CN106838279B - 半直驱风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种半直驱风力发电机，包括齿轮箱、前端盖和发电机，其中，所述发电机和所述齿轮箱通过所述前端盖连接为一个整体；所述前端盖顶部设置有与所述前端盖同轴的轴承座孔，用于安装轴承单元；在所述前端盖内侧的所述轴承座孔外围设置有液冷管道；所述液冷管道上安装有管道盖板，用于密封所述液冷管道；并且，在所述管道盖板的两端设有进液口和出液口，以保证冷却液从所述进液口进入所述液冷管道后沿所述液冷管道流动一圈，将运行中的轴承产生的热量带走，并通过所述出液口排出。本发明的半直驱风力发电机不仅冷却效果好、使用寿命长，而且维护成本低。

Description

半直驱风力发电机

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种半直驱风力发电机。

背景技术

在半直驱风力发电机中，发电机为能量转换装置，齿轮箱为传动装置。工作时轴承作为旋转承载部件，对温度环境要求较高，只有运行在合理的温度范围内，才能保证其较长的使用寿命。但是目前半直驱风力发电机由于冷却效果不佳，导致轴承的使用寿命大大缩短，从而增加了风力发电机的维护成本。

因此，有必要对半直驱风力发电机进行改进。

发明内容

本发明之目的是提供一种冷却效果好、使用寿命长、维护成本低的半直驱风力发电机。

本发明提供一种半直驱风力发电机，包括齿轮箱、前端盖和发电机，其中，所述发电机和所述齿轮箱通过所述前端盖连接为一个整体；所述前端盖顶部设置有与所述前端盖同轴的轴承座孔，用于安装轴承单元；在所述前端盖内侧的所述轴承座孔外围设置有液冷管道；所述液冷管道上安装有管道盖板，用于密封所述液冷管道；并且，在所述管道盖板的两端设有进液口和出液口，以保证冷却液从所述进液口进入所述液冷管道后沿所述液冷管道流动一圈，将运行中的轴承产生的热量带走，并通过所述出液口排出。

作为优选方式，在所述进液口和所述出液口上分别安装有进液管和出液管，用于将所述进液口和所述出液口引出至所述前端盖外侧。

作为优选方式，所述齿轮箱包括一级齿轮箱和二级齿轮箱，所述二级齿轮箱安装在所述一级齿轮箱上；

所述前端盖为凹槽式结构，与所述一级齿轮箱连接，从而将所述二级齿轮箱嵌入到所述前端盖中；

在所述前端盖上设置有供所述进液管和所述出液管穿过的通孔。

作为优选方式，所述前端盖包括第一法兰和第二法兰；

所述第一法兰设置在所述前端盖圆柱部分的自由端，用于与所述一级齿轮箱连接；

所述第二法兰设置于所述前端盖圆柱部分和圆锥部分的交接处，用于将所述前端盖固定在所述发电机的外壳上。

作为优选方式，所述进液管和所述出液管均沿所述前端盖内壁延伸，并通过所述前端盖上的孔引出至所述前端盖外侧。

作为优选方式，所述轴承单元包括轴承、轴承外盖和接地环，所述接地环通过螺纹固定在传动轴上，位于所述前端盖内侧与所述轴承接触，通过所述轴承外盖将接地环固定。

作为优选方式，在所述液冷管道开口端安装所述管道盖板的位置设有沉孔，以便所述管道盖板焊接在所述液冷管道上后不高于所述前端盖的内表面，以免妨碍所述轴承外盖的安装。

作为优选方式，所述液冷管道与所述轴承座孔同心设置，所述液冷管道为横截面为矩形的不闭合环状管道。

作为优选方式，所述液冷管道内径为620mm～650mm。

作为优选方式，所述液冷管道深度为10mm～30mm。

作为优选方式，半直驱风力发电机还包括接地碳刷，所述接地碳刷安装在所述前端盖内侧，通过所述轴承单元固定并通过所述前端盖侧壁上的通孔伸出所述前端盖，用于将轴电流引出并接地。

