TW201930719A - 風力發電機，轉動機及防止傷害風力發電機的轉動機的方法 - Google Patents

風力發電機，轉動機及防止傷害風力發電機的轉動機的方法 Download PDF

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Abstract

一種用於風力發電機的轉動機包括：一轉子；和一殼體，用來容納該轉子且被一基座部分支撐的殼體以構成該轉動機的定子。該殼體的至少一部分被建構成當一等於或大於門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時其可與該轉子一起轉動，同時允許相對於該基座部分的相對轉動。

Description

風力發電機，轉動機及防止傷害風力發電機的轉動機的方法
本發明係有關於一種風力發電機、用於風力發電機的轉動機以及防止傷害風力發電機的轉動機的方法。
傳統上，已知一種一扭矩限制器被設置在風力發電機的轉動部分以釋放一定的負荷或多負荷的構造。例如，美國專利公開案第2011/0140439號(其在下文中被稱為專利文獻1)揭露一種結構，其中一中空的圓錐形扭矩限制器被設置在一用來將驅動力施加至一用於偏航(yaw)轉動的環形齒輪的小齒輪和一用來將扭矩傳遞至該小齒輪的偏航驅動軸之間。
然而，在專利文獻1中必須將該扭矩限制器設定為具有高剛性，用以在正常操作的時間將足夠的設計扭矩傳送於該小齒輪和該驅動軸之間，且一具有比平常大的體積的大尺寸小齒輪是必需的。此外，當該小齒輪和該環形齒輪之間的齒輪比被設定在低時，就必須要增加該偏航驅動器的數量或大小。
此外，在齒輪箱中，與低速階段相比，齒溢出(tooth spillage)及撞擊較可能在高速階段發生，但存在著撞擊亦會在低速階段(例如，小齒輪和驅動軸)發生的可能性。意外事件，譬如當撞擊發生在低速階段時或撞擊發生在包括軸與齒輪的轉動的系統(轉子)和容納它們的固定的系統(定子)之間時，所想要的是保護，尤其是保護，機械性強度相對低的部件以及更換及維修時需要大量勞力的部件。
本發明係有鑑於上述問題而被提出，且本發明的至少一個實施例的目的是要保護轉動機不在過度負荷時受到傷害。
(1)依據本發明的至少一實施例，一種用於風力發電機的轉動機被提供，其包括：
一轉子；
一定子，其由一用來容納該轉子的殼體組成；及
一支撐該殼體的基座部分，
其中該殼體的至少一部分被建構成當一等於或大於門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時，可在允許相對於該基座部分的相對轉動的同時，它與該轉子一起轉動。
在傳統的扭矩限制器中，在該轉動的系統的一個元件和與之接觸的該轉動的系統的一個元件之間的扭矩傳送(亦即，在該轉動的系統內)被阻擋，而在本揭露內容的構造中，該固定的系統(fixed system)的一個部件可和該轉動的系統一起被轉動。亦即，依據上述實施例的該用於風力發電機的轉動機，可將該固定的系統的一個部件以一預定的門檻扭矩作為一邊界條件切換於該固定的系統作為一固定的系統的情形以及該固定的系統作為一轉動的系統的情形之間。
依據上述的構造，在該風力發電機正常操作的時間被安裝作為在其內部容納該轉動的系統(譬如，該轉子或類此者)之固定不動的定子的該殼體的至少一部分在一等於或大於該門檻值的扭矩被施加至該轉子時，在相對於該基座部分相對轉動被允許的同時和該轉子一起轉動。亦即，在該風力發電機正常操作的時間，因為該殼體的至少一部分係如同與該基座部分整合的定子般地作用，所以容納於該殼體內的該轉子的平順操作可被確保。另一方面，當一等於或大於該門檻值扭矩被施加至該轉子時，該殼體的至少一部分可相對於該基座部分轉動且可和該轉子一起轉動。因此，在過度負荷的時候可釋放作用在該轉動機上的負荷並保護該轉動機免於受損傷。
此外，藉由如上文所述地允許一傳統上例如被螺栓和螺帽緊束及固定之固定的系統界面用一等於或大於該門檻值的扭矩來轉動，同時用在正常操作期間施加的煞車來固持該界面，即可在發生嚙合或固定該轉動機內的齒輪或過大的扭矩施加於其上的時候適當地保護該轉動機及其周邊元件而無須其它手段，譬如操作員的動作或處置。
(2)在一些實施例中，依上面的構造(1)，該轉動機可包括一設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間的摩擦嚙合件，其中該摩擦嚙合件被建構成當一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
依據以此方式包括該摩擦嚙合件的該構造，可任意地將該門檻扭矩設定在可允許該殼體相對於該基座部分的相對轉動的該門檻扭矩，使得該轉動機可被適當地保護。
