偏航轴承;

以第一量的力在第一方向上预张紧至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达;

以第二量的力在第二方向上预张紧至少一个第二偏航驱动机构的第二偏航马达,所述第一量的力基本上等于所述第二量的力;

将与至少一个第一偏航驱动机构的所述第一偏航马达联接的第一偏航驱动小齿轮与所述偏航轴承接合,以经由所述第一偏航马达在所述第一方向上将所述第一量的力给予至所述偏航轴承;

将与所述至少一个第二偏航驱动机构的所述第二偏航马达联接的第二偏航驱动小齿轮与所述偏航轴承接合,以经由所述第二偏航马达在所述第二方向上将所述第二量的力给予至所述偏航轴承,所述第一方向和所述第二方向彼此相反,

其中,所述第一量的力和所述第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许所述第一马达和所述第二马达中的至少一个的抖动,由此防止所述偏航轴承的大幅移动,以便将所述机舱维持在预确定的偏航位置中。

技术方案16. 根据技术方案15所述的方法,其中,所述第一方向包括顺时针方向,并且所述第二方向为逆时针方向。

技术方案17. 根据技术方案15所述的方法,其中,所述第一偏航驱动机构和所述第二偏航驱动机构分别进一步包括第一偏航驱动齿轮箱和第二偏航驱动齿轮箱,所述第一偏航驱动齿轮箱和所述第二偏航驱动齿轮箱分别联接到所述第一偏航驱动马达和所述第二偏航驱动马达以及所述第一偏航驱动小齿轮和所述第二偏航驱动小齿轮中的每个。

技术方案18. 根据技术方案15所述的方法,其中,所述第一偏航驱动机构和所述第二偏航驱动机构进一步包括多个第一偏航驱动机构和多个第二偏航驱动机构,所述至少一个第一偏航驱动机构为所述多个第一偏航驱动机构中的一个,并且所述至少一个第二偏航驱动机构为所述多个第二偏航驱动机构中的一个。

技术方案19. 根据技术方案18所述的方法,其中,所述多个第一偏航驱动机构和所述多个第二偏航驱动机构以交替配置围绕所述偏航轴承沿周向布置。

技术方案20. 根据技术方案15所述的方法,所述方法进一步包括当风速超过某个阈值时或者在功率从所述第一偏航马达或所述第二偏航马达移除的情况下,将至少一个附加制动器施加于所述第一偏航马达或所述第二偏航马达中的至少一个。

参考以下描述和所附权利要求书,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示本发明的实施例,并与描述一起用于阐释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开,在附图中:

图1图示根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图;

图2图示根据本公开的风力涡轮的机舱的一个实施例的透视内部视图;

图3图示根据本公开的风力涡轮的偏航轴承的一个实施例的俯视图;

图4图示根据本公开的风力涡轮塔架的部分的透视图;

图5图示根据本公开的制动组件的实施例的透视图;

图6图示根据本公开的制动组件的另一实施例的透视图;

图7图示根据本公开的制动组件的再一实施例的透视图,其特别地图示与制动组件的第一马达和第二马达布置在一起的附加制动器;

图8图示根据本公开的用于制动风力涡轮的机舱的方法的实施例的流程图;

图9图示根据本公开的以度(°)为单位的偏航位置(y轴)对时间(x轴)的实施例的曲线图,其特别地图示从零(0)秒到六(6)秒的多个第一偏航驱动机构和第二偏航驱动机构的第一偏航马达和第二偏航马达的移动分布以及此后的制动分布;以及

图10图示根据本公开的偏航系统速度(y轴)对时间(x轴)的曲线图。

本说明书和附图中的参考字符的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中图示。每个示例通过本发明的阐释而非本发明的限制的方式提供。实际上,对本领域技术人员而言将显而易见的是,可在本发明中作出多种修改和变型,而不脱离本发明的范围或精神。例如,图示或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生再一个另外的实施例。因此,意图的是,本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。

如本文中使用的,用语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用,以将一个构件与另一个构件区分开,并且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

除非本文中另外指定,否则用语“联接”、“固定”、“附接到”等指代直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间构件或特征的间接联接、固定或附接两者。