作为优选方式，所述进液管和所述出液管均为不锈钢无缝钢管。

作为优选方式，所述进液管和所述出液管通过焊接的方式分别与所述进液口和所述出液口固定连接。

本发明的特点是利用液冷管道对轴承进行冷却，在前端盖中增加了液冷管道，其中，通过焊接进液管和出液管，将进水口和出引出至前端盖外侧。从而使冷却液通过进液管进入，沿着液冷管道流动一圈，将运行中的轴承产生的热量带走，并从出液管排出，从而达到冷却轴承的作用，进而提高了轴承的使用寿命，降低维护成本。

附图说明

为下面将简要说明本申请所使用的附图，显而易见地，这些附图仅用于解释本发明的构思。

图1是本发明实施例的半直驱风力发电机的整体结构剖视示意图。

图2是本发明实施例的半直驱风力发电机前端盖沿轴向剖视示意图。

图3是本发明实施例的半直驱风力发电机前端盖的左视图。

图4是本发明实施例的半直驱风力发电机液冷管道的主视图。

图5是本发明实施例的半直驱风力发电机液冷管道的全剖左视图。

图6是本发明实施例的半直驱风力发电机液冷管道安装上管道盖板的主视图。

图7是本发明实施例的半直驱风力发电机液冷管道安装上管道盖板的全剖左视图。

图8是本发明实施例的半直驱风力发电机液冷管道、管道盖板、进液管、出液管组合在一起的结构示意图。

图9是本发明实施例的半直驱风力发电机液冷管道另一种结构的全剖左视图。

图10是本发明实施例的半直驱风力发电机前端盖沿轴向另一个方向的剖视示意图。

图11是本发明实施例的半直驱风力发电机接地碳刷的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的半直驱风力发电机的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部分的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同或相似的参考标记用于表示相同或相似的部分。

参见图1，本方发明实施例的半直驱风力发电机包括一级齿轮箱1、二级齿轮箱2、前端盖3和发电机5等结构，其中，发电机驱动端前端盖3采用凹槽式结构，一级齿轮箱1和发电机5通过前端盖3连接成一个整体结构，二级齿轮箱2安装在一级齿轮箱1上并嵌入在前端盖3中，并且二级齿轮箱2与前端盖3的侧壁有一定间隙，以防止工作时相互干扰。并且齿轮箱的连接法兰11设计在一级齿轮箱1上，并且将二级齿轮箱2嵌入在前端盖3的凹槽中，这样就使整个传动结构的承载主要集中在齿轮箱的扭力臂上，且整体重心将处于一个更合理位置，不仅改善了机组的受力性能，还使得整个集成单元结构更加紧凑。

参见图2，在前端盖3顶部设置有与其同轴的轴承座孔33，用于安装轴承单元7；在前端盖3内侧轴承座孔33外围设置有液冷管道34，在该液冷管道34和轴承座孔33之间留有安装轴承外盖72的空间；液冷管道34上焊接有管道盖板341，用于密封液冷管道34；并且，在管道盖板341的两端设有进液口342和出液口343，以保证冷却液从进液口342进入液冷管道34后沿液冷管道34流动一圈，将运行中的轴承产生的热量带走，并通过出液口343排出。

前端盖3包括圆柱部分38和与之相连的圆锥部分39，在圆锥部分39的顶部设置有与其同轴的轴承座孔33，用于安装轴承以及供传动轴穿过，并且前端盖3外侧设有筋板36，用于增加前端盖3的强度。在前端盖3圆柱部分38的自由端设置有第一法兰31，用于与一级齿轮箱1连接；在前端盖3圆柱部分38和圆锥部分39的交接处设置有第二法兰32，用于将前端盖3固定在电机5的外壳上。

结合图2和图3可以看出，本实施例的液冷管道34为横截面为矩形的不闭合环形结构，并且在安装管道盖板341的位置设有沉孔，以便管道盖板341安装在液冷管道34上后不高于凹槽结构前端盖3的内表面，以免妨碍轴承外盖72的安装；并且在管道盖板341的进液口342和出液口343上均焊接有进液管344和出液管345；进液管344和出液管345均通过固定卡紧贴前端盖3内壁固定，在前端盖3的圆柱部分38伸出到前端盖3外侧。在管道盖板341上的进液口342和出液口343出设置进液管344和出液管345，不但能使冷却液可以从齿轮箱外顺利地进入液冷管道34，还可以将携带着轴承热量的冷却液排出齿轮箱外面，不但提高了冷却效果而且可以将冷却液循环使用节约资源。

