CN106677993A - 用于转动风力发电机组转子的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于转动风力发电机组转子的装置及方法，该装置，包括至少一个转动单元，转动单元包括伸缩缸和销体，伸缩缸的活动端部通过销体可松开的连接风力发电机组的转子；还包括限位部件，安装于风力发电机组的机座，用于限制处于连接状态的销体的径向位移处于预设范围之内；在驱动转子转动过程中，限位部件可以限制与转子连接的销体的径向位移，从而限制了销体施加于转子上的径向力，尽量减小发电机结构的径向变形量，尽量使发电机结构的变形量处于可恢复的弹性变形量范围内，从而避免影响定子与转子之间的间隙,维持发电机内部间隙在预定尺寸内，避免因转动转子而损坏发电机，提高发电机的使用寿命和使用安全性。

Description

用于转动风力发电机组转子的装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于转动风力发电机组转子的装置及方法。

背景技术

风力发电机组是一种将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，来促使发电机发电。

风力发电机组包括机舱、发电机、叶片等主要部件。发电机包括转子和定子，转子的主轴设置有轮毂，叶片安装于转子的轮毂用来接受风力并带动转子转动，进而带动发电机转子转动，发电机的定子绕组切割磁力线产生电能。

叶片的数量至少为一个，一般优先为三个，当叶片数量多于一个时，需要改变轮毂的位置以满足不同叶片的组装需求。即当完成一个叶片的组装后，轮毂需要从该位置转动一定角度至另一位置，然后再进行另一叶片的组装。并且，当叶片进行维修或维护时，也需要调节叶片于适当角度。

请参考图1，图1为现有技术中用于转动风力发电机组转子的转动装置的结构示意图。

目前，叶片位置的调节主要依靠转动装置驱动轮毂2转动实现。转动装置包括液压油缸1，液压油缸1的活动部与轮毂2通过销轴锁定，通过推动或者拉动销轴实现轮毂2的转动。

现有技术通过液压油缸1驱动轮毂2转动时，常常会出现发电机结构变形现象，严重时损坏发电机结构，严重影响了风力发电机组组的使用和工作。

因此，如何改进现有技术中转动风力发电机组转子的转动装置，在实现叶片位置可靠变换的前提下减缓或者消除对发电机结构的损坏，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于转动风力发电机组转子的装置，包括至少一个转动单元，所述转动单元包括伸缩缸和销体，所述伸缩缸的活动端部通过所述销体可松开的连接风力发电机组的转子；还包括限位部件，安装于风力发电机组的机座，用于限制处于连接状态的所述销体的径向位移处于预设范围之内。

当控制伸缩缸冲程运动，驱动伸缩缸的活动端部伸长或者缩短，伸缩缸将带动转子相对机座沿周向转动，并且在转子转动过程中，限位部件可以限制与转子连接的销体的径向位移，从而限制了销体施加于转子上的径向力，尽量减小发电机结构的径向变形量，尽量使发电机结构的变形量处于可恢复的弹性变形量范围内，从而避免影响定子与转子之间的间隙,维持发电机内部间隙在预定尺寸内，避免因转动转子而损坏发电机，提高发电机的使用寿命和使用安全性。

可选的，所述转动单元包括驱动支架，所述驱动支架连接于所述伸缩缸的活动端部；所述限位部件限制所述驱动支架的径向位移处于预设范围之内。

可选的，所述转动单元还包括安装座，所述安装座连接在风力发电机组的机座上，所述限位部件包括设置于所述安装座和所述驱动支架相对端面两者中一者上的导轨，另一者上开设有导槽，装配后，所述导轨设于所述导槽内部，并且所述导轨与所述导槽的上槽壁、下槽壁之间的间距均处于所述预设范围。

