CN110429737B - 一种双旋变的三端盖变桨电机 - Google Patents

Abstract

一种双旋变的三端盖变桨电机，由法兰端盖、制动端盖和后端盖共同构成整个变桨电机的三个端盖结构，通过三个端盖将变桨电机内的制动器和电机主体分隔开，可以有效的防止制动粉层对电机的绝缘部位造成损坏。本发明的变桨电机造后端盖上设置双旋变结构，通过旋变过渡座将两个独立的旋变安装在后端盖上，通过旋变与后端盖直接定位，在很大程度上提高了定位的精度。

Description

一种双旋变的三端盖变桨电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是一种双旋变的三端盖变桨电机。

背景技术

变桨通过调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制风轮捕获的气动转矩和气动功率，稳定的变桨控制已成为当前大型风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。目前的风力发电机组中的变桨电机为单一的旋转变压器，通过该旋转变压器来测定电机转轴的角位移和角速度，当单一旋转变压器出现问题时，未有有效的检测手段及时的发现测量错误，并且旋转变压器直接与制动器进行配合定位，由于制动器配合尺寸的本身公差很大，再加上多级的配合之后，积累的误差更大，从而影响了旋变的定位精度。

另外，当变桨电机使用弹簧加压式制动器时，由于弹簧加压式制动器在制动过程中会产生粉尘，长期的工作中会对旋变绝缘部分形成破坏，对旋变的工作稳定性和可靠性造成了极大的影响。

电机的运行环境难以预估，其质量的好坏的一大重要参考，便是工作的稳定性。目前市面上的变桨电机还存在一个隐患，在其长期工作后，因骨架油封磨损，如果轴伸端连接齿轮出现漏油，则当轴身向上时，齿轮油会进入电机的内部，并逐步的流至制动器的摩擦盘上，造成制动力矩的异常降低，影响整机的工作稳定性和可靠性。

发明内容

本发明目的是提供一种双旋变的三端盖变桨电机，本发明的变桨电机采用了三端盖的结构，通过三端盖结构将整机分成两部分，将制动器和旋变有效的进行了分离，能够很有效的防止制动粉尘对旋变的绝缘部分造成破坏。另外本发明在法兰端盖上做出了特别的设计，来达到整机工作的密封性条件。在旋变的安装上，本发明开创性的采用双旋变结构，来得到更加精确的测量数值，同时也为了解决旋变与制动器定位的弊端。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双旋变的三端盖变桨电机，包括壳体、制动器、电机主体以及旋转变压器，所述电机主体包括一电机主轴，该电机主轴穿设于壳体中，其特征在于：

所述壳体由法兰端盖、制动端盖、电机壳体以及后端盖沿所述电机主轴的轴线从前至后依次设置构成；所述法兰端盖包括一法兰盘体和一法兰颈部，法兰颈部为一筒状体，其一端与法兰盘体一体连接，其另一端与制动端盖固定连接；所述法兰端盖和制动端盖之间形成一第一容置腔；所述电机壳体的一端与所述制动端盖固定连接，该电机壳体的另一端与后端盖固定连接，制动端盖、电机壳体以及后端盖相互配合形成一第二容置腔；所述法兰盘体的中心开设一法兰通孔；所述电机主体设置于所述第二容置腔内，所述电机主轴一端经第一容置腔和法兰通孔向外延伸出一第一外延端，其另一端经所述后端盖向外延伸一第二外延端；所述制动器设置于所述第一容置腔内，与所述电机主轴配合连接；

所述旋转变压器得数量为两个：第一旋转变压器和第二旋转变压器，其中，第一旋转变压器具有一第一旋变定子和一第一旋变转子，第二旋转变压器具有一第二旋变定子和一第二旋变转子；该第一旋转变压器和第二旋转变压器同轴布置在所述第二外延端上，且两个旋转变压器的旋变定子相对后端盖固定连接，两个旋转变压器的旋变转子跟随所述电机主轴旋转；