如在本文中遍及说明书和权利要求书而使用的近似语言适用于修饰可容许变化的任何定量表示,而不会造成与其相关的基本功能的改变。因此,由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个或多个用语修饰的值将不限于指定的精确值。在至少一些实例中,近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度,或用于构建或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如,近似语言可指代处于百分之10的裕度内。

在此且遍及说明书和权利要求书,范围限制组合且互换,除非上下文或语言另外指示,否则这样的范围被标识且包括包含在其中的所有子范围。例如,本文中公开的所有范围都包括端点,且端点能够与彼此独立地组合。

大体上,本公开针对一种风力涡轮的偏航制动组件。特别地,本公开的偏航制动组件提供用于经由风力涡轮的一个或多个偏航马达来制动或维持风力涡轮的机舱的位置而不使用摩擦系统(诸如圆盘或液压制动器)的手段,但是不排除连同摩擦系统使用。因此,在实施例中,偏航马达在大部分时间内用作制动器本身。此外,系统减少了系统中的反冲量。换句话说,系统中的嵌入式摩擦以使得防止反冲的方式维持系统被阻尼。特别地,根据本公开的偏航制动组件包括某个数量的顺时针预张紧的马达,以及相同数量的以相同量的预张力逆时针预张紧的马达(或至少一个其它马达),其中马达自由抖动或移动,而不损害所述预张力。净结果为偏航位置的净抵消,并且有效地将系统锁定到位,同时还允许马达抖动。

现在参考附图,图1图示根据本公开的风力涡轮100的一个实施例的透视图。如示出的,风力涡轮100大体上包括从支承表面104延伸的塔架102、安装在塔架102上的机舱106,以及联接到机舱106的转子108。转子108包括可旋转毂110和至少一个转子叶片112,至少一个转子叶片112联接到毂110并从毂110向外延伸。例如,在图示的实施例中,转子108包括三个转子叶片112。然而,在备选的实施例中,转子108可包括多于或少于三个转子叶片112。每个转子叶片112可围绕毂110隔开,以便于使转子108旋转,以使得动能能够从风转化成可用的机械能,并且随后转化成电能。例如,毂110可以可旋转地联接到定位在机舱106内的电力发电机118(图2),以容许电能产生。

风力涡轮100还可包括集中在机舱106内的涡轮控制器114。然而,在其它实施例中,涡轮控制器114可位于风力涡轮100的任何其它构件内,或者位于风力涡轮外部的位置处。此外,涡轮控制器114可通信地联接到风力涡轮100的任何数量的构件,以便控制构件。照此,涡轮控制器114可包括计算机或其它合适的处理单元。因此,在若干实施例中,涡轮控制器114可包括合适的计算机可读指令,当实施时,该合适的计算机可读指令将涡轮控制器114配置成执行多种不同的功能,诸如接收、传送和/或执行风力涡轮控制信号。

现在参考图2,图示图1中示出的风力涡轮100的机舱106的一个实施例的简化内部视图。如示出的,发电机118可联接到转子108,以用于从旋转能产生电功率,该旋转能由转子108生成。例如,如在图示的实施例中示出的,转子108可包括转子轴122,转子轴122联接到毂110,以用于与毂110一起旋转。转子轴122可由主轴承可旋转地支承。转子轴122可继而通过齿轮箱126可旋转地联接到发电机118的高速轴124,齿轮箱126由一个或多个扭矩臂142连接到底板支承框架136。如大体上理解的,转子轴122可响应于转子叶片112和毂110的旋转而将低速、高扭矩输入提供至齿轮箱126。齿轮箱126可然后配置成将低速、高扭矩输入转换为高速、低扭矩输出,以驱动高速轴124并且因此驱动发电机118。在实施例中,齿轮箱126可配置有多个齿轮比,以便针对给定的低速输入产生高速轴的变化的旋转速度,或者反之亦然。