可选的，所述转动单元还包括调整机构，用于调节所述导轨与所述导槽的上槽壁、所述导轨与所述导槽的下槽壁之间的间距。

可选的，所述调整机构包括至少一个调整垫片，各所述调整垫片安装于所述导槽的上槽壁和/或下槽壁，或者所述导轨的上端面或/和下端面。

可选的，还包括提升支架，用于沿径向提升驱动支架。

可选的，所述提升支架为液压油缸或者气缸或者丝杠机构。

可选的，所述销体的壳体安装于所述驱动支架，所述驱动支架上设置有安装通孔，所述销体的伸缩轴分别穿过所述安装通孔和所述伸缩缸活动端部的安装孔。

可选的，所述转动单元的数量至少为两个，各所述转动单元的安装座的本体形成一体式环形基座，所述环形基座与所述机座可拆卸连接。

此外，本发明还提供了一种驱动转子进行转动的方法，该方法包括：

将伸缩缸的固定端部、限位部件连接在机座上，将伸缩缸的活动端部通过销体连接在转子上；

控制伸缩缸执行冲程运动，驱动转子相对于机座转动，并且在驱动转子转动过程中，利用限位部件限制销体的径向位移处于预设范围之内。

可选的，安装时，预先连接驱动支架于伸缩缸的活动端部，将驱动支架与安装座通过导轨和导槽配合安装，并调节使导轨和导槽上槽壁、下槽壁之间的间距均处于所述预设范围.。

上述驱动转子进行转动的方法是以用于转动风力发电机组转子的装置为实施基础的，故也具有该装置的上述技术效果。

附图说明

图1为现有技术中用于转动风力发电机组转子的转动装置的结构示意图；

图2为图1中示液压缸作用于转子上力的示意图；

图3为本发明一种实施例中用于转动风力发电机组转子的装置的局部结构示意图；

图4为图3中A处放大示意图；

图5为本发明一种实施例中转动单元的三维视图；；

图6为本发明一种实施例中转动单元的另一方向视图；

图7为多个转动单元安装于转子上的示意图。

其中，图1中：

液压油缸，1；轮毂，2；

其中，图3至图7中：

转动单元，10、10a、10b、10c、10d、10e；驱动支架，11；导轨，111；销体，12；调整垫片，13；安装座，14；导槽，14a；伸缩缸，15；

转子，20；销孔，20a；

环形基座，30。

具体实施方式

针对现有技术中转动装置驱动轮毂转动时发电机结构产生变形的技术问题，本发明进行了深入研究，研究发现：现有技术转动装置中的液压油缸与销轴之间的作用力如图2所示，该作用力即产生推动轮毂转动的驱动力Fx，又产生径向力Fy。径向力Fy作用于发电机上，容易引起发电机内部应力，为引起发电机定子与转子间隙变化的主要因素。

在上述研究发现的基础上，本文提出了一种解决现有技术上述技术问题的技术方案，具体如下。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

正如背景技术所述，风力发电机组包括机舱、转子20、定子，转子的转轴上连接有轮毂，轮毂上安装有叶片，叶片至少为一个，一般叶片的数量优选为三个。风力发电机组中转子和定子的布置型式主要有两种：其一为内转子、外定子型式；其二为外转子、内定子型式。本文以外转子、内定子型式发电机为例继续介绍技术方案，当然，也不排除本文技术方案在内转子、外定子型式发电机中的应用。

转子20的内壁周向排布有永磁体磁钢，定子的外周壁设置有绕组，定子安装于转子的内部。定子固定安装于定子支架上，定子支架固定连接塔筒上端。

具体地，机舱安装于塔筒的上端部，并且机舱与塔筒周向转动连接，两者可以通过轴承转动连接。塔筒的上端部部分伸至机舱的内部。

请参考图3至图7，图3为本发明一种实施例中用于转动风力发电机组转子的装置的局部结构示意图；图4为图3中A处放大示意图。图中虽未示出伸缩缸，但是并不妨碍本领域内技术人员对本技术方案的理解和实施；图5为本发明一种实施例中转动单元的三维视图；；图6为本发明一种实施例中转动单元的另一方向视图；图7为多个转动单元安装于转子上的示意图。

本发明提供了一种用于转动风力发电机组转子的装置，该装置包括至少一个转动单元10，每一转动单元10具体包括伸缩缸15和销体12。伸缩缸15可以为液压缸，也可以为气缸，本文伸缩缸15可以优选液压油缸。伸缩缸15的活动端部通过销体12可拆卸的连接风力发电机组的转子。

伸缩缸15的固定端部可以固定安装于风力发电机组的机座上，即当需要维护或者安装叶片时，仅将伸缩缸15的活动端部通过销体12与转子连接即可。当然，本文所述的伸缩缸15与转子20的连接可以为直接连接，也可以为间接连接，即伸缩缸15可以直接连接于转子20上，也可以连接于与转子固定的发电机端盖或者轮毂上。转子或者发电机端盖或者轮毂上设置有销孔20a，销体12连接于销孔20a内部。

伸缩缸15的固定端部需要安装在固定的部件上，如风力发电机组组底座，发电机定轴上，伸缩缸15的活动端部(油缸活塞推杆)需要安装在风力发电机组组的转动部件上，如轮毂上，发电机端盖上等等。本文中将固定伸缩缸15的固定端部的部件统一简称为机座。