所述法兰通孔沿电机主轴轴向从前端至后端依次分为三个部分，分别为：前端的第一通孔段、中间的第二通孔段以及后端的第三通孔段，其中，第二通孔段的直径比第一通孔段和第三通孔段小；所述第一通孔段的孔壁向轴向的前端延伸且翻折形成一沿径向的折弯部；所述第一外延端上套设一防水罩，该防水罩与所述电机主轴相对固定，且防水罩内缘与电机主轴之间过盈配合，防水罩的外周向电机主轴的后端翻折形成一防水挡边，该防水挡边环绕于所述折弯部外周上；所述第一通孔段内设置一V型密封圈，该V型密封圈的内缘与所述电机主轴固定密封连接，且该V型密封圈的轴向一端与所述第一通孔段与第二通孔段相接处的朝向轴向前方的面相抵，该面作为第一动摩擦面；所述第三通孔段内设有一骨架油封，该骨架油封与所述第三通孔段的孔壁相对固定，骨架油封的内缘与所述电机主轴构成动密封。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、在上述的方案中，关于固定连接的方式可以为螺栓连接。

2、在上述的方案中，关于制动器的连接关系和电机主体的连接方式属于技术的公知常识，理应为本领域的技术人员所熟知。

3、在上述的方案中，关于第一通孔段的孔壁，可以翻折形成一折弯部，此时防水效果最佳，漏入的水，基本可通过折弯形成的漏水槽直接排出，也可以不翻折仅仅向外延伸一部分，来与防水罩的防水挡边配合。

4、在上述的方案中，关于法兰颈部的让位部，该让位部可以为一开设在法兰颈部的径向通孔，可以在法兰颈部径向通孔处设置一电线的连接器，用以将制动器上的电源线连通至外部的电源；也可通过位于制动端盖上轴向孔及填料函引出。

5、在上述的方案中，关于各部件的连接部位，为了密封的效果，可以在部件的连接处增设密封圈，优选为O型密封圈。

6、在上述的方案中，关于防水罩、V型密封圈与电机主轴的固定密封连接方式为过盈配合，而骨架油封与第三通孔段的孔壁也是过盈配合。

7、在上述的方案中，关于制动端盖和后端盖与电机主轴的连接方式为轴承连接。

本发明工作原理是：为了保障整机的工作环境稳定和可靠，本发明主要通过改变前端法兰端盖的结构来增设多层的防水防油部件，来实现电机主轴的密封性，以及将变桨电机内部的元件进行分离来实现电机工作的稳定性；另外，加设一个旋转变压器来确保对于电机角速度和角位移测量的准确性和稳定性。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明的变桨电机采用了三端盖的结构，即在现有的法兰端盖和后端盖的基础上在制动器的部位加装一个制动端盖，通过三端盖结构将整机分成两部分，将制动器和旋变有效的进行了分离，当整机采用动摩擦系数更大的弹簧加压式制动器时，也能够很有效的防止制动粉尘对旋变的绝缘部分造成破坏。

2、本发明在法兰端盖上做出了特别的设计，将与电机主轴配合的通孔进行三段式设计，在配合的间隙中加装不同的防水防油部件，通过层层的防水防油措施，来达到整机工作的密封性条件。

3、本发明在旋变的安装上，开创性的采用双旋变结构，每一个旋变进行独立的定位精度的测量，对所测量的数值进行后续的计算可以得到更为精准的定位数值。另外，当所测量的数值差值偏大时，则预警了测量的不精确性。双旋变直接与后端盖进行定位，也可以防止与制动器定位的弊端。

