CN207926359U - 风力发电机及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机及风力发电机组。风力发电机包括：定子，包括设置在所述定子内部的定子齿轮，所述定子齿轮具有环形内齿轮结构；转子，设置在所述定子的外部；增速机构，设置在所述定子齿轮轴向的一侧，包括动力输入轴、相互啮合的主动轮和从动轮，所述动力输入轴用于接收来自外部的动力，通过所述动力带动相互啮合的所述主动轮和所述从动轮绕所述风力发电机的轴心转动，并将所述动力传递给所述转子，以增加所述风力发电机的转速。根据本实用新型的风力发电机，将增速机构内置在发电机结构本身中，能够使发电机在有限的半径下发出更多的电量，优化发电机的整体布局，提高机舱利用率，节省机舱空间。

Description

风力发电机及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，更具体地，涉及通过内置增速机构而改善发电机整体布局的风力发电机以及包括该风力发电机的风力发电机组。

背景技术

随着技术的发展以及成本的要求，永磁发电机的直径越来越大，对于运输的要求也越来越高，很多时候由于道路所限，大直径的发电机无法进行运输。

现今的永磁直驱发电机由于电力产生单元皆分布于发电机沿径向最外侧，所以在发电机内部留有大量可利用空间，空间利用率较低而且质量比较大。如果采用半永磁直驱发电机，虽然发电机的直径不大，但是需要加装齿轮箱以及相应的传动链附件，导致效率比较低，而且机舱空间比较紧张。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种风力发电机，通过内置增速机构，可以减少对发电机直径的设置，优化发电机的整体布局，使运输更加容易，并且增加发电机内部空间应用，提高机舱利用率，节省机舱空间。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案。

根据本实用新型的一方面，提供一种风力发电机，包括：定子，包括设置在所述定子内部的定子齿轮，所述定子齿轮具有环形内齿轮结构；转子，设置在所述定子的外部；增速机构，设置在所述定子齿轮轴向的一侧，包括动力输入轴、相互啮合的主动轮和从动轮，所述动力输入轴用于接收来自外部的动力，通过所述动力带动相互啮合的所述主动轮和所述从动轮绕所述风力发电机的轴心转动，并将所述动力传递给所述转子，以增加所述风力发电机的转速。

进一步地，所述定子还包括：定子支架，设置在所述定子的内侧；定轴，设置在所述定子支架上，与所述定子齿轮位于所述定子支架的相对侧；第一轴承，设置在所述定轴的内侧。

进一步地，所述增速机构还包括：动轴，其第一端与所述动力输入轴连接并接收所述动力输入轴传递的动力，设置在所述第一轴承内侧并通过所述第一轴承与所述定轴连接；驱动杆，其第一端与所述动轴的外侧连接，在所述动轴的带动下进行转动；驱动轴，其第一端与所述驱动杆的第二端连接，设置在所述主动轮的中心并带动所述主动轮转动；所述主动轮，具有外齿轮结构，设置在所述定子齿轮内侧并与所述定子齿轮啮合并相对所述定子齿轮转动；所述从动轮，与所述主动轮啮合并相对转动，其中心设置有用于使所述动力输入轴穿过的轴孔，所述从动轮以所述动力输入轴为中心转动，所述从动轮刚性连接到所述转子而带动所述转子转动；第二轴承，设置在所述轴孔与所述动力输入轴之间。

进一步地，所述主动轮的数量为一个或多个，所述从动轮的数量为一个。

进一步地，所述主动轮的数量为多个，等间隔设置在所述定子齿轮内侧，所述驱动杆对应于多个所述主动轮而设置有多个。

进一步地，所述动力输入轴通过焊接或螺栓连接的方式固定于所述动轴，或者所述动力输入轴与所述动轴形成一体结构。

进一步地，所述主动轮、所述从动轮、所述定子齿轮的模数相同。

进一步地，所述主动轮、所述从动轮、所述定子齿轮的齿数根据所述风力发电机的转速要求成比例关系，齿数根据所需要的速度倍数进行适应性设计，如主动轮齿数：从动轮齿数：定子齿轮齿数为1：2：4，则输入转速和输出转速为4:2＝2倍。

风力发电机可以是永磁直驱发电机。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括上述的风力发电机。

本实用新型的风力发电机通过将增速机构内置在发电机结构本身而实现如下的技术效果。

在同等功率等级下，由于可以借助增速机构提升转速，因此在设计发电机时可以使发电机的直径相应减小，进而优化发电机的整体布局，使运输更加容易，并且增加发电机内部空间应用，提高机舱利用率，节省机舱空间。