(3)在一些實施例中，依據上述的構造(2)，該摩擦嚙合件可包括一設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間的摩擦墊。
依據此構造，可藉由將一具有適當的摩擦係數、研磨阻力、厚度及類此者的摩擦材料處理成為一適合用於該殼體和該基座部分之間相對的表面的形狀以形成該摩擦墊而用一簡單的構造來達成本揭露內容的一些實施例中所示的效果。
(4)在一些實施例中，依據上述的構造(2)，該摩擦嚙合件可包括一設置在該基座部分的一側的第一楔形件、及一第二楔形件，其面向該第一楔形件且被設置在該殼體的該至少一部分的一側。
依據此構造，將考量短艙和塔件內的工作空間、可維修性、和固定工作的旋緊方向等考量在內的設計的自由度可獲得改善。
(5)在一些實施例中，依據上述構造(1)至(4)中的任一種構造，該轉動機可進一步包含一調整區段，其被建構來調整該門檻扭矩值。
藉此構造，可在將該轉動機結合至該風力發電機內的時候或在那之後適當地調整該門檻扭矩。藉此，例如，即使是在該殼體和該基座部分之間有一設計錯誤或一結合錯誤的情形中、或即使是在該最初的組裝狀態或該門檻扭矩依據使用狀況或該風力發電機的老化退化而改變的時候，仍可藉由該門檻扭矩調整部分來適當地設定該門檻扭矩以允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
(6)在一些實施例中，依據上述的構造(5)，該轉動機可進一步包含一設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間的摩擦嚙合件，其中該調整區段被建構成能夠調整該摩擦嚙合件的摩擦緊束力。
藉由採用此構造，許多可藉由該摩擦嚙合件來調整摩擦嚙合力且可保持該被調整的緊束力的構件或裝置可被採用來作為該門檻扭矩調整器。
(7)在一些實施例中，依據上述的構造(1)，該轉動機可進一步包含一設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間的離合器，其中該離合器被建構來在一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
依據此構造，因為該離合器被建構來在一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動，所以可獲得和本發明的一些實施例相同的效果。
(8)在一些實施例中，依據上述的構造(1)，該轉動機可進一步包含一設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間的閂鎖件，其中該閂鎖件被建構來在一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
依據此構造，因為該閂鎖件被建構來在一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動，所以可獲得和本發明的一些實施例相同的效果。
(9)在一些實施例中，依據上述構造(1)至(8)中的任一種構造，該轉動機可進一步包含一電纜線，其被設置在一用來監測該轉動機或該轉動機的狀況的感測器和位在該基座部分的一側的電纜線連接端之間並且連接該感測器和該電纜線連接端，其中該電纜線被建構成使得該感測器和該電纜線連接端之間的連接狀況在該殼體的該至少一部分相對於該基座部分相對地轉動時鬆脫開。
依據此構造，當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子且該殼體的至少一部分相對於該基座部分轉動時，該感測器和該電纜線連接端之間的連接狀態被廢止。因此，電纜線本身因為配線的扭擰(譬如，電纜線因為該相對轉動)而被切斷、感測器被電纜線拉扯且電纜線連接端脫落、及該轉動機受損傷等等情形可被有效地防止。而且，在復原的時候，因為電纜線可輕易地被重新連接，所以可以改善維修性。
(10)在一些實施例中，依據上述構造(1)至(8)中的任一種構造，該轉動機可進一步包含一第一電纜線和一第二電纜線，每一電纜線都被設置在一用來監測該轉動機或該轉動機的狀況的感測器和位在該基座部分的一側的電纜線連接端之間、以及一被設置在該第一電纜線和該第二電纜線之間的滑環。
依據此構造，當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子且該殼體的至少一部分相對於該基座部分轉動時，即使是介於該感測器和該電纜線連接端之間的該第一電纜線和該第二電纜線被扭擰，該滑環可吸收或消除該扭擰並維持該電連接。因此，該第一電纜線或該第二電纜線被配線的扭擰(譬如，電纜線因為該相對轉動)切斷、感測器和被連接至電纜線的電纜線連接端斷開而傷及該轉動機的情形可被有效地防止。
