CN209293967U - 用于风力发电机的支架、风力发电机和风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种用于风力发电机的支架、风力发电机和风力发电机组。该支架用作定子支架或转子支架并且包括：多个立柱，所述多个立柱与风力发电机的转子的轴向方向平行地设置；圆环形的中隔板，中隔板垂直于所述多个立柱设置并且中隔板的外周固定到所述多个立柱；多个筋板，所述多个筋板中的每个筋板垂直于中隔板并以相对于中隔板的径向方向朝向风力发电机的转子的旋转方向偏斜的方式固定到中隔板和所述多个立柱中的一个。通过采用上述的用于风力发电机的支架，不仅能够使筋板在中隔板与立柱之间实现稳定支撑，而且能够使筋板分担一部分电磁转矩以有效地避免在中隔板中出现应力集中，还可适当减小中隔板的厚度以降低支架的总重量。

Description

用于风力发电机的支架、风力发电机和风力发电机组
技术领域
本实用新型涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种用于风力发电机的支架、风力发电机和风力发电机组。
背景技术
风力发电机以其可靠性高在目前的风力发电领域广受欢迎。根据结构形式，主要包括内转子和内定子两种形式。内定子式发电机的定子和内转子式发电机的转子由相应的支架支撑。
以内定子式发电机的定子支架为例，在风力发电机组工作的过程中，定子支架主要承受电磁转矩以及由铁芯和绕组等的重力所产生的旋转力矩。在支架中主要承受电磁转矩和旋转力矩的部件是中隔板，因此通常选用较厚的中隔板来承受电磁转矩和旋转力矩，但是这会导致风机塔筒所要承受的重量增大。此外，在某些情况下(例如，在短路工况时电磁转矩较大)，即使选用较厚的中隔板，在中隔板中依然会出现应力集中区域。另外，在中隔板上形成有减重孔的情况下，应力集中区域会出现在减重孔周围，这导致减重孔周围容易出现裂纹等缺陷。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种能够降低中隔板所承受的电磁转矩的用于风力发电机的支架。
本实用新型的另一目的在于提供一种能够降低重量的用于风力发电机的支架。
根据本实用新型的一方面，提供一种用于风力发电机的支架，该支架用作定子支架或转子支架并且包括：多个立柱，所述多个立柱与风力发电机的转子的轴向方向平行地设置；圆环形的中隔板，中隔板垂直于所述多个立柱设置并且中隔板的外周固定到所述多个立柱；多个筋板，所述多个筋板中的每个筋板垂直于中隔板并以相对于中隔板的径向方向朝向风力发电机的转子的旋转方向偏斜的方式固定到中隔板和所述多个立柱中的一个。
优选地，每个筋板可相对于径向方向形成0°到45°之间的角度，且所述每个筋板(3)相对于所述径向方向形成的角度可彼此相同或者不相同。
优选地，角度可在5°到15°之间。
优选地，筋板可具有直角三角形形状，并且筋板沿着轴向方向的高度可从中隔板的内周向中隔板的外周逐渐增加。
优选地，筋板可具有直角梯形形状，并且筋板沿着轴向方向的高度可从中隔板的内周向中隔板的外周逐渐增加。
优选地，在中隔板中可形成有多个减重孔，所述多个减重孔中的每个减重孔可位于所述多个筋板中的相邻的两个筋板之间。
优选地，多个筋板包括依次相邻地排布于中隔板上的第一筋板、第二筋板、第三筋板、第四筋板和第五筋板，其中，在中隔板的位于第一筋板与第二筋板、位于第三筋板与第四筋板以及位于第四筋板与第五筋板之间的区域中形成有减重孔，并且在中隔板的位于第二筋板与第三筋板之间的区域中未形成有减重孔，其中，第二筋板、第三筋板和第四筋板相对于径向方向形成的角度分别为α、β和θ，并且α和β都小于θ。
优选地，在中隔板的轴向两侧可都设置有筋板。
根据本实用新型的另一方面，还提供一种包括如上所述的用于风力发电机的支架的风力发电机。
根据本实用新型的又一方面，还提供一种包括如上所述的风力发电机的风力发电机组。
通过采用上述的用于风力发电机的支架，不仅能够使筋板在中隔板与立柱之间实现稳定支撑，还能够使除中隔板以外的筋板分担一部分电磁转矩(特别是短路工况时的电磁转矩)，这样能够有效地降低中隔板所承受的电磁转矩水平，从而避免在中隔板中出现应力集中区域，进而防止在中隔板中出现裂缝。此外，还可适当减小中隔板的厚度，进而降低支架的总重量。
附图说明
当下面结合附图进行详细描述时，本实用新型的上述和其它目的、特征和优点将会被更清楚地理解，在附图中：
图1是安装有根据本实用新型的实施例的支架的内定子的立体图；
图2是图1中的内定子的一部分的平面图；