当然，伸缩缸15的固定端部与机座也可以为可拆卸结构，当本发明中的装置应用于叶片安装或维修时，首先，将转动单元10提升到机舱内部。然后，将伸缩缸15的固定端部固定于风力发电机组的机座，将伸缩缸15的活动端部通过销体12固定在转子20上。

本发明中的转动单元10还进一步包括限位部件，安装于风力发电机组的机座，用于限制处于连接状态的销体12的径向位移处于预设范围之内。需要说明的是，本文所述的“处于连接状态的销体12”是指伸缩缸15通过销体12驱动转子20转动时的状态。径向位移包括沿径向向上的位移和沿径向向下的位移。

当控制伸缩缸15冲程运动，驱动伸缩缸15的活动端部伸长或者缩短，伸缩缸15将带动转子相对机座沿周向转动，并且在转子转动过程中，限位部件可以限制与转子连接的销体12的径向位移，从而限制了销体12施加于转子20上的径向力，尽量减小发电机结构的径向变形量，尽量使发电机结构的变形量处于可恢复的弹性变形量范围内，从而避免影响定子与转子之间的间隙,维持发电机内部间隙在预定尺寸内，避免因转动转子而损坏发电机，提高发电机的使用寿命和使用安全性。

进一步地，转动单元10还可以包括驱动支架11，驱动支架11连接于伸缩刚缸的活动端部，限位部件限制驱动支架11的径向位移处于预设范围之内。

通过限制与销体12连接的驱动支架11的径向位移间接限制销体12的径向位移，便于机构设置以及提高转动单元10工作的灵活性。

转动单元10还可以安装座14，安装座14固定或者可拆卸连接风力发电机组的机座，限位部件为设置于安装座14和驱动支架11相对端面两者中一者上的导轨，另一者上设置有导槽，装配后导轨设于导槽内部，导轨与导槽的上槽壁和下槽壁之间的间距均处于预设范围内。

也就是说，在对转动单元10与转子、机座进行装配时，保持导轨与导槽上槽壁、下槽壁之间的间距，该间距可以通过测量工具进行测量，测量工具可以为塞尺，也可以为其它测量工具，只要能实现上述距离的测量即可。

图中给出了驱动支架11上设置导轨111，安装座14上设置导槽14a的具体设置方式，在装配时控制上间距a和下间距b处于预定范围，在一种具体实施方式中，a和b的取值范围为0至2mm，当然根据转子变形量的不同，a和b的取值可以选取不同的数值。

当伸缩缸15驱动转子转动时，驱动支架11的导轨位于安装座14的导槽内部移动，当伸缩缸15施加于销体12上的径向力变大导致转子变形，销体12随转子径向发生位移时，驱动支架11也相应发生径向位移，当该径向位移达到导轨与导槽之间最大径向间距时，导轨与导槽的上槽壁或者下槽壁抵靠接触，上槽壁或下槽壁限制导轨继续位移，并施加相反的径向力于导轨以抵消销体12所受的部分径向力。

由于加工误差，装配后导轨与导槽上、下槽壁之间的间距有可能超过上述预定范围，或者不同风力发电机组对变形量要求的不同。故本文所提供的转动单元10中还可以进一步设置调整机构，调整机构可以调节导轨与导槽的上槽壁、导轨与导槽的下槽壁之间间距。

在一种具体实施方式中，调整机构可以包括至少一个调整垫片13，调整垫片13安装于导槽的上槽壁或者/和导槽的下槽壁。可以通过增加或者减少安装于导槽的上槽壁以及下槽壁上的调整垫片13的数量，调节导轨与导槽之间的最大径向间距。

当然，调整垫片13也可以安装于导轨的上端面和下端面，确切的说，调整垫片13安装于导轨与导槽的上槽壁和下槽壁相对应的上端面和下端面上。

通常，当转动单元10各部件与机座、转子连接后，调整垫片13的更换是非常不方便的，为了提高调整垫片13更换或者增加数量或者减少数量的便利性，本发明的转动单元10还进一步设置有提升支架，用于沿径向提升驱动支架11。提升支架的结构可以有多种形式，例如提升支架可以为液压油缸或者气缸或者丝杠机构。