(11)在一些實施例中，依據上述構造(1)至(10)中的任一種構造，該轉動機可以是一包括一減速齒輪的馬達，該殼體包括一覆蓋該減速齒輪的齒輪箱，且至少該齒輪箱被建構成當一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時被允許相對於該基座部分相對地轉動。
以此方式，藉由將該轉動機應用至該減速齒輪和該馬達的組合來讓該殼體的該齒輪箱可相對於該基座部分相對地轉動，則該風力發電機的包括該馬達和該減速齒輪在內的許多驅動單元的構件可享有示於本揭露內容中的有利的效果。
(12)在一些實施例中，依據上述構造(1)至(11)中的任一種構造，該轉動機可以是一用來調整該風力發電機的偏航角(yaw angle)的偏航驅動器，且該偏航驅動器可包括：一馬達；一設置在該馬達和一用於偏航轉動的環形齒輪之間的減速齒輪；及一小齒輪，其被設置在該減速齒輪和該環形齒輪之間且被連接至該減速齒輪的輸出軸。
依據該偏航驅動器如上所述地被用作為該轉定機的構造，在實施該風力發電機的該偏航轉動的該偏航驅動器中，可獲得顯示於本揭露內容的一些實施例中的動作的好處及效果。尤其是，該環形齒輪(其在該轉動系統的組成元件中是屬於相對大的構件)因為尺寸及類此者方面的限制以及在熱處理(譬如，淬火、回火)方面的限制而相較於其它構件而言傾向於具有較低的機械強度，且它需要大量的勞力來實施更換及維修。因此，將透過該小齒輪與該環形齒輪相嚙合的該偏航驅動器的殼體的至少一部分可和該轉子(譬如，上文所述的該馬達和該減速齒輪)被一體地轉動，來自該環形齒輪的扭矩可被釋放，不論咬合(biting)或撞擊是發生在該馬達或該減速齒輪內何處。因此，可適當地且有效地保護該轉動機和其周圍的元件免於過度負荷。
(13)在一些實施例中，依據上述構造(1)至(12)中的任一種構造，該轉動機可以是一用來調整該風力發電機的偏航角的馬達或一用來調整葉片俯仰角的馬達、該風力發電機的一傳動系統(drive train)構件裝置、或該風力發電機的發電機的任何一者。
亦即，該轉動機亦可被應用至一單一馬達，且可享有示於本揭露內容中關於該轉子和該馬達內部的殼體或該馬達之間的有利的效果。此外，例如，在齒輪系構成裝置及該發電機內的增速齒輪中，這些轉動機可在過度負荷期間被保護而免於傷害。
(14)依據本發明的至少一實施例，一種發力風電機被提供，其包含依據上述構造的任何一者的轉動機。
(15)依據本發明的至少一實施例，一種防止傷害用於風力發電機的轉動機的方法被提供，該方法包括：
解開該轉動機的一殼體的至少一部分和該轉動機被安裝於其上的一基座部分之間的固定狀態，使得該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動被允許以及使得當一大於一門檻值的扭矩被施加至該轉動機的該轉子時該殼體的該至少一部分和該轉子一起被轉動。
本發明的實施例現將參考附圖詳細描述。然而，除非有特別界定，否則描述於實施例中的構件的尺寸、材料、形狀、相對位置等等應只被解讀為是舉例性質而不是本發明的範圍的限制。
首先，依據本發明的至少一實施例的一用於風力發電機的轉動機的結構將參考圖1至圖4來描述。用於風機的轉動機10是風力發電機1的一組成裝置且可被使用在安裝於陸上或離岸的風力發電機1上。
如圖1所示，該風力發電機1包括一風力發電機轉子4，其包括多片風力發電機葉片2和一輪轂3，該風力發電機葉片2係附裝於其上、一短艙(nacelle)7，其透過一包括一主軸件和一主軸承的傳動系統構件裝置5來可轉動地支撐該轉子4、一發電機6，其藉由接受該主軸件的轉動力而被驅動、一塔件8，其支撐該短艙7以使其能水平地轉動、及一平台9，該塔件8被安裝於其上。該風力發電機葉片2被建構成使得俯仰角可被一安裝在該輪轂3內的馬達50A的轉動調整。當該風力發電機1透過風力發電機葉片2受風時，該轉子4即轉動，且電力被連接至該轉子4的該發電機6產生。該風力發電機1被建構成使得該風力發電機1的偏航角可被馬達50的轉動調整。
如圖2至4之非侷限性的例示，一依據本發明的至少一實施例之用於風力發電機的轉動機10包括一轉子14、一殼體12，其容納該轉子14且被支撐在基座部分18上以構成該轉動機10的定子16。
該殼體12可包括一在其外表面上的級階或凸緣且可被建構成使得它的至少一部分面向該基座部分18。
該轉子14被建構成可相對於該定子16轉動，且因被該定子16直接或間接地支撐而與之一起被驅動。該轉子14可以是一個主要貢獻於用於驅動該風力發電機1的動力傳送以及藉由轉動來改變風力發電機的位置的部分。在本揭露內容中，可被應用至風力發電機1的不同部件的該轉子14亦可被統稱為一轉動的系統。