附图说明

附图1为本发明变桨电机的半剖结构图；

附图2为本发明中法兰端盖的轴侧图；

附图3为本发明中法兰端盖的另一轴侧图；

附图4为本发明中法兰端盖的剖视图；

附图5为附图1中A处的放大图；

附图6为附图1中B处的放大图。

以上附图中：1、电机主体；2、电机主轴；3、法兰端盖；4、法兰盘体；5、法兰颈部；6、制动端盖；7、电机壳体；8、后端盖；9、旋变过渡座；10、电机端盖；11、制动器；12、轴承；13、台阶面；14、第一旋变定子；15、第一旋变转子；16、第一定子压板；17、第二旋变定子；18、第二旋变转子； 19、第二定子压板；20、转子压板；21、法兰通孔；22、第一通孔段；23、第二通孔段；24、第三通孔段；25、折弯部；26、让位部；27、防水罩；28、V型密封圈；29、骨架油封；30、动摩擦面；31、定位套筒；32、第一外延段；33、第二外延段；34、过渡座颈部。

具体实施方式

下面结合附图1~附图6及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种双旋变的三端盖变桨电机，包括壳体、制动器、电机主体1以及旋转变压器，电机主体1包括一电机主轴2，该电机主轴2穿设于壳体中，并且在壳体的两端均有延伸段。

壳体由法兰端盖3、制动端盖6、电机壳体7以及后端盖8沿电机主轴2的轴线从前至后依次设置构成；法兰端盖3包括一法兰盘体4和一法兰颈部5，法兰颈部5为一筒状体，其一端与法兰盘体4一体连接，其另一端与制动端盖6通过螺栓固定连接，在连接的接缝处可以设置凹槽用来放置密封圈，以确保整机的密封性；法兰端盖3和制动端盖6之间形成一第一容置腔；电机壳体7的一端与制动端盖6通过螺栓固定连接，该电机壳体7的另一端与后端盖8通过螺栓固定连接，制动端盖6、电机壳体7以及后端盖8相互配合形成一第二容置腔；法兰盘体4的中心开设一法兰通孔21；电机主体1设置于第二容置腔内，电机主轴2一端经第一容置腔和法兰通孔21向外延伸出一第一外延端32，其另一端经后端盖8向外延伸一第二外延端33；制动器设置于第一容置腔内，与电机主轴2配合连接，制动器与电机主轴2如何连接实现制动效果为常识，应为本领域普通技术人员所熟知的技术。

通过加设制动端盖6，使得整机变为三端盖的结构，将制动器与电机主体、旋转变压器相互分离，制动器产生的粉层无法影响电机绕组和旋变的绝缘部分。

旋转变压器得数量为两个：第一旋转变压器和第二旋转变压器，该第一旋转变压器和第二旋转变压器同轴布置在第二外延端33上；第二外延端33有一台阶面13，该台阶面13用以抵靠第一旋变转子15；第一旋变定子14通过一第一定子压板16和螺栓与后端盖8固定连接；后端盖8上还通过螺栓固定设有一旋变过渡座9；第二旋变定子17通过一第二定子压板19和螺栓与旋变过渡座9固定连接；该第二旋变转子18通过一转子压板20与一定位套筒31抵靠，该定位套筒31与电机主轴2间隙配合，且该定位套筒31的另一端与第一旋变转子15抵靠，该第一旋变转子15的另一端抵靠在电机主轴2的台阶面13上。

两个旋变独立的进行定位精度的测量，对所测量的数值取平均值可以得到更为精准、稳定的定位数值。另外，当所测量的数值差值偏大时，则预警了测量的不精确性。双旋变直接与后端盖进行定位，也可以防止与制动器定位的弊端。