每个转子叶片112还可包括变桨控制机构120,其配置成使每个转子叶片112围绕其变桨轴线116旋转。变桨控制机构120可包括变桨控制器,其配置成从涡轮控制器114接收至少一个变桨设定点命令。此外,每个变桨控制机构120可包括变桨驱动马达128(例如,任何合适的电动、液压或气动马达)、变桨驱动齿轮箱130,以及变桨驱动小齿轮132。在这样的实施例中,变桨驱动马达128可联接到变桨驱动齿轮箱130,使得变桨驱动马达128将机械力给予至变桨驱动齿轮箱130。类似地,变桨驱动齿轮箱130可联接到变桨驱动小齿轮132,以用于与变桨驱动小齿轮132一起旋转。变桨驱动小齿轮132可继而与在毂110与对应的转子叶片112之间联接的变桨轴承134旋转接合,使得变桨驱动小齿轮132的旋转引起变桨轴承134的旋转。因此,在这样的实施例中,变桨驱动马达128的旋转驱动变桨驱动齿轮箱130和变桨驱动小齿轮132,由此使变桨轴承134和(多个)转子叶片112围绕变桨轴线116旋转。

风力涡轮100还可包括一个或多个偏航驱动机构138,其通信地联接到控制器114。每个(多个)偏航驱动机构138可配置成通过接合风力涡轮100的偏航轴承140来改变机舱106相对于风的角度。偏航轴承140可在偏航轴承对接部146处联接塔架102和机舱106。例如,如图3中示出的,偏航轴承140可包括内座圈148和外座圈150。照此,偏航轴承140的内座圈148可安装至底板支承框架136,而偏航轴承140的外座圈150可安装至塔架102,或者反之亦然。通过使用合适的机械紧固件(诸如螺母-螺栓组合、螺钉、钉子、铆钉,或其它合适的机械紧固装置),或者通过合适的粘合剂,或者通过合适的安装技术(诸如焊接或硬钎焊),可便于安装。在示例性实施例中,内座圈148可具有内座圈孔图案152,其对应于底板支承框架136中的匹配孔图案。类似地,外座圈150可具有外座圈孔图案154,其对应于塔架102顶上的匹配孔图案。在示例性实施例中,偏航轴承140的旋转(诸如内座圈148相对于外座圈150的旋转)可使机舱106相对于塔架102旋转。应当认识到的是,在至少一个实施例中,偏航轴承140可形成有单个座圈148、150,并且塔架102可用作另一个座圈。

如图4中描绘的,在实施例中,参考系统可相对于风力涡轮100限定。在这样的实施例中,可限定轴线(A),其基本上平行于塔架102的中心线并且垂直于支承表面104。轴线(A)可限定风力涡轮100的轴向方向,使得用语“沿轴向”指代沿着或参考轴线(A)的位置、尺寸、平移或移动。轴线可与平面(R)相交。平面(R)可定向成基本上垂直于轴线(A),并且可限定径向方向,如本文中使用的。照此,用语“沿径向”指代沿着或参考相对于轴线(A)的半径的位置、尺寸、平移或移动。另外,弧(C)可沿着平面(R)限定,以便限定周向位置、尺寸、平移或移动。

现在参考图5,呈现根据本公开的制动组件300的实施例的透视图。如示出的,制动组件300包括回转环轴承302。例如,在实施例中,回转环轴承302可对应于变桨轴承134中的一个,其定位在转子叶片112中的一个与风力涡轮100的毂110之间。在另一实施例中,回转环轴承302可为偏航轴承146,其定位在风力涡轮100的机舱106和塔架102之间。

此外,如图5中示出的,制动组件300可包括至少一个第一驱动机构304,其具有第一马达306(例如,任何合适的电动、液压或气动马达)、任选的第一驱动齿轮箱308,以及旋转地接合回转环轴承302的第一驱动小齿轮310。特别地,如示出的,第一马达306通过第一量的力在第一方向(如由箭头312指示的)上预张紧。制动组件300还包括至少一个第二驱动机构314,其具有第二马达316(例如,任何合适的电动、液压或气动马达)、任选的第二驱动齿轮箱318,以及旋转地接合回转环轴承302的第二驱动小齿轮320。在另外的实施例中,应当理解的是,可利用任何数量的第一驱动机构和第二驱动机构,其包括多个第一驱动机构304和多个第二驱动机构314。在这样的实施例中,如图6中示出的,多个第一驱动机构304和多个第二驱动机构314可以以交替配置围绕回转环轴承302沿周向布置。

