CN115995915B - 组合体以及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种组合体以及风力发电机组，组合体包括：齿轮箱，包括箱体、设置于箱体内的输入轴、输出轴以及连接于输入轴和输出轴之间的齿轮系统；双馈发电机，与输入轴、输出轴均同轴设置，双馈发电机包括转动配合的转子以及定子，转子与输出轴连接，定子与箱体连接。本申请实施例提供的组合体以及风力发电机组，组合体能够满足动能的传递需求，且传递链结构简单，故障率低。

Description

组合体以及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风电技术领域，特别是涉及一种组合体以及风力发电机组。

背景技术

半直驱风力发电机组的电气传动链主要采用永磁同步发电机(径向磁通或轴向磁通)、全功率变流器及箱变。磁钢主要原料为稀土元素，随着电动汽车等其他行业的快速发展，稀土这类不可再生的资源产品的价格不断增长。而随着风电机组大型化的快速发展，电气传动链朝更高电压的方向发展趋势也是很明显，但更高电压等级的全功率变流器成本很高，且由于目前变流器输出电压和配电网上网电压存在电压等级差距，因此需要增加箱变用于变压输电，使得半直驱机型风力发电机组本不断增加。

双馈风力发电机组技术的电气传动链则体现了一定的技术优势。发电机励磁采用绕组(通常铝绕组或铜绕组)励磁，不使用基于稀土元素类的磁钢励磁，因此绕线类电机相比永磁电机具有一定的成本优势，且双馈技术路线所用变流器通常是部分变流器，另外更进一步其转子励磁可采用低压变流器，定子输出电压可直接为配电网上网电压，虽然相比现在低压，目前还存在高压电机制造难度大的问题，但可节省成本更高的箱变的配置。不过目前的双馈发电机的电气传动链的布局方式，其齿轮箱的输入轴以及输出轴非同轴设置，相应的，发电机的轴线与输入轴也非同轴，使得传动链结构复杂，成本高且故障率较高。

发明内容

本申请实施例提供一种组合体以及风力发电机组，组合体成本低廉，且传递链结构更加优化，故障率低。

一方面，根据本申请实施例提出了一种组合体，包括：齿轮箱，包括箱体、设置于箱体内的输入轴、输出轴以及连接于输入轴和输出轴之间的齿轮系统；双馈发电机，与输入轴、输出轴均同轴设置，双馈发电机包括转动配合的转子以及定子，转子与输出轴连接，定子与箱体连接。

根据本申请实施例的一个方面，组合体还包括与输出轴同轴设置的发电机集电环以及变桨集电环，发电机集电环设置于定子并与转子电连接，变桨集电环设置于定子并能够与变桨系统电连接。

根据本申请实施例的一个方面，发电机集电环具有沿输出轴的轴向贯穿的中空腔，变桨集电环至少部分位于中空腔。

根据本申请实施例的一个方面，组合体还包括穿线管以及拨动组件，穿线管设置于齿轮箱以及双馈发电机内并与输出轴同轴设置且转动连接，拨动组件包括拨杆以及拨叉，拨杆以及拨叉中的一者与穿线管连接且另一者与变桨集电环连接，拨叉至少部分伸入拨杆内并与拨杆彼此卡接配合。

根据本申请实施例的一个方面，拨杆以及拨叉中的至少一者为绝缘材料体。

根据本申请实施例的一个方面，组合体还包括制动器，制动器设置于定子背离齿轮箱的一侧，制动器呈环状并与输出轴同轴设置，制动器包括固定部以及制动部，固定部与定子连接，制动部能够与转子摩擦配合。

根据本申请实施例的一个方面，定子包括定子支架、第一铁芯、第一绕组、第一封板以及第二封板，定子支架与箱体连接，第一铁芯、第一绕组设置于定子支架，第一封板以及第二封板分别与输出轴同轴设置且均连接于定子支架背离齿轮箱的一侧，制动器连接于第一封板，变桨集电环以及发电机集电环均至少部分连接于第二封板。

根据本申请实施例的一个方面，第二封板至少部分沿输出轴的轴向向背离第一封板的方向凹陷设置并形成第一凹腔，制动器位于第一凹腔内并连接于第一封板在输出轴的轴向上朝向第二封板的表面。

