CN105587466A - 风电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电机组，包括风轮装置、机架以及固定安装于机架上的至少一组发电机构，发电机构具有齿轮轴，其中，风电机组还包括转盘轴承；转盘轴承呈圆盘状结构且安装于风轮装置与机架之间，转盘轴承包括内圈以及外圈；内圈固定于机架；外圈可转动地套设于内圈的外周，且固定于风轮装置，以使风轮装置可转动地安装于机架，外圈的外沿上设有齿，各发电机构的齿轮轴与外圈的齿啮合。本发明提出的风电机组，利用转盘轴承将风轮装置与发电机构的齿轮轴传动连接在一起，实现了无主轴的结构设计，使风电机组电力传输的传动链更为紧凑，有利于例如发电机构的发电机等设备的小型化，进一步节约线缆。

Description

风电机组

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，具体而言，涉及一种具有无主轴结构的风电机组。

背景技术

风力发电技术属于新能源领域，随着能源危机出现，风力发电越来越受到人们的关注，用于风力发电的风电机组的单机容量也在不断攀升。在本领域现有风电机组的研发应用中，已完成对单机容量为1.5MW～6MW的风电机组的研发、生产和制造，且已开始对单机容量达到10MW左右的风电机组，特别是应用于海上环境的特大型风电机组进行研发。

大型风力发电机组由于单机发电功率较大，按照现有的常规设计理念，单机容量增加之后风电机组的传动链会加长，整个机舱尺寸就会大幅增加，由此导致的制造、运输、安装成本均有所增加。并且，现有风电产品都将发电机和变频器等设备安装在塔筒的底部，随着机组单机容量的增加需要大量的电缆将电力由塔筒顶部的电力输出端输送到塔筒底部的发电机等设备。

发明内容

本发明的一个主要目的在于客服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够缩短电力传输的传动链的风电机组。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种风电机组，包括风轮装置、机架以及固定安装于所述机架上的至少一组发电机构，所述发电机构具有齿轮轴，其中，所述风电机组还包括转盘轴承；所述转盘轴承呈圆盘状结构且安装于所述风轮装置与所述机架之间，所述转盘轴承包括内圈以及外圈；所述内圈固定于所述机架；所述外圈可转动地套设于所述内圈的外周，且固定于所述风轮装置，以使所述风轮装置可转动地安装于所述机架，所述外圈的外沿上设有齿，各所述发电机构的齿轮轴与所述外圈的齿啮合。

根据本发明的其中一个实施方式，所述机架上设有至少一个安装座，以固定安装所述至少一组发电机构。

根据本发明的其中一个实施方式，所述发电机构具有法兰盘，所述法兰盘通过多个固定件与所述安装座固定。

根据本发明的其中一个实施方式，所述风电机组包括多组发电机构，所述机架靠近所述风电机组的一端部的外周设有安装板，所述安装板呈环状，其所在平面与所述转盘轴承坐在平面平行，所述安装板上间隔开设有多个安装孔，以分别固定安装所述多组发电机构。

根据本发明的其中一个实施方式，每组所述发电机构包括增速器以及发电机；所述增速器固定安装于所述机架上，所述增速器具有输入端及输出端，所述输入端为所述齿轮轴；所述发电机固定连接于所述增速器，所述发电机具有输入端，所述发电机的输入端通过连轴件与所述增速器的输出端连接。

根据本发明的其中一个实施方式，所述风电机组还包括机舱罩；所述机舱罩罩设于所述机架上，以形成一机舱，所述机架、发电机构以及转盘轴承设于所述机舱内。

根据本发明的其中一个实施方式，所述风电机组还包括变频器；所述变频器设于所述机舱内，且通过导流电缆连接于所述发电机构。

根据本发明的其中一个实施方式，所述风电机组还包括变压器；所述变压器设于所述机舱内，且通过低压电缆连接于所述变频器。

根据本发明的其中一个实施方式，所述机架包括本体部以及侧端部；所述本体部具有一底部安装面，以与所述风电机组的一塔筒的顶部固定安装；所述侧端部向外凸伸于所述本体部的一侧，且具有一竖直安装面，以与所述转盘轴承的内圈固定安装。