該定子16可主要包括該風力發電機1的本體，其係作為固定至該風力發電機1的結構以及部分，用以支撐其它組成元件。在本揭露內容中，可被應用至風力發電機1的不同部件的該定子16在一些例子中亦可被統稱為一固定的系統。如上文所述，該殼體12可被該基座部分18支撐以構成該定子16。
該殼體12的至少一部分被建構成藉由在一等於或大於門檻扭矩的轉動力加至該轉子14時允許相對於該基座部分18相對轉動而可和該轉子14一起轉動。
該門檻扭矩可在例如考量防止傷害一受保護的元件下被設定，該受保護的元件的機械強度在直接或間接實施將動力傳送至該轉動機10的構件或該轉動機10的機械元件中是低的。
在傳統的扭矩限制器中，該轉動的系統的一元件和該轉動的系統的一與之接觸的元件之間(亦即，在該轉動的系統內)的扭矩傳送被阻斷，而在在本揭露內容所示的構造中，該固定的系統的一部分可和該轉動的系統一起被轉動。亦即，依據上文所述的實施例之用於風力發電機1的該轉動機10，可將該固定的系統的一部分以一預定的門檻扭矩作為一邊界條件切換於該固定的系統作為一固定的系統的情形以及該固定的系統作為一轉動的系統的情形之間。
依據上述的構造，在該風力發電機1的正常操作時，被安裝作為該不動的定子16(其內部容納有該轉動的系統，譬如該轉子14或類此者)的該殼體12的至少一部分在一等於或大於門檻值的轉動力加至該轉子14時，在相對於該基座部分18的相對轉動被允許的情形下和該轉子14一起轉動。亦即，在該風力發電機1的正常操作時，因為該殼體12的至少一部分如同與該基座部分18整合的該定子16般地作用，所以可確保容納在其內的該轉子14的平順操作。另一方面，當一等於或大於門檻扭矩的轉動力加至該轉子14時，該殼體12的至少一部分可相對於該基座部分18轉動且可和該轉子14一起轉動。因此，可將過度負荷的時候施加在該轉動機10上的負荷釋放並保護該轉動機10免於傷害。
此外，如上文所述地，藉由允許一固定的系統界面(其傳統上已例如被螺栓及螺帽緊束及固定)用以在正常操作期間施加的煞車來固持該界面的同時，用一等於或大於該門檻值的扭矩來轉動，則可在發生嚙合或固定該轉動機10內部的齒輪或過大的扭矩施加於其上的時候適當地保護該轉動機10及其周邊元件而無須其它手段，譬如操作員的動作或處置。
在一些實施例中，該轉動機10可以是一用來調整該風力發電機1的偏航角的偏航驅動器10A。一個風力發電機1可被配置一或多個偏航驅動器10A。在一非限制性地示於圖2至4的例子中，多個(例如，4至10個)偏航驅動器10A被配置在一個風力發電機1內。每一偏航驅動器10A可被建構可例如透過一中空的圓筒形托架13而可相對於該基座部分18(短艙基座或基座架)轉動。亦即，該基座部分18可包括該托架13，其以可相對於該基座部分18轉動的方式支撐該偏航驅動器10A。
該偏航驅動器10A可包括一馬達50、一設置在該馬達50和一用於偏航轉動的環形齒輪54之間的減速齒輪56、和一小齒輪52，其設置在該減速齒輪56和該環形齒輪54之間且連接至該驅動軸58，其為該減速齒輪56的輸出軸。亦即，該偏航驅動器10A可被建構成使得外力(譬如，風力)係經由該環形齒輪54以小齒輪52、減速齒輪56、及馬達50的順序來作用。
該托架13可被建構成在該圓筒的軸向上的一端13A的那一側(例如，上端部)被固定至該基座部分18上，且可被建構成被設置在另一端部(例如，下端部)13B上的凸緣13C來可轉動地支撐該偏航驅動器10A的該殼體12。該凸緣13C例如可以是一環形或拱形內凸緣(參見圖3及4)。
該馬達50被電連接至一控制器(未示出)及/或該風力發電機1的供電端子且可根據從該控制器傳送來的控制訊號及/或從該供電端子傳送來的電力而被轉動地驅動。
該減速齒輪56可包括多階段(多級階)或無級式變速機構且例如可包括四至五個或更多個齒輪機構(如，行星齒輪等等)。
在該偏航驅動器10A內的該轉子14例如可包括一內轉子，其包括該馬達50本身的輸出軸、一連接至該馬達50的該輸出軸的減速齒輪56、一連接至該減速齒輪56的驅動軸58(它是該偏航驅動器10A的輸出軸)、及一小齒輪52，它被耦合至該驅動軸58且與一用於偏航轉動的環形齒輪54嚙合。
依據如上文所述之該偏航驅動器10A被用作為該轉動機10的該構造，在實施該風力發電機1的偏航轉動的該偏航驅動器10A中，可獲得被示於本揭露內容的一些實施例中的動作的好處和效果。詳言之，該環形齒輪54(其在該轉動的系統的組成元件中是屬於相對大的構件)因為在熱處理(譬如，淬火、回火)中的尺寸及類此者的限制而相較於其它構件而言傾向於具有較低的機械強度，且它需要大量的勞力來實施更換及維修。因此，將透過該小齒輪52與該環形齒輪54相嚙合的該偏航驅動器10A的殼體12的至少一部分可和該轉子14(譬如，上文所述的該馬達50及該減速齒輪56)被一體地轉動，來自該環形齒輪54的扭矩可被釋放，不論咬合(biting)或撞擊是發生在該馬達50或該減速齒輪56內何處。因此，可適當地且有效地保護該轉動機10和其周圍的元件過度負荷。
