風能設備方位或變槳驅動裝置的製作方法

2023-04-25 22:20:06

專利名稱：風能設備方位或變槳驅動裝置的製作方法
風能設備方位或變槳驅動裝置本發明涉及一種風能設備方位或變槳驅動裝置。風能設備的方位驅動裝置或變槳驅動裝置典型地具有一個或多個電動機。電動機通過第一齒輪與第二齒輪或小齒輪連接，使得在方位驅動裝置的情況下通過馬達旋轉而能夠實現風能設備的機艙的方位調整用以跟蹤風向。為了避免該設備的振蕩，可將伺服馬達相對彼此張緊。可替選地，可利用制動器來固定整個方位軸承。已知的方位驅動裝置(以及已知的變槳驅動裝置)具有傳統的齒輪-小齒輪組合，其在嚙合時產生不期望的遊隙。另外，這種嚙合易受磨損。作為普遍的現有技術，參照DE 42 16 050 AU DE 33 06 755 Al 和 WO 01/86141Al。因此，本發明的任務是提供一種具有較小遊隙以及較低磨損的風能設備方位或變 槳驅動裝置。該任務通過根據權利要求I所述的風能設備方位或變槳驅動裝置來解決。因此，設計了一種具有行波驅動裝置的風能設備方位或變槳驅動裝置。根據本發明的一個方面，該行波驅動裝置具有外環、內環、設置在內環上的柔性環以及在該內環的環周上的多個線性驅動裝置。線性驅動裝置與柔性環共同作用，並且在線性驅動裝置激活時柔性環變形，使得柔性環至少暫時局部從內環抬升使。線性驅動裝置的激勵進行為使得相繼地操作內環的環周上的線性驅動裝置。根據本發明的一個方面，柔性環至少部分地具有楔形橫截面。柔性環的楔形區段在內環中張緊並且與線性驅動裝置共同作用，使得在操作線性驅動裝置時柔性環被局部向外按壓。根據本發明的一個方面，線性驅動裝置以液壓方式或以電方式來操作。根據本發明的另一方面，驅動裝置可選地沿環周具有多個同步單元，其分別固定在柔性環及外環上。本發明同樣涉及一種帶有行波驅動裝置的無中心驅動裝置。本發明同樣涉及一種具有至少一個上面所描述的風能設備方位或變槳驅動裝置的風能設備。本發明基於如下構思行波驅動裝置設置為風能設備的方位驅動裝置或變槳驅動裝置。這種行波驅動裝置不具有任何嚙合部，但例如具有構建為轉子的彈性環，該彈性環相對於構建為定子的剛性環同心地設置。徑向設置的推桿及線性驅動裝置使轉子的彈性環局部變形，使得波相對於定子旋轉。由於撓曲運動，在轉子與定子之間形成相對運動並且因此形成轉動運動。通過根據本發明的行波驅動裝置、外環、內環、柔性環以及線性驅動裝置的構型，在操作線性驅動裝置(並且線性驅動裝置與柔性環共同作用)時，柔性環可以具有比內環略大的周長。由此,柔性環可相對於內環轉動(周長差)。行波驅動裝置是有利的，因為其可以確保低轉速、高扭轉剛性、無遊隙以及過載安全性。
替代風能設備方位驅動裝置，這種驅動裝置也可以用於必須緩慢運行且傳遞高轉矩的其他驅動裝置。同樣，該行波驅動裝置可以根據本發明無中心地構建，使得例如線纜和/或裝配工能夠通過中心到達整個驅動裝置以及鄰接的空間。該驅動裝置可用於驅動或轉動大於It(噸)的重量。本發明同樣涉及將行波驅動裝置作為用於緩慢運行且施加高轉矩的驅動裝置的驅動裝置的應用。本發明的其他擴展方案是從屬權利要求的主題。以下參考附圖
更為詳細地闡述了本發明的優點及實施例。圖I示出了根據第一實施例的行波電機的示意圖， 圖2A至圖2C分別示出了根據第一實施例的行波電機在不同時間的示意圖，圖3示出了根據第二實施例的行波電機的透視剖面圖，圖4示出了根據第二實施例的用於行波電機的壓力產生單元的示意性剖視圖，圖5示出了根據第三實施例的行波電機的示意性剖視圖，以及圖6示出了帶有局部剖切的機艙的風能設備的簡化視圖。圖I示出了根據第一實施例的行波驅動裝置的示意圖。該行波驅動裝置具有外環100、內環200、多個推桿或線性驅動裝置300、柔性環或可變形環400，以及可選地具有多個固定在柔性環400以及外環100上的同步部件500。在圖I中示出了 8個推桿301-308。這些推桿同樣可以構建為線性驅動裝置。當推桿或線性驅動裝置300未操作時，柔性環400靠置在內環200上。