CN115173613A - 风力发电机组、传动系统及发电机 - Google Patents

风力发电机组、传动系统及发电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组、传动系统及发电机，该发电机包括定子和转子，所述转子包括固接在一起的转子本体和转轴；所述转轴的一端用于与齿轮箱传动连接；所述定子和所述转子之间具有过渡腔，所述过渡腔具有形成于所述转轴与所述定子之间的第一空隙和与所述发电机内腔连通的第二空隙，所述第一空隙和所述第二空隙处均设有密封结构，所述过渡腔还具有与外界连通的通道结构，所述密封结构的气流阻力大于所述通道结构的气流阻力。该发电机的结构设计能够避免传动系统中齿轮箱内的油气进入发电机内腔而对发电机的运行造成隐患，也能避免发电机内的空气进入齿轮箱内的齿轮箱的运行造成隐患。

Description

风力发电机组、传动系统及发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机组、传动系统及发电机。
背景技术
目前，风力发电机组的传动系统多将齿轮箱与发电机集成在一起，以减低总重量和减小体积。
但是在实际工作时，齿轮箱与发电机无法做到绝对密封，存在下述问题：当齿轮箱内的压力大于发电机腔体内压力时，齿轮箱内的油气容易进入发电机，油气在发电机内粘附在绕组上会对发电机的运行造成隐患；当发电机内冷却风扇工作时，发电机所在侧可能产生负压或正压，将加剧两个腔体间的气体交换，也会造成隐患。
有鉴于此，如何改进现有风力发电机组的结构，避免齿轮箱内和发电机内的气体交换而造成隐患，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电机组、传动系统及发电机，该发电机的结构设计能够避免传动系统中齿轮箱内的油气进入发电机内腔而对发电机的运行造成隐患，也能避免发电机内的空气进入齿轮箱内的齿轮箱的运行造成隐患。
为解决上述技术问题，本发明提供一种发电机，包括定子和转子，所述转子包括固接在一起的转子本体和转轴；所述转轴的一端用于与齿轮箱传动连接；所述定子和所述转子之间具有过渡腔，所述过渡腔具有形成于所述转轴与所述定子之间的第一空隙和与所述发电机内腔连通的第二空隙，所述第一空隙和所述第二空隙处均设有密封结构，所述过渡腔还具有与外界连通的通道结构，所述密封结构的气流阻力大于所述通道结构的气流阻力。
该发电机在转子和定子之间形成有过渡腔，该过渡腔具有第一空隙和第二空隙，第一空隙形成于转轴与定子之间，第二空隙与发电机内腔连通，转轴的一端用于与齿轮箱传动连接，也就是说，齿轮箱侧可通过第一空隙与过渡腔连通；在第一空隙和第二空隙处均设有密封结构，过渡腔还具有与外界连通的通道结构，前述密封结构的气流阻力大于通道结构的气流阻力，可以理解，密封结构无法密封气体，但是会增加气体的流通阻力。这样设置后，在实际应用中，当与发电机传动连接的齿轮箱内的压力升高时，齿轮箱内的油气经第一空隙的密封结构进入过渡腔后，由于第二空隙处的密封结构的气流阻力较大，而外界环境的压力较低，所以进入过渡腔的油气会优先通过通道结构排放至外界，而不会进入发电机内部，当发电机内压力升高时，发电机内部的空气会通过第二空隙处的密封结构进入过渡腔，由于第一空隙处的密封结构的气流阻力较大，而外界环境的压力较低，所以进入过渡腔的空气会优先通过通道结构排放至外界，而不会进入齿轮箱，如此，可提高发电机工作的可靠性。
如上所述的发电机，所述通道结构包括至少一个形成于所述过渡腔的腔壁的通孔，所述通孔连通所述过渡腔和外界。
如上所述的发电机，所述通道结构包括至少一个通路结构，所述通路结构包括形成于所述过渡腔的腔壁的第一孔、形成于所述定子的壁部的第二孔以及管路，所述第一孔和所述第二孔之间通过所述管路连通，所述第二孔与外界连通。
如上所述的发电机，所述通道结构包括至少一个形成于所述过渡腔的腔壁的通孔和至少一个通路结构，所述通路结构包括形成于所述过渡腔的腔壁的第一孔、形成于所述定子的壁部的第二孔以及管路，所述通孔与外界连通，所述第一孔和所述第二孔之间通过所述管路连通，所述第二孔与外界连通。
如上所述的发电机，所述定子包括第一端盖、定子本体和第二端盖，三者固定连接；所述转轴具体插装于所述第一端盖，所述第一端盖与所述转轴之间设有至少一个轴承，所述第一空隙形成于所述转轴的外周壁与所述第一端盖的内周壁之间，且所述第一空隙处的密封结构相对所述轴承远离所述转轴与所述齿轮箱连接的一端。
如上所述的发电机，所述第二空隙形成于所述转子本体与所述第一端盖的内端面之间。
如上所述的发电机，所述第一空隙处的密封结构为迷宫密封。
如上所述的发电机，所述第二空隙处的密封结构为迷宫密封。
本发明还提供一种传动系统，用于风力发电机组，包括齿轮箱和发电机，所述齿轮箱的太阳轮与所述发电机的转轴传动连接，所述发电机为上述任一项所述的发电机。
由于上述发电机具有上述技术效果，所以包括该发电机的传动系统也具有相同的技术效果，此处不再赘述。