图4和图5为前端盖液冷管道部分结构单独表示的示意图，并不代表其具体的形状，只是为了看清楚而做的示意性描述。由图4可以看出本实施例的液冷管道34为一个不闭合的环形槽结构，由图5可以看出该液冷管道34的横截面为矩形，并且该液冷管道34的开口端设有沉孔346，用于安装管道盖板341，并且该沉孔346的深度大于管道盖板341的厚度，以便安装上管道盖板341后不高于前端盖3的内表面。之所以设计为不闭合的环状结构，是因为冷却液在冷却的过程中会吸收热量从而使冷却液变热，所以需要将携带者轴承热量的热的冷却液排出液冷管道34，再注入新的冷却液，这样的冷却效果才能最佳。因此将液冷管道34设计为不闭合的环状结构，这样可以避免新进入的冷却液和走完一圈的热的冷却液混合，从而提高冷却效果。

应当说明的是不闭合部分小于整个液冷管道34所在圆的十分之一，以避免影响冷却效果；液冷管道34的宽度和深度要根据前端盖3来设定，以不影响其强度为宜。

如图6和图7所示，在液冷管道34上设置管道盖板341将其密封，该管道盖板341为两端设置有进液口342和出液口343的不闭合环形薄板，其中进冷却液的为进液口342，出冷却液的为出液口343，分别设在管道盖板341的两端，保证冷却效果。

如图8所示，将管道盖板341的进液口342和出液口343分别用进液管344和出液管345引出至前端盖3外侧，从而可以方便的通冷却液，并且冷却液在发电机外面经过冷却又可以循环使用，不但提高了冷却效果，而且可以节约资源。在进液管344和出液管345通过焊接的方式分别与进液口342和出液口343连接，以保证连接的可靠性。

进液管344和出液管345均为曲形管，其具体的形状由前端盖3决定，因为进液管344和出液管345工作时不能与二级齿轮箱2发生干涉，所以应该贴着前端盖3的内壁，并通过前端盖3内壁上的孔伸出至齿轮箱外侧。

在本实施例中液冷管道34内径为620mm～650mm，深度和宽度均为10mm～30mm，进液管344和出液管345为不锈钢无缝钢管。

应当理解的是，液冷管道34的尺寸不局限于上述尺寸，而是要根据不同情况来具体设定；液冷管道34的横截面不局限于矩形，也可以为其它形状只要满足其功能即可，比如为半圆形、梯形等，如图9所示，液冷管道的横截面为长圆形；进液管344和出液管345的材料也不一定是不锈钢无缝钢管也可以为其它耐腐蚀材料的管材；进液管344和出液管345与进液口342和出液口343的连接方式不局限于焊接，也可以是其连接方式，比如螺纹连接。

如图10所示，在前端盖3上设置有注脂内管路35，该注脂内管路35为一个从前端盖3内侧通入轴承座孔33的通孔，该通孔的入口端位于液冷管道34进液口342和出液口343之间(液冷管道34不通过的部分)，另一端设置在轴承座孔33的侧壁上，从而可以保证润滑脂可以流入轴承单元7并对轴承进行润滑。

参见图2和图3，在注脂内管路35的入口端焊接有注脂外管路351，该注脂外管路351通过固定卡固定，使其紧贴前端盖3内壁，并且从前端盖3内壁的圆柱部分38伸出前端盖3。通过焊接注脂外管路351将注脂入口引出至前端盖3外侧，即保证了注脂内管路35、注脂外管路351连接的可靠性，又提高了后期维护的便利性，并且注脂外管路351紧贴前端盖3内壁，避免工作时与二级齿轮箱2发生干涉。

在轴承外盖72上设置有将润滑脂排出的排脂口721，在排脂口721上焊接有伸出前端盖3的排脂管路722，以便当润滑脂需要更换时将废弃的润滑脂排出轴承室。注脂外管路351和排脂管路722均为耐腐蚀性管材，比如不锈钢无缝钢管。

