CN113964986A - 超大规格风电转子工件及其智能化装配系统和装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风力发电机技术领域，具体涉及一种超大规格风电转子工件及其智能化装配系统和装配方法，该转子工件为组合式外转子结构，包括呈环形阵列分布的若干个转子模块单元；转子模块单元包括安装块、非磁导热条和永磁体制成的永磁块，安装块由磁轭板、内弧形轴套板、外弧形安装板、挡板、第一耳板和第二耳板构成，磁轭板呈扇形板结构，内端部连接有内弧形轴套板，外端部经外弧形安装板连接有挡板，磁轭板的两侧边各自设有耳板。本发明提供的超大规格风电转子工件为组合式外转子结构，相对于传统的整体运输来说，可以实现先将部件运输至海岸再进行装配，降低运输难度，同时也降低运输成本。

Description

超大规格风电转子工件及其智能化装配系统和装配方法

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，具体涉及一种超大规格风电转子工件及其智能化装配系统和装配方法。

背景技术

近些年高磁能永磁体技术发展很快，特别是稀土永磁材料钕铁硼在直驱式发电机中得到广泛应用。采用永磁体技术的直驱式发电机结构简单、效率高。针对外转子永磁直驱风力发电机，外转子电机的特点是定子固定在靠轴中间位置不动，转子在定子的外围旋转，也属径向气隙磁通结构，与内转子结构相比是转子与定子换了个位置，定子在电机内部称为内定子，转子在电机外周，称为外转子。外转子如同一个桶套在定子外侧，由导磁良好的铁质材料制成，在“桶”的内圆周固定有永久磁铁做成的磁极，“桶”就是转子的磁轭，这种结构的优点之一是磁极固定较容易，不会因为离心力而脱落，外转子磁轭固定在转子轴套上。随着风力发电机的大型化发展，超大规格转子工件也得到快速发展。

但是现有的超大规格风电转子工件存在不足之处，一是由于转子工件结构设计不够合理以及装配系统智能化程度的限制，导致转子工件只能预装配后再运输至海岸，不能实现先将部件运输至海岸再进行装配，这不仅造成运输难度大，也大幅提高运输成本；二是将永磁体直接安装在转子的轮缘上，这种结构使永磁体距离定子线圈距离很近，来自定子的热量会大量传递到永磁体上，而永磁体由于与转子接触面积比较小，不利于散热，进而容易使永磁体的磁性受到不利影响；三是考虑减少转子上的涡流损耗，转子的轮缘一般都采用非导磁材料，但是若转子整体都采用非导磁材料制备，则整体的强度无法保障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的至少一个上述问题，提供一种超大规格风电转子工件及其智能化装配系统和装配方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明提供一种超大规格风电转子工件，该转子工件为组合式外转子结构，包括呈环形阵列分布的若干个转子模块单元；所述转子模块单元包括安装块、非磁导热条和永磁体制成的永磁块，所述安装块由磁轭板、内弧形轴套板、外弧形安装板、挡板、第一耳板和第二耳板构成，所述磁轭板呈扇形板结构，所述磁轭板的内端部连接有内弧形轴套板，外端部经外弧形安装板连接有挡板，所述磁轭板的两侧边各自设有能够作为搬运吊具的第一耳板和第二耳板，所述磁轭板、外弧形安装板、挡板共同围成有用于安装非磁导热条的安装区，所述非磁导热条的内侧预安装有等距分布的永磁块。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所述转子工件的外径为0.8-3m。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所有所述转子模块单元的磁轭板共同围成一个盘体，所有所述转子模块单元的内弧形轴套板共同围成一个轴套管，所有所述转子模块单元的外弧形安装板共同围成一个外管套，所有所述转子模块单元的挡板共同围成一个环形挡板。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所述盘体内侧相邻的两个第一耳板之间、相邻的两个第二耳板之间安装有紧固螺栓。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所述内弧形轴套板的外壁开设有螺纹孔，所述轴套管的外侧套设有锁环，所述锁环的外侧均布有穿孔，锁定螺钉能够经所述穿孔旋入螺纹孔中，将锁环与轴套管装配为一体。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所述内弧形轴套板位于靠近磁轭板外侧处设有法兰条，所有所述转子模块单元的法兰条共同围成用于连接轮毂法兰的安装法兰。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所述非磁导热条的内侧预成型有便于安装永磁块的安装槽，所述永磁块的外侧设有用于标识其安装位置的二维码，所述非磁导热条由便于观察永磁块外侧二维码的透明氧化镁陶瓷材料制成。

