CN107035621A - 一种半直驱风力发电机组传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半直驱风力发电机组传动系统，包括风轮系统、主轴系统、齿轮箱、发电机和联轴器，所述主轴系统包括主轴、过渡法兰和主轴双轴承结构，风轮系统连接在主轴的轴端；所述齿轮箱和发电机为集成结构，包括齿轮箱、发电机、齿轮箱法兰和太阳轮，主轴系统通过过渡法兰和齿轮箱法兰与齿轮箱连接，太阳轮穿过发电机的空心驱动轴与位于发电机后端的联轴器连接；外部风载通过风轮系统、主轴系统、齿轮箱、联轴器传递给发电机。本发明可提高主轴系统的刚性和齿轮箱的可靠性；结构紧凑、重量轻及可靠性高；传动系统设计有联轴器可有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。

Description

一种半直驱风力发电机组传动系统
技术领域
本发明涉及一种半直驱风力发电机组传动系统结构，属于风力发电技术领域。
背景技术
因半直驱机组兼具直驱机组和双馈机组的优势，相比双馈风力发电机组，中速永磁机组相比双馈型风机，无高速齿轮箱高速级故障、较少的维护量和良好电网故障穿越能力，从全寿命周期的考虑，其具有降低的度电成本。在风力发电机组向大型化发展过程中，半直驱机组技术发展不断受到青睐。虽然一定功率范围内半直驱机组全寿命周期的度电成本有一定优势，但是机组关键部件的生产成本较高，如发电流、发电机及联轴器等，在保证机组性能、可靠性、可维护性等性能的情况下，应尽可能地降低机组生产成本，以保持一定市场竞争优势。半直驱机组多为紧凑型机组，主要体现在机组传动系统结构，不同的传动链结构对机组可靠性、可维护性、机舱重量及长度等影响较大。机组传动链根据主轴轴承、齿轮箱和发电机的不同结构形式或集成设计结构，有多种结构形式，最典型的结构有三种：第一种为分体式结构，此结构是主轴轴承、齿轮箱、发电机互为整体，为传统的“三点式”结构或是双轴承结构(分体式轴承座)，此传动链结构简单，设计难度较低，维护简单，但是尺寸链较长，齿轮箱受载复杂，齿轮箱的可靠性差，机舱重量和尺寸加大；第二种为部分集成式机构，如主轴轴承与齿轮箱集成或是齿轮箱与发电机集成设计，最典型的为齿轮箱和发电机集成设计，此种结构无联轴器，齿轮箱二级太阳轮直接输出驱动发电机轴，结构简单，但是齿轮箱无过载保护且容易受轴电流的影响，对机组性能产生一定的影响；第三种为全集成结构，即主轴轴承、齿轮箱和发电机三者完全集成在一起，此传动链结构紧凑，机舱重量和尺寸较小，但是对零部件的设计制造能力要求较高，可维护性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种半直驱风力发电机组传动系统结构，在保证机组性能、可靠性、可维护性等性能的情况下，可以有效提高齿轮箱的可靠性，降低机舱重量和长度，降低生产成本。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种半直驱风力发电机组传动系统，包括风轮系统、主轴系统、齿轮箱、发电机和联轴器，所述主轴系统包括主轴、过渡法兰和主轴双轴承结构，风轮系统连接在主轴的轴端；所述齿轮箱和发电机为集成结构，包括齿轮箱、发电机、齿轮箱法兰和太阳轮，主轴系统通过过渡法兰和齿轮箱法兰与齿轮箱连接，太阳轮穿过发电机的空心驱动轴与位于发电机后端的联轴器连接；外部风载通过风轮系统、主轴系统、齿轮箱、联轴器传递给发电机。
所述主轴系统的主轴双轴承结构包括轴承一、调整环、轴承座和轴承二，所述轴承一和轴承二安装在主轴上，中间通过调整环间隔，并通过一体式的轴承座固定。
所述轴承一为双列圆柱轴承，轴承二为双列圆锥轴承。
所述齿轮箱为一级或两级行星结构的半直驱齿轮箱；所述太阳轮为齿轮箱的输出轴，一端为齿轮、与齿轮箱的行星齿轮啮合，另一端为光轴、与联轴器连接；齿轮箱的输入端传来的动力通过太阳轮、联轴器传递给发电机。