根据本发明的其中一个实施方式，所述机架的本体部上，相反于所述侧端部的一侧设有楔型开口。

由上述技术方案可知，本发明提出的风电机组的优点和积极效果在于：

本发明提出的风电机组，利用转盘轴承将风轮装置与发电机构的齿轮轴传动连接在一起，实现了无主轴的结构设计，使风电机组电力传输的传动链更为紧凑，有利于例如发电机构的发电机等设备的小型化，进一步节约电缆。

进一步地，本发明提出的风电机组可以设置多组发电机构，且各发电机构均通过转盘轴承传动于风轮装置。通过上述结构设计，采用例如多个小增速器和多个小发电机以替代现有风电机组的单一的大型发电机，降低了制造难度和制造成本，解决了维修困难、维修成本高、维修时间长和故障时间整机需要停机问题，同时使该风电机组技术可广泛应用于例如10MW级别及以上的特大型风电机组中。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种风电机组的局部结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中沿直线A-A所做的局部剖视示意图；

图4是图1中B部放大图。

其中，附图标记说明如下：

1.风轮装置；2.转盘轴承；21.内圈；22.外圈；222.齿；3.机架；31.法兰孔；32.法兰孔；33.安装板；331.安装孔；4.发电机构；41.齿轮轴；42.法兰盘；5.变频器；6.导流电缆；7.低压电缆；8.变压器；9.集电电缆；10.塔筒；101.法兰孔。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“顶”、“底”、“端部”、“之间”、“一侧”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

参阅图1至图4，图1中代表性地示出了能够体现本发明的原理的风电机组的局部结构示意图，表示风轮装置1通过转盘轴承2与机架3的连接关系，和机架3与塔筒10的连接关系。图2中代表性地示出了能够体现本发明的原理的风电机组的一俯视图，表示图1的俯视结构。图3中代表性地示出了能够体现本发明的原理的风电机组的局部剖视图，即沿图1中的直线A-A所做的剖视图，表示转盘轴承2与发电机构4的齿轮轴41的传动配合关系，图4中代表性地示出了能够体现本发明的原理的风电机组的局部放大图，即图1中的B部分放大图，详细示出了转盘轴承2与风轮装置1和机架3的连接关系，亦示出了发电机构4与机架3的连接方式。

以下，结合图1至图4，对本发明提出的风电机组的其中一个示例性实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本实施方式中，本发明提出的风电机组是以单机容量达到10MW左右的特大型风电机组为例，进一步地，是以应用于海上环境的特大型风电机组为例，对该风电机组的结构进行说明。本领域技术人员容易理解的是，为将该风电机组应用于其他各种工作环境中，或改变为其他各种类型的单机容量，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风电机组的原理的范围内。例如，该风电机组可以只具有一组发电机构4，又如该风电机组可以应用于海上环境意外的其他工作环境。

如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的风电机组主要包括风轮装置1、塔筒10、机架3、多组发电机构4、转盘轴承2、机舱罩、变频器5和变压器8。其中，风轮装置1与现有风电机组的风轮装置1的结构大致相同，且该风轮装置1具有一安装面。同时，塔筒10与现有风电机组的塔筒10的结构大致相同，且该塔筒10具有一顶部。

如图1和图2所示，在本实施方式中，机架3包括本体部以及侧端部。其中，机架3的本体部具有一底部安装面，该底部安装面上开设有多个法兰孔31，这些法兰孔31与塔筒10顶部开设的多个法兰孔101位置对应，且每组相对应的法兰孔31与法兰孔101供固定件穿设，以将机架3固定安装于塔筒10的顶部。机架3的侧端部向外凸伸于本体部的一侧。本领域技术人员容易理解的是，为将该机架3固定安装于塔筒10顶部并形成有一侧端部，而对该机架3做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风电机组的原理的范围内。

