CN107255065B - 风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种风力发电机组，包括塔筒和机舱，机舱安装在塔筒的顶部，并且机舱与塔筒之间安装偏航轴承，使机舱能够在塔筒上转动；在机舱下部安装与偏航轴承同轴设置的转轴，并且转轴上安装两组或两组以上相互绝缘的行星齿轮，每组行星齿轮的齿圈安装在塔筒内；机舱中的电力线缆各通过其中一组行星齿轮与塔筒中对应的电力线缆一一连通。本发明实施例提供的一种风力发电机组，机舱中的电力线缆可以通过行星齿轮传输到塔筒中对应的电力线缆，进而使塔筒中的电力线缆在机舱偏航的过程中，不会随着机舱的偏航而扭转，便于将电力线缆直接固定在机舱的内壁上。
Description
技术领域
本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组。
背景技术
目前，偏航系统是风力发电机组的重要组成部分之一，它主要有两个功能：风力发电机组的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能；二是当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生扭转缠绕时，自动解缆。
电缆在扭转缠绕的过程中，电缆相对于塔筒的高度也会因扭转而产生变化，现有技术中需要针对这一环节设计相应的扭缆保护装置，将多根电缆相互之间隔离。目前常用的扭缆保护装置都是固定在电缆上，由于塔筒的高度一般在70米以上，所以扭缆保护装置通常要间隔设置多个，这样不仅会增加电缆承受的重量，也给电缆的安装施工、检修维护带来了困扰，并且电缆长期承受重力作用(考虑到电缆的电芯及外护套的重量较大)，会导致电缆的使用寿命的下降。
发明内容
本发明提供一种风力发电机组，可以避免电缆在机舱偏航过程中发生扭转，从而可以防止扭缆的发生，并且降低了电缆因承受重力而产生的拉伸疲劳。
本发明实施例提供了一种风力发电机组，包括塔筒和机舱，所述机舱安装在所述塔筒的顶部，并且所述机舱与所述塔筒之间安装偏航轴承，使所述机舱能够在所述塔筒上转动；
在所述机舱下部安装与所述偏航轴承同轴设置的转轴，并且所述转轴上安装两组或两组以上相互绝缘的行星齿轮，每组所述行星齿轮的齿圈安装在所述塔筒内；或者，在所述塔筒上部安装与所述偏航轴承同轴设置的转轴，并且所述转轴上安装两组或两组以上相互绝缘的行星齿轮，每组所述行星齿轮的齿圈安装在所述机舱内；
所述机舱中的电力线缆各通过其中一组所述行星齿轮与所述塔筒中对应的电力线缆一一连通。
可选择地，所述行星齿轮的齿面采用导电材料制造成型，或者所述行星齿轮采用导电材料制造成型。
可选择地，所述行星齿轮的齿面分别包覆有一层导电膜。
可选择地，在所述机舱下部安装与所述偏航轴承同轴设置的转轴时，所述行星齿轮的中心齿轮的齿面与所述机舱中的电力线缆连通，所述行星齿轮中的齿圈的齿面与所述塔筒中对应的电力线缆连通。
可选择地，在所述塔筒上部安装与所述偏航轴承同轴设置的转轴时，所述行星齿轮的中心齿轮的齿面与所述塔筒中的电力线缆连通，所述行星齿轮中的齿圈的齿面与所述机舱中对应的电力线缆连通。
可选择地，所述塔筒中的电力线缆沿着所述塔筒的内壁向下布置。
可选择地，所述转轴采用绝缘材料制造，或者，所述转轴的表面具有绝缘膜。
可选择地，相邻两组行星齿轮间隔设置在所述转轴上。
可选择地，相邻两组行星齿轮之间的所述转轴上，安装有一个绝缘板。
可选择地，相邻两组所述行星齿轮之间安装行星架，所述行星架采用绝缘材料制造，并且所述行星架从径向延伸并覆盖所述行星齿轮的行星小齿轮与齿圈、中心齿轮的啮合位置。
可选择地，所述行星架自所述行星齿轮的中心齿轮延伸至齿圈。
可选择地，相邻两组所述行星齿轮共用二者之间的行星架。
可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组，还包括，光纤滑环，设置于所述转轴，并且与所述转轴同轴；
所述机舱中的光纤通过所述光纤滑环与所述塔筒中的光纤连接。
可选择地，在所述转轴上安装有编码器，所述编码器与所述转轴同轴。
