CN114526202A - 一种高集成度高速风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述高集成度高速风力发电机组包括：主轴，所述主轴的一端与叶轮固定连接；齿轮传动组件，所述齿轮传动组件包括输入端和输出端，所述齿轮传动组件的输入端与主轴的另一端固定连接；发电机，所述发电机的输入轴与所述齿轮传动组件的输出端固定连接。与现有技术相比较，本发明传动链集成度更高，减少了一级行星架主轴承，主轴直接固接一级行星架，提高了力矩传输稳定性，同时，齿轮传动组件与主轴固接，齿轮箱与轴承座固接，省去齿轮箱弹性支撑和扭力臂，成本更低，重量更轻，经济性更高。

Description

一种高集成度高速风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其是一种高集成度高速风力发电机组。

背景技术

在风力发电机组中，主传动链是风力发电机组的核心部件，其性能的好坏直接影响风机整机成本、机组运行的可靠性和市场竞争力。目前，大型风力发电机组带齿轮箱的主传动链主要布局形式分为以下几类：第一类为齿轮箱与主轴承座分开，齿轮箱可采用高速齿轮箱也可采用中速齿轮箱（半直驱机型），齿轮箱可以与发电机分开也可集成为一体；第二类为齿轮箱与主轴承集成，齿轮箱箱体与主轴承座刚性连接，因传动链尺寸较长，为减少传动链尺寸长度，齿轮箱速比较低，发电机与齿轮箱通常集成一体，做成半直驱发电机组。

例如，一种在中国专利文献上公开的“风力发电机组及其传动装置”，其公告号为CN112963314A，包括传动轴系、齿轮箱和发电机，传动轴系的前端连接于风力发电机组的风轮的轮毂，齿轮箱的输入端与传动轴系的后端连接，齿轮箱的输出端与发电机的输入端连接；传动轴系与齿轮箱之间共用一个轴承和/或齿轮箱与发电机之间共用一个轴承。

以上高速发电机组的传动链形式因传动链集成度不够，导致质量重；半直驱发电机组因齿轮箱集成一体，存在齿轮箱漏油风险，发电机轴电流引起齿轮箱轴承电蚀和发电机电磁力作用于齿轮箱轴承，导致轴承寿命提前失效等缺点。

发明内容

本发明是为了克服以上现有技术存在的问题，提供一种高集成度高速风力发电机组。将主轴和齿轮组的输入端集成在一起，提高传输稳定性。同时，通过液压减震器组件的阻尼和刚度与机组的匹配性设计，降低齿轮箱高速轴在运用过程中的浮动量，实现齿轮箱高速轴与发电机轴偏心处于联轴器的纠偏能力范围之内，并隔绝发电机电流与电磁力对齿轮箱高速级轴承的影响。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述高集成度高速风力发电机组包括：主轴，所述主轴的一端与叶轮固定连接；齿轮传动组件，所述齿轮传动组件包括输入端和输出端，所述齿轮传动组件的输入端与主轴的另一端固定连接；发电机，所述发电机的输入轴与所述齿轮传动组件的输出端固定连接。

与现有技术相比较，本发明传动链集成度更高，减少了一级行星架主轴承，主轴直接固接一级行星架，提高了力矩传输稳定性，同时，齿轮传动组件与主轴固接，齿轮箱与轴承座固接，省去齿轮箱弹性支撑和扭力臂，成本更低，重量更轻，经济性更高。

作为优选，所述齿轮传动组件包括一级行星轮、一级太阳轮和一级行星架，所述一级行星架为所述齿轮传动组件的输入端，所述一级行星架与所述主轴固定连接。

作为优选，所述一级行星架与所述主轴通过法兰固定连接。

主轴与一级行星架通过法兰固定连接，可提升主轴传递力矩能力，并且方便主轴承预紧操作，利于螺栓组装和维护。其中，法兰可根据所传递力矩的不同需求选择任何结构形式，例如工字型法兰或单片法兰。