进一步地，上述超大规格风电转子工件中，所述非磁导热条的外侧设有定位凹槽，所述外弧形安装板的内侧设有定位凸起，所述定位凸起与定位凹槽相互配合。

本发明还提供一种超大规格风电转子工件的智能化装配系统，该装配系统包括用于输送转子模块单元的上料传动带，用于装配转子工件的第一装配台，用于装配内定子工件的第二装配台，以及用于将转子模块单元从上料传动带转移至第一装配台上、将转子工件从第一装配台转移至第二装配台的直线往复搬运机械手；

所述上料传动带的带体开设有便于插放转子模块单元中内弧形轴套板的插孔；

所述第一装配台包括支架和活动工作台，所述支架的上端安装有用于驱动活动工作台进行旋转的回转轴承，所述活动工作台的中心处设有轴套管装配孔，所述活动工作台的上侧位于轴套管装配孔的外围设有法兰装配槽；

所述第二装配台的固定工作台中心处设有便于安装法兰与轮毂法兰对接的法兰装配孔。

本发明还提供一种基于上述智能化装配系统的装配方法，该装配方法包括如下步骤：

1）将转子模块单元依次码放在上料传动带上，直线往复搬运机械手的锁勾利用转子模块单元中第一耳板、第二耳板上的穿孔实现锁合，锁合后直线往复搬运机械手将转子模块单元转移至第一装配台上，转移时保障转子模块单元的内弧形轴套板位于轴套管装配孔中；

2）第一装配台每接收一个转子模块单元后，利用回转轴承进行旋转，旋转至露出新的接收位置，当完全接收后，利用紧固螺栓将相邻的两个耳板固定，利用锁环、锁定螺钉将轴套管固定；

3）直线往复搬运机械手通过辅助吊具将完成装配的转子工件整体从第一装配台转移至第二装配台，转子工件在第二装配台上进行后续的装配流程。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的超大规格风电转子工件为组合式外转子结构，其主要组成部件为转子模块单元，相对于传统的整体运输来说，转子模块单元通过组合式结构可以实现先将部件运输至海岸再进行装配，降低运输难度，同时也降低运输成本。

2、本发明中永磁块与碳钢转子轮缘之间用非磁导热条隔开，非磁导热条由透明氧化镁陶瓷材料制成，有利于减小外转子上的涡流损耗，同时能够进行快速导热，散热效果较好。另外，为了保障组合式外转子结构的快速装配，在永磁块的外侧设有用于标识其安装位置的二维码，非磁导热条具有较好的透明观察视野，便于观察永磁块外侧二维码，保障组装的防错效果。

3、本发明提供的智能化装配系统和装配方法设计科学合理，智能化装配系统满足“先将部件运输至海岸再进行装配”需求，其创新设计能够通过旋转的装配台来实现转子工件的组装，装配系统整体占用的空间较小，组装操作较为便捷。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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为本发明中转子模块单元的结构示意图一；

图2为本发明中转子模块单元的结构示意图二；

图3为本发明中转子模块单元的结构示意图三；

图4为本发明中转子模块单元的组合示意图；

图5为本发明中超大规格风电转子工件的结构示意图；

图6为本发明中锁环的结构示意图；

图7为本发明中装配系统的组成示意图；

图8为本发明中第一装配台的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-上料传动带，2-第一装配台，201-支架，202-活动工作台，203-轴套管装配孔，204-法兰装配槽，3-第二装配台，4-直线往复搬运机械手，5-磁轭板，6-内弧形轴套板，7-外弧形安装板，8-挡板，9-法兰条，10-第一耳板，11-第二耳板，12-非磁导热条，13-永磁块，14-螺纹孔，15-锁环，16-锁定螺钉，17-紧固螺栓。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例为一种超大规格风电转子工件，该转子工件为组合式外转子结构，包括呈环形阵列分布的六个转子模块单元，转子工件的外径为0.8-3m。

本实施例中，转子模块单元包括安装块、非磁导热条12和永磁体制成的永磁块13，安装块由磁轭板5、内弧形轴套板6、外弧形安装板7、挡板8、第一耳板10和第二耳板11构成。其中，磁轭板5呈扇形板结构，其圆心角为60度。磁轭板5的内端部连接有内弧形轴套板6，外端部经外弧形安装板7连接有挡板8。磁轭板5的两侧边各自设有能够作为搬运吊具的第一耳板10和第二耳板11，磁轭板5因此共设有四个搬运吊具，第一耳板10靠近外弧形安装板7分布，第二耳板11靠近内弧形轴套板6分布，这样转移时的稳定性较高。磁轭板5、外弧形安装板7、挡板8共同围成有用于安装非磁导热条12的安装区，非磁导热条12的内侧预安装有等距分布的永磁块13，挡板8能够阻碍永磁块13及非磁导热条12向外位移，起到限制作用。

