用于风力发电机组的液压变桨系统及风力发电机组的制作方法

本发明实施例涉及风力发电机组变桨技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机组的液压变桨系统及风力发电机组。

背景技术

随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。风力发电是指利用风力发电机组把风的动能转换为电能。

随着风电技术的不断进步和海上风电的逐步发展，风力发电机组的单机容量越来越大，风力发电机组的变桨系统的体积也在不断地增大。变桨系统作为风力发电机组的功率控制和安全运行的重要执行机构，在风力发电机组的运行中发挥着非常重要的作用。风力发电机组的变桨系统通常分为液压变桨系统和电动变桨系统。与电动变桨系统相比，液压变桨系统液压传动的响应更快、扭矩更大，并且无需变速传动机构，整个轮毂组成结构更加简单。

然而，随着液压变桨系统中驱动液压油缸整体尺寸的加大，液压油缸的制造、加工难度加大。在有限的安装空间内，液压油缸的安装，特别是在已运行的风力发电机组上进行液压油缸的更换更是成为业内遇到的一大挑战。而且，油缸体积越大，更换过程越困难。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种用于风力发电机组的液压变桨系统及风力发电机组，能够降低驱动油缸的尺寸，有利于驱动油缸的安装和更换。

本发明实施例的一个方面提供一种用于风力发电机组的液压变桨系统。所述液压变桨系统包括外圈轴承、内圈轴承、外驱动旋转板、内驱动旋转板、外圈驱动油缸以及内圈驱动油缸。其中，所述外圈轴承和所述内圈轴承的旋转中心重合，所述外圈轴承的外圈与轮毂连接，所述外圈轴承的内圈与所述外驱动旋转板连接，所述内圈轴承的外圈与所述外驱动旋转板连接，所述内圈轴承的内圈与所述内驱动旋转板连接，所述外圈驱动油缸用于在伸出或缩回时驱动所述外驱动旋转板绕所述旋转中心转动，所述内圈驱动油缸用于在伸出或缩回时驱动所述内驱动旋转板和外驱动旋转板绕所述旋转中心同步转动。

进一步地，所述外圈驱动油缸的两端分别连接至所述内驱动旋转板和所述外驱动旋转板，所述内圈驱动油缸的两端分别连接至所述轮毂和所述内驱动旋转板。

进一步地，所述液压变桨系统还包括中间连接支架。所述中间连接支架与所述内驱动旋转板连接，其中，所述内圈驱动油缸的一端和所述外圈驱动油缸的一端分别通过所述中间连接支架连接至所述内驱动旋转板。

进一步地，所述液压变桨系统还包括轮毂支撑座。所述轮毂支撑座与所述轮毂连接，其中，所述内圈驱动油缸的另一端通过所述轮毂支撑座连接至所述轮毂。

进一步地，所述内圈驱动油缸包括无杆腔及插设于所述无杆腔内并可相对于所述无杆腔运动的有杆腔，所述内圈驱动油缸的无杆腔通过销轴连接到所述轮毂支撑座，所述内圈驱动油缸的有杆腔通过销轴连接到所述中间连接支架。

进一步地，所述液压变桨系统还包括外圈连接支架。所述外圈连接支架与所述外驱动旋转板连接，其中，所述外圈驱动油缸的另一端通过所述外圈连接支架连接至所述外驱动旋转板。

进一步地，所述外圈驱动油缸包括无杆腔及插设于所述无杆腔内并可相对于所述无杆腔运动的有杆腔，所述外圈驱动油缸的无杆腔通过销轴连接到所述中间连接支架，所述外圈驱动油缸的有杆腔通过销轴连接到所述外圈连接支架。

进一步地，所述液压变桨系统包括多个驱动油缸组，每个所述驱动油缸组包括所述外圈驱动油缸和所述内圈驱动油缸。

进一步地，所述多个驱动油缸组包括两个，两个所述驱动油缸组相对于所述旋转中心对称分布。

本发明实施例的另一个方面提供一种风力发电机组。所述风力发电机组包括如上所述的用于风力发电机组的液压变桨系统及叶片，所述叶片连接至所述液压变桨系统的外圈轴承的内圈。