根据本申请实施例的一个方面，转子包括转子支架、密封件、第二铁芯以及第二绕组，转子支架与输出轴连接，转子支架设置有沿输出轴的径向上贯穿的第一通孔，沿输出轴的轴向，转子支架的两端分别设置有密封件，密封件与转子支架共同围合形成与第一通孔相连通的风腔，第二铁芯以及第二绕组设置于转子支架并形成有与第一通孔连通的第一径向通道，两个密封件中的一者上设置有与风腔连通的第二通孔，转子转动时外部气流能够由第二通孔进入风腔并依次经过第一通孔和第一径向通道后排出。

根据本申请实施例的一个方面，转子支架包括连接轴以及环绕连接轴设置的支撑环，转子支架通过连接轴与输出轴连接，支撑环上设置有第一通孔，支撑环沿连接轴的轴向上的两端分别设置有密封件，密封件、连接轴以及支撑环共同围合形成风腔。

根据本申请实施例的一个方面，两个密封件中至少设置有第二通孔的密封件呈锥形桶状并向风腔内凹陷设置。

根据本申请实施例的一个方面，支撑环包括同轴设置的中隔板以及安装筒，沿轴向，安装筒的长度大于中隔板的长度，中隔板连接于安装筒以及连接轴之间，第一通孔、第二铁芯、第二绕组以及密封件均设置于安装筒，中隔板上设置沿轴向贯穿的第三通孔。

根据本申请实施例的一个方面，转子支架还包括设置于风腔中的加强件，至少一个密封件与中隔板以及安装筒三者之间连接加强件。

根据本申请实施例的一个方面，定子上设置有风机、第四通孔以及第二径向通道，风机能够驱动外部气流由第四通孔进入双馈发电机内部并与转子以及定子热交换后由第一径向通道以及第二径向通道排出双馈发电机。

另一个方面，根据本申请实施例提供一种风力发电机组，包括上述的组合体。

根据本申请实施例的一个方面，风力发电机组还包括编码器以及变流器，编码器与输入轴同轴设置并能够获取输入轴的转角位置以及转速信号，变流器根据输入轴的转接位置、转速信号以及齿轮箱的速比参数确定转子的转接位置以及转速信号，并根据转子的转接位置以及转速信号控制双馈发电机的励磁电压、励磁电流以及相位中的至少一者。

根据本申请实施例提供的组合体以及风力发电机组，组合体包括齿轮箱以及双馈发电机，齿轮箱包括箱体、设置于箱体内的输入轴、输出轴以及连接在输入轴以及输出轴之间的齿轮系统，组合体可以通过输入轴与风力发电机组的叶轮连接，当风能作用于叶轮带动叶轮进行转动时，叶轮将带动齿轮箱的输入轴进行转动，经过齿轮系统调速后驱动输出轴转动双馈发电机的转子可以直接与输出轴连接并获取动能，以相对定子转动，实现风能至电能的转换。由于采用双馈发电机，其发电机励磁可以采用绕组励磁，无需采用基于稀土元素类的磁钢励磁，在满足电能转换需求的基础上成本较为低廉。并且，使得双馈发电机与输入轴、输出轴均同轴设置，动能在传递过程中无需多级换向，使得组合体的传动链结构简单且更加优化，成本以及故障率更低。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本申请一个实施例的风力发电机组的结构示意图；

图2是本申请一个实施例的组合体的结构示意图；

图3是本申请一个实施例的组合体的剖视图；

图4是本申请一个实施例的发电机集电环的结构示意图；

图5是本申请一个实施例的变桨集电环与拨动组件配合示意图。

图6是本申请一个实施例的双馈发电机的结构示意图

图7是本申请一个实施例的转子的局部结构示意图；

图8是本申请另一个实施例的双馈发电机的结构示意图。

1-组合体；

10-齿轮箱；11-箱体；12-输入轴；13-输出轴；

20-双馈发电机；

21-转子；211-转子支架；2111-连接轴；2112-支撑环；2112a-中隔板；2112b-安装筒；2112c-第三通孔；2113-第一通孔；212-密封件；212a-第二通孔；213-第二铁芯；214-第二绕组；215-风腔；216-第一径向通道；217-筒形安装盘；

22-定子；221-定子支架；222-第一铁芯；223-第一绕组；224-第一封板；225-第二封板；2251-第一凹腔；226-风机；227-第四通孔；228-第二径向通道；