在旋变过渡座9朝向电机主轴2轴线后端方向上设有一过渡座颈部34，该过渡座颈部34上通过螺栓固定设置一电机端盖，用以将旋转变压器与外界隔离。

法兰通孔21沿电机主轴2轴向从前端至后端依次分为三个部分，分别为：前端的第一通孔段22、中间的第二通孔段23以及后端的第三通孔段24，其中，第二通孔段23的直径比第一通孔段22和第三通孔段24小；第一通孔段22的孔壁向轴向的前端延伸且翻折形成一沿径向的折弯部25；第一外延端32上套设一防水罩27，该防水罩27与电机主轴2过盈配合，且防水罩27内缘与电机主轴2之间可以加装密封圈保证轴向上外侧的密封性，防水罩27的外缘向着电机主轴2的后端方向翻折形成一防水挡边，该防水挡边环绕于折弯部25外周上，将折弯部25完全的笼罩。

优选的，该防水挡边的顶端在向着电机主轴2轴线方向翻折，致使整个防水罩27形成一与折弯部25相互配合的卡槽，此时防水效果最佳，漏入的水，基本可通过折弯形成的漏水槽直接排出，该防水罩27的卡槽与折弯部25相互间隙配合。

在第一通孔段22内设置一V型密封圈28，该V型密封圈28的内缘与电机主轴2过盈配合，此时可以确保电机主轴2轴向上的密封防水性，且该V型密封圈28的轴向一端与第一通孔段22与第二通孔段23相接处的朝向电机主轴前端的面相抵，该面作为动摩擦面30，该V型密封圈28的轴向另一端与防水罩紧靠。第三通孔段24内设有一骨架油封29，该骨架油封29与第三通孔段24的孔壁过盈配合，骨架油封30的内缘与电机主轴2构成动密封。

在法兰端盖3的法兰通孔21与电机主轴2相互接触的部位，设置三档的防水措施，可以在很大程度上杜绝水或者油等液体的渗漏，外界的液体在任何的角度都无法进入法兰端盖3内部，侵害法兰端盖3内的制动器设施。外界的液体在水平的方向，由于存在防水罩27和V型密封圈28，因此液体无法进入内部，若水或者油等液体从竖直方向进入，由于防水罩27具有一防水挡边，可以阻挡，若有液体渗漏进去，可通过折弯形成的漏水槽直接排出，若仍有渗漏，还有V型密封圈28的阻挡，在电机高速旋转的过程中，可以将液体甩出，最后的一层防护措施便是法兰端盖3内侧的骨架油封29，经过三层的防护，在实际的使用过程中，已经能够实现完全的密封性能。

上述的V型密封圈和骨架油封为市场上流通的现有产品，应为本领域技术人员所熟知。

优选的，在法兰颈部5上开设有一让位部26，该让位部26的一端贯通至法兰颈部5与制动端盖6的配合端面上，形成一敞口，该让位部26的另一端与制动器的电源线对应设置，以确保电源线能够完全的排布于让位部中；另外的，在制动端盖6上可以开设一与该让位部26对应的通孔，用以穿过制动器的电源线；

另外的，该让位部26也可以为一开设在制动器电源线上方法兰颈部5上的径向通孔，直接从该通孔中将制动器的电源线穿过，在法兰颈部5外缘上与通孔对应的位置可以设置一电线的连接器，用以将制动器的电源线与外部的电源线连接。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双旋变的三端盖变桨电机，包括壳体、制动器（11）、电机主体（1）以及旋转变压器，所述电机主体（1）包括一电机主轴（2），该电机主轴（2）穿设于壳体中，其特征在于：

所述壳体由法兰端盖（3）、制动端盖（6）、电机壳体（7）以及后端盖（8）沿所述电机主轴（2）的轴线从前至后依次设置构成；所述法兰端盖（3）包括一法兰盘体（4）和一法兰颈部（5），法兰颈部（5）为一筒状体，其一端与法兰盘体（4）一体连接，其另一端与制动端盖（6）固定连接；所述法兰端盖（3）和制动端盖（6）之间形成一第一容置腔；所述电机壳体（7）的一端与所述制动端盖（6）固定连接，该电机壳体（7）的另一端与后端盖（8）固定连接，制动端盖（6）、电机壳体（7）以及后端盖（8）相互配合形成一第二容置腔；所述法兰盘体（4）的中心开设一法兰通孔（21）；所述电机主体（1）设置于所述第二容置腔内，所述电机主轴（2）一端经第一容置腔和法兰通孔（21）向外延伸出一第一外延端（32），其另一端经所述后端盖（8）向外延伸一第二外延端（33）；所述制动器设置于所述第一容置腔内，与所述电机主轴（2）配合连接；