在这样的实施例中,第一马达306和第二马达316可分别联接到任选的第一驱动齿轮箱308和第二驱动齿轮箱318,使得第一马达306和第二马达316分别将机械力给予至任选的第一驱动齿轮箱308和第二驱动齿轮箱318。类似地,任选的第一驱动齿轮箱308和第二驱动齿轮箱318可各自联接到相应的第一驱动小齿轮310和第二驱动小齿轮320,以用于与其一起旋转。在另外的实施例中,可省略第一驱动齿轮箱308和第二驱动齿轮箱318。

此外,如图5中示出的,第二马达316以第二量的力在第二方向(如由箭头322指示的)上预张紧。因此,如示出的,第一方向和第二方向彼此相反。在特定的实施例中,例如,第一方向可为顺时针方向,并且第二方向可为逆时针方向,或者反之亦然,其中预张力维持成具有针对马达306、316中的每个中的抖动的自由。此外,在这样的实施例中,第一量的力基本上等于第二量的力。因此,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止回转环轴承302的大幅旋转移动。更特别地,第一驱动小齿轮310和第二驱动小齿轮320可与回转环轴承302旋转接合,使得第一驱动小齿轮310和第二驱动小齿轮320分别在相反但相等的方向上的旋转防止回转环轴承302的旋转。还应当注意的是,第一马达306和第二马达316不一定需要在彼此旁边,而是可例如位于回转环轴承302的不同侧上。在若干实施例中,第一马达306和第二马达316可被允许以抖动或略微振荡的方式移动,而不是要求第一马达306和第二马达316保持完全静止。

现在参考图7,在另一实施例中,制动组件300还可包括至少一个附加制动器324、325,以用于当风速超过某个阈值时或者在功率从第一偏航马达或第二偏航马达移除的情况下,将附加的制动力施加于回转环轴承302。在这样的实例中,第一马达306和第二马达316可不能够保持回转环轴承302,并且可开始滑动。在这样的实施例中,第一马达306和第二马达316可具有制动器324、325,其可在适当地预张紧时施加。另外,如示出的,制动组件300还可包括一个或多个传感器326、327,以用于监测风速。因此,当风速超过某个阈值时,控制器328(诸如涡轮控制器114或单独的控制器)可将控制信号发送至制动组件300(即,发送至附加的制动器324、325),使得附加的制动器324、325可施加于第一偏航马达306和第二偏航马达316。

现在参考图8,呈现用于制动风力涡轮的机舱的方法400的一个实施例的流程图。方法400可使用例如上文中参考图1-7论述的本公开的组件300来实施。为了说明和论述的目的,图8描绘以特定顺序执行的步骤。使用本文中提供的公开的本领域普通技术人员将理解,方法400或本文中公开的方法中的任何的多种步骤可以以多种方式调适、修改、重新布置、同时执行或修改,而不偏离本公开的范围。

如(402)处示出的,方法400包括在风力涡轮的机舱和塔架之间提供偏航轴承。如(404)处示出的,方法400包括以第一量的力在第一方向上预张紧至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达。如(406)处示出的,方法400包括以第二量的力在第二方向上预张紧至少一个第一偏航驱动机构的第二偏航马达,第一量的力基本上等于第二量的力。如(408)处示出的,方法400包括将与至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达联接的第一偏航驱动小齿轮与偏航轴承接合,以经由第一偏航马达在第一方向上将第一量的力给予至偏航轴承。如(410)处示出的,方法400包括将与至少一个第二偏航驱动机构的第二偏航马达联接的第二偏航驱动小齿轮与偏航轴承接合,以经由第二偏航马达在第二方向上将第二量的力给予至偏航轴承,第一方向和第二方向彼此相反。因此,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止偏航轴承的大幅移动,由此基本上将机舱维持在预确定的偏航位置中。这样的马达抖动还可被允许在马达中的一个或多个(例如,所有马达或马达的子集)中,并且只要不超过预张力量,就可被有效地锁定。

现在参考图9和图10,提供多种曲线图,以进一步图示本公开的细节。特别地,图9图示根据本公开的以度(°)为单位的偏航位置502(y轴)对时间(x轴)的实施例的曲线图500,其特别地图示从零(0)秒到六(6)秒的多个第一偏航驱动机构和第二偏航驱动机构的第一偏航马达和第二偏航马达的移动分布504以及此后的制动分布506。

