CN103883471A

CN103883471A - 传动装置及风力发电机组

Info

Publication number: CN103883471A
Application number: CN201210560860.1A
Authority: CN
Inventors: 黎焱; 朱兵; 黄强; 林继刚
Original assignee: Sinovel Wind Group Co Ltd
Current assignee: Sinovel Wind Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: CN103883471B

Abstract

本发明提供一种传动装置及风力发电机组，传动装置包括：叶轮、齿轮箱及发电机。叶轮包括固定连接的轮毂和叶片，所述轮毂具有通孔；齿轮箱包括箱体、设置在箱体内部的齿轮系统、与所述齿轮系统连接的第一输入轴和输出轴，所述箱体设置在所述通孔中；所述通孔的内壁和所述箱体之间设置有轴承，所述轮毂和所述第一输入轴固定连接；发电机，与所述输出轴固定连接。本发明提供的传动装置，由于将齿轮箱设置在轮毂的内部，通过齿轮箱箱体支撑整个叶轮的重量，不需要设置另外的支撑部件来分别支撑叶轮和齿轮箱。充分利用轮毂内部的空间，减少了传动部件，缩小了传动装置的尺寸，降低了传动装置的成本。

Description

传动装置及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种传动装置及风力发电机组。

背景技术

随着国内外风电产业的高速发展，风力发电机组的设计技术和制造技术日趋成熟。对于风力发电机组的主传动链的结构形式，各风机厂家也采取了不同的设计方案。主传动链包括叶轮、齿轮箱、发电机及主机架等，叶轮包括轮毂和叶片。主传动链的结构方式按照叶轮与发电机的连接方式不同可分为：直驱式、常规式和混合式传动链链结构。直驱式传动链结构中，叶轮直接与发电机相连接，而不需要齿轮箱；常规式传动链结构中，叶轮通过高速比齿轮箱和高转速发电机连接；混合式传动链结构中，叶轮通过低速比齿轮箱和中转速发电机连接。但是现有技术中，由于主传动链传动部件多、尺寸大，增加了整个风力发电机组的成本。

图1为现有技术中常规式传动链结构示意图，如图1所示，常规式传动链包括：轮毂11、与轮毂11固定连接的过渡段12、设置在过渡段12外侧的主轴承13、与过渡段12远离轮毂11一侧固定的齿轮箱14、用于支撑齿轮箱14的主机架15、与齿轮箱14通过联轴器16连接的发电机17，以及用于支撑发电机17的发电机支架18。工作时，风力带动叶轮上的叶片旋转，叶片和轮毂11固定连接，叶片带动轮毂11转动以实现扭矩传递；轮毂11将扭矩传递到齿轮箱14的输入轴，经由齿轮箱14变速后，扭矩通过齿轮箱14的输出轴输出至联轴器16，而后扭矩被传递至发电机17，以实现将风能最终转换为电能。在叶轮转动过程中，因自身重力、外力、振动等产生附加力矩，会经由轮毂11和主轴承13，传递至主机架15，主机架15一方面支撑整个传动链，另一方面承载附加力矩。联轴器16及发电机17在工作过程中也会产生附加力矩，该附加力矩通过发电机支架18最终传递到主机架15，由主机架15承载。

现有技术至少存在以下问题：现有技术中，传动链所需要的传递部件多，传动结构复杂，整个传动链尺寸大，从而使得风力发电机组的体积庞大，制造成本高。

发明内容

本发明提供一种传动装置及风力发电机组，用于优化现有风力发电机组的结构。

本发明提供一种传动装置，具体包括：

叶轮，包括固定连接的轮毂和叶片，所述轮毂具有通孔；

齿轮箱，包括箱体、设置在箱体内部的齿轮系统、与所述齿轮系统连接的第一输入轴和输出轴，所述箱体设置在所述通孔中；所述通孔的内壁和所述箱体之间设置有轴承，所述轮毂和所述第一输入轴固定连接；

发电机，与所述输出轴固定连接。

如上所述的传动装置，优选地，还包括：

第二输入轴，所述第二输入轴的一端与所述轮毂固定连接，所述第二输入轴的另一端与所述第一输入轴固定连接。

如上所述的传动装置，优选地，还包括：

主机架，与所述箱体固定连接，所述主机架用于支撑所述发电机。

如上所述的传动装置，优选地，所述轴承的数量至少为一个，设在在所述箱体的端部。

如上所述的传动装置，优选地，还包括：

制动器，设置在所述发电机的输出轴外侧。

本发明还提供一种风力发电机组，包括固定设置的塔筒，以及设置所述塔筒端部的机舱，所述机舱内设置有任一所述的传动装置。

本发明提供的传动装置，将齿轮箱设置在轮毂的内部，由齿轮箱箱体支撑整个叶轮的重量，不需要设置另外的支撑部件来分别支撑叶轮和齿轮箱，并且充分利用轮毂内部的空间，减小了整个传动链的长度，减少了传动部件，缩小了传动装置的尺寸，从而使得风力发电机组的体积缩小，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术中常规式传动链结构示意图；

