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一种发电机组 偏航驱动系统和发电机组偏航系统

阅读：984发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种发电机组偏航驱动系统和发电机组偏航系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种发电机组偏航驱动系统，属于发电机组偏航技术领域。该偏航驱动系统采用磁电式结构，包括分别相对固定于回转支承固定部件和回转支承旋转部件上的定子和转子，以及为转子提供励磁电流的伺服驱动机构，转子在伺服驱动机构的作用下相对于定子发生转动，进而带动回转支承旋转部件相对于回转支承固定部件实现偏航动作。定子和转子采用径向的布置方式。还公开一种包括该偏航驱动系统的发电机组偏航系统。本实用新型利用磁电感应原理，实现非接触式的偏航动作，替代现有的接触式齿轮啮合偏航驱动动作，避免了啮合部件在长期工作中磨损造成的损坏，该偏航系统结构简单，方法简便，不易损坏，使用寿命长且维护方便，更换简便。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种发电机组偏航驱动系统和发电机组偏航系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发电机组偏航驱动系统，其特征在于，所述偏航驱动系统采用磁电式偏航驱动系统，所述磁电式偏航驱动系统包括分别相对固定于发电机组回转支承固定部件和回转支承旋转部件上的定子和转子，以及为所述转子提供励磁电流的伺服驱动机构，所述转子在所述伺服驱动机构的作用下相对于所述定子发生转动，进而带动发电机组回转支承旋转部件相对于回转支承固定部件实现偏航动作。
2.根据权利要求1所述的发电机组偏航驱动系统，其特征在于，所述定子和转子采用径向布置方式固定在发电机组回转支承固定部件和回转支承旋转部件之间。
3.根据权利要求2所述的发电机组偏航驱动系统，其特征在于，所述定子采用硅钢片叠压而成，所述定子靠近所述转子的侧面上开设有多个均匀分布的通孔，所述通孔内均固定嵌设有磁钢。
4.根据权利要求3所述的发电机组偏航驱动系统，其特征在于，所述转子采用硅钢片叠压而成，所述转子靠近所述定子的侧面上开设有多个均匀分布的槽体，所述槽体内嵌设有励磁绕组，所述励磁绕组与所述伺服驱动机构电连接。
5.根据权利要求3所述的发电机组偏航驱动系统，其特征在于，所述转子采用整块导磁性金属作为铁芯，所述铁芯外部缠绕着励磁绕组，所述励磁绕组与所述伺服驱动机构电连接。
6.根据权利要求1所述的发电机组偏航驱动系统，其特征在于，所述伺服驱动机构包括驱动电机和与其连接的变频器，所述变频器用于与发电机组主控系统连接。
7.一种发电机组偏航系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的发电机组偏航驱动系统，其中，所述定子沿所述发电机组回转支承固定部件的内侧壁下部设置，所述转子沿所述回转支承旋转部件的外侧壁下部设置。
8.根据权利要求7所述的发电机组偏航系统，其特征在于，还包括设置在所述定子和转子轴向外侧面的密封板，所述密封板呈圆环结构，所述圆环结构的内环边与所述回转支承旋转部件的外侧壁底部固定连接，所述圆环结构的外环边与所述回转支承固定部件的内侧壁底部密封接触，所述密封板上开设有电缆穿孔。
9.根据权利要求8所述的发电机组偏航系统，其特征在于，所述密封板采用橡胶油封用材质。
10.根据权利要求7所述的发电机组偏航系统，其特征在于，所述回转支承固定部件和回转支承旋转部件之间通过轴承可活动连接，所述轴承采用球轴承或柱轴承。

说明书全文

一种发电机组 偏航驱动系统和发电机组偏航系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及发电机组的偏航技术领域，特别是涉及一种发电机组偏航驱动系统和发电机组偏航系统。

背景技术

[0002] 随着新能源发电概念的推广及深入发展，潮流能及风力发电机组已成为新能源领域的主流发电装置。采用海洋潮汐及风能作为机组运行的驱动源，具有流动方向的多变性。目前的发电机组，多采用偏航系统调整机组方位，以期捕获最多的驱动能量。

[0003] 目前的发电机组偏航系统，均采用机械式结构，即用驱动电动机与减速齿箱作为动力源，减速齿箱前端的齿轮与机组固定部件上对应的齿圈啮合，实现动力源驱动发电机组机舱整体偏航。但目前的潮流能及风力发电机组偏航系统存在如下问题：

[0004] (1)由于运行环境恶劣，机组在运行过程中受到多种不确定因素及环境条件的综合作用，加之机械式结构难以实现全密封，易出现部件锈蚀、加速磨损等问题。

[0005] (2)由于采用齿轮啮合方式，各齿间存在接触摩擦，长期使用中容易出现磨损及结构性损坏，且由于齿形的加工精度及工艺等因素，也会导致齿轮啮合接触部位出现故障。此外，针对不同型号的机组，对偏航速度及驱动扭矩要求存在差异，需要根据不同机型设计各种速比的减速齿箱，驱动电动机也要根据所需扭矩及转速重新设计，工作量大，设计周期长。