附图说明

图1是根据本实用新型的发电机定子的主视图。

图2是根据本实用新型的发电机定子的剖视图。

图3是根据本实用新型的发电机增速机构的主视图。

图4是根据本实用新型的发电机增速机构的剖视图。

图5是根据本实用新型的发电机转子示意图的主视图。

图6是根据本实用新型的发电机转子示意图的剖视图。

图7是具备根据本实用新型的增速机构的发电机的剖视图。

图8是具备根据本实用新型的增速机构的发电机的主视图。

图9是具备根据本实用新型的增速机构的发电机立体剖面示意图。

附图标号说明：

1、定子，2、线圈，3、铁心，4、定子支架，5、定子齿轮，6、定轴，7、第一轴承，8、增速机构，9、主动轮，10、驱动轴，11、驱动杆，12、从动轮，13、动轴，14、动力输入轴，15、第二轴承，16、转子，17、转子支架，18、磁钢，19、发电机。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本实用新型的优选实施例。应当清楚的是，在下面对实施例的说明和附图中，对相同部件标注相同符号，并省略重复的说明。而且，以下说明的风力发电机可以是永磁直驱发电机。

图1和图2分别是根据本实用新型的发电机定子的主视图和剖视图。

如图1和图2所示，发电机的定子1包括：定子支架4以及固定在定子上的线圈2、铁心3、定子齿轮5、定轴6、第一轴承7，其中，定子支架4设置在定子1内侧以支撑铁心3，线圈2设置在铁心3中，定子齿轮5为环形内齿轮结构，定轴6设置在定子支架4上并与定子齿轮5位于定子支架4的相对侧，第一轴承7设置在定轴6的径向内侧。

图3是根据本实用新型的发电机增速机构的主视图，图4是根据本实用新型的发电机增速机构的剖视图。

如图3和图4所示，根据本实用新型的增速机构8设置在定子齿轮5轴向的一侧，可包括：主动轮9、驱动轴10、驱动杆11、从动轮12、动轴13、动力输入轴14、第二轴承15。

其中，动力输入轴14接收来自外部的动力，动轴13的第一端与动力输入轴14连接而接收动力输入轴14传递的动力，该动轴13设置在第一轴承7内侧并通过第一轴承7与定轴6连接。优选地，动力输入轴14与动轴13之间可以通过焊接或螺栓连接而相互固定，也可以直接使动力输入轴14与动轴13形成一体式结构。

而且，驱动杆11设置在动轴13，其第一端与动轴13的外侧连接而在动轴13的带动下进行转动；主动轮9具有外齿轮结构，安装在设置于驱动杆11上的驱动轴10，设置在定子齿轮5内侧与定子齿轮5进行啮合并相对定子齿轮5转动；驱动轴10的第一端与驱动杆11的第二端连接，驱动轴10设置在主动轮9的中心并带动主动轮9转动，由此，主动轮9可以以驱动轴10为中心转动，从动轮12设置为与主动轮9啮合并相对转动，并可以以动力输入轴14为中心转动。

另外，驱动杆11可以与动轴13形成一体结构，也可以通过焊接或螺纹结合等其他方式设置在动轴13。

从动轮12的中心设置有用于使动力输入轴14穿过的轴孔，第二轴承15设置在轴孔与动力输入轴14之间而与动力输入轴14形成连接，支撑动力输入轴14进行旋转。

通过动力输入轴14输入的动力带动相互啮合的主动轮9和从动轮12绕风力发电机的轴心转动，并将动力传递给转子16，以实现对风力发电机的增速。

图5和图6分别是根据本实用新型的发电机转子示意图的主视图和剖视图。

如图5和图6所示，转子16，设置在定子1的外部，包括：转子支架17以及固定在上边的磁钢18，增速机构8的从动轮12固定连接到转子16的转子支架17而带动转子16进行转动。

图7和图8分别是具备根据本实用新型的增速机构的发电机的剖视图和主视图，图9是具备根据本实用新型的增速机构的发电机立体剖面示意图。

参照图7至图9可知，在根据本实用新型的发电机19中，增速机构8设置在定子齿轮5轴向的一侧，动轴13与定轴6通过第一轴承7相连，主动轮9与定子齿轮5啮合，从动轮12与转子支架17形成刚性连接。

根据本实用新型的内置增速机构的发电机的增速运行过程如下。

当动力从动力输入轴14传入时，由于动轴13与动力输入轴14形成刚性连接，因而动轴13也随之转动，并且动轴13带动驱动杆11转动，驱动杆11通过驱动轴10带动主动轮9环绕发电机轴心进行转动。

由于主动轮9与定子齿轮5啮合，且定子齿轮5被固定，所以主动轮9在环绕发电机轴心转动的时候本身也转动，进而带动从动轮12环绕发电机轴心转动，由于从动轮12的一侧连接到转子16，所以最终从动轮12将动力通过转子支架17而传递给转子16。

主动轮、从动轮、定子齿轮的模数相同，齿数根据所需要的速度倍数进行适应性设计。以模数10的齿轮为例，主动轮9、从动轮12、定子齿轮5的齿数比可以为1：2：4，例如，主动轮可以为32齿，从动轮可以为64齿，定子齿轮可以为128齿。