作为优选，所述主轴的形状为锥形桶状，所述法兰包括两个平行的端面，分别为第一端面和第二端面，所述第一端面的內缘通过刚性连接件与所述第二端面的外缘固定连接，所述第一端面与所述主轴靠近齿轮传动组件的一端固定连接，所述第二端面与所述一级行星架固定连接。

本方案中所设计的法兰，结构简单，强度高，重量轻。

作为优选，所述高集成度高速风力发电机组还包括：前主轴承和后主轴承，所述前主轴承固定在所述主轴靠近叶轮的侧面，所述后主轴承固定在所述主轴靠近齿轮传动组件的侧面，所述后主轴承与所述法兰的第一端面之间设置有隔圈，所述隔圈套设在主轴上。

法兰左侧通过隔圈实现对后主轴承预紧，便于操作，预紧效果好。

作为优选，所述齿轮传动组件还包括二级行星轮组件和/或多级行星轮组件和/或一级平行级组件。

齿轮传动组件可采用多级行星轮和一级平行级来实现不同的速比。

作为优选，所述齿轮传动组件的输出端通过联轴器与发电机的输入轴连接。

作为优选，所述高集成度高速风力发电机组还包括：齿轮箱，所述齿轮传动组件设置在所述齿轮箱内部，所述二级行星轮组件包括二级行星架，所述二级行星架与所述一级太阳轮的输出轴固定连接，所述二级行星架靠近主轴的一端通过二级行星上风向轴承与齿轮箱固定，所述二级行星架靠近发电机的一端通过二级行星下风向轴承与齿轮箱固定。

作为优选，所述齿轮箱外周间隔设置有若干减震器。

与现有中速齿轮箱发电机组技术相比较，通过增加齿轮箱的减震器，控制了齿轮箱高速轴与发电机轴偏心量，可采用高速齿轮箱，实现了大型风力发电机组高速传动链设计要求，并避免了发电机轴电流和发电机电磁力对齿轮箱高速级轴承的影响，且避免了齿轮箱漏油的风险，减少了电气部件重量和尺寸，降低了电气部件的成本，提升机组经济性能。

作为优选，所述齿轮箱外侧固定有减震器支架，所述减震器支架内侧贴合所述齿轮箱外侧轮廓，所述减震器支架外轮廓为圆形，所述若干减震器均匀间隔设置在减震器支架的外缘上，所述减震器支架设有若干镂空区域。

圆形的减震器支架可以更好的传递力，使突变的抖动均匀传递到各个减震器上，减震器支架上设置的镂空区域可以提供形变空间，防止抖动过大时对减速箱体造成损坏变形。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）与现有技术相比较，本发明传动链集成度更高，减少了一级行星架主轴承，主轴直接固接一级行星架，提高了力矩传输稳定性，同时，齿轮传动组件与主轴固接，齿轮箱与轴承座固接，省去齿轮箱弹性支撑和扭力臂，成本更低，重量更轻，经济性更高；（2）主轴与一级行星架通过法兰固定连接，可提升主轴传递力矩能力，并且方便主轴承预紧操作，利于螺栓组装和维护。其中，法兰可根据所传递力矩的不同需求选择任何结构形式，例如工字型法兰或单片法兰；（3）与现有中速齿轮箱发电机组技术相比较，通过增加齿轮箱的减震器，控制了齿轮箱高速轴与发电机轴偏心量，可采用高速齿轮箱，实现了大型风力发电机组高速传动链设计要求，并避免了发电机轴电流和发电机电磁力对齿轮箱高速级轴承的影响，且避免了齿轮箱漏油的风险，减少了电气部件重量和尺寸，降低了电气部件的成本，提升机组经济性能。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是齿轮箱外侧减震器安装结构示意图。