图2为本发明实施例提供的传动装置的结构示意图。

附图标记说明：

11、21：轮毂； 12：过渡段；

13、24：主轴承； 14、3：齿轮箱；

15、5：主机架； 16：联轴器；

17、4：发电机； 18：发电机支架；

2：叶轮； 22：第二输入轴；

23：变桨驱动装置； 31：箱体；

32：齿轮系统； 33：第一输入轴；

34：输出轴； 6：制动器；

7：滑环。

具体实施方式

图2为本发明实施例提供的传动装置的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的传动装置主要包括：叶轮2、齿轮箱3和发电机4。叶轮2包括固定连接的轮毂21和叶片（图未示出），轮毂21具有通孔。齿轮箱3包括箱体31、设置在箱体31内部的齿轮系统32、与齿轮系统32连接的第一输入轴33和输出轴34，箱体31设置在轮毂21的通孔中。通孔的内壁和箱体31之间设置有轴承24，轮毂21还和第一输入轴33固定连接。发电机4与齿轮箱3的输出轴34固定连接。

轮毂21的通孔的孔径应足够大，便于将齿轮箱3设置在通孔内，在通孔的内壁和齿轮箱3的箱体31之间设置轴承24，用轴承24将箱体31的和轮毂21连接，利用箱体31支撑整个叶轮2的重量。

工作时，风推动叶片旋转，叶片带动轮毂21转动，将扭矩传递至齿轮箱3的第一输入轴33，通常叶轮的转速很低，远达不到发电机4发电所要求的转速，必须通过齿轮箱3的增速作用来提高转速，通过第一输入轴33输入的扭矩经齿轮箱3增速后，达到发电机4所需的转速，再通过齿轮箱3的输出轴34将扭矩传递给发电机4，驱动发电机4工作，将风能转换为电能。

本实例提供的传动装置，将齿轮箱设置在轮毂的内部，由齿轮箱箱体支撑整个叶轮的重量，不需要设置另外的支撑部件来分别支撑叶轮和齿轮箱，并且充分利用轮毂内部的空间，减少了传动部件，缩小了传动装置的尺寸，从而使得风力发电机组的体积缩小，降低了成本。

此处，叶片需要有足够大的迎风面，以从风中获取更多的能量，从而带动轮毂21转动以实现扭矩传递。同时，在风速过大时，要能够自动调整叶片迎风面的角度，避免叶轮2因受力过大而损坏。

如图2所示，优选地，本实施例提供的传动装置还包括第二输入轴22，第二输入轴22的一端与轮毂21固定连接，第二输入轴22的另一端与齿轮箱3的第一输入轴33固定连接。

第二输入轴22用来将传递至轮毂21上的扭矩输入至齿轮箱3的第一输入轴33。相应地，扭矩的传递路径为：叶片—轮毂21—第二输入轴22—第一输入轴33—输出轴34—发电机4。

由于第一输入轴33和第二输入轴22采用固定连接，两个轴在工作过程中会有偏移或相对位移。优选地，第二输入轴22和齿轮箱3的第一输入轴33可以采用弹性轴套连接，或者在第二输入轴22和齿轮箱3的第一输入轴33通过法兰连接时，可选用弹性垫片，利用弹性垫片的弹性变形来补偿两轴的细微偏斜和位移，同时弹性垫片也具有缓冲和减振性能，从而使得两轴在工作过程中对中。

优选地，本实施例提供的传动装置还包括主机架5，主机架5与齿轮箱3的箱体31固定连接，主机架5用于支撑发电机4。

主机架5一方面用于支撑发电机4，另一方面，还用于承载附加力矩。具体来说，在叶轮2转动过程中，由于叶片自身重力、外力、震动等会产生附加力矩。该附加力矩由轮毂21通过轴承24传递至齿轮箱3的箱体31，轴承24用来连接轮毂21和箱体31。

具体地，轴承24的数量为至少一个，可根据实际需要设置，本实施例中，如图2所示，设置有两个轴承24，分别设置在箱体31的两端。附加力矩通过轴承24传递至箱体31后，由于箱体31和主机架5固定连接，最终将附加力矩传递至主机架5，由主机架5承载该附加力矩。

优选地，本实施例提供的传动装置还包括制动器6，如图2所示，制动器6设置在发电机4的输出轴外侧。在机组出现故障或者其他情况需要制动时，通过制动器6实现对整个发电机组的制动。

优选地，在发电机4的输出轴上还设置有滑环7，相应地轮毂21上设置有变桨驱动装置23，滑环7将风力发电机组中的控制系统给出的信号传递至变桨驱动装置23，该信号是控制系统根据风速、动力和实际需求来发送的，通过变桨驱动装置23调整叶片角度来使叶片最大化的吸收风能。变浆驱动装置23还用在发电机4紧急制动时，使叶片顺浆，使发电机4安全停机。

本发明提供的传动装置，通过将齿轮箱设置在轮毂的内部，充分利用轮毂内部空间，同时，由齿轮箱箱体支撑整个叶轮的重量，不再需要分别设置用来的支撑叶轮和齿轮箱的支撑装置，整个传动装置的传动部件少、体积小，使得传动装置的设计简单且成本低。

本发明还提供一种风力发电机组，风力发电机组包括固定设置的塔筒，以及设置在塔筒端部的机舱，该机舱内设置有本发明任一实施例提供的传动装置。

本发明提供的风力发电机组，传动装置设置在机舱内，由于采用的传动装置体积小，必然使得机舱的体积也减小，足够容置该传动装置等其他装置即可。相比于现有技术，本发明提供风力发电机组的体积小、成本低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种传动装置，其特征在于，包括：

叶轮，包括固定连接的轮毂和叶片，所述轮毂具有通孔；

发电机，与所述输出轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于：

所述轴承的数量至少为一个，设在在所述箱体的端部。

5.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于，还包括：

制动器，设置在所述发电机的输出轴外侧。

6.一种风力发电机组，包括固定设置的塔筒，以及设置所述塔筒端部的机舱，其特征在于，所述机舱内设置有权利要求1-5任一所述的传动装置。