据此，主动轮9绕发电机轴心转动一圈，则主动轮9本身转动四圈，从动轮12转动两圈。因此，当动力输入轴14转动一圈时，从动轮12转动两圈，转速加倍。

在如上所述的动力传输过程中，由于定子齿轮5与从动轮12的齿数比的倍数关系，从动轮12的转动速度将会增加，所以发电机相应的发电量也会随之增加。主动轮9、从动轮12以及定子齿轮5的齿数比可以根据实际转速所要求的增加倍数而进行调节，可以根据风力发电机的转速要求成比例关系，一旦设置好转速的增加倍数，增速机构8将通过动力输入轴14输入的动力进行预定的增速之后传递给转子16。

另外，在本实用新型的实施例中，虽然在附图中仅示出了增速机构8设置有两个主动轮9的情形，并且为此，从动轮12设置在位置相向的一对主动轮9之间而与各个主动轮9相互啮合并转动，但并不局限于此，本领域技术人员可以根据实际的发电机转速、主动轮9所传递的扭矩等多种因素来选择主动轮9的适当数量，主动轮9的数量可以为一个或多个，从动轮12的数量可以为一个，即增速机构8可以具有一个主动轮9和一个从动轮12，或者具有多个主动轮9和一个从动轮12，多个主动轮9可以等间隔设置在定子齿轮5内侧，主动轮9的布置方式也可以包含对称或非对称等多种方式。驱动杆11的数量可以根据主动轮9的数量进行调节，可以对应于多个主动轮9而设置有多个。

在本实用新型的风力发电机中，将增速机构内置在发电机结构本身中，通过发电机动轴的转动带动相互啮合的主动轮和从动轮转动，将动力最终传输的转子，从而实现对发电机的增速，使发电机可以在转动的时候自行进行增速，能够使发电机在有限的半径下发出更多的电量。因此，在同等功率等级下，由于转速提升，在设计发电机时可以使发电机的直径相应减小，优化发电机的整体布局，使运输更加容易，并且增加发电机内部空间应用，提高机舱利用率，节省机舱空间。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机，其特征在于，包括：

定子(1)，包括设置在所述定子(1)内部的定子齿轮(5)，所述定子齿轮(5)具有环形内齿轮结构；

转子(16)，设置在所述定子(1)的外部；

增速机构(8)，设置在所述定子齿轮(5)轴向的一侧，包括动力输入轴(14)、相互啮合的主动轮(9)和从动轮(12)，

所述动力输入轴(14)用于接收来自外部的动力，通过所述动力带动相互啮合的所述主动轮(9)和所述从动轮(12)绕所述风力发电机的轴心转动，并将所述动力传递给所述转子(16)，以增加所述风力发电机的转速。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述定子(1)还包括：

定子支架(4)，设置在所述定子(1)的内侧；

定轴(6)，设置在所述定子支架(4)上，与所述定子齿轮(5)位于所述定子支架(4)的相对侧；

第一轴承(7)，设置在所述定轴(6)的内侧。

3.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述增速机构(8)还包括：

动轴(13)，其第一端与所述动力输入轴(14)连接并接收所述动力输入轴(14)传递的动力，设置在所述第一轴承(7)内侧并通过所述第一轴承(7)与所述定轴(6)连接；

驱动杆(11)，其第一端与所述动轴(13)的外侧连接，在所述动轴(13)的带动下进行转动；

驱动轴(10)，其第一端与所述驱动杆(11)的第二端连接，设置在所述主动轮(9)的中心并带动所述主动轮(9)转动；

所述主动轮(9)，具有外齿轮结构，设置在所述定子齿轮(5)内侧并与所述定子齿轮(5)啮合并相对所述定子齿轮(5)转动；

所述从动轮(12)，与所述主动轮(9)啮合并相对转动，其中心设置有用于使所述动力输入轴(14)穿过的轴孔，所述从动轮(12)以所述动力输入轴(14)为中心转动，所述从动轮(12)刚性连接到所述转子(16)而带动所述转子(16)转动；

第二轴承(15)，设置在所述轴孔与所述动力输入轴(14)之间。

4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述主动轮(9)的数量为一个或多个，所述从动轮(12)的数量为一个。

5.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，所述主动轮(9)的数量为多个，等间隔设置在所述定子齿轮(5)内侧，所述驱动杆(11)对应于多个所述主动轮(9)而设置有多个。

6.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，所述动力输入轴(14)通过焊接或螺栓连接的方式固定于所述动轴(13)，或者所述动力输入轴(14)与所述动轴(13)形成一体结构。

7.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述主动轮(9)、所述从动轮(12)、所述定子齿轮(5)的模数相同。

8.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述主动轮(9)、所述从动轮(12)、所述定子齿轮(5)的齿数根据所述风力发电机的转速要求成比例关系。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述风力发电机是永磁直驱发电机。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括权利要求1-9中任一项所述的风力发电机。