另外，在本实施方式中，机舱罩罩设于机架3上(未图示)，以形成一机舱，且机架3、发电机构4以及转盘轴承2等设备或结构均设于机舱内，进一步适应应用于海上环境的风电机组的结构要求。其中，变频器5与变压器8均设于该机舱内，且变频器5通过导流电缆6连接于发电机构4，变压器8通过低压电缆7连接于变频器5，并通过集电电缆9连接于塔筒10底部的其他设备以将电力输出。需要说明的是，上述变频器5与变压器8的结构设计以及线缆连接方式，仅为本发明提出的风电机组的其中一个示例性实施方式，当不能以此限制上述结构在本发明其他实施方式中采用其他结构形式。上述结构设计使变频器5、变压器8及相关线缆均罩设于机舱罩内，以适应海上环境。本领域技术人员容易理解的是，为将变频器5即变压器8等设备设置在风电机组内，而对上述结构设计做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风电机组的原理的范围内。例如，变频器5和/或变压器8可以设置在塔筒10内。

如图1、图3和图4所示，在本实施方式中，转盘轴承2呈圆盘状结构且安装于风轮装置1与机架3之间。其中，转盘轴承2主要包括内圈21以及外圈22，且外圈22的外沿上设有齿222。内圈21固定于机架3，外圈22可转动地套设于内圈21的外周，且与风轮装置1固定。通过内圈21与外圈22组成的轴承结构，使得风轮装置1可转动地安装于机架3上。具体而言，内圈21上开设有多个法兰孔，机架3的侧端部具有一竖直安装面，该竖直安装面上开设有与内圈21的法兰孔对应的法兰孔，以通过穿设于各对法兰孔的固定件，将机架3与转盘轴承2的内圈21固定连接。相似的，外圈22上开设有多个法兰孔，风轮装置1的安装面上开设有与外圈22的法兰孔对应的法兰孔，以通过穿设于各对法兰孔的固定件，将风轮装置1与转盘轴承2的外圈22固定连接。即，通过内圈21与外圈22组成的轴承结构，当风轮装置1转动时，外圈22则相对于内圈21转动。

如图1至图4所示，在本实施方式中，机架3靠近风电机组的一端部(即机架3的侧端部)的外周设有呈环状的安装板33。进一步地，该安装板33所在的平面与转盘轴承2坐在平面平行。该安装板33上间隔开设有多个安装孔331，以分别固定安装多组发电机构4，以使每组发电机构4所具有的一齿轮轴41能够啮合于转盘轴承2外圈22上的齿222。即，当风轮装置1转动时，外圈22由风轮装置1带动而相对于内圈21转动，则通过齿222与齿轮轴41的传递，进而带动各发电机构4的齿轮轴41转动。本领域技术人员容易理解的是，为在机架3上设置发电机构4，而对上述结构设计做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风电机组的原理的范围内。例如，发电机构4可以为一个或多个。又如，可以在机架3的侧端部的外周上设置至少一个安装座，分别对应地固定至少一组发电机构4，只需保证各发电机构4的齿轮轴41均能够与转盘轴承2外圈22的齿222啮合。

进一步地，如图1、图3和图4所示，在本实施方式中，每组发电机构4至少包括增速器以及发电机。其中，增速器上设有法兰盘42，且该法兰盘42通过多个固定件固定于安装板33的安装孔331内(或固定于安装座上)。增速器具有输入端及输出端，输入端即为发电机构4的齿轮轴41。发电机固定连接于增速器，发电机具有输入端，即发电机的输入端通过连轴件与增速器的输出端连接。需要说明的是，通过增速器与发电机组成的发电机构4的设计，可以进一步实现发电机构4相关设备的小型化。即可以通过将风轮装置1的转动动能直接传递至多组小型化的发电机构4，因而即使当其中一组发电机构4故障时，仍不会影响其他发电机构4的正常工作。当然，本领域技术人员容易理解的是，为实现风轮装置1转动动能向电能的转化，而对上述发电机构4做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风电机组的原理的范围内。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的风电机组仅仅是能够采用本发明原理的许多种风电机组中的一个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的风电机组的任何细节或风电机组的任何部件。