前端盖3圆柱部分38设置有供接地碳刷6、进液管344、出液管345、注脂外管路351、以及排脂管路722插入的孔。

参见图2，是本发明半直驱风力发电机还包括接地碳刷，如图11所示，该接地碳刷6包括安装在碳刷导管61内的碳刷62、标尺66、压紧弹簧65、第一推进装置63、以及第二推进装置64。其中碳刷62包括刷头621和刷辫622，刷头621和刷辫622均为圆柱形结构，并且刷头621的直径大于刷辫622的直径；刷辫622的长度远大于刷头621足够伸出前端盖3；刷辫622一端与刷头621固定连接，另一端依次穿过设置于碳刷导管61内的第一推进装置63、第二推进装置64和套有压紧弹簧65的标尺66并伸出碳刷导管末端613，使刷头621抵在第一推进装置63上；刷头621的自由端伸出碳刷导管61的首端，刷辫622的自由端伸出碳刷导管末端613；在碳刷导管末端613安装有中心带通孔的螺塞67，用于封住压紧弹簧65。

应当说明的是碳刷导管61的首端为与接地环73连接的一端，碳刷导管末端613为穿出前端盖3的一端，并且碳刷62、标尺66、压紧弹簧65、第一推进装置63、以及第二推进装置64的外径均小于碳刷导管61的内径。

具体而言，碳刷导管61为首端设有缩口，末端设有螺纹接口的弯管结构，安装时恰好可以紧贴前端盖3内壁，以免工作时与二级齿轮箱2发生干涉，并且刷头621的长度大于缩口612，缩口612的长度大于第一推进装置63，刷头621位于碳刷导管首端缩口612内，与碳刷导管首端缩口612有间隙，以便刷头621在碳刷导管61内能沿纵向移动，碳刷导管末端613由中心带通孔的螺塞67封住，刷辫622穿过螺塞67的通孔并延伸至碳刷导管61以外，安装时压紧弹簧65处于压缩状态。

标尺66包括带手柄663的尺身661和与之相连的端帽662，整个标尺66中心设有供刷辫622穿过的通孔，并且在标尺的尺身661靠近手柄663的一端标有刻度，刻度的长度与第一推进装置63的长度相等，用于监测碳刷62推进的尺寸从而得知碳刷62是否需要更换。安装时标尺66的尺身661穿过压紧弹簧65，并将压紧弹簧65限制在端帽662和手柄663之间，然后让刷辫622穿过标尺66中心的通孔从而使标尺66进入到碳刷导管61。

进一步而言，碳刷导管末端613设有与标尺66配合使用的行程开关69，并且在行程开关69设置有触发开关，当手柄663到达碳刷导管末端613与行程开关69接触时，触发开关闭合发出报警信号，提醒工作人员更换碳刷62。

而且，第一推进装置63为多个中心设有通孔的耐腐蚀性圆柱，其外径与刷头621相同可以进入碳刷导管首端缩口612；第二推进装置64为多个直径大于碳刷导管首端缩口612的耐腐蚀性圆珠，安装于压紧弹簧65和第一推进装置63之间，用于将压紧弹簧65的压力传递给第一推进装置63。

组装接地碳刷6时可以先将碳刷导管61依次穿过前端盖3上供碳刷导管61穿过的接地碳刷通孔37和轴承外盖72的侧壁通孔723，将接碳刷导管61固定；然后将碳刷62插入碳刷导管61中，其中刷头621位于碳刷导管61首端；然后将第一推进装置63、第二推进装置64、套有压紧弹簧65和的螺塞67标尺66依次从刷辫622的自由端穿过并进入到碳刷导管61内；最后通过螺塞67将压紧弹簧65压缩封装在碳刷导管61内。

应当说明的是上述部件中的第一推进装置63、第二推进装置64和压紧弹簧65的总长度大于碳刷导管61所以螺塞67安装时会将压紧弹簧65压缩，并且可以通过改变第二推进装置64的长度来改变压紧弹簧65的压缩程度，并且压紧弹簧65的压缩长度大于第一推进装置63，这样才能保证将第一推进装置63全部推入碳刷导管首端缩口612内。

这样当刷头621磨损时处压缩状态下的压紧弹簧65会伸展，从而会给与之接触的第二推进装置64一个压力，第二推进装置64又将这个压力传递给第一推进装置63，从而使第一推进装置63带着刷头621进入到碳刷导管首端缩口612内；因为第二推进装置64的直径大于碳刷导管首端缩口612，所以当第一推进装置63全部进入到碳刷导管首端缩口612时，第二推进装置64会卡在碳刷导管首端缩口612入口处，这样既可以保证刷头621与发电机的接地环73接触，还可以防止刷头621过度磨损导致不能更换，另外还可以防止第一推进装置63的圆柱卡在碳刷导管首端缩口612里面。

