CN206889168U - 一种半直驱型风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半直驱型风力发电机，包括塔架组件；电气控制柜；机舱组件；所述机舱组件通过所述回转支承组装于所述塔架组件上；发电机组件水平的组装于所述机舱组件中；行星增速机组装于所述发电机组件上，与所述发电机组件共同组成半直驱型发电机组；所述行星增速机与所述发电机组件通过该联轴器组件连接；主轴固定于轴承组件上，且所述主轴的一端连接于所述行星增速机；风轮组件，其中心连接于所述主轴的另一端；制动器组件组装于所述主轴；润滑冷却循环系统组装于所述机舱组件上；液压站连接于所述控制柜，所述润滑冷却循环系统、所述制动器组件通过油压管路连接于所述液压站。

Description

一种半直驱型风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电等领域，具体为一种半直驱型风力发电机。

背景技术

风力发电机是一种利用风力驱动风轮桨叶旋转，将风能转换为机械能,再由该机械能转换为电能的机电装置。而风力发电机由风力机系统、发电机系统和电力转换控制系统等三大核心系统组成。

发电机系统和动力转换控制系统有比较成熟的标准化技术，工作效率提升的空间有限，而风力机系统是提升发电机工作效率的最主要因素，关键是想方设法提高风轮桨叶单位有效迎风面积内的风能利用率等措施。

目前市场上安装使用的风力发电机中，随着发电功率的不断提高，只是不断的把桨叶长度不断延伸，虽然看似风机整体回转直径较大，但是，该风机在单位迎风面积内风能的有效利用效率却较低。发电机组结构主要是永磁直驱的低速机和双馈的高速发电机组。针对目前大中型系列风力发电机中风能利用效率比较低的问题，虽然，永磁直驱风力发电机早已投入使用，但是，仍然按照原有结构布局，没能有效解决风能利用效率较低的现实问题。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种半直驱型风力发电机，解决现有技术中至少一种缺陷，特别是风能利用效率较低的问题。

实现上述目的的技术方案是：一种半直驱型风力发电机，包括塔架组件，竖直安装；电气控制柜，安装于所述塔架组件；机舱组件，安装于所述塔架组件上部；回转支承，所述机舱组件通过所述回转支承组装于所述塔架组件上；发电机组件，水平的组装于所述机舱组件中；行星增速机，组装于所述发电机组件上，与所述发电机组件共同组成半直驱型发电机组；联轴器组件，所述行星增速机与所述发电机组件通过该联轴器组件连接；主轴，固定于轴承组件上，且所述主轴的一端连接于所述行星增速机；风轮组件，其中心连接于所述主轴的另一端；制动器组件，组装于所述主轴；润滑冷却循环系统，组装于所述机舱组件上；液压站，连接于所述控制柜，所述润滑冷却循环系统，所述制动器组件通过油压管路连接于所述液压站。

所述塔架组件包括 4个圆锥形管，成塔状竖直安装；方管，横向连接于4个所述圆锥形管之间；圆管，与所述圆锥形管斜拉式连接；法兰，组装于4个所述圆锥形管的上端面；封闭空间，设于所述回转支承与所述塔架组件的连接处的下方，所述封闭空间用于放置所述电气控制柜。

所述的半直驱型风力发电机还包括风向风速仪，安装于所述机舱组件上，且连接于所述电气控制柜；所述风向风速仪用于测定风向、风速数据；偏航减速机组件，组装于所述回转支承，并连接于所述电气控制柜，所述电气控制柜根据风向、风速数据控制所述偏航减速机组件改变所述风轮组件的方向。

所述偏航减速机组件啮合于所述回转支承的内齿圈。

所述机舱组件包括连接组件，包括底座，所述底座水平组装于所述塔架组件上；机舱罩，罩接于所述底座上。

所述行星增速机包括行星架，设有2级或3级，通过增速机支座固定于所述机舱组件内；行星轮、太阳轮、齿圈配合组装于所述行星架中，用于连接主轴与所述发电机组件的机轴。

所述制动器组件包括制动盘，安装于所述主轴；制动钳，固定于所述增速机支座上；制动器本体，所述制动盘、制动钳连接于所述制动器本体，所述制动器本体通过油压管路连接于所述液压站。