30-发电机集电环； 31-中空腔；

40-变桨集电环； 41-转动部； 42-静止部；

50-穿线管；60-拨动组件；61-拨杆；62-拨叉；

70-制动器；71-固定部；72-制动部；

80-编码器；

2-塔架；3-机舱；4-叶轮；401-轮毂；402-叶片；

X-轴向；Y-径向。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的组合体以及风力发电机组的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，本申请实施例提供一种风力发电机组，包括塔架2、机舱3、组合体以1及叶轮4，塔架2连接于风机基础，机舱3设置于塔架2的顶端，机舱3包括底座，机舱3能够通过底座与塔架2连接，组合体1设置于机舱3，叶轮4包括轮毂401以及叶片40²，轮毂401与组合体1连接，通过组合体1能够对轮毂401传递的转速进行速度调节并将风能转换为电能。

已有的风力发电机组，主要半直驱风力发电机组以及双馈风力发电机组，半直驱风力发电机组的电气传动链主要采用永磁同步发电机(径向磁通或轴向磁通)、全功率变流器及箱变。磁钢主要原料为稀土元素，随着电动汽车等其他行业的快速发展，稀土这类不可再生的资源产品的价格不断增长。而随着风电机组大型化的快速发展，电气传动链朝更高电压的方向发展趋势也是很明显，但更高电压等级(如3000V级)的全功率变流器成本很高，且由于目前变流器输出电压(通常1000Vac级)和配电网上网电压(典型如10KV、33KV等)存在电压等级差距，因此需要增加箱变用于变压输电，使得半直驱机型风力发电机组成本不断增加。

而双馈风力发电机组的电气传动链，其发电机励磁采用绕组(通常铝绕组或铜绕组)励磁，不使用基于稀土元素类的磁钢励磁，因此绕线类电机相比永磁电机具有一定的成本优势。且双馈技术路线的组合体所用变流器通常是部分变流器，另外更进一步其转子励磁可采用低压(1000V交流级或以下)变流器，定子输出电压可直接为配电网上网电压，虽然相比现在低压，目前还存在高压电机制造难度大、需增加转子变压器、增加高压开关柜等问题，但可节省成本更高的箱变的配置。不过目前的双馈发电机的电气传动链的布局方式，其齿轮箱的输入轴以及输出轴非同轴设置，相应的，发电机的轴线与输入轴也非同轴，使得传动链结构复杂，成本高且故障率较高。

基于此，本申请实施例提供一种新的组合体1，组合体1成本低廉，且传递链结构更加优化，故障率低。组合体1可以用于风力发电机组并作为风力发电机组的组成部分，当然，也可以作为独立的产品单独生产销售并用于其他领域的能量至电能的转换。

如图1至图3所示，本申请实施例提供的组合体1，包括齿轮箱10以及双馈发电机20，齿轮箱10包括箱体11、设置于箱体11内的输入轴12、输出轴13以及连接于输入轴12和输出轴13之间的齿轮系统。双馈发电机20与输入轴12、输出轴13均同轴设置，双馈发电机20包括转动配合的转子21以及定子22，转子21与输出轴13连接，定子22与箱体11连接。

本申请实施例提供的组合体1，组合体1可以通过输入轴12与风力发电机组的叶轮4连接，当风能作用于叶轮4带动叶轮4进行转动时，叶轮4将带动齿轮箱10的输入轴12进行转动，经过齿轮系统调速后驱动输出轴13转动，双馈发电机20的转子21可以直接与输出轴13连接并获取动能，以相对定子22转动，实现风能至电能的转换。由于采用双馈发电机20，其发电机励磁可以采用绕组励磁，无需采用基于稀土元素类的磁钢励磁，在满足电能转换需求的基础上成本较为低廉。并且，双馈发电机20与输入轴12、输出轴13均同轴设置，上述设置，动能在传递过程中无需多级换向，使得组合体1的传动链结构简单且更加优化，成本以及故障率较低。