图中，主轴1、前主轴承2、轴承座3、后主轴承4、法兰5、齿轮箱6、一级行星架7、一级行星轮8、一级行星架销轴9、一级行星轮轴承10、一级太阳轮11、二级行星上风向轴承12、二级行星下风向轴承13、输出端14、联轴器15、发电机16、发电机弹性支撑17、轴承座与齿轮箱连接螺栓18、法兰与一级行星架连接螺栓19、法兰与主轴连接螺栓20、二级行星架21、隔圈22、第一横向减震器23、第二横向减震器24、第一垂向减震器25、第二垂向减震器26、齿轮箱后箱体27、减震器支架28。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例一：

如图1、图2所示的实施例中，一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述高集成度高速风力发电机组包括：主轴1，所述主轴的一端与叶轮固定连接；齿轮传动组件，所述齿轮传动组件包括输入端和输出端14，所述齿轮传动组件的输入端与主轴的另一端固定连接；发电机16，所述发电机的输入轴与所述齿轮传动组件的输出端固定连接。

所述齿轮传动组件包括一级行星轮8、一级太阳轮11和一级行星架7，所述一级行星架为所述齿轮传动组件的输入端，所述一级行星架与所述主轴固定连接。

所述一级行星架与所述主轴通过法兰5固定连接。

所述主轴的形状为锥形桶状，所述法兰包括两个平行的端面，分别为第一端面和第二端面，所述第一端面的內缘通过刚性连接件与所述第二端面的外缘固定连接，所述第一端面与所述主轴靠近齿轮传动组件的一端固定连接，所述第二端面与所述一级行星架固定连接。

所述高集成度高速风力发电机组还包括：前主轴承2和后主轴承4，所述前主轴承固定在所述主轴靠近叶轮的侧面，所述后主轴承固定在所述主轴靠近齿轮传动组件的侧面，所述后主轴承与所述法兰的第一端面之间设置有隔圈22，所述隔圈套设在主轴上。

所述齿轮传动组件还包括二级行星轮组件和/或多级行星轮组件和/或一级平行级组件。

所述齿轮传动组件的输出端通过联轴器15与发电机的输入轴连接。

所述高集成度高速风力发电机组还包括：齿轮箱6，所述齿轮传动组件设置在所述齿轮箱内部，所述二级行星轮组件包括二级行星架21，所述二级行星架与所述一级太阳轮的输出轴固定连接，所述二级行星架靠近主轴的一端通过二级行星上风向轴承12与齿轮箱固定，所述二级行星架靠近发电机的一端通过二级行星下风向轴承13与齿轮箱固定。

所述齿轮箱外周间隔设置有若干减震器，包括横向设置的第一横向减震器23、第二横向减震器24和垂向设置的第一垂向减震器25、第二垂向减震器26。

与现有技术相比较，本发明传动链集成度更高，减少了一级行星架主轴承，主轴直接固接一级行星架，提高了力矩传输稳定性，同时，齿轮传动组件与主轴固接，齿轮箱与轴承座固接，省去齿轮箱弹性支撑和扭力臂，成本更低，重量更轻，经济性更高。

主轴与一级行星架通过法兰固定连接，可提升主轴传递力矩能力，并且方便主轴承预紧操作，利于螺栓组装和维护。其中，法兰可根据所传递力矩的不同需求选择任何结构形式，例如工字型法兰或单片法兰。

本方案中所设计的法兰，结构简单，强度高，重量轻。本案中主轴的形状为锥形桶装，可以更好的传递力矩，并且可以很好地配合法兰连接。

法兰左侧通过隔圈实现对后主轴承预紧，便于操作，预紧效果好。

齿轮传动组件可采用多级行星轮和一级平行级来实现不同的速比。

与现有中速齿轮箱发电机组技术相比较，通过增加齿轮箱的减震器，控制了齿轮箱高速轴与发电机轴偏心量，可采用高速齿轮箱，实现了大型风力发电机组高速传动链设计要求，并避免了发电机轴电流和发电机电磁力对齿轮箱高速级轴承的影响，且避免了齿轮箱漏油的风险，减少了电气部件重量和尺寸，降低了电气部件的成本，提升机组经济性能。