該馬達50可被設置在該環形齒輪54下方。在此例子中，該減速齒輪56可被設置在該馬達50上方，且該小齒輪52可被設置在該減速齒輪56上方(參見圖2至4)。此外，該馬達50可被設置在該環形齒輪54上方，在此例子中，減速齒輪56被設置在該馬達50下方且小齒輪52可被設置在該減速齒輪56下方。此外，當該偏航驅動器10A被用作為該轉動機10時該門檻扭矩可例如被設置至一可防止傷害到該環形齒輪54的數值。
在一些實施例中，在上述的構造中，該轉動機10可包括一設置在該殼體12的該至少一部分和該基座部分18之間的摩擦式緊束件20(參見圖3)。至少一摩擦嚙合件20可被設置在該殼體12的至少一部分和該基座部分18彼此面對的位置。
該摩擦嚙合件20的摩擦嚙合表面可被安排在一垂直於該轉子14的轉動軸線的方向上(例如，一傳動件，譬如偏航齒輪)，就像一車輛或類此者的碟式煞車一樣(亦即，被安排在一圓盤狀表面內)(例如，參見圖3)。在此例子中，該摩擦嚙合件20可被設置在該轉子14的轉動軸線的軸向上的多個位置，或者該殼體12和該基座部分18的至少一者可被安排成將該摩擦嚙合件20夾在中間成為三明治形狀。此外，該摩擦嚙合件20可平行於該轉子14的轉動軸線(亦即，圓筒形表面)，就像車輛或類此者的鼓式煞車一樣(例如，參見圖4)。此外，該摩擦嚙合件20可被形成為與該殼體12的至少一部分和該基座部分18的相對表面的形狀相匹配，且例如可以是環形或拱形。
該摩擦嚙合件20可被建構成當一等於或大於門檻扭矩的轉動力加至該轉子14時允許該殼體12的至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動。該門檻扭矩在此一摩擦嚙合件20被適當地安排的例子中設定該殼體12、該基座部分18、該摩擦嚙合件20每一者的材料、該表面的摩擦係數，且夾住該摩擦嚙合件20的緊束力可被設定至一任意的數值。例如，一具有靜摩擦係數的數值接近動摩擦係數的數值的材料可如上所述地被採用作為該摩擦嚙合件20。
例如，一被用作為車輛的煞車墊的材料(譬如，金屬類、塑膠類、碳類等等)可被採用作為該摩擦嚙合件20。
依據以此方式包括該摩擦嚙合件20的構造，可任意地將該門檻扭矩設定在可允許該殼體12相對於該基座部分18的相對轉動的該門檻扭矩，使得該轉動機10可被適當地保護。
在一些實施例中，在上述的構造中，該摩擦嚙合件20可包括一設置該基座部分18和該殼體12的至少一部分之間的摩擦墊22(例如，參見圖3及4)。依據此構造，可藉由將一具有適當的摩擦係數、研磨阻力、厚度及類此者的摩擦材料處理成為一適合用於該殼體12和該基座部分18之間相對的表面的形狀以形成該摩擦墊22而用一簡單的構造來達成本揭露內容的一些實施例中所示的效果。
在一些實施例中，上述的構造可進一步包含一門檻扭矩調整器23，其被建構來調整該門檻扭矩。藉此構造，可在將該轉動機10結合至該風力發電機1內的時候或在那之後適當地調整該門檻扭矩。藉此，例如，即使是在該殼體12和該基座部分18之間有一設計錯誤或一結合錯誤的情形中、或即使是在該最初的組裝狀態或該門檻扭矩依據使用狀況或該風力發電機1的老化退化而改變的時候，仍可藉由該門檻扭矩調整部分23來適當地設定該門檻扭矩以允許該殼體12的該至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動。
在一些實施例中，在上述構造中，該門檻扭矩調整器23可被建構成能夠藉由該摩擦嚙合件20來調整該摩擦嚙合力。
藉由採用此一構造，許多可藉由該摩擦嚙合件20來調整摩擦嚙合力且可保持該被調整的緊束力的構件或裝置可被採用來作為該門檻扭矩調整器23。因此，一構件或裝置，例如，一使用彈性件24，譬如彈簧(線圈彈簧等等)或橡膠和一緊束件，譬如螺栓25(參見圖5A)的結構可被採用。在一些實施例中，藉由將該螺栓25前進及後退於一和該殼體12和該基座部分18相對的表面相交的方向上(譬如，圖5A中的正交方向上)，亦即，在該摩擦嚙合件20的壓擠方向上，該摩擦嚙合件可被建構來調整上述的摩擦嚙合力。雖然沒有示出，但一包括一蓄壓器和一圓筒、一電磁螺線管、一磁鐵或類此者的液壓系統可被採用作為該門檻扭矩調整器23。在採用該液壓系統的例子中，調整該摩擦嚙合力的功能可藉由調整液壓來達成。
在一些實施例中，在上述的構造中，該摩擦嚙合件20包括一設置在該基座部分18的一側的第一楔形件26、及一第二楔形件27，其面向該第一楔形件26且被設置在該殼體12的該至少一部分的那一側(參見圖5B)。