在一些可选地实施例中，双馈发电机20的转子21为对称多相绕组，正常运行时转子21通常以多相对称交流励磁。

由于增加了励磁控制的自由度，该类发电机具有超越传统同步发电机的性能。其具有良好的稳定性及转速适应性，双馈发电机20稳态运行时，其转子21励磁频率可根据所需发电机的转速加以控制，风力发电机组工作时，为有效的捕获风能，根据风速大小，叶轮4变速运行，仅需控制转子21励磁频率即可控制定子22输出电流的频率。动态过程中，由于电网频率与发电机转速频率解耦，即系统频率与电机运动的转速成为可控的柔性连接，利于定子22、转子21的大小及相对转子21的位置决定了励磁电压的大小、频率及其与定子22电压的相位，并且可使发电机输出的有功、无功独立调节，无功调节是一个纯粹的电磁过程，过渡过程短，同时交流励磁发电机可按电网要求运行与不同有功、无功的组合状态。并且，双馈发电机20具有较强的进相运行能力，可深度吸收无功而不失去稳定。采用双馈发电机20的控制方案除了可实现变速恒频控制，减小变频器的容量外，还可调节励磁电流的相位，达到改变功率角使发电机稳定运行的目的，所以可吸收更多无功功率，参与电网的无功功率调节，解决电网电压升高的弊病，从而提高电网运行效率、电能质量与稳定性。

在一些可选地实施例中，本申请实施提供的组合体1，还包括与输出轴13同轴设置的发电机集电环30以及变桨集电环40，发电机集电环30设置于定子22并与转子21电连接，变桨集电环40设置于定子22并能够与变桨系统电连接。

发电机集电环30和变桨集电环40本质上是一类产品。其中集电环也叫导电环、滑环、集流环、汇流环等。它可以用在任何要求连续旋转的同时，又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电系统中，滑环能够提高系统性能，简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。

本申请实施例提供的组合体1，通过设置发电机集电环30以及变桨集电环40，发电机集电环30主要用于转子21励磁和转子21功率输出，通过发电机集电环30和变流器可连接至电网。变桨集电环40用于提供轮毂401内变桨系统及附属系统需要的能量输入(如电能、液压等)以及信息的交互。并且，通过使得发电机集电环30以及变桨集电环40均与输出轴13同轴设置，能够很好的适应双馈发电机20与输入轴12以及输出轴13同轴设置的机型。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，发电机集电环30具有沿输出轴13的轴向X贯穿的中空腔31，变桨集电环40至少部分位于中空腔31。

发电机集电环30中的中空腔31的径向尺寸可以大于或者等于变桨集电环40的径向尺寸。

本申请实施例提供的组合体1，通过在发电机集电环30上设置有中空腔31，并使得变桨集电环40至少部分位于中空腔31内，既有利于发电机集电环30以及变桨集电环40与输出轴13之间的同轴设置需求。并且，中空腔31的设置，利于发电机集电环30以及变桨集电环40的装配以及布局，既能够节约装配空间，同时能够避免二者在装配时发生干涉。

如图2至图4所示，在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，组合体1还包括穿线管50以及拨动组件60，穿线管50设置于齿轮箱10以及双馈发电机20内并与输出轴13同轴设置且转动连接，拨动组件60包括拨杆61以及拨叉62，拨杆61以及拨叉62中的一者与穿线管50连接且另一者与变桨集电环40连接，拨叉62至少部分伸入拨杆61内并与拨杆61彼此卡接配合。

变桨集电环40可以包括同轴设置并转动配合的转动部41以及静止部42，拨叉62以及拨杆61中的一者可以与变桨集电环40的转动部连接。

在风力发电机组中，轮毂401与叶片402通过变桨系统连接，变桨系统可以改变叶片402的桨距角，变桨系统连接有多根电缆，穿线管50可以用于放置电缆。电缆由穿线管50穿过后与变桨集电环40的转动部电连接，穿线管50通过拨动组件60与变桨集电环40的转动部机械连接，穿线管50的一端可以与输入轴12直接或者间接连接，穿线管50的转动动能通过拨动组件60传递至转动部41，使得转动部41随电缆同步转动，拨叉62以及拨杆61的设置，利于穿线管50与变桨集电环40的连接，有效的避免扭缆，同时能够保证信号的传输。

在一些可选地实施例中，本申请实施例组合体1，拨杆61以及拨叉62中的至少一者为绝缘材料体。

可选地，可以使得拨杆61与穿线管50连接并使得拨叉62与变桨集电环40的转动部41连接，当然，在有些实施例中，也可以使得拨杆61与转动部41连接且拨叉62与穿线管50连接。

可选地，可以使得拨叉62为绝缘材料体，也可以使得拨杆61为绝缘材料体，当然，在有些实施例中，也可以使得拨叉62以及拨杆61均为绝缘材料体。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过使得拨动组件60包括拨杆61以及拨叉62，并且限制拨叉62以及拨杆61各自与穿线管50以及转动部41的配合关系，有效的避免扭缆。