所述风轮组件包括桨毂，连接于所述主轴；支撑管，辐射式组装于所述桨毂的圆周上；桨叶和关节轴承；所述关节轴承安装于所述桨叶的两端；所述支撑管嵌入于所述关节轴承的孔内；其中，所述桨叶包括活动桨叶和固定桨叶，所述活动桨叶组装于所述支撑管外径并通过所述关节轴承绕所述支撑管的外径旋转；电动推杆，连接于所述桨叶，所述电动推杆用于根据所述控制柜的指令，自动控制各所述桨叶绕支撑管外径作联动变桨或者停止在某个角度位置上。

所述风轮组件还包括支撑管连接环，位于所述桨叶的叶片的外端或者中部，所述固定桨叶以所述支撑管为中心固定在所述支撑管连接环上；所述支撑管连接环用于连接各所述桨叶中的所述支撑管；其中，所述支撑管内填充有流动式的液体。

所述桨叶的叶片数量范围为9片-15片；所述活动桨叶的长度在2米至8米之间；，所述固定桨叶的长度在0.5米至1米之间。

本实用新型的优点是：本实用新型的半直驱型风力发电机，与现有同型号的上风向机型相比，主要是改变原有机型的风轮结构，风轮回转直径缩小约7倍左右，桨叶数量增加3至5倍，风轮迎风面所通过的风能利用效率提升约30%左右，达到70%左右。在桨叶内设置空心支撑管，根据风速高低，桨叶绕支撑管外径作旋转变桨，桨叶强度高；并在支撑管孔内加注可控液体，风轮旋转时，液体在支撑管内形成冲击惯性势能，从而产生偏心力矩，辅助推动风轮持续旋转；在风轮上设置蓄能环，增加风轮旋转的惯性力。整个机组整体结构小巧紧凑，而且风轮组件和塔架组件都可拆解运输，现场组装，降低制造、运输和安装成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步解释。

图1是本实用新型实施例的半直驱型风力发电机结构示意图。

图2是图1中沿A-A方向的剖面图。

图3是图2中沿B-B方向的剖面图。

图4是图2中沿C-C方向的剖面图。

其中，

01塔架组件； 02机舱组件；

03回转支承； 04发电机组件；

05行星增速机； 06联轴器组件；

07主轴； 08风轮组件；

09液压站； 10风向风速仪；

11偏航减速机组件； 12润滑冷却循环系统；

13制动器组件； 011圆锥形管；

012方管； 013圆管；

014法兰； 015竖直圆管

016封闭空间； 021连接组件；

022机舱罩； 041发电机支座；

042发电机本体； 081桨毂；

082支撑管； 083桨叶；

084支撑管连接环； 14电气控制柜。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

实施例，如图1至图4所示，一种半直驱型风力发电机，包括塔架组件01、机舱组件02、回转支承03、发电机组件04、行星增速机05、联轴器组件06、主轴07、风轮组件08、液压站09以及风向风速仪10、偏航减速机组件11、制动器组件。

其中，塔架组件01竖直安装。具体的，塔架组件01包括 4个圆锥形管011、方管012、圆管013、竖直圆管015、法兰014、封闭空间016。

4个圆锥形管011成塔状竖直安装；方管012横向连接于4个所述圆锥形管011之间；圆管013通过中心的一根竖直圆管015与所述圆锥形管011斜拉式连接，即成十字交叉式的连接。即竖直圆管015固定在4个圆锥形管011的中间，每根圆管013的一端连接在圆锥形管011上另一端连接在竖直圆管015上。法兰014通过螺栓固定，分段组装于4个所述圆锥形管011的上端面；封闭空间016设于所述回转支承03与所述塔架组件01的连接处的下方，所述封闭空间016用于放置所述电气控制柜14。

机舱组件02通过所述回转支承03组装于所述塔架组件01上；机舱组件02包括连接组件021、机舱罩022，连接组件021包括底座，所述底座水平组装于所述塔架组件01上；机舱罩022，罩接于所述底座上。机舱组件02安装承载发电机组的所有零部件，为整套风电机组大部分零部件提供安装存放空间。

电气控制柜14安装于所述塔架组件01中的封闭空间016中，其中，行星增速机05、风轮组件08、风向风速仪10、偏航减速机组件11均电路连接在电气控制柜14上。把电气控制柜14设置在塔架组件01上部的封闭空间016，使发电机与电控箱分离，避免发电机温升影响电控系统。

