CN114006494B - 一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机，包括前端盖和后端盖，所述风力发电机内靠近前端盖的一侧设置有转子支架，所述转子支架包括转子磁极装配，所述转子磁极装配上开设有通孔，所述转子支架通过工装螺杆穿过通孔固定在前端盖的外圆侧螺栓孔上，所述前端盖通过第二螺栓孔固定在机座上，所述前端盖通过内圆侧螺栓孔实现与轴承单元的连接。该风力发电机实现了目前紧凑型半直驱风力发电机轴承单元的在塔上更换功能，大幅降低因为轴承故障导致整个风力发电机组拆解的费用，本发明在塔上拆解轴承单元的技术难度最小，操作简单快捷。

Description

一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机
技术领域
本发明属于风力发电机技术领域，涉及一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机。
背景技术
半直驱永磁同步风力发电机拥有功率密度高，体积小的优势，目前广泛应用于风力发电领域，尤其针对海上风电，半直驱电机以体积小、结构紧凑和可靠性高的特点被广泛使用。但是随着该类型电机的推广使用，轴承的故障逐渐明显，在风塔上更换轴承的需求迫在眉睫，而目前电机结构通常无法满足在塔上拆解电机的需求，因此，需要设计新的电机结构，以满足在塔上更换电机的要求，从而降低电机下塔带来的巨大损失。
目前，半直驱电机采用的轴承单元结构，无法在塔上完成拆解工作，必须要将机组全部拆解，将电机与轮毂和塔架分离，才能进行轴承单元拆解工作。对于海上机组，高额的吊装费用严重制约半直驱的维修工作，进而影响半直驱电机在风电领域的应用，本发明通过对轴承单元及电机相关部件进行重新设计，实现电机在塔上直接拆解轴承单元，避免机组下塔造成的经济损失。
目前半直驱电机拆解轴承只能在塔下拆解，并且必须要将电机解体后，才能实现轴承的拆除，但是无法实现在塔上进行操作，未考虑到电机在塔上运行时，轴承单元出现故障以后，如何在塔上进行拆解轴承单元。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机，解决半直驱永磁风力发电机在运行过程中无法在塔上拆解轴承单元的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机，其特征在于，包括前端盖和后端盖，所述风力发电机内靠近前端盖的一侧设置有转子支架，所述转子支架包括转子磁极装配，所述转子磁极装配上开设有通孔，所述转子支架通过工装螺杆穿过通孔固定在前端盖的外圆侧螺栓孔上，所述前端盖通过第二螺栓孔固定在机座上，所述前端盖通过内圆侧螺栓孔实现与轴承单元的连接。
进一步地，所述后端盖包括内端盖和外端盖，所述内端盖和外端盖之间通过螺栓连接，所述外端盖通过第一螺栓与机座连接。
进一步地，所述转子支架为分体式圆环结构。
进一步地，转子支架由转接法兰盘和转子磁极装配通过螺栓连接而成，转子支架与轴承单元通过转接法兰盘的内侧通孔连接，转接法兰盘和转子磁极装配通过外侧通孔固定连接，从而实现传递扭矩。
进一步地，所述轴承单元包括旋转轴和定轴，所述旋转轴和定轴之间设置有轴承。
进一步地，所述后端盖的外端盖的内径R1大于转子支架的转接法兰盘的外径R2。
进一步地，转子磁极装配的内径R3大于轴承单元的定轴(3.3)的外径R4。
进一步地，所述前端盖上开设有与转子磁极装配上对应的螺栓孔，所述前端盖上的外圆侧螺栓孔实现转子磁极装配与前端盖的固定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机，可以实现目前紧凑型半直驱风力发电机轴承单元的在塔上更换功能，大幅降低因为轴承故障导致整个风力发电机组拆解的费用，本发明在塔上拆解轴承单元的技术难度最小，操作简单快捷。
本发明中，通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明风力发电机结构图；
图2为本发明风力发电机后端盖结构图；
图3为本发明风力发电机转子装配结构图；
图4为本发明风力发电机轴承单元结构图；
图5为本发明风力发电机前端盖结构图；
其中：1、后端盖；2、转子支架；3、轴承单元；4、前端盖；5、机座；6、工装螺杆；1.1、内端盖；1.2、外端盖；2.1、转接法兰盘；2.2、转子磁极装配；2.3、通孔；3.1、轴承；3.2、旋转轴；3.3、定轴；4.1、内圆侧螺栓孔；4.2、外圆侧螺栓孔；5.1、第一螺栓孔；5.2、第二螺栓孔。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机，包括前端盖4和后端盖1，风力发电机内靠近前端盖4的一侧设置有转子支架2，转子支架2包括转子磁极装配2.2，所述转子磁极装配2.2上开设有通孔2.3，所述转子支架2通过工装螺杆6穿过通孔2.3固定在前端盖4的外圆侧螺栓孔4.2上，所述前端盖4通过第二螺栓孔5.2固定在机座5上，所述前端盖4通过内圆侧螺栓孔4.1实现与轴承单元3的连接。后端盖1包括内端盖1.1和外端盖1.2，所述内端盖1.1和外端盖1.2之间通过螺栓连接，所述外端盖1.2通过第一螺栓5.1与机座5连接。
优选地，转子支架2为分体式圆环结构。转子支架2由转接法兰盘2.1和转子磁极装配2.2通过螺栓连接而成，转子支架2与轴承单元3通过转接法兰盘2.1的内侧通孔连接，转接法兰盘2.1和转子磁极装配2.2通过外侧通孔固定连接，从而实现传递扭矩。轴承单元3包括旋转轴3.2和定轴3.3，所述旋转轴3.2和定轴3.3之间设置有轴承3.1。
优选地，后端盖1的外端盖1.2的内径R1大于转子支架2的转接法兰盘2.1的外径R2。转子磁极装配2.2的内径R3大于轴承单元3的定轴3.3的外径R4。前端盖4上开设有与转子磁极装配2.2上对应的螺栓孔，所述前端盖4上的外圆侧螺栓孔4.2实现转子磁极装配2.2与前端盖4的固定。
下面结合具体的工作过程进行说明：
该风力发电机采用分体式电机后端盖结构，将电机后端盖1分解成内端盖1.1和外端盖1.2两部分，维护轴承时，只需拆解内端盖1.1，从而解决后端盖1在塔上因为体积巨大无法整体拆解的问题。采用分体式转子装配结构，将电机转子支架2分解成转接法兰盘2.1和转子磁极装配2.2两部分，维护轴承时，只需拆解转接法兰盘2.1，并将转子磁极装配2.2使用工装螺杆进行固定，从而解决转子永磁体因为磁力巨大无法拆解的问题。前端盖4上设计有螺纹孔结构，使用工装螺杆6及螺母通过螺纹孔对转子磁极装配2.2进行固定。采用后端盖1的外端盖1.2最小内径大于转子支架2的转接法兰盘2.1的外径，转子磁极装配2.2的最小内径大于轴承单元的最大外径，实现轴承单元的逐级拆解。
通过设计分体式端盖、分体式转子装配结构，实现化整为零的目标，满足在塔上拆解轴承单元的空间、重量需求，通过前端盖4和磁极装配机工装螺栓的配合，实现永磁转子的固定，由于R1>R2>R3>R4，实现了发电机部件从外往里逐级拆解。
该风力发电机采用后端盖分体式结构、转子装配分体式结构，在拆解时，只需要拆解局部，从而解决了配件尺寸过大、无法整体移除配件的问题，实现了在超级紧凑型电机狭小机舱空间内作业的目标。通过前端盖上设计螺栓孔，转子磁极装配上设计一一对应的螺纹孔，使用工装螺栓将转子磁极装配固定在前端盖4上，实现危险程度高的强磁性转子的安全固定，且无需拆除，减少了强磁体对电机及工作人员的伤害。采用后端盖1的外端盖1.2最小内径大于转子支架转接法兰盘的外径，转子磁极装配的最小内径大于轴承单元的最大外径的原理，实现轴承单元逐级拆解。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (1)