同时，风力发电机组在运行时，由于存在容性耦合和传导耦合，存在数量众多的由变流器经定子绕组、发电机定转子支架、齿轮箱并最终返回到变流器的各种以变频器开关频率倍频特征的杂散电流路径。另外由于发电机本身存在转子偏心、气隙不均匀、磁路不平衡等原因，也存在数量众多的由发电机经定子绕组、定子铁芯、发电机定转接支架、齿轮箱并最终返回到发电机的各种以发电机基频倍频特征的杂散电流路径。通过使得拨叉62以及拨杆61中至少一者为绝缘材料体，能够阻断轴电压在拨动组件60上的传输，有效的避免环路电流的形成。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，还包括制动器70，制动器70设置于定子22背离齿轮箱10的一侧，制动器70呈环状并与输出轴13同轴设置，制动器70包括固定部71以及制动部72，固定部71与定子22连接，制动部72能够与转子21摩擦配合。

可选地，制动器70可选采用液压盘式制动或液压鼓式制动器70或电磁制动器70等，在转子21上加工有对偶摩擦面，具体如可拆卸安装在转子支架211的筒形安装盘217上加工有对偶摩擦面。

本申请实施例提供的组合体1，通过设置制动器70，能够实现转子21与定子22之间在需要时相对位置的锁定需求。并且，通过使得制动器70与输出轴13之间同轴布置，能够保证转子21与定子22相对位置锁定时不易受偏载，保证二者锁定时的稳定性能，同时能够适应输入轴12、输出轴13以及发电机同轴设置的排布形式。

继续参阅图2至图5所示，在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，定子22包括定子支架221、第一铁芯222、第一绕组223、第一封板224以及第二封板225，定子支架221与箱体11连接，第一铁芯222、第一绕组223设置于定子支架221，第一封板224以及第二封板225分别与输出轴13同轴设置且均连接于定子支架221背离齿轮箱10的一侧，制动器70连接于第一封板224，变桨集电环40以及发电机集电环30均至少部分连接于第二封板225。

本申请实施例提供的组合体1，定子22采用上述结构形式，既能够保证电能转换需求，同时，第一封板224以及第二封板225的设置，利于制动器70、变桨集电环40以及发电机集电环30的安装以及与输入轴12、输出轴13的同轴设置需求。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，第二封板225至少部分沿输出轴13的轴向X向背离第一封板224的方向凹陷设置并形成第一凹腔2251，制动器70位于第一凹腔2251内并连接于第一封板224在输出轴13的轴向X上朝向第二封板225的表面。

本申请实施例提供的组合体1，通过使得第二封板225至少部分沿输出轴13的轴向X向背离第一封板224的方向凹陷设置并形成第一凹腔2251，利于制动器70的安装，并且能够通过第一封板224以及第二封板225实现对制动器70的防护，保证其安全性能。

可选地，可以使得第二封板225位于发电机集电环30外周的部分向背离第一封板224的方向凹陷设置并形成第一凹腔2251。通过上述设置，可以使得制动器70位于发电机集电环30的外围，既能够保证与输出轴13的同轴设置需求。并且，上述设置还能够提高各器件之间的紧凑性，提高组合体1的集成度。

如图2至图7所示，在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，转子21包括转子支架211、密封件212、第二铁芯213以及第二绕组214，转子支架211与输出轴13连接，转子支架211设置有沿输出轴13的径向Y上贯穿的第一通孔2113，沿输出轴13的轴向X，转子支架211的两端分别设置有密封件212，密封件212与转子支架211共同围合形成与第一通孔2113相连通的风腔215，第二铁芯213以及第二绕组214设置于转子支架211并形成有与第一通孔2113连通的第一径向通道216，两个密封件212中的一者上设置有与风腔215连通的第二通孔212a，转子21转动时外部气流能够由第二通孔212a进入风腔215并依次经过第一通孔2113和第一径向通道216后排出。