所述旋转变压器得数量为两个：第一旋转变压器和第二旋转变压器，其中，第一旋转变压器具有一第一旋变定子（14）和一第一旋变转子（15），第二旋转变压器具有一第二旋变定子（17）和一第二旋变转子（18）；该第一旋转变压器和第二旋转变压器同轴布置在所述第二外延端（33）上，且两个旋转变压器的旋变定子相对后端盖（8）固定连接，两个旋转变压器的旋变转子跟随所述电机主轴（2）旋转；

所述法兰通孔（21）沿电机主轴（2）轴向从前端至后端依次分为三个部分，分别为：前端的第一通孔段（22）、中间的第二通孔段（23）以及后端的第三通孔段（24），其中，第二通孔段（23）的直径比第一通孔段（22）和第三通孔段（24）小；所述第一通孔段（22）的孔壁向轴向的前端延伸且翻折形成一沿径向的折弯部（25）；所述第一外延端（32）上套设一防水罩（27），该防水罩（27）与所述电机主轴（2）相对固定，且防水罩（27）内缘与电机主轴（2）之间密封配合，防水罩（27）的外周向电机主轴（2）的后端翻折形成一防水挡边，该防水挡边环绕于所述折弯部（25）外周上；所述第一通孔段（22）内设置一V型密封圈（28），该V型密封圈（28）的内缘与所述电机主轴（2）固定密封连接，且该V型密封圈（28）的轴向一端与所述第一通孔段（22）与第二通孔段（23）相接处的朝向轴向前方的面相抵，该面作为第一动摩擦面（30）；所述第三通孔段（24）内设有一骨架油封（29），该骨架油封（29）与所述第三通孔段（24）的孔壁相对固定，骨架油封的内缘与所述电机主轴（2）构成动密封；

所述第二外延端（33）有一台阶面（13），该台阶面（13）用以抵靠所述第一旋变转子（15）；所述第一旋变定子（14）通过一第一定子压板（16）和螺栓与所述后端盖（8）固定连接；所述后端盖（8）上还设有一旋变过渡座（9），该旋变过渡座（9）与所述后端盖（8）固定连接；所述第二旋变定子（17）通过一第二定子压板（19）和螺栓与所述旋变过渡座（9）固定连接；所述第二旋变转子（18）通过一转子压板（20）与一定位套筒（31）抵靠，该定位套筒（31）与所述电机主轴（2）间隙配合，且该定位套筒（31）的另一端与所述第一旋变转子（15）抵靠，该第一旋变转子（15）的另一端抵靠在所述电机主轴（2）的台阶面（13）上。

2.根据权利要求1所述的变桨电机，其特征在于：所述旋变过渡座（9）的朝向所述电机主轴（2）轴线后端方向上设有一过渡座颈部（34），该过渡座颈部（34）上通过螺栓固定设置一电机端盖，用以将所述旋转变压器与外界隔离。

3.根据权利要求1所述的变桨电机，其特征在于：所述制动器为弹簧加压式制动器。

4.根据权利要求1所述的变桨电机，其特征在于：所述旋转变压器为转子绕线分体式旋转变压器。

5.根据权利要求1所述的变桨电机，其特征在于：所述旋转变压器的引线部分可以加装一铜制套管，用以减少其他信号对旋转变压器的干扰。

6.根据权利要求1所述的变桨电机，其特征在于：所述制动端盖（6）与电机主轴（2）为轴承连接，所述后端盖（8）与电机主轴（2）为轴承连接。