CN101968036A - 直驱式风力发电机 - Google Patents

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王兵
莫尔兵
邓良
郑大周
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DEC Dongfang Turbine Co Ltd
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DEC Dongfang Turbine Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种直驱式风力发电机，包括塔筒、风轮、发电机，所述风轮、发电机通过机架固定在塔筒上，风轮轴与发电机转子轴的联接方式是柔性连接，只传递扭矩不传递轴向力和弯矩，避免了风机轴挠曲对发电机气隙的影响；机架由风轮支架和发电机支架组成，两部分用连接件刚性连接为整体，便于运输和装配；发电机用一对轴承支撑，稳定性好，气隙不受定子重力影响。

Description

直驱式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机，具体涉及一种直驱式风力发电机。
背景技术
直驱式风力发电机的主要好处是避免了使用齿轮箱等传动设备，而这些传动部件恰恰是系统中故障率较高的部件，所以使用直驱方式的风力发电系统，从技术上讲，具有更低的故障率，使用维护方便，是风力发电机未来发展的主流。
风力发电机定子与转子间的气隙是影响发电机性能的主要因素，应当尽量小并保持均匀、稳定。传统的直驱式风力发电机，其风轮轴与发电机转子轴为刚性连接，机组运行时，风轮轴挠曲产生的弯矩将传递到转子轴，使得定子与转子间的气隙不稳定。为解决此问题，通常的手段是风轮轴与发电机转子轴用柔性联轴器连接，但是，现有的柔性联轴器的载荷能力有限，一般只能用于非直驱的风力发电机。
公开号CN1469972A的专利文献提出一种技术方案，可以解决直驱风力发电机气隙不稳定的问题：它的风轮轴与发电机转子轴为刚性连接(或将发电机转子轴延长，直接把风轮轮毂装在转子轴上)，将发电机定子连接在一个不转动的弹性连接器上，该连接器固定在发电机转子的轴承座上。由于该连接器是弹性的，当转子因风轮轴挠曲传递来弯矩时，连接器发生弹性位移，自动适应轴系挠曲，从而保持定子与转子间的气隙稳定。
但是，该技术方案还存在如下缺点：
-由于直驱式风力发电机的风轮在不升速的情况下，直接把转矩传递给发电机，因此电机有很多的极对数，体积、重量很大。定子通过弹性连接器安装在转子的轴承座上，呈悬臂结构，而连接器又是弹性的，重力将使定子下挠，下挠形成的弯矩对轴承的寿命影响很大，会造成轴承寿命缩短；
-由于是悬臂结构，机组必须在地面装配好之后，再整体吊装上塔，须使用多台吊车协同起吊，安装难度大，且一旦某部件发生问题，不能在塔顶更换，须将机组整体吊下；再有，没有工作人员进行维护的工作平台，无法在塔顶进行电机检测、维护。
发明内容
本发明的目的，是提供一种直驱式风力发电机风轮轴与电机转子轴的传动方式，此种传动方式可以消除风轮弯矩对电机的影响，保证电机定转子之间的气隙均匀、稳定，工作性能良好。同时，通过改进直驱风力发电机的结构，使机组便于运输、安装和维护。
发明的技术方案是：
一种直驱式风力发电机，包括塔筒、风轮、发电机，所述风轮、发电机通过机架固定在塔筒上，风轮轴与发电机转子轴用联轴器联接，所述联轴器是柔性联轴器，该柔性联轴器由一对具有至少一道环状皱折的弹性盘组合构成，两弹性盘相向对接。
所述弹性盘的环状皱折最好两道或三道。
所述机架由风轮支架和发电机支架组成，两部分用连接件刚性连接为整体，风轮支架固定在塔筒上。
所述发电机与其支架之间垫有弹性垫。
所述发电机具有一对支撑轴承，分布在发电机的输入轴端和尾端。
本发明的有益效果：
1、柔性联轴器只传递扭矩不传递轴向力和弯矩，从而彻底的避免了风机轴挠曲对发电机气隙的影响。
2、发电机采用双轴承支撑，稳定性好，定、转子的重力全部作用于机架上，气隙不受定子重力影响。轴承受载情况良好，使用寿命长。
3、当机组某部件需要更换时，可以在塔顶更换，不必将机组整体吊下，节约了成本和工期；且电机有支架，可作为工作平台，工作人员可在塔顶维护电机。
附图说明
图1是本直驱式风力发电机的一种结构示意图
图2是本直驱式风力发电机的外观图
图3是柔性联轴器的一种结构(一道皱折)示意图
图4是柔性联轴器的另一种结构(两道皱折)示意图
具体实施方式
本直驱式风力发电机，包括塔筒、风轮、发电机，所述风轮、发电机通过机架固定在塔筒上，风轮轴与发电机转子轴的联接方式是柔性连接，详细结构说明如下：
参见图1、图2：机架由风轮支架2和发电机支架15组成，两部分用连接件刚性连接为整体，风轮支架2和发电机支架15分体加工，在风场现场装配在一起。
风轮支架2固定在塔筒1上，风轮轴5通过一对轴承4、6及其轴承座3、7固定在风轮支架2上。轴承4、6在支撑风轮轴5时，消除了大部分的轴向力和弯矩。风轮轴5与电机轴12之间通过柔性联轴器8连接在一起，柔性联轴器8只传递扭矩不传递轴向力和弯矩，从而彻底的避免了风轮轴5的弯矩对发电机气隙的影响。
本发明的突出特点，是设计出了适合直驱风力发电机的柔性联轴器，参见图3、图4，该柔性联轴器由一对具有环状皱折的弹性盘组合构成，两弹性盘相向布置，用螺栓连接。弹性盘的环状皱折一般为两道或三道。弹性盘的直径、壁厚及材料可根据风机的功率灵活设计，因其结构简单，用常规模压工艺即可成型。
发电机的转子10固定在电机轴12上，定子11通过一对轴承9、13与电机转子轴12配合，定子11安装在发电机支架15上，之间最好垫上弹性垫14，可以进一步改善风机轴系挠曲对气隙的不利影响。

Claims (5)

1.一种直驱式风力发电机，包括塔筒、风轮、发电机，所述风轮、发电机通过机架固定在塔筒上，风轮轴与发电机转子轴用联轴器联接，其特征在于：所述联轴器是柔性联轴器，该柔性联轴器由一对具有至少一道环状皱折的弹性盘组合构成，两弹性盘相向对接。
2.根据权利要求1所述的直驱式风力发电机，其特征在于：所述弹性盘的环状皱折是两道或三道。
3.根据权利要求1所述的直驱式风力发电机，其特征在于：所述机架由风轮支架和发电机支架组成，两部分用连接件刚性连接为整体，风轮支架固定在塔筒上。
4.根据权利要求1所述的直驱式风力发电机，其特征在于：所述发电机与其支架之间垫有弹性垫。
5.根据权利要求1所述的直驱式风力发电机，其特征在于：所述发电机具有一对支撑轴承，分布在发电机的输入轴端和尾端。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

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