本申请实施例提供的组合体1，通过在转子支架211的两端设置密封件212，并且在其中一个密封件212上设置第二通孔212a，构成了从外界-第二通孔212a-风腔215-第一通孔2113-第一径向Y通道216的风路结构，当转子21相对定子22转动时，转子21结构能够产生风摩损耗的部位在转动过程中将产生动压，进而驱使外部气流沿轴向X由第二通孔212a进入到转子支架211内部的风腔215，再使气流沿径向Y由支撑环2112外周面上的第一通孔2113进入到第二铁芯213、第二绕组214热交换后排出。相比于传统方案，充分利用了风摩损耗产生的动压，增加了冷却介质的风量，实现了对转子21充分散热，在缓解了部分风摩损耗的同时，优化对转子21的冷却散热效果。并且，径向Y散热冷却方式还能够避免定子22的线圈端部对冷却介质预热，降低了功耗且改善了散热效果。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，转子支架211包括连接轴2111以及环绕连接轴2111设置的支撑环2112，转子支架211通过连接轴2111与输出轴13连接，支撑环2112上设置有第一通孔2113，支撑环2112沿连接轴2111的轴向X上的两端分别设置有密封件212，密封件212、连接轴2111以及支撑环2112共同围合形成风腔215。

可选地，连接轴2111以及支撑环2112可以间隔且同轴设置。可选地，第一通孔2113的数量可以为多个，多个第一通孔2113在支撑环2112上间隔设置。

可选地，第一通孔2113的形状可以为圆形、椭圆形、腰圆形或者多边形。

可选地，密封件212可以呈环状结构形式，可以采用环形板状结构。

可选地，第一径向通道216的数量可以为多个，多个第一径向通道216间隔设置。

可选地，第一径向通道216可以与第一通孔2113至少部分在径向Y上相对设置并相连通，进而与风腔215连通。

本申请实施例提供的组合体1，通过使得转子支架211包括连接轴2111以支撑环2112，并限定二者与其他部件采用上述设置方式，利于风腔215的形成，保证冷却散热效果。

在一些可选地实施例中，两个密封件212中至少设置有第二通孔212a的密封件212呈锥形桶状并向风腔215内凹陷设置。

可选地，可以使得两个密封件212中设置有第二通孔212a的密封件212呈锥形桶状并向风腔215内凹陷设置。当然，此为一种可选地实施方式，在有些实施例中，可以使得两个密封件212均呈锥形桶状并向风腔215内凹陷设置。

本申请实施例提出的组合体1，考虑到外部气流沿轴向X由密封件212上的第二通孔212a进入到风腔215，通过将密封件212的结构设计为向风腔215凹陷的锥形桶状，顺应了气流的流动方向，利于引导气流通过第二通孔212a，实现导流作用，提高了引入风量，更利于内部的冷却散热。

继续参阅图3至图7所示，在一些可选地实施例中，支撑环2112包括同轴设置的中隔板2112a以及安装筒2112b，沿轴向X，安装筒2112b的长度大于中隔板2112a的长度，中隔板2112a连接于安装筒2112b以及连接轴2111之间，第一通孔2113、第二铁芯213、第二绕组214以及密封件212均设置于安装筒2112b，中隔板2112a上设置沿轴向X贯穿的第三通孔2112c。

可选地，支撑环2112可以采用金属结构件，可通过焊接或铸造后机械加工而成。

可选地，安装筒2112b可以呈圆筒状且外圆柱面为加工面，为第二铁芯213以及第二绕组214提供径向Y安装基准。

由于中隔板2112a设置于内部的风腔215中，考虑到风腔215内的气流交换，在中隔板2112a上设置沿轴向X贯穿的第三通孔2112c，第三通孔2112c为通风过孔，可选地，可在中隔板2112a上设置多个第三通孔2112c。

本申请实施例提出的一种组合体1，通过在中隔板2112a上设置第三通孔2112c，在确保转子支架211的承载能力的基础上，又可以实现内部风腔215的气流交换，利于气流的流动，提高了散热效率。

在一些可选地实施例中，本申请实施例提供的组合体1，转子支架211还包括设置于风腔215中的加强件，至少一个密封件212与中隔板2112a以及安装筒2112b三者之间连接加强件。

可选地，风腔215中的加强件与中隔板2112a和安装筒2112b可采用两两垂直连接，加强件主要提高转子支架211的刚度，提高整体的承载能力。

可选地，加强件可设计成三角板结构，利用三角形的稳定性可提高三者的连接强度。

考虑到加强件同样是设置于风腔215中，为了提高气流在风腔215中的流动性，可以在加强件上开设沿输出轴的周向贯穿的贯穿孔，利于引导风腔215中的气流，同时，也能够降低加强件的重量。