实施例二：

与实施例一不同的是：所述齿轮箱外侧固定有减震器支架28，所述减震器支架内侧贴合所述齿轮箱外侧轮廓，所述减震器支架外轮廓为圆形，所述若干减震器均匀间隔设置在减震器支架的外缘上，所述减震器支架设有若干镂空区域。

圆形的减震器支架可以更好的传递力，使突变的抖动均匀传递到各个减震器上，减震器支架上设置的镂空区域可以提供形变空间，防止抖动过大时对减速箱体造成损坏变形。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）与现有技术相比较，本发明传动链集成度更高，减少了一级行星架主轴承，主轴直接固接一级行星架，提高了力矩传输稳定性，同时，齿轮传动组件与主轴固接，齿轮箱与轴承座固接，省去齿轮箱弹性支撑和扭力臂，成本更低，重量更轻，经济性更高；（2）主轴与一级行星架通过法兰固定连接，可提升主轴传递力矩能力，并且方便主轴承预紧操作，利于螺栓组装和维护。其中，法兰可根据所传递力矩的不同需求选择任何结构形式，例如工字型法兰或单片法兰；（3）与现有中速齿轮箱发电机组技术相比较，通过增加齿轮箱的减震器，控制了齿轮箱高速轴与发电机轴偏心量，可采用高速齿轮箱，实现了大型风力发电机组高速传动链设计要求，并避免了发电机轴电流和发电机电磁力对齿轮箱高速级轴承的影响，且避免了齿轮箱漏油的风险，减少了电气部件重量和尺寸，降低了电气部件的成本，提升机组经济性能。

Claims (10)

1.一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述高集成度高速风力发电机组包括：主轴，所述主轴的一端与叶轮固定连接；齿轮传动组件，所述齿轮传动组件包括输入端和输出端，所述齿轮传动组件的输入端与主轴的另一端固定连接；发电机，所述发电机的输入轴与所述齿轮传动组件的输出端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述齿轮传动组件包括一级行星轮、一级太阳轮和一级行星架，所述一级行星架为所述齿轮传动组件的输入端，所述一级行星架与所述主轴固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述一级行星架与所述主轴通过法兰固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述法兰包括两个平行的端面，分别为第一端面和第二端面，所述第一端面的內缘通过刚性连接件与所述第二端面的外缘固定连接，所述第一端面与所述主轴靠近齿轮传动组件的一端固定连接，所述第二端面与所述一级行星架固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述高集成度高速风力发电机组还包括：前主轴承和后主轴承，所述前主轴承固定在所述主轴靠近叶轮的侧面，所述后主轴承固定在所述主轴靠近齿轮传动组件的侧面，所述后主轴承与所述法兰的第一端面之间设置有隔圈，所述隔圈套设在主轴上。

6.根据权利要求1-5所述的任一一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述齿轮传动组件还包括二级行星轮组件和/或多级行星轮组件和/或一级平行级组件。

7.根据权利要求6所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述齿轮传动组件的输出端通过联轴器与发电机的输入轴连接。

8.根据权利要求7所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述高集成度高速风力发电机组还包括：齿轮箱，所述齿轮传动组件设置在所述齿轮箱内部，所述二级行星轮组件包括二级行星架，所述二级行星架与所述一级太阳轮的输出轴固定连接，所述二级行星架靠近主轴的一端通过二级行星上风向轴承与齿轮箱固定，所述二级行星架靠近发电机的一端通过二级行星下风向轴承与齿轮箱固定。

9.根据权利要求8所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述齿轮箱外周间隔设置有若干减震器。

10.根据权利要求9所述的一种高集成度高速风力发电机组，其特征是，所述齿轮箱外侧固定有减震器支架，所述减震器支架内侧贴合所述齿轮箱外侧轮廓，所述减震器支架外轮廓为圆形，所述若干减震器均匀间隔设置在减震器支架的外缘上，所述减震器支架设有镂空区域。

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