因此,如示出的,图9表示如本文中描述的多个第一偏航驱动机构和第二偏航驱动机构的第一偏航马达和第二偏航马达的后接制动分布的移动分布的实施例。如图9中特别地示出的,(多个)偏航驱动机构被命令偏航并从0°移动至2.5°(如0秒和6秒之间示出的)。此外,在这样的实施例中,合乎期望的是,(多个)偏航驱动机构以最小的滑动和最小的反冲无限期地维持2.5°的偏航位置(即,在六(6)秒之后)。此外,假设(多个)偏航驱动机构具有大型齿轮箱,该大型齿轮箱在侵入反冲滞后之前在偏航马达端部上提供相当大量的游隙。

现在参考图10,图示根据本公开的偏航系统速度802(y轴)对时间(x轴)的实施例的曲线图800。因此,如示出的,曲线图800图示作为现实生活中的结果的偏航速率分布的实施例。因此,该曲线图800图示:即使第一偏航马达和第二偏航马达的动作为可察觉的,0°/秒的制动也应当为不可察觉的(即,不能够测量或注意到)。

此外,技术人员将认识到来自不同实施例的多种特征的可互换性。类似地,可由本领域普通技术人员对描述的多种方法步骤和特征以及针对每个这样的方法和特征的其它已知的等同体进行混合和匹配,以根据本公开的原理构建附加的系统和技术。当然,将理解的是,不一定可根据任何特定实施例实现上文中描述的所有这样的目标或优点。因此,例如,本领域技术人员将认识到,本文中描述的系统和技术可以以如下的方式体现或执行:实现或优化如本文中教导的一个优点或一组优点,而不一定实现如可在本文中教导或建议的其它目标或优点。

本发明的另外的方面由以下条款的主题提供:

条款1. 一种风力涡轮的制动组件,制动组件包括:

回转环轴承;

至少一个第一驱动机构,其包括第一马达和第一驱动小齿轮,第一驱动小齿轮旋转地接合回转环轴承,第一马达通过第一量的力在第一方向上预张紧;以及

至少一个第二驱动机构,其包括第二马达和第二驱动小齿轮,第二驱动小齿轮旋转地接合回转环轴承,第二马达以第二量的力在第二方向上预张紧,第一方向和第二方向彼此相反,第一量的力基本上等于第二量的力,

其中,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止回转环轴承的大幅旋转移动。

条款2. 根据条款1的制动组件,其中回转环轴承包括定位在风力涡轮的转子叶片和毂之间的变桨轴承。

条款3. 根据前述条款中的任何的制动组件,其中回转环轴承包括定位在风力涡轮的机舱和塔架之间的偏航轴承。

条款4. 根据前述条款中的任何的制动组件,其中第一方向包括顺时针方向,并且第二方向为逆时针方向。

条款5. 根据前述条款中的任何的制动组件,其中第一驱动机构和第二驱动机构分别进一步包括第一驱动齿轮箱和第二驱动齿轮箱,第一驱动齿轮箱和第二驱动齿轮箱分别联接到第一驱动马达和第二驱动马达以及第一驱动小齿轮和第二驱动小齿轮中的每个。

条款6. 根据前述条款中的任何的制动组件,进一步包括多个第一驱动机构和多个第二驱动机构,至少一个第一驱动机构为多个第一驱动机构中的一个,并且至少一个第二驱动机构为多个第二驱动机构中的一个。

条款7. 根据条款6的制动组件,其中多个第一驱动机构和多个第二驱动机构以交替配置围绕回转环轴承沿周向布置。

条款8. 根据前述条款中的任何的制动组件,进一步包括至少一个附加制动器,以用于当风速超过某个阈值时或者在功率从第一马达或第二马达移除的情况下,将附加的制动力施加于第一马达或第二马达中的至少一个。

条款9. 一种具有安装在塔架顶上的机舱的风力涡轮的偏航制动组件,偏航制动组件包括:

偏航轴承,其联接在塔架与机舱之间;