可选地，加强件的数量可以为两个以上，两个以上加强件围绕连接轴2111的周向间隔分布，利于强度的提高。

可选地，可以使中隔板2112a在轴向X上的两端均设置有多个加强件，可以提高转子21两端的结构刚度。

可选地，在轴向X上，密封件212朝向中隔板2112a的表面支撑于加强件并与加强件连接，同时提高了密封件212与转子21的连接刚度。

继续参阅图3至图7所示，在一些可选地实施例中，定子22上设置有风机226、第四通孔227以及第二径向通道228，风机226能够驱动外部气流由第四通孔227进入双馈发电机20内部并与转子21以及定子22热交换后由第一径向通道216以及第二径向通道228排出双馈发电机20。

本申请实施例提供的风力发电机组，通过在定子22上设置有风机226、通孔以及第二径向通道228，利于与转子21进行热交换气流的排出，并且为气流的排出提供动力，优化冷却散热效果。

请参阅图8所示，作为一种可选地实施方式，本申请实施例提供的风力发电机组，还包括编码器80以及变流器(图未示)，编码器80与输入轴12同轴设置并能够获取输入轴12的转角位置以及转速信号，变流器根据输入轴12的转接位置、转速信号以及齿轮箱的速比参数确定转子21的转接位置以及转速信号，并根据转子21的转接位置以及转速信号控制双馈发电机20的励磁电压、励磁电流以及相位中的至少一者。

通过上述设置，可以将编码器80设置于双馈发电机20背离齿轮箱10的一侧并与穿线管50、变桨集电环40等结构连接并同轴设置。能够适用双馈发电机20、输入轴12、输出轴同轴布置的结构形式，利于编码器80的装配以及数据采集的准确性能。

在一些可选地实施例，编码器80可以集成在组合体1上并作为组合体1的组成部分。可选地，本申请实施例提供的编码器80，可以集成在变桨集电环40上，可选与变桨集电环40的转动部连接，通过变桨集电环40的转动部、穿线管50获取输入轴12的转角位置以及转速信号。既能够保证信号的获取需求，同时，将编码器80集成在变桨集电环40上，既能够利于编码器80的安装以及与输入轴12的同轴设置，同时不会对其他部件的安装产生干涉，保证组合体1各器件的同轴布置需求，进一步降低组合体的成本并优化其传动链。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种组合体(1)，其特征在于，包括：

齿轮箱(10)，包括箱体(11)、设置于所述箱体(11)内的输入轴(12)、输出轴(13)以及连接于所述输入轴(12)和所述输出轴(13)之间的齿轮系统；

双馈发电机(20)，与所述输入轴(12)、所述输出轴(13)均同轴设置，所述双馈发电机(20)包括转动配合的转子(21)以及定子(22)，所述转子(21)与所述输出轴(13)连接，所述定子(22)与所述箱体(11)连接，所述组合体(1)还包括与所述输出轴(13)同轴设置的发电机集电环(30)以及变桨集电环(40)，所述发电机集电环(30)设置于所述定子(22)并与所述转子(21)电连接，所述变桨集电环(40)设置于所述定子(22)并能够与变桨系统电连接。

2.根据权利要求1所述的组合体(1)，其特征在于，所述发电机集电环(30)具有沿所述输出轴(13)的轴向(X)贯穿的中空腔(31)，所述变桨集电环(40)至少部分位于所述中空腔(31)。

3.根据权利要求1所述的组合体(1)，其特征在于，所述组合体(1)还包括穿线管(50)以及拨动组件(60)，所述穿线管(50)设置于所述齿轮箱(10)以及所述双馈发电机(20)内并与所述输出轴(13)同轴设置且转动连接；

所述拨动组件(60)包括拨杆(61)以及拨叉(62)，所述拨杆(61)以及所述拨叉(62)中的一者与所述穿线管(50)连接且另一者与所述变桨集电环(40)连接，所述拨叉(62)至少部分伸入所述拨杆(61)内并与所述拨杆(61)彼此卡接配合。

4.根据权利要求3所述的组合体(1)，其特征在于，所述拨杆(61)以及所述拨叉(62)中的至少一者为绝缘材料体。

5.根据权利要求1所述的组合体(1)，其特征在于，所述组合体(1)还包括制动器(70)，所述制动器(70)设置于所述定子(22)背离所述齿轮箱(10)的一侧，所述制动器(70)呈环状并与所述输出轴(13)同轴设置，所述制动器(70)包括固定部(71)以及制动部(72)，所述固定部(71)与所述定子(22)连接，所述制动部(72)能够与所述转子(21)摩擦配合。

6.根据权利要求5所述的组合体(1)，其特征在于，所述定子(22)包括定子支架(221)、第一铁芯(222)、第一绕组(223)、第一封板(224)以及第二封板(225)；