[0006] (3)该齿轮啮合方式需要定期加入润滑脂，并配备自动润滑系统。由于整体无法密封，润滑脂会受到环境影响，易出现在齿面上分布不均、失效，引起齿圈欠润滑而损坏。润滑泵还需配备电源及运行状态监控，进一步增加系统的复杂程度。

[0007] (4)目前机械式偏航系统与机组采用一体化装配，一旦偏航齿圈及齿出现变形、断裂故障，需要将整个机舱调离运行环境进行部分拆解，才能完成更换，操作难度大、工序复杂、耗时长且更换成本很高，造成机组长期停机，大大影响发电量。

[0008] 由此可见，上述现有的发电机组偏航驱动系统在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的发电机组偏航驱动系统和发电机组偏航系统，使其彻底改变传统的机械式齿轮啮合偏航方式，采用非接触式偏航驱动方式，结构简单，不易损坏，成为当前业界极需改进的目标。实用新型内容

[0009] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种发电机组偏航驱动系统，使其彻底改变传统的机械式齿轮啮合偏航方式，采用非接触式偏航驱动方式，结构简单，不易损坏，从而克服现有的发电机组偏航驱动系统的不足。

[0010] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种发电机组偏航驱动系统，所述偏航驱动系统采用磁电式偏航驱动系统，所述磁电式偏航驱动系统包括分别相对固定于发电机组回转支承固定部件和回转支承旋转部件上的定子和转子，以及为所述转子提供励磁电流的伺服驱动机构，所述转子在所述伺服驱动机构的作用下相对于所述定子发生转动，进而带动发电机组回转支承旋转部件相对于回转支承固定部件实现偏航动作。

[0011] 进一步改进，所述定子和转子采用径向布置方式固定在发电机组回转支承固定部件和回转支承旋转部件之间。

[0012] 进一步改进，所述定子采用硅钢片叠压而成，所述定子靠近所述转子的侧面上开设有多个均匀分布的通孔，所述通孔内均固定嵌设有磁钢。

[0013] 进一步改进，所述转子采用硅钢片叠压而成，所述转子靠近所述定子的侧面上开设有多个均匀分布的槽体，所述槽体内嵌设有励磁绕组，所述励磁绕组与所述伺服驱动机构电连接。

[0014] 进一步改进，所述转子采用整块导磁性金属作为铁芯，所述铁芯外部缠绕着励磁绕组，所述励磁绕组与所述伺服驱动机构电连接。

[0015] 进一步改进，所述伺服驱动机构包括驱动电机和与其连接的变频器，所述变频器用于与发电机组主控系统连接。

[0016] 本实用新型还提供一种发电机组偏航系统，包括上述的发电机组偏航驱动系统，其中，所述定子沿所述发电机组回转支承固定部件的内侧壁下部设置，所述转子沿所述回转支承旋转部件的外侧壁下部设置。

[0017] 进一步改进，还包括设置在所述定子和转子轴向外侧面的密封板，所述密封板呈圆环结构，所述圆环结构的内环边与所述回转支承旋转部件的外侧壁底部固定连接，所述圆环结构的外环边与所述回转支承固定部件的内侧壁底部密封接触，所述密封板上开设有电缆穿孔。

[0018] 进一步改进，所述密封板采用橡胶油封用材质。

[0019] 进一步改进，所述回转支承固定部件和回转支承旋转部件之间通过轴承可活动连接，所述轴承采用球轴承或柱轴承。

[0020] 采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

[0021] 1.本实用新型通过在发电机组回转支承固定部件和回转支承旋转部件之间分别相对的径向设置带磁电的定子和转子，并根据发电机组偏航指令向转子的励磁绕组施加励磁电流，利用磁电感应原理，实现非接触式偏航动作，替代现有的接触式齿轮啮合偏航驱动动作，避免了啮合部件在长期工作中因不可避免的磨损造成损坏，极大地提高了偏航驱动系统的寿命。

[0022] 2.本实用新型定子和转子的安装方式灵活，更换时只需相应替换掉损坏的部件，无须将机舱彻底调离回转支承，大大节省了工作量，缩短部件更换时间，提高维护效率。

[0023] 3.本实用新型还通过设置密封板，能实现对定子和转子所在凹槽区域的密封，防止灰尘、杂质等异物的进入，影响电磁感应产生的定子和转子的相对运动。且通过采用耐磨擦的密封材质制成，能更好的延长该偏航系统的使用寿命。附图说明