具体的，风向风速仪10安装于所述机舱组件02上，且连接于所述电气控制柜14；所述风向风速仪10用于测定风向、风速数据；偏航减速机组件11组装于所述回转支承03，并连接于所述电气控制柜14。偏航减速机组件11是由行星减速机、电动机、行星减速机输出外连接齿轮等零部件组成，偏航减速机组件11啮合于所述回转支承03的内齿圈。所述电气控制柜14根据风向、风速数据以及其他传感器等检测部件获得的信号负责调控发电机组的偏航、变桨、制动、传动、变流等。

当电气控制柜14发出指令至偏航减速机及时转动机组，偏航减速机组件11及时调整风轮组件08的方向，使之始终正对风向。

主轴07固定于轴承组件上，且所述主轴07的一端连接于所述联轴器组件06。具体的，主轴07通过主轴07前轴承和主轴07后轴承固定，主轴07用于将风轮组件08吸收的风能而产生的旋转扭矩传输给行星增速机05。

制动器组件13组装于所述主轴07。具体的，制动器组件13包括制动盘、制动钳、制动器本体。制动盘安装于所述主轴07；制动钳固定于所述增速机支座上；所述制动盘、制动钳连接于所述制动器本体，所述制动器本体通过油压管路连接于所述液压站09。制动器组件13通过液压站09控制刹车及解除刹车动作，在机组出现故障或者检修时，液压站09控制制动器组件13对主轴07进行刹车制动。

行星增速机05组装于所述发电机组件04上，与所述发电机组件04共同组成半直驱型发电机组。行星增速机05包括行星架、行星轮、太阳轮、齿圈。行星架设有2级或3级增速结构，通过增速机支座固定于所述机舱组件02内。行星轮、太阳轮、齿圈配合组装于所述行星架中，用于连接主轴07与所述发电机组件04的机轴。行星增速机05把主轴07输入的转速提升到与发电机相匹配设定的额定转速，转速在180至400r/min之间。其输出轴与联轴器组件06连接。所述行星增速机05与所述发电机组件04通过该联轴器组件06连接。

增速机支座组件包括支座和轴承盖等，支座安装固定在机舱组件02上，支座承载行星增速机05和主轴07后端，同时支撑制动器组件13的制动钳。

发电机组件04水平的组装于所述机舱组件02中；具体的，发电机组件04包括发电机支座041、发电机本体042；发电机支座041固定于所述机舱罩022内；发电机本体042固定于所述发电机支座041上。发电机组件04是将机械能转化成电能的关键部件，行星增速机05配合使用。

联轴器组件06包括连接法兰、万向接头等，联轴器组件06把行星增速机05输出的转速传送到发电机组件04上。

润滑冷却循环系统12组装于所述机舱组件02上；液压站09连接于所述控制柜，所述润滑冷却循环系统12、所述制动器组件13通过油压管路连接于所述液压站09。

润滑冷却循环系统12包括润滑系统和风冷系统，风冷系统由风机、风箱、风管及风机支架等组成，固定在机舱罩022上，负责机舱空气循环冷却。

液压站09由电动机、液压泵、液压阀及各种管路组成，与电气控制柜14配合，负责整套设备运动零部件的润滑冷却循环和制动。

风轮组件08的中心连接于所述主轴07的另一端。风轮组件08包括桨毂081、支撑管082、桨叶083、支撑管连接环084。

桨毂081的中心连接于所述主轴07；支撑管082辐射式组装于所述桨毂081的圆周，其中，所述支撑管082的一端组装所述桨毂081上；桨叶083设有关节轴承，所述关节轴承安装在所述桨叶的两端，所述支撑管082的本体嵌入于所述关节轴承孔内中；桨叶083包括活动桨叶和固定桨叶，活动桨叶组装于支撑管的外径并通过关节轴承绕支撑管外径旋转；根据风轮直径大小，活动桨叶的数量在9片至15片之间选配，活动桨叶长度在2米至8米之间；固定桨叶以支撑管为中心，固定在支撑管连接环上，长度控制在0.5米至1米之间。

所述桨叶沿所述支撑管082外径旋转式组装于所述桨毂081。支撑管连接环084位于所述桨叶的叶片的外端或中部，用于连接各所述桨叶中的所述支撑管082，把各支撑管连接成均布的辐射状的圆形，作用两点：1、积蓄风轮惯性力；2、加强支撑管整体强度。

其中，所述支撑管082内填充有流动性的液体，液体受阀门控制，液体具有防冻、耐磨、流动性好的特点，作用有两点：1、调整风力组件静平衡；2、为风轮持续旋转产生偏心力矩。