推桿或線性驅動裝置301-308相繼被激勵，使得柔性環或作用有推桿301、308的作用部位401-408通過相應推桿或線性驅動裝置300的相應操作而被局部地壓離內環200，或柔性環400在該部位處(局部地)變形。因為推桿或線性驅動裝置300-308相繼地被激勵，該柔性環在環周處的點401-402上變形，使得變形的部位以行波形式相對於定子(外環)100旋轉。外環100具有參考點101，內環200具有參考點201，並且柔性環400具有參考點401。在圖I中示出了在12點鐘位置中的所有三個參考點101、201、401。當推桿或線性驅動裝置303-307未被激活時，推桿或線性驅動裝置301、302及308被激活或部分激活。推桿或線性驅動裝置300與柔性環400接觸。在操作推桿或線性驅動裝置300時，柔性環400至少在一些位置處可以將內環200推離或使其變形，使得柔性環400在這些位置處(局部地)不再與內環200接觸。圖2A至圖2C分別示出了根據第一實施例的行波驅動裝置的示意圖。圖2A、圖2B和圖2C分別示出了外環或定子100、內環或轉子200、柔性環或柔性的環400以及多個推桿或線性驅動裝置300。通過激活單個推桿或線性驅動裝置300，可作用於柔性環400使得該柔性環在所作用的部位處(局部地)變形並且因此與內環200鬆脫。圖2A、圖2B以及圖2C示出了在根據第一實施例的行波驅動裝置操作期間的三個不同時刻。圖2A中所示的狀態基本上對應於圖I中所示的狀態。在圖2A中，參考點101、201以及401恰好處在12點鐘位置。外環100靜止，內環
200靜止並且行波同樣靜止。圖2B示出了外環100行進11. 25°的時刻。在此情況下，該行波行進例如90°並且內環200固定。因此，在圖2B中示出了參考點101、201以及401不再處在相同位置的情況。在圖2A中所示的情況中激活推桿或線性驅動裝置301、302、308，而在圖2B中推桿或線性驅動裝置302、303以及304激活。推桿301-308現在作用到第二作用點401a_408a。因此，點401-408在柔性環400上分別行進11. 25。。圖2C示出了在行波行進中的另一時刻。此時，推桿或線性驅動裝置304-306激活。外環行進22. 5°並且該行波行進180°。因此，推桿301-308分別作用到作用點401b-408b。因此從圖2A至圖2C可看出，柔性環通過推桿或線性驅動裝置的激活所引起的變形而在其位置中行進。圖3示出了根據第二實施例的行波驅動裝置的透視剖面圖。該行波驅動裝置具有外環或轉子100、內環或定子200、柔性環或柔性的環400以及多個線性驅動裝置或推桿 300。內環200以及柔性環400與外環100同心地設置。根據第二實施例，線性驅動裝置或推桿300以液壓方式驅動。但對此可替選地，其他驅動裝置(例如電驅動裝置)也是可能的。為此，線性驅動裝置或推桿300藉助液壓管路310與液壓單元連接。在激活線性驅動裝置或推桿300 (優選在徑向方向上)時，柔性環400在該部位變形，即該柔性環局部地抬離內環200。在去激活推桿或線性驅動裝置300之後，該柔性環的變形又回復並且在該柔性環與內環200之間又形成形狀配合。優選地以高切換頻率來操作在內環200中或在其上所設置的多個線性驅動裝置或推桿400。由於柔性環400中的波，該柔性環具有比內環200略大的周長。當該波旋轉了完整一轉時，柔性環400相對於內環轉動了周長差。同步部件500可將旋轉運動傳遞到外環100上。柔性環400優選在橫截面上楔形地構建。柔性環400的楔形區段410可以例如被下部區段210和上部區段220夾持或夾緊。然而，這應進行為使得柔性環可在徑向方向上變形(藉助小行程或偏轉)。圖4示出了根據第二實施例的用於線性驅動裝置或推桿的壓力產生單元的透視剖面圖。壓力產生單元500通過液壓軟管310與相應的推桿或線性驅動裝置300(例如，根據第二實施例)連接。壓力產生單元500具有多個推桿520，推桿分別與體積510有效連接，該體積又通過液壓軟管310與推桿300有效連接。