本发明一个或多个实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统及具有该液压变桨系统的风力发电机组通过采用外圈轴承和内圈轴承，并且，内驱动旋转板和外驱动旋转板分别由内圈驱动油缸和外圈驱动油缸驱动，从而可以在有限的安装空间内，减小驱动油缸的长度和直径，降低驱动油缸的安装和更换的难度，解决了油缸驱动点的旋转半径受限严重的问题。

另外，本发明一个或多个实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统及具有该液压变桨系统的风力发电机组由于增加了内圈轴承，因此，增强了内驱动旋转板和外驱动旋转板的强度。并且，可以适当减少内驱动旋转板和外驱动旋转板的厚度，从而可以减少驱动旋转板的总体重量。

附图说明

图1为本发明一个实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统的示意图；

图2为本发明一个实施例的液压变桨系统的另一示意图；

图3为本发明一个实施例的液压变桨系统的又一示意图；

图4和图5为本发明一个实施例的内、外圈驱动油缸处于缩回状态下的示意图，其中，图4中含有轮毂，图5中轮毂被移除；

图6和图7为本发明一个实施例的内、外圈驱动油缸处于伸出状态下的示意图，其中，图6中含有轮毂，图7中轮毂被移除。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本发明相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本发明实施例提供了一种用于风力发电机组的液压变桨系统100。图1至图3揭示了本发明一个实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统100的示意图。如图1至图3所示，本发明一个实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统100包括外圈轴承11、内圈轴承12、外驱动旋转板21、内驱动旋转板22、外圈驱动油缸31以及内圈驱动油缸32。其中，外圈轴承11和内圈轴承12的旋转中心重合。

外圈轴承11具有外圈和内圈，其中，外圈轴承11的外圈与轮毂200连接，外圈轴承11的内圈与外驱动旋转板21连接。

内圈轴承12具有外圈和内圈，其中，内圈轴承12的外圈与外驱动旋转板21连接，内圈轴承12的内圈与内驱动旋转板22连接。

外圈驱动油缸31可以在伸出或缩回时用来驱动外驱动旋转板21绕旋转中心转动，内圈驱动油缸32可以在伸出或缩回时用来驱动内驱动旋转板22和外驱动旋转板21绕旋转中心同步转动。

外圈驱动油缸31伸缩时驱动外驱动旋转板21转动的方向与内圈驱动油缸32伸缩时驱动内驱动旋转板22和外驱动旋转板21同步转动的方向相同，并且，外圈驱动油缸31伸缩时驱动外驱动旋转板21转动的角度与内圈驱动油缸32伸缩时驱动内驱动旋转板22和外驱动旋转板21转动的角度相叠加。外圈驱动油缸31和内圈驱动油缸32配合动作，可以实现90度旋转。

本发明实施例的液压变桨系统100通过选择合适的油缸长度和旋转中心的距离，可以充分地利用油缸的使用效率。

在一些实施例中，外圈驱动油缸31的两端分别连接至内驱动旋转板22和外驱动旋转板21，从而，外圈驱动油缸31的伸缩可以驱动外驱动旋转板21转动。内圈驱动油缸32的两端分别连接至轮毂200和内驱动旋转板22，从而，内圈驱动油缸32的伸缩可以驱动内驱动旋转板22和外驱动旋转板21同步转动，整个液压变桨系统100一起旋转。

内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31可以分别由两个电控比例阀控制。两个电控比例阀可以装在同一个液压阀组上，液压阀组上的电控比例阀可以由电控系统控制。两个电控比例阀可以独立地控制内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31的速度和运动方向。从而，内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31的动作可以互不影响。

如图3所示，在本发明的另一些实施例中，液压变桨系统100可以包括多个驱动油缸组30，其中，每个驱动油缸组30均包括上面所述的外圈驱动油缸31和内圈驱动油缸32。多个驱动油缸组30可以关于外圈轴承11和内圈轴承12的旋转中心呈等角度分布。多个驱动油缸组30可以共同驱动内驱动旋转板22和外驱动旋转板21转动，多个驱动油缸组30驱动内驱动旋转板22和外驱动旋转板21转动的角度可以相互叠加，实现整个液压变桨系统100的90度旋转。