[0024] 上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

[0025] 图1是本实用新型发电机组偏航系统的结构示意图。

[0026] 图2是图1中A部分的放大图。

具体实施方式

[0027] 本实用新型针对现有发电机组偏航系统的缺陷，提出了一种非接触式磁电偏航驱动方式，替代现有的接触式齿轮啮合偏航驱动方式。该非接触式磁电偏航驱动方式及偏航驱动系统以用于风电机组偏航系统为例，具体实施例说明如下：

[0028] 参照附图1和2所示，本实施例磁电式偏航驱动系统，包括分别相对固定于风电机组回转支承固定部件1和回转支承旋转部件2上的定子4和转子5，以及为转子5提供励磁电流的伺服驱动机构。该转子5在该伺服驱动机构的作用下相对于该定子4发生转动，进而带动与其连接的风电机组回转支承旋转部件2相对于回转支承固定部件1实现偏航动作。

[0029] 本实施例中该定子4和转子5采用径向布置方式设置，定子4在转子5外周设置。

[0030] 具体的，该定子4采用硅钢片叠压而成，该定子4靠近该转子5的侧面上径向开设有多个均匀分布的通孔，该通孔内均固定嵌设有磁钢并灌胶固化，即该定子4相当于带磁钢的定子铁芯。

[0031] 该转子5可采用硅钢片叠压而成，该转子5靠近该定子4的侧面上开设有多个均匀分布的槽体，该槽体内嵌设有励磁绕组，该励磁绕组与该伺服驱动机构电连接。即该转子5相当于带励磁线圈的转子铁芯。当然，该转子5也可采用整块导磁性金属作为铁芯，并在该铁芯外部缠绕励磁绕组，该励磁绕组与伺服驱动机构电连接，用于接收伺服驱动机构提供的励磁电流，以形成励磁磁场。

[0032] 本实施例中该伺服驱动机构包括驱动电机和与其连接的变频器，该变频器用于与风电机组主控系统连接，以接收风电机组主控系统的偏航指令，该驱动电机在变频器对偏航指令的接收与转换后，将相应的励磁电流施加至转子5的励磁绕组，以实现转子5相对于定子4的转动。

[0033] 该上述的磁电式偏航驱动系统应用于风电机组偏航系统时，具体实施方式为：该风电机组偏航系统包括回转支承固定部件1和回转支承旋转部件2，该回转支承固定部件1和风电机组安装平台固定连接，该回转支承旋转部件2和风电机组的机舱固定连接，该回转支承固定部件1和回转支承旋转部件2之间通过轴承3可活动连接。该轴承3的类型包括但不限于球轴承、柱轴承以及球轴承和柱轴承的各种结合方式及不同的数量。

[0034] 该定子4沿该风电机组回转支承固定部件1的内侧壁下部连续设置，安装方式包括但不限于紧固件连接。该转子5沿该回转支承旋转部件2的外侧壁下部连续设置，安装方式包括但不限于紧固件连接。具体的，可在现有的回转支承固定部件1或回转支承旋转部件2的下部一侧开设凹槽，或在回转支承固定部件1和回转支承旋转部件2的下部两侧均开设凹槽，将该定子和转子设置在凹槽中。

[0035] 为了防止灰尘、杂质等异物进入定子和转子，本实施例该偏航系统还包括设置在该定子4和转子5轴向外侧面的密封板6。该密封板6呈圆环结构，该圆环结构的内环边与该回转支承旋转部件2的外侧壁底部固定连接，安装方式优选采用螺栓固定。该圆环结构的外环边与该回转支承固定部件1的内侧壁底部密封接触。即该密封板6随该回转支承旋转部件2的旋转而旋转，产生与固定部件1的摩擦，实现工作中的动态密封，可防止灰尘、杂质等异物进入定子3和转子4所在的空间，防尘效果良好。

[0036] 该密封板6上开设有电缆穿孔8，用于供连接转子5中励磁线圈和伺服驱动机构的电缆7穿过。且该密封板6采用耐摩擦密封材质制成，如橡胶油封用材质。

[0037] 上述风电机组偏航驱动系统的偏航驱动原理为：由于定子4和转子5分别相对的径向固定在风电机组回转支承固定部件1和回转支承旋转部件2上，通过伺服驱动机构根据接收的偏航速度向转子的励磁绕组施加励磁电流，即整个偏航驱动系统相当于一台采用变频驱动器驱动的永磁电动机，通过励磁电流形成的交变电磁场与定子磁场的相互作用，实现转子5相对于定子4的相对运动，进而转子5带动回转支承旋转部件2相对于与定子4连接的回转支承固定部件1的转动，达到偏航的目的。

[0038] 本实用新型磁电式偏航驱动系统还可用于潮流能等大型发电机组，避免传统的接触式齿轮啮合偏航系统在长期工作中因不可避免的磨损造成损坏，极大地提高了偏航驱动系统的寿命。还由于定子和转子的安装方式灵活，更换时只需相应替换掉损坏的部件，无须将机舱彻底调离回转支承，大大节省了工作量，缩短部件更换时间，提高维护效率。

[0039] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

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