本实施例中，所有转子模块单元的磁轭板5共同围成一个盘体，所有转子模块单元的内弧形轴套板6共同围成一个轴套管，所有转子模块单元的外弧形安装板7共同围成一个外管套，所有转子模块单元的挡板8共同围成一个环形挡板。盘体内侧相邻的两个第一耳板10之间、相邻的两个第二耳板11之间安装有紧固螺栓17。内弧形轴套板6的外壁开设有螺纹孔14，轴套管的外侧套设有锁环15，锁环15的外侧均布有穿孔，锁定螺钉16能够经穿孔旋入螺纹孔14中，将锁环15与轴套管装配为一体。

本实施例中，内弧形轴套板6位于靠近磁轭板5外侧处设有法兰条9，所有转子模块单元的法兰条9共同围成用于连接轮毂法兰的安装法兰。

本实施例的一个具体应用为：超大规格风电转子工件为组合式外转子结构，其主要组成部件为转子模块单元，转子模块单元可以预装配后再运输至海岸，相对于传统的整体运输来说，通过组合式结构可以实现先将部件运输至海岸再进行装配，降低运输难度，同时也降低运输成本。组合式外转子结构的设计，也降低了生产工艺难度。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上进行改进，非磁导热条12的内侧预成型有便于安装永磁块13的安装槽，永磁块13的外侧设有用于标识其安装位置的二维码，非磁导热条12由便于观察永磁块13外侧二维码的透明氧化镁陶瓷材料制成，透明氧化镁陶瓷材料具有非磁导热和透明的优点，本发明创新地将其作为永磁块的载体。

本实施例的一个具体应用为：永磁块13与碳钢转子轮缘（即磁轭板5、外弧形安装板7、挡板8形成的安装区）之间用非磁导热条12隔开，非磁导热条12由透明氧化镁陶瓷材料制成，有利于减小外转子上的涡流损耗，同时能够进行快速导热，散热效果较好。另外，为了保障组合式外转子结构的快速装配，在永磁块13的外侧设有用于标识其安装位置的二维码，非磁导热条12具有较好的透明观察视野，便于观察永磁块13外侧二维码，保障组装的防错效果。

实施例三

本实施例在实施例一的基础上进行改进，非磁导热条12的外侧设有定位凹槽，外弧形安装板7的内侧设有定位凸起，定位凸起与定位凹槽相互配合。

实施例四

本实施例为一种超大规格风电转子工件的智能化装配系统，该装配系统包括用于输送转子模块单元的上料传动带1，用于装配转子工件的第一装配台2，用于装配内定子工件的第二装配台3，以及用于将转子模块单元从上料传动带1转移至第一装配台2上、将转子工件从第一装配台2转移至第二装配台3的直线往复搬运机械手4。

本实施例中，上料传动带1的带体开设有便于插放转子模块单元中内弧形轴套板6的插孔。

本实施例中，第一装配台2包括支架201和活动工作台202，支架201的上端安装有用于驱动活动工作台202进行旋转的回转轴承。活动工作台202的中心处设有轴套管装配孔203，活动工作台202的上侧位于轴套管装配孔203的外围设有法兰装配槽204。

本实施例中，第二装配台3的固定工作台中心处设有便于安装法兰与轮毂法兰对接的法兰装配孔。

本实施例的一个具体应用为：本实施例提供的智能化装配系统设计科学合理，装配系统满足“先将部件运输至海岸再进行装配”需求，其创新设计能够通过旋转的装配台来实现转子工件的组装，装配系统整体占用的空间较小，组装操作较为便捷。

实施例五

本实施例提供一种超大规格风电转子工件的装配方法，基于实施例四提供的智能化装配系统来实现，该装配方法具体包括如下步骤：

1）将转子模块单元依次码放在上料传动带1上，直线往复搬运机械手4的锁勾利用转子模块单元中第一耳板10、第二耳板11上的穿孔实现锁合，锁合后直线往复搬运机械手4将转子模块单元转移至第一装配台2上，转移时保障转子模块单元的内弧形轴套板6位于轴套管装配孔203中。