該第一楔形件26和該第二楔形件27可被建構成具有漸縮的形狀，在此形狀中互相接觸的相對面係相對於該摩擦嚙合件20的該壓擠方向傾斜，且可被建構成使得它們之中的一者可藉由沿著該斜的面滑移而相對於另一者被傾斜(tilt)且介於該殼體12和該基座部分18之間的緊束力可被調整。例如，藉由用一螺栓25或類此者(如圖5B中的非侷限性例子所示)將該第一楔形件26前進及後退於一平行於該殼體12和該基座部分18的相對的表面的方向上，該摩擦嚙合件20可被建構成使得在和該移動方向正交的方向上的壓力(摩擦嚙合力)可被調整。
依據此構造，將考量短艙7和塔件8內的工作空間、可維修性、和固定工作的旋緊方向等考量在內的設計的自由度可獲得改善。
在一些實施例中，在上述的構造中，該轉動機10可包含一設置在該基座部分18和該殼體12的該至少一部分之間的離合器(未示出)，且可被建構來在一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14時允許該殼體12的該至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動(例如，參見圖6)。
該離合器例如可包括能夠將兩個將被切換於一相對非轉動的狀態和一相對可轉動狀態之間的構件進行切換的所有機械元件。例如，該離合器可包括一機械式離合器(譬如，咬接離合器(dog clutch))，在此離合器中，兩個構件的爪相匹配或摩擦嚙合。
依據此構造，因為該離合器被建構來在一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14時允許該殼體12的該至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動，所以可獲得和本發明的一些實施例相同的效果。
在一些實施例中，該轉動機10可包括一設置在該基座部分18和該殼體12的該至少一部分之間的閂鎖元件(未示出)。該閂鎖元件可被建構成當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14時，允許該至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動。
依據此構造，因為該閂鎖元件被建構成當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14時，允許該殼體12的至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動，所以可獲得和本發明的一些實施例相同的效果。
在一些實施例中，該轉動機10可包括一電纜線40，其被設置在一用來監測該轉動機10的狀況或該轉動機10的感測器(或供電端子)38和一位在該基座部分18的一側的電纜線連接端46之間，並且連接該感測器38和該電纜線連接端46(例如，參見圖6)。該電纜線40可被建構成使得該感測器38和該電纜線連接端46之間的連接狀態在該殼體12的該至少一部分相對於該基座部分18相對地轉動時被釋開。
該感測器38例如可以是一用來偵測該馬達的轉動角度及轉速的編碼器或類此者。
介於該感測器38和該電纜線連接端46之間的連接可例如藉由使用輕壓配合(press fit)連接器或類此者來達成。在此例子中，該感測器38和該電纜線連接端46之間可在一沒有鎖合功能的狀態下被連接，其中該連接狀態可用一高於一定數值的拉伸力來解開。此外，藉由將一電線或類此者可分離地連接至可和該電纜線40分離的該連接器本體，一拉伸力不可被加至該電纜線40本身，或者該電纜線40本身可具有抗拉伸阻力。
依據此構造，當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14且該殼體12的至少一部分相對於該基座部分18轉動時，該感測器38和該電纜線連接端46間的連接狀態被廢止。因此，電纜線40本身因為配線的扭擰(譬如，電纜線40因為該相對轉動)而被切斷、感測器38被電纜線40拉扯且電纜線連接端46脫落、及該轉動機10受損傷等等情形可被有效地防止。而且，在復原的時候，因為電纜線40可輕易地被重新連接，所以可以改善維修性。
在其它實施例中，該電纜線40可以是以電子的或其它方式(如，透過光纖的光線等等)傳輸電力或資訊(譬如，控制訊號或偵測訊號)。
在一些實施例中，在上述構造中，該轉動機10可包括一第一電纜線42和一第二電纜線44，其被設置在一用來監測該轉動機10或該轉動機10的狀況的感測器(或供電端子)38和位在該基座部分18的一側的電纜線連接端46之間、以及一被設置在該第一電纜線42和該第二電纜線44之間的滑環48(例如，參見圖7)。