本发明实施例提供的一种风力发电机组，机舱中的电力线缆可以通过行星齿轮传输到塔筒中对应的电力线缆，进而使塔筒中的电力线缆在机舱偏航的过程中，不会随着机舱的偏航而扭转，便于将电力线缆直接固定在机舱的内壁上；与目前常用的线缆自塔筒的顶部悬挂的方式相比，本发明实施例提供的风力发电机组中，减少了电力线缆承受的重力拉伸，延长了电力线缆的使用寿命，降低了对电力线缆抗扭、抗摩擦、抗拉伸的性能，从而降低了电缆的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例所述导电环组件导电装置的结构示意图。
图2是本发明实施例所述导电装置的结构示意图。
图3是本发明实施例的行星齿轮的结构示意图。
图中：
10、塔筒；
20、机舱；
30、偏航轴承；
40、转轴；
50、行星齿轮；51、中心齿轮；52、行星小齿轮；53、齿圈；54、行星架；
60、绝缘板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
实施例1
如图1和图3所示，本发明实施例1提供一种风力发电机组，包括塔筒10和机舱20，机舱20安装在塔筒10的顶部，并且机舱20与塔筒10之间安装偏航轴承30，使机舱20能够在塔筒10上转动；
在机舱20下部安装与偏航轴承30同轴设置的转轴40，并且转轴40上安装两组或两组以上相互绝缘的行星齿轮50，每组行星齿轮50的齿圈安装在塔筒10内；
机舱20中的电力线缆各通过其中一组行星齿轮50与塔筒10中对应的电力线缆一一连通。
转轴40随着机舱20的偏航运动而转动，进而带动转轴40上的行星齿轮50啮合传动，由于行星齿轮50在任意角度转动的过程中，其中的多个行星小齿轮52中，至少有一个与中心齿轮51及齿圈53之间是保持紧密啮合传动的，所以在整个行星齿轮50啮合传动的过程中，可以将机舱20内的电力线缆与塔筒10内对应的电力线缆一一连通。
本发明实施例提供的一种风力发电机组，机舱中的电力线缆可以通过行星齿轮传输到塔筒中对应的电力线缆，进而使塔筒中的电力线缆在机舱偏航的过程中，不会随着机舱的偏航而扭转，便于将电力线缆直接固定在塔筒的内壁上；
本实施例中，为了进一步确保机舱20中的电力线缆与塔筒10中对应的电力线缆一一连通，可以选择地将行星齿轮50中的中心齿轮51、行星小齿轮52以及齿圈53的齿面采用导电材料制造成型，为了保证电力线缆的连通效果，在行星齿轮50中各个齿轮的齿面设计为导电材料制造成型，使各个齿轮啮合传动的过程中也可以传输电力；也可以选择地，将行星齿轮50中的各个齿轮全部采用导电材料制造成型，其可以起到同样或者更好的技术效果。
本实施例中，为了进一步确保行星齿轮具有良好的导电性能，以及减少摩擦，可以在行星齿轮50的各个齿面上包覆一层导电膜，通过导电膜可以提高齿轮啮合过程中的导电效果，并且降低齿轮啮合过程的摩擦，减少齿轮啮合的摩擦损耗。
本实施例中，行星齿轮50的中心齿轮51的齿面与机舱20中的电力线缆连通，行星齿轮50中的齿圈53的齿面与塔筒10中对应的电力线缆连通。具体地，可以在中心齿轮51和齿圈53上分别对应地设置导电端子，通过导电端子与相应的线缆连接，以实现机舱20中的电力线缆与塔筒10内的电力线缆连通。
与目前常用的线缆自塔筒的顶部悬挂的方式相比，本发明实施例提供的风力发电机组中，可以将塔筒10中的电力线缆沿着塔筒10的内壁向下布置，从而减少了电力线缆承受的重力拉伸，延长了电力线缆的使用寿命，降低了对电力线缆抗扭、抗摩擦、抗拉伸的性能，从而降低了电缆的制造成本。
本实施例中，为了避免转轴40与各个行星齿轮之间导通，可以选择地，转轴40采用绝缘材料制造，或者，转轴40的表面具有绝缘膜。以上两种设计方案均可以实现转轴与行星齿轮绝缘的效果，可以确保机舱中的电力线缆在向塔筒中对应的电力线缆传输电力更稳定。
本实施例中，为了使相邻两个行星齿轮之间具有更好的绝缘效果，可以将相邻两组行星齿轮50间隔设置在转轴40上，使相邻两组行星齿轮50之间保持合理的距离，避免相互之间的距离过小而产生电弧的问题，并且也可以最大限度地保证电力传输过程中避免线缆之间互相干扰。
本实施例中，为了使相邻两个行星齿轮之间具有更好的绝缘效果，还可以在相邻两组行星齿轮50之间的所述转轴40上，安装有一个绝缘板60，通过绝缘板60可以更好的保证隔离和绝缘的效果。该绝缘板60通常设计为圆板，并且固定在转轴40上，绝缘板60可以随着转轴40一起转动；基于本领域技术人员的理解，该绝缘板60也可以是固定在其中的一组行星齿轮50，其也可以保证相邻两组行星齿轮之间的绝缘性。绝缘板还可以防止位于上面的行星齿轮在传动过程中摩擦产生的金属碎屑掉落到下面的行星齿轮上，并且也可以防止润滑油脂从上面的行星齿轮直接掉落在下面的行星齿轮上。
