阅读说明：本技术 一种风力发电机组变桨连接结构 (Variable pitch connecting structure of wind generating set ) 是由 阳雪兵 章滔 何录忠 卜忠颉 杨波 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种风力发电机组变桨连接结构,包括轮毂、变桨轴承和叶片；其特征是：还包括弹性机构,所述变桨轴承的外圈或内圈通过螺栓组和轮毂连接；变桨轴承的内圈或外圈通过螺栓组和弹性机构的一端连接；弹性机构的另一端通过螺栓组和叶片连接；所述的弹性机构使得叶片能够相对于与其连接的变桨轴承内圈或外圈扭转且能够复位。本发明结构简单,成本低,其变桨轴承和叶片之间通过弹性机构间接相连,使得叶片和与之相连的变桨轴承的外圈或内圈之间能够在风载作用下发生相对扭转,增加了系统柔性；使得变桨部件在极端工况下受载更小、更平缓,提高了风力发电机组可靠性。(The invention discloses a variable pitch connecting structure of a wind generating set, which comprises a hub, a variable pitch bearing and blades; the method is characterized in that: the outer ring or the inner ring of the variable-pitch bearing is connected with the hub through a bolt group; the inner ring or the outer ring of the variable-pitch bearing is connected with one end of the elastic mechanism through a bolt group; the other end of the elastic mechanism is connected with the blade through a bolt group; the elastic mechanism enables the blade to be twisted relative to the inner ring or the outer ring of the variable-pitch bearing connected with the blade and reset. The invention has simple structure and low cost, and the variable-pitch bearing and the blades are indirectly connected through the elastic mechanism, so that the blades and the outer ring or the inner ring of the variable-pitch bearing connected with the blades can be twisted relatively under the action of wind load, and the flexibility of the system is increased; the load of the variable pitch component is smaller and smoother under extreme working conditions, and the reliability of the wind generating set is improved.)

一种风力发电机组变桨连接结构

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种风力发电机组变桨连接结构。

背景技术

风力发电机组变桨装置是风力发电机组重要组成部分，由轮毂、变桨轴承和叶片组成。大兆瓦风力发电机组的变桨装置通常在固定的变桨轴承内圈或固定的变桨轴承外圈上设置有变桨齿轮，当风载较大时，通过安装在轮毂上的变桨驱动，以齿轮啮合的方式带动变桨轴承和叶片旋转，从而通过叶片攻角的改变来降低气动载荷，保证风力发电机组安全可靠运行。

传统的风力发电机组变桨连接结构如图1所示，变桨轴承2外圈2-1通过螺栓组11和轮毂1连接固定，而变桨轴承内圈2-2通过螺栓组12和叶片4连接固定。该变桨连接结构在风电大兆瓦机组上已有超过10年以上的应用经验，具有传动结构高可靠性的优点。但是随着叶轮直径不断加大，风机工况越来越恶劣，该结构下述弊端日益凸显：

1.发电时变桨电机抱死，叶片和轮毂之间是一种刚性连接，这就使得风载较大时，变桨系统直接承受较大的能量冲击，从而造成变桨轴承、叶片承受过大载荷和冲击，导致变桨部件过早损坏；

2.变桨时，变桨电机承受负载波动较大，容易出现前期变桨缓慢而后期变桨过快，加快了变桨部件损坏；

3.极端工况下，载荷较大，叶片容易被吹开，导致三个叶片桨叶角差别巨大，产生非常大的额外气动不平衡载荷，从而使得变桨部件过早失效。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种结构简单、成本低的风力发电机组变桨连接结构，它的叶片和变桨轴承通过一种柔性结构连接，在高载时叶片通过扭转吸收风载极端能量，同时在低载时，具有自复位功能，有助于电机变桨的负载稳定性；而且能够有效缓解三个叶片在极端风况下不同步情况，降低了气动不平衡载荷。

本发明采用的技术方案是：一种风力发电机组变桨连接结构，包括轮毂、变桨轴承、弹性机构和叶片；所述变桨轴承的外圈或内圈通过螺栓组和轮毂连接；变桨轴承的外圈和轮毂连接时，变桨轴承的内圈通过螺栓组和弹性机构的一端连接，变桨轴承的内圈和轮毂连接时，变桨轴承的外圈通过螺栓组和弹性机构的一端连接；弹性机构的另一端通过螺栓组和叶片连接；所述的弹性机构使得叶片能够相对于与其连接的变桨轴承内圈或外圈扭转且能够复位。