对于多个驱动油缸组30，其内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31之间可以分别单独动作，而多个驱动油缸组30中的内圈驱动油缸32之间同时动作，多个驱动油缸组30中的外圈驱动油缸31之间同时动作。

在图示的实施例中，本发明实施例的多个驱动油缸组30例如可以包括两个。该两个驱动油缸组30相对于旋转中心对称分布。该两个驱动油缸组30的受力对称，从而，该两个驱动油缸组30产生的力基本不会作用到轴承上。

图4和图5揭示了本发明一个实施例的内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31处于缩回状态下的示意图，其中，图4中包含轮毂200，图5中轮毂200被移除。图6和图7揭示了本发明一个实施例的内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31处于伸出状态下的示意图，其中，图6中包含轮毂200，图7中轮毂200被移除。如图6和图7并配合参照图4和图5所示，当驱动油缸组30中的内圈驱动油缸32单独伸出时，内圈驱动油缸32驱动内驱动旋转板22逆时针转动，同时，内驱动旋转板22推动外驱动旋转板21同步逆时针转动，从而，内圈驱动油缸32驱动整个液压变桨系统100旋转，内驱动旋转板22和外驱动旋转板21以同样的角速度旋转，内驱动旋转板22和外驱动旋转板21之间相对静止。当驱动油缸组30中的外圈驱动油缸31单独伸出时，外圈驱动油缸31可以驱动外驱动旋转板21逆时针转动，内驱动旋转板22相对于轮毂200静止，外驱动旋转板21和内驱动旋转板22之间相对转动。从而，实现液压变桨系统100的旋转。

在一些实施例中，本发明实施例的液压变桨系统100还包括中间连接支架42，中间连接支架42与内驱动旋转板22连接。其中，内圈驱动油缸32的一端和外圈驱动油缸31的一端分别通过中间连接支架42连接至内驱动旋转板22。

在一些实施例中，本发明实施例的液压变桨系统100还包括轮毂支撑座41，轮毂支撑座41与轮毂200连接。其中，内圈驱动油缸32的另一端通过轮毂支撑座41连接至轮毂200。

如图7所示，在一个实施例中，内圈驱动油缸32包括无杆腔321及插设于无杆腔321内并可相对于无杆腔321运动的有杆腔322。其中，内圈驱动油缸32的无杆腔321通过销轴(未标号)连接到轮毂支撑座41，内圈驱动油缸32的有杆腔322通过销轴(未标号)连接到中间连接支架42。

在一些实施例中，本发明实施例的液压变桨系统100还包括外圈连接支架43，外圈连接支架43与外驱动旋转板21连接。其中，外圈驱动油缸31的另一端通过外圈连接支架43连接至外驱动旋转板21。

如图7所示，在一个实施例中，外圈驱动油缸31包括无杆腔311及插设于无杆腔311内并可相对于无杆腔311运动的有杆腔312。外圈驱动油缸31的无杆腔311通过销轴(未标号)连接到中间连接支架42，外圈驱动油缸31的有杆腔312通过销轴(未标号)连接到外圈连接支架43。

本发明实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统100通过采用外圈轴承11和内圈轴承12，并且，内驱动旋转板22和外驱动旋转板21分别由内圈驱动油缸32和外圈驱动油缸31驱动，从而可以在有限的安装空间内，减小驱动油缸的长度和直径，降低驱动油缸的安装和更换的难度，解决了油缸驱动点的旋转半径受限严重的问题。

另外，本发明实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统100由于增加了内圈轴承12，因此，增强了内驱动旋转板22和外驱动旋转板21的强度。并且，可以适当减少内驱动旋转板22和外驱动旋转板21的厚度，从而可以减少驱动旋转板的总体重量。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组。该风力发电机组包括如上各个实施例所述的用于风力发电机组的液压变桨系统100及叶片(未图示)，其中，叶片连接至液压变桨系统100的外圈轴承11的内圈。从而，液压变桨系统100可以驱动叶片旋转。

本发明实施例的风力发电机组具有与上面所述的液压变桨系统100相类似的有益技术效果，故，在此不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的用于风力发电机组的液压变桨系统及风力发电机组进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明实施例的用于风力发电机组的液压变桨系统及风力发电机组进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本发明所附权利要求书的保护范围内。