本实施例中，如图3所示，为了使相邻两个行星齿轮之间具有更好的绝缘效果，也可以选择地，相邻两组行星齿轮50之间安装行星架54，行星架54采用绝缘材料制造，并且行星架54从径向延伸并覆盖行星齿轮50的行星小齿轮与齿圈、中心齿轮的啮合位置，以避免齿轮啮合的位置产生电弧时影响导电性能；同时，行星架54也可以防止上面行星齿轮在传动过程中摩擦产生的金属碎屑掉落到下面的行星齿轮上，避免行星齿轮转动产生的碎屑导致短路等问题。
为了更好的确保相邻两个行星齿轮之间具有更好的绝缘效果，可以将行星架54设计为自行星齿轮50的中心齿轮51延伸至齿圈53，从而使行星架54可以覆盖自中心齿轮51到齿圈53的区域。
在以上实施例提供的行星架54的基础上，可以进一步地，相邻两组行星齿轮共用同一个行星架54，这样不仅可以确保行星齿轮之间的绝缘效果，还可以使行星齿轮的结构更紧凑，节省空间。
本发明实施例提供的风力发电机组，还包括光纤滑环(图中未示出)，设置于转轴40，并且与转轴40同轴，机舱20中的光纤通过光纤滑环与塔筒10中的光纤连接；光纤滑环可以实现塔筒10和机舱20中的光纤连接，同轴设置在转轴40上，可以随着转轴40一起转动，并且位于塔筒10中的光纤不会因为机舱20的偏航而产生扭转等现象，从而使机舱20的偏航不会影响光纤信号的传输；塔筒10中的光纤可以沿着塔筒的内壁向下布置，并将光纤固定在塔筒10的内壁上，从而避免光纤悬垂固定的方式增加光纤承受的拉伸力的作用，从而可以降低对光纤抗拉伸、抗扭转性能的要求，并且可以延长光纤的使用寿命。
本实施例提供的风力发电机组，在转轴40上安装有编码器(图中未示出)，编码器与转轴40同轴。在机舱20偏航的过程中，编码器可以检测到机舱20的偏航信号，从而确定机舱20的偏航方向和偏航角度，与现有技术采用接近开关、滑动变阻器等偏航角度检测方法相比，本实施例中采用在转轴40上安装编码器，可以提高偏航角度的测量精度。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2提供一种风力发电机组，包括塔筒10和机舱20，机舱20安装在塔筒10的顶部，并且机舱20与塔筒10之间安装偏航轴承30，使机舱20能够在塔筒10上转动；
在塔筒10上部安装与偏航轴承30同轴设置的转轴40，并且转轴40上安装两组或两组以上相互绝缘的行星齿轮50，每组行星齿轮50的齿圈安装在机舱20内；
机舱20中的电力线缆各通过其中一组行星齿轮50与塔筒10中对应的电力线缆一一连通。
本实施例中，行星齿轮50的齿圈53随着机舱20的偏航运动而转动，进而带动行星齿轮50的行星小齿轮52啮合传动，电力通过齿圈53、行星小齿轮52以及中心齿轮51传递到塔筒10中对应的电力线缆上；由于行星齿轮50在任意角度转动的过程中，其中的多个行星小齿轮52中，至少有一个与中心齿轮51及齿圈53之间是保持紧密啮合传动的，所以在整个行星齿轮50啮合传动的过程中，可以将机舱20内的电力线缆与塔筒10内对应的电力线缆一一连通。
本发明实施例提供的一种风力发电机组，机舱中的电力线缆可以通过行星齿轮传输到塔筒中对应的电力线缆，进而使塔筒中的电力线缆在机舱偏航的过程中，不会随着机舱的偏航而扭转，便于将电力线缆直接固定在机舱的内壁上。
本实施例中，为了进一步确保机舱20中的电力线缆与塔筒10中对应的电力线缆一一连通，可以选择地将行星齿轮50中的中心齿轮51、行星小齿轮52以及齿圈53的齿面采用导电材料制造成型，为了保证电力线缆的连通效果，在行星齿轮50中各个齿轮的齿面设计为导电材料制造成型，使各个齿轮啮合传动的过程中也可以传输电力；也可以选择地，将行星齿轮50中的各个齿轮全部采用导电材料制造成型，其可以起到同样或者更好的技术效果。
本实施例中，行星齿轮50的中心齿轮的齿面与塔筒中的电力线缆连通，行星齿轮50中的齿圈的齿面与机舱20中对应的电力线缆连通。具体地，可以在中心齿轮51和齿圈53上分别对应地设置导电端子，通过导电端子与相应的线缆连接，以实现机舱20中的电力线缆与塔筒10内的电力线缆连通。
与目前常用的线缆自塔筒的顶部悬挂的方式相比，本发明实施例提供的风力发电机组中，可以将塔筒10中的电力线缆沿着塔筒10的内壁向下布置，从而减少了电力线缆承受的重力拉伸，延长了电力线缆的使用寿命，降低了对电力线缆抗扭、抗摩擦、抗拉伸的性能，从而降低了电缆的制造成本。