所述发电机为中速永磁发电机，其前端与齿轮箱法兰连接，后端通过发电机驱动轴法兰与联轴器连接，发电机后端盖上预留制动器安装座。
所述联轴器为膜片式或连杆结构式联结构，包括制动盘、涨紧套、联轴器法兰、中间管和力矩限制器；所述涨紧套与太阳轮连接，联轴器通过联轴器法兰与发电机驱动轴法兰连接。
所述风轮系统安装有变桨系统、变桨轴承及叶片。
有益效果：本发明用于半直驱风力发电机组传动系统结构设计，该传动系统结构为轴承座和主轴双轴承设计，可提高主轴系统的刚性和齿轮箱的可靠性；齿轮箱和发电机集成设计，结构紧凑、传动链总长度短、重量轻及可靠性高等特点；传动系统设计有联轴器可以有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。另外，因联轴器安装在发电机的后端，维护方便且维护成本较低。
附图说明
图1为本发明的结构示意主视图；
图2为本发明的结构示意剖视图。
图中：1风轮系统、2主机架、3主轴系统、4齿轮箱、5发电机、6联轴器、7主轴、8轴承一、9调整环、10轴承座、11轴承二、12过渡法兰、13齿轮箱法兰、14太阳轮、15发电机驱动轴法兰。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为本发明的结构示意主视图。
本发明包括风轮系统1、主轴系统3、齿轮箱4、发电机5和联轴器6。
图2所示为本发明的结构示意剖视图。
所述主轴系统包括主轴7、过渡法兰12和主轴双轴承结构，风轮系统1连接在主轴7的轴端。
所述齿轮箱4和发电机5为集成结构，包括齿轮箱4、发电机5、齿轮箱法兰13和太阳轮14，主轴系统3通过过渡法兰12和齿轮箱法兰13与齿轮箱4连接，齿轮箱4通过法兰与发电机5连接，太阳轮14穿过发电机5的空心驱动轴与位于发电机5后端的联轴器6连接，发电机5通过联轴器6从后端驱动；外部风载通过风轮系统1、主轴系统3、齿轮箱4、联轴器6传递给发电机5。
所述主轴系统3的主轴双轴承结构包括轴承一8、调整环9、轴承座10和轴承二11，所述轴承一8和轴承二11安装在主轴7上，中间通过调整环9间隔以保持一定的跨距，并通过一体式的轴承座10固定。
所述轴承一8为双列圆柱轴承，轴承二11为双列圆锥轴承。
所述齿轮箱4为一级或两级行星结构的半直驱齿轮箱；齿轮箱4一级或二级太阳轮14为齿轮箱4的输出轴。太阳轮14一端为齿轮、与齿轮箱的行星齿轮啮合，另一端为光轴、与联轴器6通过涨紧套连接；齿轮箱4通过法兰与发电机5连接。齿轮箱4的输入端传来的动力通过太阳轮14、联轴器6传递给发电机5的发电机驱动轴法兰15，发电机驱动轴法兰15为发电机5的输入轴。
所述发电机5为中速永磁发电机，其前端与齿轮箱法兰13连接，后端通过发电机驱动轴法兰15与联轴器6连接，发电机5后端盖上预留制动器安装座，发电机5从后端驱动。
所述联轴器6为膜片式或连杆结构式联结构，包括制动盘、涨紧套、联轴器法兰、中间管和力矩限制器；所述涨紧套用于联轴器6与太阳轮14连接；联轴器法兰用于联轴器6与发电机驱动轴法兰15连接；中间管具有绝缘功能；力矩限制器起保护作用。联轴器6具有绝缘、力矩保护及误差补偿功能，避免齿轮箱的过载及受轴电流影响，补偿发电机5与齿轮箱4对中误差。
所述风轮系统1安装有变桨系统、变桨轴承及叶片。
本发明的工作原理：
本发明是一种部分集成式半直驱机组传动链结构，轴承座10和主轴双轴承设计的主轴系统3，可提高主轴系统3的刚性和齿轮箱的可靠性；齿轮箱4和发电机5集成设计结构及联轴器6，可以有效有效解决齿轮箱4的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机5与齿轮箱4对中误差及齿轮箱太阳轮14的浮动量。外部风载通过风轮系统1，主轴系统3、齿轮箱4、联轴器6传递给发电机5。主轴系统3通过过渡法兰12与齿轮箱法兰13连接。齿轮箱太阳轮14为齿轮箱4的输出轴，齿轮箱4输入端传来的动力通过齿轮箱太阳轮14、联轴器6传递给发电机5的发电机驱动轴法兰15。