本发明还提供一种风力发电机组，包括叶片和与所述叶片传动连接的传动系统，所述传动系统为上述所述的传动系统。
由于上述传动系统具有上述技术效果，所以包括该传动系统的风力发电机组也具有相同的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为本发明所提供第一实施例的发电机的剖面示意图；
图2为本发明所提供第二实施例的发电机的剖面示意图；
图3为本发明所提供第三实施例的发电机的剖面示意图。
附图标记说明：
第一端盖11，盘部111，套部112，定子本体12，第二端盖13；
转轴21，连接端211，转子本体22；
过渡腔30，第一密封结构31，第二密封结构32，通孔33，第一孔34，第二孔35，管路36；
轴承40，齿轮箱50。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
为便于理解和描述简洁，下文结合风力发电机组、传动系统及发电机一并说明，有益效果部分不再重复论述。
风力发电机组的传动系统包括齿轮箱和发电机，齿轮箱内的太阳轮与发电机的转轴传动连接，风力发电机组的叶片与齿轮箱传动连接，如此，实现将风能转化为电能。
本发明重点对发电机的结构做了改进，下面就此做重点说明，实际应用中，风力发电机组设于叶片和发电机之间的传动系统的具体结构组成等可根据实际需要来设置。
请参考图1，图1为本发明所提供第一实施例的发电机的剖面示意图。
该实施例中，发电机包括定子和转子，转子能够相对定子旋转；其中，转子包括固接在一起的转轴21和转子本体22，转轴21的一端为用于与齿轮箱50(图中以线框形式示意)传动连接的连接端211，实际应用时，连接端211具体与齿轮箱50内的太阳轮传动连接。
该发电机在定子和转子之间具有过渡腔30，该过渡腔30具有形成于转轴21与定子之间的第一空隙和与发电机内腔连通的第二空隙，第一空隙处设有第一密封结构31，第二空隙处设有第二密封结构32，过渡腔30还具有与外界连通的通道结构，第一密封结构31和第二密封结构32的气流阻力大于通道结构的气流阻力，也就是说，第一密封结构31和第二密封结构32均允许气通过，不必然具有气密封的性能。通常来说，由于定子和转子之间相对转动，即便初始前述密封结构具有气密封的性能，在实际应用中，当转子转动时，密封结构因转速高低存在失效的可能。
在该实施例中，通道结构为形成于过渡腔30腔壁上的通孔33。该通孔33直接连通过渡腔30和外界。
如上，当发电机应用至风力发电机组的传动系统中，实际工作时，`齿轮箱50内的压力升高时，齿轮箱50内部的油气具有向发电机所在侧流通的趋势，当油气经第一空隙处的第一密封结构31进入过渡腔30后，由于过渡腔30的第二密封结构32的气流阻力较大，而外界环境的压力较低，所以进入过渡腔30的油气会优先通过通孔33排放至外界，而不会经第二密封结构32进入发电机内部，可避免油气对发电机造成的不良隐患；当发电机内腔的压力升高时，发电机内部的空气会通过第二空隙处的第二密封结构32进入过渡腔30，由于设置时，第一密封结构31的气流阻力相对通孔33的气流阻力较大设置，而外界环境的压力较低，所以进入过渡腔30的空气会向气流阻力小的方向流动，即会优先通过通孔33排放至外界，而不会进入齿轮箱50，可避免对齿轮箱50造成不良影响。这样，通过过渡腔30及其相关结构的设置可以避免发电机内腔和齿轮箱50内腔的气体交换，提高工作可靠性。
该实施例中，为提高气体在第一空隙处的流动阻力，第一空隙处的第一密封结构31具体可选用迷宫密封形式，利用迷宫密封的曲折回路来增加气流阻力；同样地，第二空隙处的第二密封结构32也可选用迷宫密封形式。当然，除了迷宫密封结构，第一密封结构31和第二密封结构32也可选用其他密封形式，只要其气流阻力大于过渡腔30的通道结构的气流阻力即可。
如图1所示，该实施例中，定子具体包括第一端盖11、定子本体12和第二端盖13，三者固定连接，转子的转轴21具体插装于第一端盖11，为节省空间，其连接端211为用于与齿轮箱50内的太阳轮传动连接的内花键结构，当然，在其他实施例中，连接端211也可以为其他结构形式，只要能够实现与太阳轮的传动连接即可。
图示方案中，定子的第一端盖11靠近齿轮箱50侧，相应地，第二端盖13远离齿轮箱50侧，具体的，第一端盖11可以包括盘部111和与盘部111固接的套部112，盘部111的端面可以形成与齿轮箱50的壳体固接的结构形式，比如法兰；套部112具体与转轴21插装配合，为了使转轴21能够稳定可靠地相对定子旋转，在转轴21与套部112之间设有至少一个轴承40，图示方案中具体设有两个轴承40，实际设置时可以根据需要设置。
可以理解，由于转轴21与齿轮箱50内的太阳轮传动连接，所以齿轮箱50内腔可通过转轴21与套部112之间的空隙与过渡腔30连通，过渡腔30的第一空隙形成与转轴21的外周壁与套部112的内周壁之间，实际设置时，为方便设置和不干扰其他部件的动作，具体将第一空隙处的第一密封结构31设于转轴21远离齿轮箱50的一端，且相对轴承40更远离齿轮箱50。