至少一个第一偏航驱动机构,其包括第一偏航马达和第一偏航驱动小齿轮,第一偏航驱动小齿轮旋转地接合偏航轴承,第一偏航马达通过第一量的力在第一方向上预张紧;以及

至少一个第二偏航驱动机构,其包括第二偏航马达和第二偏航驱动小齿轮,第二偏航驱动小齿轮旋转地接合偏航轴承,第二偏航马达以第二量的力在第二方向上预张紧,第一方向和第二方向彼此相反,第一量的力基本上等于第二量的力,

其中,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止偏航轴承的大幅移动,由此基本上将机舱维持在预确定的偏航位置中。

条款10. 根据条款9的偏航制动组件,其中第一方向包括顺时针方向,并且第二方向为逆时针方向。

条款11. 根据条款9-10的偏航制动组件,其中第一偏航驱动机构和第二偏航驱动机构分别进一步包括第一偏航驱动齿轮箱和第二偏航驱动齿轮箱,第一偏航驱动齿轮箱和第二偏航驱动齿轮箱分别联接到第一偏航驱动马达和第二偏航驱动马达以及第一偏航驱动小齿轮和第二偏航驱动小齿轮中的每个。

条款12. 根据条款9-11的偏航制动组件,进一步包括多个第一偏航驱动机构和多个第二偏航驱动机构,至少一个第一偏航驱动机构为多个第一偏航驱动机构中的一个,并且至少一个第二偏航驱动机构为多个第二偏航驱动机构中的一个。

条款13. 根据条款12的偏航制动组件,其中多个第一偏航驱动机构和多个第二偏航驱动机构以交替配置围绕偏航轴承沿周向布置。

条款14. 根据条款9-13的偏航制动组件,进一步包括至少一个附加制动器,以用于当风速超过某个阈值时或者在功率从第一偏航马达或第二偏航马达移除的情况下,将附加的制动力施加于第一偏航马达或第二偏航马达中的至少一个。

条款15. 一种用于制动风力涡轮的机舱的方法,方法包括:

在风力涡轮的机舱和塔架之间提供偏航轴承;

以第一量的力在第一方向上预张紧至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达;

以第二量的力在第二方向上预张紧至少一个第二偏航驱动机构的第二偏航马达,第一量的力基本上等于第二量的力;

将与至少一个第一偏航驱动机构的第一偏航马达联接的第一偏航驱动小齿轮与偏航轴承接合,以经由第一偏航马达在第一方向上将第一量的力给予至偏航轴承;

将与至少一个第二偏航驱动机构的第二偏航马达联接的第二偏航驱动小齿轮与偏航轴承接合,以经由第二偏航马达在第二方向上将第二量的力给予至偏航轴承,第一方向和第二方向彼此相反,

其中,第一量的力和第二量的力基本上彼此抵消,同时还允许第一马达和第二马达中的至少一个的抖动,由此防止偏航轴承的大幅移动,以便将机舱维持在预确定的偏航位置中。

条款16. 根据条款15的方法,其中第一方向包括顺时针方向,并且第二方向为逆时针方向。

条款17. 根据条款15-16的方法,其中第一偏航驱动机构和第二偏航驱动机构分别进一步包括第一偏航驱动齿轮箱和第二偏航驱动齿轮箱,第一偏航驱动齿轮箱和第二偏航驱动齿轮箱分别联接到第一偏航驱动马达和第二偏航驱动马达以及第一偏航驱动小齿轮和第二偏航驱动小齿轮中的每个。

条款18. 根据条款15-17的方法,其中第一偏航驱动机构和第二偏航驱动机构进一步包括多个第一偏航驱动机构和多个第二偏航驱动机构,至少一个第一偏航驱动机构为多个第一偏航驱动机构中的一个,并且至少一个第二偏航驱动机构为多个第二偏航驱动机构中的一个。

条款19. 根据条款18的方法,其中多个第一偏航驱动机构和多个第二偏航驱动机构以交替配置围绕偏航轴承沿周向布置。

条款20. 根据条款15-19的方法,进一步包括当风速超过某个阈值时或者在功率从第一偏航马达或第二偏航马达移除的情况下,将至少一个附加制动器施加于第一偏航马达或第二偏航马达中的至少一个。

本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式),并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统,以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件,或如果这样的其它示例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件,则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

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06120115927195