1.一种可在塔上拆解轴承单元的风力发电机，其特征在于，包括前端盖(4)和后端盖(1)，所述后端盖(1)包括内端盖(1.1)和外端盖(1.2)，所述内端盖(1.1)和外端盖(1.2)之间通过螺栓连接，所述外端盖(1.2)通过第一螺栓(5.1)与机座(5)连接，所述风力发电机内靠近前端盖(4)的一侧设置有转子支架(2)，所述转子支架(2)为分体式圆环结构，所述转子支架(2)包括转子磁极装配(2.2)，所述转子磁极装配(2.2)上开设有通孔(2.3)，所述转子支架(2)通过工装螺杆(6)穿过通孔(2.3)固定在前端盖(4)的外圆侧螺栓孔(4.2)上，转子支架(2)由转接法兰盘(2.1)和转子磁极装配(2.2)通过螺栓连接而成，转子支架(2)与轴承单元(3)通过转接法兰盘(2.1)的内侧通孔连接，转接法兰盘(2.1)和转子磁极装配(2.2)通过外侧通孔固定连接，从而实现传递扭矩，所述前端盖(4)通过第二螺栓孔(5.2)固定在机座(5)上，所述前端盖(4)通过内圆侧螺栓孔(4.1)实现与轴承单元(3)的连接，所述轴承单元(3)包括旋转轴(3.2)和定轴(3.3)，所述旋转轴(3.2)和定轴(3.3)之间设置有轴承(3.1)，所述后端盖(1)的外端盖(1.2)的内径R1大于转子支架(2)的转接法兰盘(2.1)的外径R2，转子磁极装配(2.2)的内径R3大于轴承单元(3)的定轴(3.3)的外径R4，所述前端盖(4)上开设有与转子磁极装配(2.2)上对应的螺栓孔，所述前端盖(4)上的外圆侧螺栓孔(4.2)实现转子磁极装配(2.2)与前端盖(4)的固定。
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