上述的风力发电机组变桨连接结构中，所述弹性机构包括两个法兰和连接筒，两个法兰同轴设置，两个法兰之间通过连接筒和多个筋板连接，法兰与连接筒同轴，多个筋板沿圆周方向均匀布置，筋板的两端分别与两个法兰连接，筋板的内侧面与连接筒外圆柱面连接；两个法兰分别与变桨轴承和叶片连接。

上述的风力发电机组变桨连接结构中，所述的连接筒和筋板采用高分子材料、橡胶或金属材料制成。

上述的风力发电机组变桨连接结构中，所述弹性机构包括两个法兰及波纹管，两个法兰之间通过多个双头螺柱连接；所述的波纹管的两端分别与两个法兰连接；两个法兰分别与变桨轴承和叶片连接。

上述的风力发电机组变桨连接结构中，所述的法兰的外圆柱面上设有多个连接耳，多个连接耳沿圆周方向均匀布置，连接耳上设有螺栓孔，所述的双头螺柱穿过连接耳的螺栓孔，通过两个螺母固定，两个螺母分别位于连接耳的两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，成本低，其变桨轴承和叶片之间通过弹性机构间接相连，使得叶片和与之相连的变桨轴承的外圈或内圈之间能够在风载作用下发生相对扭转，增加了系统柔性；这使得在极端工况下，变桨部件受载更小、更平缓，提高了风力发电机组可靠性。

附图说明

图1为现有的变桨连接结构示意图。

图2为本发明的实施例1的结构示意图。

图3为本发明弹性机构的实施例1的示意图。

图4为本发明弹性机构的实施例2的示意图。

图5为本发明的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图2所示，本发明包括轮毂1，变桨轴承2，弹性机构3和叶片4。所述变桨轴承2的外圈2-1通过螺栓组11和轮毂1固定连接，变桨轴承2的内圈2-2通过螺栓组12和弹性机构3的一端固定连接。也可以采用如图5所示的连接结构：变桨轴承2的内圈2-2通过螺栓组11和轮毂1固定连接；变桨轴承2的外圈2-1通过螺栓组12和弹性机构3的一端固定连接。所述变桨轴承2中间设有滚动体2-3，可以使得外圈2-1和内圈2-2在载荷作用下相对转动。所述弹性机构3另一端通过螺栓组13和叶片4连接固定。

所述弹性机构3是一种柔性结构，其两端分别设有一个法兰31，用于与变桨轴承2和叶片4相连。所述弹性机构3的轴向刚度大，在风载作用下变形少；扭转刚度相对较小，能够在较大的风载下实现扭转，而在小的风载下自动扭转复位。

如图3所示，所述弹性机构3包括两个法兰31和连接筒32，两个法兰31同轴设置，两个法兰31之间通过连接筒32和多个筋板33连接，法兰31与连接筒32同轴。多个筋板33沿圆周方向均匀布置，筋板33的两端分别与两个法兰31连接，筋板33的内侧面与连接筒32的外圆柱面连接。两个法兰31分别与变桨轴承2和叶片4连接。所述的连接筒32和筋板33采用高分子材料、橡胶或金属材料制成。弹性机构3的轴向刚度大，很难被拉伸和压缩。另外一方面，弹性机构3具有较弱的扭矩刚度，使得受扭转外载时，弹性机构3会在大载荷下扭转，在小载荷下自动扭转复位。

所述弹性机构3还可以采用图4中所示的结构。如图4所示，所述的所述弹性机构3包括两个法兰31及波纹管34，两个法兰31同轴设置，两个法兰31之间通过多个双头螺柱35连接，多个双头螺柱沿圆周方向均匀布置。所述的法兰31的外圆柱面上设有四个连接耳311（连接耳311的数量不限于四个，可以少于四个，至少两个，也可以多于四个。），四个连接耳311沿圆周方向均匀布置，连接耳311上设有螺栓孔，所述的双头螺柱35穿过连接耳311的螺栓孔，通过两个螺母36固定，两个螺母36分别位于连接耳311的两侧。所述的波纹管的两端分别与两个法兰连接，波纹管与法兰同轴；两个法兰31分别与变桨轴承2和叶片4连接。两个法兰31通过四个双头螺柱35和螺母36固定连接，轴向刚度大，使其在轴向很难变形。而波纹管34使得弹性机构3的扭转刚度较小。