依據此構造，當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14且該殼體12的至少一部分相對於該基座部分18轉動時，即使是介於該感測器38和該電纜線連接端46之間的該第一電纜線42和該第二電纜線44被扭擰，該滑環48可吸收或消除該扭擰並維持該電連接。因此，該第一電纜線42或該第二電纜線44被配線的扭擰(譬如，電纜線40因為該相對轉動)切斷、感測器38和被連接至電纜線42，44的電纜線連接端46斷開而傷及該轉動機10的情形可被有效地防止。
在一些實施例中，該轉動機10可以是一減速齒輪(如，減速齒輪56)和一馬達(如，馬達50)的組合。在此例子中，該殼體12覆蓋該減速齒輪56的至少該齒輪箱12A(齒輪箱)被允許當一等於或大於該門檻扭矩的轉動力被施加至該轉子14時相對於該基座部分18轉動(例如，參見圖8)。
以此方式，藉由將該轉動機10應用至該減速齒輪56和該馬達50的組合來讓該殼體12的該齒輪箱12A可相對於該基座部分18相對地轉動，則該風力發電機1的包括該馬達和該減速齒輪在內的許多驅動單元的構件可享有示於本揭露內容中的有利的效果。
在一些實施例中，在上述的構造中，該轉動機10包括一用來調整該風力發電機1的偏航角(yaw angle)的馬達50、一用來調整葉片俯仰角的馬達50A、該風力發電機1的傳動系統構件5、及/或該風力發電機1的發電機6。
亦即，該轉動機10亦可被應用至單一馬達，且可享有示於本揭露內容中關於該轉子和該馬達50內部的殼體或該馬達50A之間的有利的效果。此外，例如，在齒輪系構成裝置5及該發電機6內的增速齒輪中，這些轉動機10可在過度負荷期間被保護而免於傷害。
一種依據本發明的至少一實施例之用於防止傷害用於風力發電機的轉動機的方法，是一種防止傷害一轉動機10的方法，該轉動機是該風力發電機1的組成裝置，該方法包括：解開該轉動機10的一殼體12的至少一部分和該轉動機10被安裝於其上的一基座部分18之間的固定狀態，使得該殼體12的該至少一部分相對於該基座部分18的相對轉動被允許以及使得當一大於一門檻值的扭矩的被施加至該轉動機10的該轉子14時該殼體的該至少一部分和該轉子14一起被轉動。

產業利用性
在用於風力發電機的轉動機、發力發電機及防止傷害轉動機及風力發電機的方法的技術領域中，本發明的至少一實施例可被用來保護轉動機在過度負荷的事件中免於傷害。
1‧‧‧風力發電機
2‧‧‧風力發電機葉片
3‧‧‧輪轂
4‧‧‧轉子
5‧‧‧傳動系統構件裝置
6‧‧‧發電機
7‧‧‧短艙
8‧‧‧塔件
9‧‧‧平台
10‧‧‧轉動機
50A‧‧‧馬達
12‧‧‧殼體
14‧‧‧轉子
16‧‧‧定子
50‧‧‧馬達
18‧‧‧基座部分
10A‧‧‧偏航驅動器
13‧‧‧托架
52‧‧‧小齒輪
54‧‧‧環形齒輪
56‧‧‧減速齒輪
58‧‧‧驅動軸
13A‧‧‧一端
13B‧‧‧另一端
13C‧‧‧凸緣
20‧‧‧摩擦嚙合件
22‧‧‧摩擦墊
23‧‧‧門檻扭矩調整器
24‧‧‧彈性件
25‧‧‧螺栓
26‧‧‧第一楔形件
27‧‧‧第二楔形件
38‧‧‧感測器(供電端子)
40‧‧‧電纜線
46‧‧‧電纜線連接端
42‧‧‧第一電纜線
44‧‧‧第二電纜線
12A‧‧‧齒輪箱
48‧‧‧滑環
圖1是一顯示依據一實施例的風力發電機的結構的示意圖。
圖2是一顯示依據一實施例的一用於風力發電機的轉動機的結構的示意立體圖。
圖3是一顯示依據一實施例的一用於風力發電機的轉動機的結構的縱剖面圖。
圖4是一顯示依據一實施例的一用於風力發電機的轉動機的結構的縱剖面圖。
圖5A是一顯示依據一實施例的一用於風力發電機的轉動機內的門檻扭矩調整單元(彈性件和螺栓)的圖式。
圖5B是一顯示依據一實施例的一用於風力發電機的轉動機內的門檻扭矩調整單元(楔形件和螺栓)的圖式。
圖6是一顯示在一實施例中一轉動機的配線狀態的示意圖。
圖7是一顯示依據另一實施例的一轉動機的配線狀態的示意圖。
圖8是一顯示依據另一實施例的一用於風力發電機的轉動機的示意圖。

Claims (15)

  1. 一種用於風力發電機的轉動機，包含： 一轉子； 一定子，其由一用來容納該轉子的殼體組成；及 一支撐該殼體的基座部分， 其中該殼體的至少一部分被建構成當一等於或大於門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時，在允許相對於該基座部分的相對轉動的同時與該轉子一起轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一摩擦嚙合件，其設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間， 其中該摩擦嚙合件被建構成當一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