另外，本实施例中的刷辫622为铜丝，应当理解的是刷辫622也可以为其它材料只要是具有一定强度的可变形导体即可；本实施例中的碳刷导管61为不锈钢无缝钢管耐腐蚀管材，同样它们也可以采用其它耐腐蚀材料。

本发明增加液冷管道34，提高冷却效果，提高发电机的使用寿命，并循环利用冷却液节约资源；并且采用前端盖3结构，使二级齿轮箱2嵌入在前端盖3中在相对于现有技术不改扭力臂的情况下可以半直驱风力发电机的重心处于一个更合理位置，改善了发电机组的受力性能，延长了其使用寿命，使得整个集成单元结构更加紧凑；另外通过将注脂管路设置在前端盖3上，并通过焊接管路将出口引出到齿轮箱外，提高注脂管路的使用寿命，并可以降低后期的维修成本；而且接地碳刷6的设计不但可以消除轴电流对轴的影响，还方便更换碳刷62。

以上对本发明的半直驱风力发电机的实施方式进行了说明。对于本发明的半直驱风力发电机的具体特征如形状、尺寸和位置可以根据上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据本发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (10)

1.一种半直驱风力发电机，包括齿轮箱、前端盖和发电机，其中，所述发电机和所述齿轮箱通过所述前端盖连接为一个整体；

所述前端盖顶部设置有与所述前端盖同轴的轴承座孔，用于安装轴承单元；

在所述前端盖内侧的所述轴承座孔外围设置有液冷管道；

所述液冷管道上安装有管道盖板，用于密封所述液冷管道；并且，

在所述管道盖板的两端设有进液口和出液口，以保证冷却液从所述进液口进入所述液冷管道后沿所述液冷管道流动一圈，将运行中的轴承产生的热量带走，并通过所述出液口排出，

所述液冷管道为不闭合的环形槽结构，所述管道盖板为不闭合环形薄板，在所述液冷管道开口端安装所述管道盖板的位置设有沉孔，以便所述管道盖板焊接在所述液冷管道上后不高于所述前端盖的内表面。

2.如权利要求1所述的半直驱风力发电机，其中，在所述进液口和所述出液口上分别安装有进液管和出液管，用于将所述进液口和所述出液口引出至所述前端盖外侧。

3.如权利要求2所述的半直驱风力发电机，其中，所述齿轮箱包括一级齿轮箱和二级齿轮箱，所述二级齿轮箱安装在所述一级齿轮箱上；

所述前端盖为凹槽式结构，与所述一级齿轮箱连接，从而将所述二级齿轮箱嵌入到所述前端盖中；

在所述前端盖上设置有供所述进液管和所述出液管穿过的通孔。

4.如权利要求3所述的半直驱风力发电机，其中，所述进液管和所述出液管均沿所述前端盖内壁延伸，并通过所述前端盖上的孔引出至所述前端盖外侧。

5.如权利要求1所述的半直驱风力发电机，其中，所述轴承单元包括轴承、轴承外盖和接地环，所述接地环通过螺纹固定在传动轴上，位于所述前端盖内侧与所述轴承接触，通过所述轴承外盖将接地环固定。

6.如权利要求1所述的半直驱风力发电机，其中，所述液冷管道与所述轴承座孔同心设置，所述液冷管道为横截面为矩形的不闭合环形结构。

7.如权利要求1所述的半直驱风力发电机，其中，所述液冷管道内径为620mm～650mm，所述液冷管道深度为10mm～30mm。

8.如权利要求1所述的半直驱风力发电机，其中，半直驱风力发电机还包括接地碳刷，所述接地碳刷安装在所述前端盖内侧，通过所述轴承单元固定并通过所述前端盖侧壁上的通孔伸出所述前端盖，用于将轴电流引出并接地。

9.如权利要求2所述的半直驱风力发电机，其中，所述进液管和所述出液管均为不锈钢无缝钢管。

10.如权利要求2所述的半直驱风力发电机，其中，所述进液管和所述出液管通过焊接的方式分别与所述进液口和所述出液口固定连接。