所述定子支架(221)与所述箱体(11)连接，所述第一铁芯(222)、第一绕组(223)设置于所述定子支架(221)，所述第一封板(224)以及所述第二封板(225)分别与所述输出轴(13)同轴设置且均连接于所述定子支架(221)背离所述齿轮箱(10)的一侧，所述制动器(70)连接于所述第一封板(224)，所述变桨集电环(40)以及所述发电机集电环(30)均至少部分连接于所述第二封板(225)。

7.根据权利要求6所述的组合体(1)，其特征在于，所述第二封板(225)至少部分沿所述输出轴(13)的轴向(X)向背离所述第一封板(224)的方向凹陷设置并形成第一凹腔(2251)，所述制动器(70)位于所述第一凹腔(2251)内并连接于所述第一封板(224)在所述输出轴(13)的轴向(X)上朝向所述第二封板(225)的表面。

8.根据权利要求1所述的组合体(1)，其特征在于，所述转子(21)包括与所述输出轴(13)连接的转子支架(211)、密封件(212)、第二铁芯(213)以及第二绕组(214)，所述转子支架(211)设置有沿所述输出轴(13)的径向(Y)上贯穿的第一通孔(2113)；

沿所述输出轴(13)的轴向(X)，所述转子支架(211)的两端分别设置有所述密封件(212)，所述密封件(212)与所述转子支架(211)共同围合形成与所述第一通孔(2113)相连通的风腔(215)，所述第二铁芯(213)以及所述第二绕组(214)形成有与所述第一通孔(2113)连通的第一径向通道(216)，两个所述密封件(212)中的一者上设置有与所述风腔(215)连通的第二通孔(212a)，所述转子(21)转动时外部气流能够由所述第二通孔(212a)进入所述风腔(215)并依次经过所述第一通孔(2113)和所述第一径向通道(216)后排出。

9.根据权利要求8所述的组合体(1)，其特征在于，所述转子支架(211)包括连接轴(2111)以及环绕所述连接轴(2111)设置的支撑环(2112)，所述转子支架(211)通过所述连接轴(2111)与所述输出轴(13)连接，所述支撑环(2112)上设置有所述第一通孔(2113)，所述密封件(212)、所述连接轴(2111)以及所述支撑环(2112)共同围合形成所述风腔(215)。

10.根据权利要求8所述的组合体(1)，其特征在于，两个所述密封件(212)中至少设置有所述第二通孔(212a)的密封件(212)呈锥形桶状并向所述风腔(215)内凹陷设置。

11.根据权利要求9所述的组合体(1)，其特征在于，所述支撑环(2112)包括同轴设置的中隔板(2112a)以及安装筒(2112b)，沿所述轴向(X)，所述安装筒(2112b)的长度大于所述中隔板(2112a)的长度，所述中隔板(2112a)连接于所述安装筒(2112b)以及连接轴(2111)之间，所述第一通孔(2113)、第二铁芯(213)、第二绕组(214)以及密封件(212)均设置于所述安装筒(2112b)，所述中隔板(2112a)上设置沿所述轴向(X)贯穿的第三通孔(2112c)。

12.根据权利要求11所述的组合体(1)，其特征在于，所述转子支架(211)还包括设置于所述风腔(215)中的加强件，至少一个所述密封件(212)与所述中隔板(2112a)以及所述安装筒(2112b)三者之间连接所述加强件。

13.根据权利要求8所述的组合体(1)，其特征在于，所述定子(22)上设置有风机(226)、第四通孔(227)以及第二径向通道(228)，所述风机(226)能够驱动外部气流由所述第四通孔(227)进入所述双馈发电机(20)内部并与所述转子(21)以及所述定子(22)热交换后由所述第一径向通道(216)以及所述第二径向通道(228)排出所述双馈发电机(20)。

14.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至13任意一项所述的组合体(1)。

15.根据权利要求14所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括编码器(80)以及变流器，所述编码器(80)与所述输入轴(12)同轴设置并能够获取所述输入轴(12)的转角位置以及转速信号，所述变流器根据所述输入轴(12)的转接位置、转速信号以及所述齿轮箱(10)的速比参数确定所述转子(21)的转接位置以及转速信号，并根据所述转子(21)的转接位置以及转速信号控制所述双馈发电机(20)的励磁电压、励磁电流以及相位中的至少一者。