所述桨叶083的叶片数量范围为9片-15片。支撑管082的长度在3米至9米之间，与活动桨叶和支撑管连接环，形成风轮骨架。

本实施例中的风轮组件08改变了主机原来风轮结构：在桨叶083内设置空心支撑管082，桨叶083绕支撑管082外径可作旋转变桨；在支撑管082孔内加注可控液体，在风轮旋转时，液体在支撑管082内形成惯性势能，从而产生偏心力矩辅助推动风轮持续旋转；在风轮上设置支撑管连接环084（蓄能环），增加风轮旋转的惯性力，把沿着桨毂081以辐射状均布的支撑管082连接成圆形整体，加强了的支撑管082整体强度，所以在同等功率的情况下相比，风轮的回转直接缩短约7倍左右，桨叶083数量增加3-5倍（桨叶083的数量取决于风轮直径大小），风能有效利用率达到70%左右。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半直驱型风力发电机，其特征在于，包括

塔架组件，竖直安装；

电气控制柜，安装于所述塔架组件；

机舱组件，安装于所述塔架组件上部；

回转支承，所述机舱组件通过所述回转支承组装于所述塔架组件上；

发电机组件，水平的组装于所述机舱组件中；

行星增速机，组装于所述发电机组件上，与所述发电机组件共同组成半直驱型发电机组；

联轴器组件，所述行星增速机与所述发电机组件通过该联轴器组件连接；

主轴，固定于轴承组件上，且所述主轴的一端连接于所述行星增速机；

风轮组件，其中心连接于所述主轴的另一端；

制动器组件，组装于所述主轴；

润滑冷却循环系统，组装于所述机舱组件上；

液压站，连接于所述控制柜，所述润滑冷却循环系统，所述制动器组件通过油压管路连接于所述液压站。

2.根据权利要求1所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述塔架组件包括

4个圆锥形管，成塔状竖直安装；

方管，横向连接于4个所述圆锥形管之间；

圆管，与所述圆锥形管斜拉式连接；

法兰，组装于4个所述圆锥形管的上端面；

封闭空间，设于所述回转支承与所述塔架组件的连接处的下方，所述封闭空间用于放置所述电气控制柜。

3.根据权利要求2所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，还包括

风向风速仪，安装于所述机舱组件上，且连接于所述电气控制柜；所述风向风速仪用于测定风向、风速数据；

偏航减速机组件，组装于所述回转支承，并连接于所述电气控制柜，所述电气控制柜根据风向、风速数据控制所述偏航减速机组件改变所述风轮组件的方向。

4.根据权利要求3所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述偏航减速机组件啮合于所述回转支承的内齿圈。

5.根据权利要求1所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述机舱组件包括

连接组件，包括底座，所述底座水平组装于所述塔架组件上；

机舱罩，罩接于所述底座上。

6.根据权利要求1所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述行星增速机包括

行星架，设有2级或3级，通过增速机支座固定于所述机舱组件内；

行星轮、太阳轮、齿圈配合组装于所述行星架中，用于连接主轴与所述发电机组件的机轴。

7.根据权利要求6所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述制动器组件包括

制动盘，安装于所述主轴；

制动钳，固定于所述增速机支座上；

制动器本体，所述制动盘、制动钳连接于所述制动器本体，所述制动器本体通过油压管路连接于所述液压站。

8.根据权利要求1所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述风轮组件包括

桨毂，连接于所述主轴；

支撑管，辐射式组装于所述桨毂的圆周上；

桨叶和关节轴承；所述关节轴承安装于所述桨叶的两端；所述支撑管嵌入于所述关节轴承的孔内；

其中，所述桨叶包括活动桨叶和固定桨叶，所述活动桨叶组装于所述支撑管外径并通过所述关节轴承绕所述支撑管的外径旋转；

电动推杆，连接于所述桨叶，所述电动推杆用于根据所述控制柜的指令，自动控制各所述桨叶绕支撑管外径作联动变桨或者停止在某个角度位置上。

9.根据权利要求8所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述风轮组件还包括支撑管连接环，位于所述桨叶的叶片的外端或者中部，所述固定桨叶以所述支撑管为中心固定在所述支撑管连接环上；所述支撑管连接环用于连接各所述桨叶中的所述支撑管；其中，所述支撑管内填充有流动式的液体。

10.根据权利要求8所述的半直驱型风力发电机，其特征在于，所述桨叶的叶片数量范围为9片-15片；所述活动桨叶的长度在2米至8米之间，所述固定桨叶的长度在0.5米至1米之间。