关于绝缘板、导电膜、行星架等设计，可以参考实施例1进行适应性调整，本实施例中不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种风力发电机组，包括塔筒(10)和机舱(20)，所述机舱(20)安装在所述塔筒(10)的顶部，并且所述机舱(20)与所述塔筒(10)之间安装偏航轴承(30)，使所述机舱(20)能够在所述塔筒(10)上转动；其特征在于，
在所述机舱(20)下部安装与所述偏航轴承(30)同轴设置的转轴(40)，并且所述转轴(40)上安装两组以上相互绝缘的行星齿轮(50)，每组所述行星齿轮(50)的齿圈安装在所述塔筒(10)内；或者，在所述塔筒(10)上部安装与所述偏航轴承(30)同轴设置的转轴(40)，并且所述转轴(40)上安装两组以上相互绝缘的行星齿轮(50)，每组所述行星齿轮(50)的齿圈安装在所述机舱(20)内；
所述机舱(20)中的电力线缆各通过其中一组所述行星齿轮(50)与所述塔筒(10)中对应的电力线缆一一连通。
2.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，
所述行星齿轮(50)的齿面采用导电材料制造成型，或者所述行星齿轮(50)采用导电材料制造成型。
3.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，
所述行星齿轮(50)的齿面分别包覆有一层导电膜。
4.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，
在所述机舱(20)下部安装与所述偏航轴承(30)同轴设置的转轴(40)时，所述行星齿轮(50)的中心齿轮的齿面与所述机舱(20)中的电力线缆连通，所述行星齿轮(50)中的齿圈的齿面与所述塔筒(10)中对应的电力线缆连通。
5.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，
在所述塔筒(10)上部安装与所述偏航轴承(30)同轴设置的转轴(40)时，所述行星齿轮(50)的中心齿轮的齿面与所述塔筒中的电力线缆连通，所述行星齿轮(50)中的齿圈的齿面与所述机舱(20)中对应的电力线缆连通。
6.如权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，
所述塔筒(10)中的电力线缆沿着所述塔筒(10)的内壁向下布置。
7.如权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，
所述塔筒(10)中的电力线缆沿着所述塔筒(10)的内壁向下布置。
8.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，
所述转轴(40)采用绝缘材料制造，或者，所述转轴(40)的表面具有绝缘膜。
9.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，
相邻两组行星齿轮(50)间隔设置在所述转轴(40)上。
10.如权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，
相邻两组行星齿轮(50)之间的所述转轴(40)上，安装有一个绝缘板(60)。
11.如权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，
相邻两组所述行星齿轮(50)之间安装行星架(54)，所述行星架采用绝缘材料制造，并且所述行星架(54)从径向延伸并覆盖所述行星齿轮(50)的行星小齿轮与齿圈、中心齿轮的啮合位置。
12.如权利要求11所述的风力发电机组，其特征在于，
所述行星架(54)自所述行星齿轮(50)的中心齿轮延伸至齿圈。
13.如权利要求11所述的风力发电机组，其特征在于，
相邻两组所述行星齿轮(50)共用二者之间的行星架。
14.如权利要求1-13之一所述的风力发电机组，其特征在于，
还包括，光纤滑环，设置于所述转轴(40)，并且与所述转轴(40)同轴；
所述机舱(20)中的光纤通过所述光纤滑环与所述塔筒(10)中的光纤连接。
15.如权利要求1-13之一所述的风力发电机组，其特征在于，
在所述转轴(40)上安装有编码器，所述编码器与所述转轴(40)同轴。
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