體積510通過推桿520的操作而減小，使得液壓管路310內的壓力升高，並且液壓軟管310的端部處的推桿或線性驅動裝置300被操作。此外，壓力產生單元具有多個操作單元530。例如，可設置4個操作單元530。然而，對此可替選地，更多或更少的操作單元也是可能的。操作單元530可以設置在可轉動的區段540上。可轉動的區段540可由電動機550驅動。當電動機550驅動可轉動的區段540時，操作單元530旋轉並且後續操作推桿520，使得其分別被向內按壓，並且因此體積510被壓縮以及推桿或線性驅動裝置300被激活。圖5示出了根據第三實施例的行波驅動裝置的透視剖面圖。在此情況下，根據第三實施例的行波驅動裝置可基於根據第一或第二實施例的行波驅動裝置。圖5尤其是示出了圖3中的組件，只是在圖5中半透明地示出了外環。該行波驅動裝置具有外環100、內環200、多個推桿或線性驅動裝置300及柔性環400以及多個同步部件500。例如，推桿300通過液壓管路310與壓力產生單元連接，使得推桿或線性驅動裝置300相繼地被激活，從而使得推桿或線性驅動裝置在該部位至少暫時使柔性環400變形並且將其局部抬離該內環，從而形成行波。柔性環400藉助同步部件500與外環100耦合。例如，同步部件可以V形地構建，其中兩個自由端部可以固定在外環100上，而尖的端部可以固定在柔性環400上。對此可替選地，該同步部件的其他構型也是可能的。因此，例如同步部件500也可構建為杆500。圖6示出了帶有局部剖切的機艙的風能設備的簡化視圖。該風能設備具有塔架
10、安置在該塔架上的機艙20、至少一個轉子葉片30、輪轂40、發電機50及機器支承體60。機器支承體60通過方位驅動裝置70可轉動地支承在塔架10的頂部上。方位驅動裝置70用於機艙的方位追蹤或風向追蹤。通過方位驅動裝置或風向追蹤，機艙可以與機器支承體一起移動，使得轉子葉片相對於主風向始終以最佳角度設置。圖6中所示的風能設備方位驅動裝置70可以構建為根據第一實施例、第二實施例或第三實施例的行波驅動裝置。例如，上面所描述的行波驅動裝置可使用或實施在風能設備的方位驅動裝置或變槳驅動裝置中。對此可替選地，根據本發明的行波驅動裝置也可以使用在其他驅動裝置中。 尤其是，該波驅動裝置可使用或實施在無中心、緩慢轉動的驅動裝置中。
權利要求
1.一種風能設備方位或變槳驅動裝置，其具有行波驅動裝置。
2.根據權利要求1所述的方位或變槳驅動裝置，其中該行波驅動裝置具有外環(100)、內環(200)、設置在內環(200)上的柔性環(400)以及在內環(200)的環周上的多個線性驅動裝置(300)， 其中所述線性驅動裝置(300 )與柔性環(400 )共同作用，並且在激活時使柔性環(400 )變形，使得柔性環(400 )至少暫時局部抬離內環(200 )， 其中線性驅動裝置(300)的激勵進行為使得內環(200)的環周上的所述線性驅動裝置相繼地被操作。
3.根據權利要求1或2所述的方位或變槳驅動裝置，其中柔性環(400)至少部分地具有楔形橫截面，其中柔性環的楔形區段在內環(200)中被張緊並且與線性驅動裝置(300)共同作用，使得在線性驅動裝置操作時局部地向外按壓柔性環(400)。
4.根據權利要求1至3之一所述的方位或變槳驅動裝置，其中線性驅動裝置以液壓方式來操作。
5.根據權利要求1至4之一所述的方位或變槳驅動裝置，其中多個同步單元(500)沿環周設置並且分別固定在柔性環(400)以及外環(100)上。
6.一種無中心驅動裝置，其具有行波驅動裝置。
7.一種風能設備，其具有至少一個根據權利要求I至6之一所述的風能設備方位或變槳驅動裝置。
8.一種將行波驅動裝置作為風能設備的方位或變槳驅動裝置的應用。
全文摘要
設計了一種具有行波驅動裝置的風能設備方位或變槳驅動裝置。
文檔編號F03D11/04GK102884315SQ201180018650
公開日2013年1月16日 申請日期2011年4月11日 優先權日2010年4月12日
發明者約亨·羅爾 申請人:烏本普羅帕蒂斯有限公司