2）第一装配台2每接收一个转子模块单元后，利用回转轴承进行旋转，旋转至露出新的接收位置。当完全接收后，利用紧固螺栓17将相邻的两个耳板固定，利用锁环15、锁定螺钉16将轴套管固定。

3）直线往复搬运机械手4通过辅助吊具将完成装配的转子工件整体从第一装配台2转移至第二装配台3，转子工件在第二装配台3上进行后续的装配流程。

以上公开的本发明优选实施例只是利于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.超大规格风电转子工件，其特征在于：该转子工件为组合式外转子结构，包括呈环形阵列分布的若干个转子模块单元；所述转子模块单元包括安装块、非磁导热条和永磁体制成的永磁块，所述安装块由磁轭板、内弧形轴套板、外弧形安装板、挡板、第一耳板和第二耳板构成，所述磁轭板呈扇形板结构，所述磁轭板的内端部连接有内弧形轴套板，外端部经外弧形安装板连接有挡板，所述磁轭板的两侧边各自设有能够作为搬运吊具的第一耳板和第二耳板，所述磁轭板、外弧形安装板、挡板共同围成有用于安装非磁导热条的安装区，所述非磁导热条的内侧预安装有等距分布的永磁块。

2.根据权利要求1所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所述转子工件的外径为0.8-3m。

3.根据权利要求1所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所有所述转子模块单元的磁轭板共同围成一个盘体，所有所述转子模块单元的内弧形轴套板共同围成一个轴套管，所有所述转子模块单元的外弧形安装板共同围成一个外管套，所有所述转子模块单元的挡板共同围成一个环形挡板。

4.根据权利要求3所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所述盘体内侧相邻的两个第一耳板之间、相邻的两个第二耳板之间安装有紧固螺栓。

5.根据权利要求3所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所述内弧形轴套板的外壁开设有螺纹孔，所述轴套管的外侧套设有锁环，所述锁环的外侧均布有穿孔，锁定螺钉能够经所述穿孔旋入螺纹孔中，将锁环与轴套管装配为一体。

6.根据权利要求3所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所述内弧形轴套板位于靠近磁轭板外侧处设有法兰条，所有所述转子模块单元的法兰条共同围成用于连接轮毂法兰的安装法兰。

7.根据权利要求1所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所述非磁导热条的内侧预成型有便于安装永磁块的安装槽，所述永磁块的外侧设有用于标识其安装位置的二维码，所述非磁导热条由便于观察永磁块外侧二维码的透明氧化镁陶瓷材料制成。

8.根据权利要求7所述超大规格风电转子工件，其特征在于：所述非磁导热条的外侧设有定位凹槽，所述外弧形安装板的内侧设有定位凸起，所述定位凸起与定位凹槽相互配合。

9.如权利要求1-8任一项所述超大规格风电转子工件的智能化装配系统，其特征在于：该装配系统包括用于输送转子模块单元的上料传动带，用于装配转子工件的第一装配台，用于装配内定子工件的第二装配台，以及用于将转子模块单元从上料传动带转移至第一装配台上、将转子工件从第一装配台转移至第二装配台的直线往复搬运机械手；

所述上料传动带的带体开设有便于插放转子模块单元中内弧形轴套板的插孔；

所述第一装配台包括支架和活动工作台，所述支架的上端安装有用于驱动活动工作台进行旋转的回转轴承，所述活动工作台的中心处设有轴套管装配孔，所述活动工作台的上侧位于轴套管装配孔的外围设有法兰装配槽；

所述第二装配台的固定工作台中心处设有便于安装法兰与轮毂法兰对接的法兰装配孔。

10.基于权利要求9所述智能化装配系统的装配方法，其特征在于，该装配方法包括如下步骤：

1）将转子模块单元依次码放在上料传动带上，直线往复搬运机械手的锁勾利用转子模块单元中第一耳板、第二耳板上的穿孔实现锁合，锁合后直线往复搬运机械手将转子模块单元转移至第一装配台上，转移时保障转子模块单元的内弧形轴套板位于轴套管装配孔中；

2）第一装配台每接收一个转子模块单元后，利用回转轴承进行旋转，旋转至露出新的接收位置，当完全接收后，利用紧固螺栓将相邻的两个耳板固定，利用锁环、锁定螺钉将轴套管固定；

3）直线往复搬运机械手通过辅助吊具将完成装配的转子工件整体从第一装配台转移至第二装配台，转子工件在第二装配台上进行后续的装配流程。

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