  3. 如申請專利範圍第2項之用於風力發電機的轉動機， 其中該摩擦嚙合件包括一摩擦墊，其設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間。
  4. 如申請專利範圍第2項之用於風力發電機的轉動機， 其中該摩擦嚙合件包括 一第一楔形件，其設置在該基座部分的一側，及 一第二楔形件，其面向該第一楔形件且被設置在該殼體的該至少一部分的一側。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一調整區段，其被建構來調整該門檻扭矩值。
  6. 如申請專利範圍第5項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一摩擦嚙合件，其設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間， 其中該調整區段被建構成能夠調整該摩擦嚙合件的摩擦緊束力。
  7. 如申請專利範圍第1項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一離合器，其設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間， 其中該離合器被建構來在一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
  8. 如申請專利範圍第1項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一閂鎖件，其設置在該基座部分和該殼體的該至少一部分之間， 其中該閂鎖件被建構來在一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時允許該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動。
  9. 如申請專利範圍第1至4、7、8項中任一項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一電纜線，其被設置在一用來監測該轉動機或該轉動機的狀況的感測器和位在該基座部分的一側的電纜線連接端之間並且連接該感測器和該電纜線連接端， 其中該電纜線被建構成使得該感測器和該電纜線連接端之間的連接狀況在該殼體的該至少一部分相對於該基座部分相對地轉動時鬆脫開。
  10. 如申請專利範圍第1至4、7、8項中任一項之用於風力發電機的轉動機，其更包含 一第一電纜線和一第二電纜線，每一電纜線係被設置在一用來監測該轉動機或該轉動機的狀況的感測器和位在該基座部分的一側的電纜線連接端之間，及 一滑環，其被設置在該第一電纜線和該第二電纜線之間。
  11. 如申請專利範圍第1至4、7、8項中任一項之用於風力發電機的轉動機， 其中該轉動機是一包括一減速齒輪的馬達， 該殼體包括一覆蓋該減速齒輪的齒輪箱，且 至少該齒輪箱被建構成當一等於或大於該門檻扭矩值的轉動力被施加至該轉子時被允許相對於該基座部分相對地轉動。
  12. 如申請專利範圍第1至4、7、8項中任一項之用於風力發電機的轉動機， 其中該轉動機是一用來調整該風力發電機的偏航角(yaw angle)的偏航驅動器，且 該偏航驅動器包括： 一馬達； 一減速齒輪，其設置在該馬達和一用於偏航轉動的環形齒輪之間；及 一小齒輪，其被設置在該減速齒輪和該環形齒輪之間且被連接至該減速齒輪的輸出軸。
  13. 如申請專利範圍第1至4、7、8項中任一項之用於風力發電機的轉動機， 其中該轉動機是一用來調整該風力發電機的偏航角的馬達或一用來調整葉片俯仰角的馬達、該風力發電機的一傳動系統(drive train)構件裝置、或該風力發電機的發電機中的任何一者。
  14. 一種風力發電機，包含如申請專利範圍第1至4、7、8項中任一項所述之轉動機。
  15. 一種防止傷害風力發電機的轉動機的方法，包含： 解開該轉動機的一殼體的至少一部分和該轉動機被安裝於其上的一基座部分之間的固定狀態，使得該殼體的該至少一部分相對於該基座部分的相對轉動被允許以及使得當一大於一門檻值的扭矩被施加至該轉動機的該轉子時該殼體的該至少一部分和該轉子一起被轉動。
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