当进行更换更换调整垫片13时，可以利用提升支架将驱动支架11提升至远离调整垫片13安装的位置，当安装完调整垫片13后，再将导轨安装于导槽内部或导轨上。

上述各实施例中的销体12可以为驱动销，驱动销是指利用驱动源实现伸缩功能的销体12，例如，驱动源为液压油的液压销，当然也不排除驱动源为气源或者电力的驱动销。

销体12的壳体安装于驱动支架11，驱动支架11上设置有安装通孔，销体12的伸缩轴分别穿过安装通孔和伸缩缸15活动端部的安装孔。

上述各实施例所涉及的用于转动风力发电机组转子的装置可以包括至少两个转动单元10，各转动单元10的安装座14的本体形成一体式环形基座30，环形基座30与机座可拆卸连接。伸缩缸15的固定端部也安装于环形基座30上。如图7所示，图7中给出了5个转动单元的具体实施方式，分别为：转动单元10a、转动单元10b、转动单元10c、转动单元10d和转动单元10e。

各转动单元10集成于同一安装座14上，极大地方便了用于转动风力发电机组转子的装置的吊装效率。

在上述装置的基础上，本发明还提供了一种驱动转子进行转动的方法，该方法包括：

将伸缩缸15的固定端部、限位部件连接在机座上，将伸缩缸15的活动端部通过销体12连接在转子上；

控制伸缩缸15执行冲程运动，驱动转子相对于机座转动，并且在驱动转子转动过程中，利用限位部件限制销体12的径向位移处于预设范围之内。

并且对于上述设置导轨和导槽作为限位的具体实施方式中，预先连接驱动支架11于伸缩缸15的活动端部，将驱动支架11与安装座14通过导轨和导槽配合安装，并调节使导轨和导槽上、下槽壁之间的间距均处于所述预设范围。

以上对本发明所提供的一种用于转动风力发电机组转子的装置及驱动转子进行转动的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，包括至少一个转动单元(10)，所述转动单元(10)包括伸缩缸(15)和销体(12)，所述伸缩缸(15)的活动端部通过所述销体(12)可松开的连接风力发电机组的转子；还包括限位部件，安装于风力发电机组的机座，用于限制处于连接状态的所述销体(12)的径向位移处于预设范围之内。

2.如权利要求1所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述转动单元(10)包括驱动支架(11)，所述驱动支架(11)连接于所述伸缩缸(15)的活动端部；所述限位部件限制所述驱动支架(11)的径向位移处于预设范围之内。

3.如权利要求2所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述转动单元(10)还包括安装座(14)，所述安装座(14)连接在风力发电机组的机座上，所述限位部件包括设置于所述安装座(14)和所述驱动支架(11)相对端面两者中一者上的导轨，另一者上开设有导槽，装配后，所述导轨设于所述导槽内部，并且所述导轨与所述导槽的上槽壁、下槽壁之间的间距均处于所述预设范围。

4.如权利要求3所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述转动单元(10)还包括调整机构，用于调节所述导轨与所述导槽的上槽壁、所述导轨与所述导槽的下槽壁之间的间距。

5.如权利要求4所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述调整机构包括至少一个调整垫片(13)，各所述调整垫片(13)安装于所述导槽的上槽壁和/或下槽壁，或者所述导轨的上端面或/和下端面。

6.如权利要求1所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，还包括提升支架，用于沿径向提升驱动支架(11)。

7.如权利要求6所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述提升支架为液压油缸或者气缸或者丝杠机构。

8.如权利要求2所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述销体(12)的壳体安装于所述驱动支架(11)，所述驱动支架(11)上设置有安装通孔，所述销体(12)的伸缩轴分别穿过所述安装通孔和所述伸缩缸(15)活动端部的安装孔。

9.如权利要求3至5任一项所述的用于转动风力发电机组转子的装置，其特征在于，所述转动单元(10)的数量至少为两个，各所述转动单元(10)的安装座(14)的本体形成一体式环形基座(30)，所述环形基座(30)与所述机座可拆卸连接。

10.一种驱动转子进行转动的方法，其特征在于，该方法包括：

将伸缩缸(15)的固定端部、限位部件连接在机座上，将伸缩缸(15)的活动端部通过销体(12)连接在转子上；

控制伸缩缸(15)执行冲程运动，驱动转子相对于机座转动，并且在驱动转子转动过程中，利用限位部件限制销体(12)的径向位移处于预设范围之内。

11.如权利要求10所述的驱动转子进行转动的方法，其特征在于，安装时，预先连接驱动支架(11)于伸缩缸(15)的活动端部，将驱动支架(11)与安装座(14)通过导轨和导槽配合安装，并调节使导轨和导槽上槽壁、下槽壁之间的间距均处于所述预设范围。