举例来说，并非为了符合本发明的原理，如图1所示，在本实施方式中，可在机架3的本体部上，且相反于侧端部的一侧设置楔型开口，以达到减小设备自重的效果。然而，并非在本发明的每一个示例性实施方式中，都必须设置楔型开口，或者都必须将开口的形状设置为楔型。本领域技术人员容易理解的是，为降低风电机组的设备自重，而对上述机架3或其他结构做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的风电机组的原理的范围内。

综上所述，通过对本发明提出的风电机组的一示例性实施方式的详细说明，可以看出本发明提出的风电机组的优点和积极效果在于：

本发明利用转盘轴承2将风轮装置1与发电机构4的齿轮轴41传动连接在一起，实现了无主轴的结构设计，使风电机组电力传输的传动链更为紧凑，并有利于例如发电机构4的发电机等设备的小型化，进一步节约线缆。

进一步地，本发明提出的风电机组可以设置多组发电机构4，且各发电机构4均通过转盘轴承2传动于风轮装置1。通过上述结构设计，采用例如多个小增速器和多个小发电机以替代现有风电机组的单一的大型发电机，降低了制造难度和制造成本，解决了维修困难、维修成本高、维修时间长和故障时间整机需要停机问题，同时使该风电机组技术可广泛应用于例如10MW级别及以上的特大型风电机组中。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的风电机组的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的风电机组进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (10)

1.一种风电机组，包括风轮装置(1)、机架(3)以及固定安装于所述机架(3)上的至少一组发电机构(4)，所述发电机构(4)具有齿轮轴(41)，其特征在于，所述风电机组还包括：

转盘轴承(2)，呈圆盘状结构且安装于所述风轮装置(1)与所述机架(3)之间，所述转盘轴承(2)包括：

内圈(21)，固定于所述机架(3)；以及

外圈(22)，可转动地套设于所述内圈(21)的外周，且固定于所述风轮装置(1)，以使所述风轮装置(1)可转动地安装于所述机架(3)，所述外圈(22)的外沿上设有齿(222)，各所述发电机构(4)的齿轮轴(41)与所述外圈(22)的齿(222)啮合。

2.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述机架(3)上设有至少一个安装座，以固定安装所述至少一组发电机构(4)。

3.根据权利要求2所述的风电机组，其特征在于，所述发电机构(4)具有法兰盘(42)，所述法兰盘(42)通过多个固定件与所述安装座固定。

4.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组包括多组发电机构(4)，所述机架(3)靠近所述风电机组的一端部的外周设有安装板(33)，所述安装板(33)呈环状，其所在平面与所述转盘轴承(2)坐在平面平行，所述安装板(33)上间隔开设有多个安装孔(331)，以分别固定安装所述多组发电机构(4)。

5.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，每组所述发电机构(4)包括：

增速器，固定安装于所述机架(3)上，所述增速器具有输入端及输出端，所述输入端为所述齿轮轴(41)；以及

发电机，固定连接于所述增速器，所述发电机具有输入端，所述发电机的输入端通过连轴件与所述增速器的输出端连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组还包括：

机舱罩，罩设于所述机架(3)上，以形成一机舱，所述机架(3)、发电机构(4)以及转盘轴承(2)设于所述机舱内。

7.根据权利要求6所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组还包括：

变频器(5)，设于所述机舱内，且通过导流电缆(6)连接于所述发电机构(4)。

8.根据权利要求7所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组还包括：

变压器(8)，设于所述机舱内，且通过低压电缆(7)连接于所述变频器(5)。

9.根据权利要求6所述的风电机组，其特征在于，所述机架(3)包括：

本体部，具有一底部安装面，以与所述风电机组的一塔筒(10)的顶部固定安装；以及

侧端部，向外凸伸于所述本体部的一侧，且具有一竖直安装面，以与所述转盘轴承(2)的内圈(21)固定安装。

10.根据权利要求9所述的风电机组，其特征在于，所述机架(3)的本体部上，相反于所述侧端部的一侧设有楔型开口。