为了减小第一空隙，转轴21的相对连接端211的另一端的周壁可以设有环形凸部，前述第一密封结构31具体设于该环形凸部和套部112之间。
具体的方案中，前述第二空隙形成于转子本体22与第一端盖21的内端面之间，实际应用中，根据发电机的结构不同，第二空隙可以形成在其他靠近发电机内腔的过渡腔30的腔壁上。
如图1所示，该实施例中，过渡腔30具有邻接外界的腔壁，所以可以直接在邻接外界的腔壁上开设通孔33，以将过渡腔30与外界直接连通，这样的结构设置简单方便又靠。
实际设置时，根据应用需求，通孔33可以只设置一个，也可以设置两个以上，当设置两个以上的通孔33时，各通孔33的排布可根据实际情况来布置。
请参考图2，图2为本发明所提供第二实施例的发电机的剖面示意图。
该实施例中的发电机的基本结构组成与前述第一实施例类似，区别在于过渡腔30的通道结构不同，下面仅就该区别做说明，其余均可参考前述第一实施例。
该实施例中，过渡腔30的通道结构包括至少一个通路结构，该通路结构包括形成于过渡腔30的腔壁的第一孔34、形成于定子的壁部的第二孔35以及管路36，第一孔34通过管路36与第二孔35连通，第二孔35与外界连通，如此实现过渡腔30与外界的连通。
为方便设置，第二孔35可形成于定子的定子本体12的外周壁部，管路36位于发电机内。为方便管路36的布置，管路36具体可以采用柔性材质制成的管路。
请参考图3，图3为本发明所提供第三实施例的发电机的剖面示意图。
该实施例中的发电机的基本结构组成与前述第一实施例类似，区别在于过渡腔30的通道结构不同，下面仅就该区别做说明，其余均可参考前述第一实施例。
该实施例中，过渡腔30的通道结构既包括与外界连通的形成于腔壁的通孔33，也包括通路结构，通路结构的具体组成和连接关系与前述第二实施例类似，可以理解，该实施例相当于前述第一实施例和第二实施例的组合。
在实际设置时，通路结构的数目以及通孔33的数目均可根据需要来设置，此处不做限定。
以上对本发明所提供的风力发电机组、传动系统及发电机均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.发电机，包括定子和转子，所述转子包括固接在一起的转子本体和转轴；所述转轴的一端用于与齿轮箱传动连接；其特征在于，所述定子和所述转子之间具有过渡腔，所述过渡腔具有形成于所述转轴与所述定子之间的第一空隙和与所述发电机内腔连通的第二空隙，所述第一空隙和所述第二空隙处均设有密封结构，所述过渡腔还具有与外界连通的通道结构，所述密封结构的气流阻力大于所述通道结构的气流阻力。
2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述通道结构包括至少一个形成于所述过渡腔的腔壁的通孔，所述通孔连通所述过渡腔和外界。
3.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述通道结构包括至少一个通路结构，所述通路结构包括形成于所述过渡腔的腔壁的第一孔、形成于所述定子的壁部的第二孔以及管路，所述第一孔和所述第二孔之间通过所述管路连通，所述第二孔与外界连通。
4.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述通道结构包括至少一个形成于所述过渡腔的腔壁的通孔和至少一个通路结构，所述通路结构包括形成于所述过渡腔的腔壁的第一孔、形成于所述定子的壁部的第二孔以及管路，所述通孔与外界连通，所述第一孔和所述第二孔之间通过所述管路连通，所述第二孔与外界连通。
5.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述定子包括第一端盖、定子本体和第二端盖，三者固定连接；所述转轴具体插装于所述第一端盖，所述第一端盖与所述转轴之间设有至少一个轴承，所述第一空隙形成于所述转轴的外周壁与所述第一端盖的内周壁之间，且所述第一空隙处的密封结构相对所述轴承远离所述转轴与所述齿轮箱连接的一端。
6.根据权利要求5所述的发电机，其特征在于，所述第二空隙形成于所述转子本体与所述第一端盖的内端面之间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一空隙处的密封结构为迷宫密封。
8.根据权利要求1-6任一项所述的发电机，其特征在于，所述第二空隙处的密封结构为迷宫密封。
9.传动系统，用于风力发电机组，包括齿轮箱和发电机，所述齿轮箱的太阳轮与所述发电机的转轴传动连接，其特征在于，所述发电机为权利要求1-8任一项所述的发电机。
10.风力发电机组，包括叶片和与所述叶片传动连接的传动系统，其特征在于，所述传动系统为权利要求9所述的传动系统。
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