本发明用于半直驱风力发电机组传动系统结构设计，该传动系统结构为轴承座和主轴双轴承设计，可提高主轴系统的刚性和齿轮箱的可靠性；齿轮箱和发电机集成设计，结构紧凑、传动链总长度短、重量轻及可靠性高等特点；传动系统设计有联轴器可以有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。另外，因联轴器安装在发电机的后端，维护方便且维护成本较低。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。

Claims (7)

1.一种半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：包括风轮系统(1)、主轴系统(3)、齿轮箱(4)、发电机(5)和联轴器(6)，所述主轴系统(3)包括主轴(7)、过渡法兰(12)和主轴双轴承结构，风轮系统(1)连接在主轴(7)的轴端；所述齿轮箱(4)和发电机(5)为集成结构，包括齿轮箱(4)、发电机(5)、齿轮箱法兰(13)和太阳轮(14)，主轴系统(3)通过过渡法兰(12)和齿轮箱法兰(13)与齿轮箱(4)连接，太阳轮(14)穿过发电机(5)的空心驱动轴与位于发电机(5)后端的联轴器(6)连接；外部风载通过风轮系统(1)、主轴系统(3)、齿轮箱(4)、联轴器(6)传递给发电机(5)。
2.根据权利要求1所述的半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：所述主轴系统(3)的主轴双轴承结构包括轴承一(8)、调整环(9)、轴承座(10)和轴承二(11)，所述轴承一(8)和轴承二(11)安装在主轴(7)上，中间通过调整环(9)间隔，并通过一体式的轴承座(10)固定。
3.根据权利要求2所述的半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：所述轴承一(8)为双列圆柱轴承，轴承二(11)为双列圆锥轴承。
4.根据权利要求1所述的半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：所述齿轮箱(4)为一级或两级行星结构的半直驱齿轮箱；所述太阳轮(14)为齿轮箱(4)的输出轴，一端为齿轮、与齿轮箱(4)的行星齿轮啮合，另一端为光轴、与联轴器(6)连接；齿轮箱(4)的输入端传来的动力通过太阳轮(14)、联轴器(6)传递给发电机(5)。
5.根据权利要求1所述的半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：所述发电机(5)为中速永磁发电机，其前端与齿轮箱法兰(13)连接，后端通过发电机驱动轴法兰(15)与联轴器(6)连接，发电机(5)后端盖上预留制动器安装座。
6.根据权利要求1所述的半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：所述联轴器(6)为膜片式或连杆结构式联结构，包括制动盘、涨紧套、联轴器法兰、中间管和力矩限制器；所述涨紧套与太阳轮(14)连接，联轴器(6)通过联轴器法兰与发电机驱动轴法兰(15)连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的半直驱风力发电机组传动系统，其特征在于：所述风轮系统(1)安装有变桨系统、变桨轴承及叶片。
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