图3是沿着图2中的线A-A截取的内定子的截面图。
附图标号说明：
1：立柱，2：中隔板，21：减重孔，3：筋板，31：第一筋板，32：第二筋板，33：第三筋板，34：第四筋板，35：第五筋板。
具体实施方式
现在，将参照附图详细地描述根据本实用新型的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。
图1至图3描述了根据本实用新型的实施例的用于风力发电机的支架，该支架用作定子支架并包括：多个立柱1，多个立柱1与风力发电机的转子的轴向方向平行地设置；圆环形的中隔板2，中隔板2垂直于多个立柱1设置并且中隔板2的外周固定到多个立柱1；多个筋板3，每个筋板3垂直于中隔板2并以相对于中隔板2的径向方向朝向风力发电机的转子的旋转方向偏斜的方式固定到中隔板2和多个立柱1中的一个。例如，在图2中，转子沿着箭头B的方向(逆时针方向)旋转，筋板3则朝向转子的旋转方向偏斜。倘若在图2中转子沿着与箭头B的方向相反的方向(顺时针方向)旋转，则筋板3也朝向与箭头B的方向相反的方向偏斜。
此外，虽然在图1至图3中示出的实施例中仅示出了用于内定子式电机的定子支架，但是本领域技术人员清楚，上述的支架结构以及下面的描述也适用于内转子式电机的转子支架。
此外，如图3所示，筋板3可具有直角三角形形状，直角三角形的两个直角边分别固定到立柱1和中隔板2，直角三角形的斜边使得筋板3沿着轴向方向的高度从中隔板2的内周向中隔板2的外周逐渐增加。优选地，直角三角形的斜边可与两个直角边间隔开一定距离以为将筋板3焊接到中隔板2和立柱1提供方便。另外，筋板3也可具有直角梯形形状，直角梯形的三个直角边中的相邻的两个直角边分别固定到立柱1和中隔板2，直角梯形的斜边使得筋板3沿着轴向方向的高度从中隔板2的内周向中隔板2的外周逐渐增加。虽然在上面的实施例中仅描述了筋板3具有直角三角形或直角梯形的形状，但是根据本实用新型的实施例不限于此，还可考虑其它适宜的形状，只要具有分别固定到中隔板2和立柱1的两个边即可。
此外，在图2中示出支架的一半包括6个筋板3和12个立柱1，实际上整个支架可包括12个筋板3和24个立柱1。然而，根据本实用新型的实施例不限于此，支架可包括更多或更少的筋板3和立柱1，并且立柱1与筋板3的数量关系不限于两倍，也可以是一倍或者三倍或更大。
进一步地，每个筋板3相对于中隔板2的径向方向所形成的角度受发电机的电磁转矩(具体地，磁通量和电流)的大小影响。一般来说，每个筋板3相对于中隔板2的径向方向形成的角度在0°到45°之间的任何范围内，例如，在5°到15°之间、在10°到20°之间或在15°到30°之间。优选地，每个筋板3相对于中隔板2的径向方向所形成的角度可以是10°、13°、15°、18°或20°等。通过采用上述方式定向筋板3，能够使除中隔板2以外的筋板3分担一部分电磁转矩，从而降低中隔板2所承受的电磁转矩，避免在中隔板2中出现应力集中区域。此外，还可适当减小中隔板2的厚度，进而降低支架的总重量。
此外，为了进一步降低支架的重量，在中隔板2中可形成有多个减重孔21，每个减重孔21位于相邻的两个筋板3之间。由于在形成有减重孔21的情况下应力集中区域主要出现在减重孔21周围，所以通过使筋板3朝向转子的旋转方向偏斜可降低中隔板2的减重孔21周围的应力水平，从而避免出现裂纹等缺陷。另外，与定子或转子配合使用的一些部件可能会安装在中隔板2的位于相邻的两个筋板3之间的区域中(通过在该区域中形成安装孔)，因此并不是在所有的相邻的两个筋板3之间的区域中都形成有减重孔，例如，图2中示出的筋板3包括第一筋板31、第二筋板32、第三筋板33、第四筋板34和第五筋板35，在中隔板2的位于第一筋板31与第二筋板32、位于第三筋板33与第四筋板34以及位于第四筋板34与第五筋板35之间的区域中形成有减重孔21，并且在中隔板2的位于第二筋板32与第三筋板33之间的区域中未形成有减重孔以便安装与定子或转子配合使用的部件。
此外，由于并不是在所有的筋板3在中隔板2的圆周方向上的两侧都形成有减重孔21或者并不是所有的减重孔21都具有相同的形状，因此相邻的两个筋板3之间的区域中的应力分布水平可能彼此不同。因此，每个筋板3相对于中隔板2的径向方向所形成的角度还受在相邻的筋板3之间是否形成有减重孔21以及减重孔21的形状影响。可通过改变筋板3相对于中隔板2的径向方向所形成的角度来改变筋板3所承受的电磁转矩的大小，从而改变相邻的筋板3之间的区域的应力分布水平(在形成有减重孔21的情况下，改变减重孔21周围的应力分布水平)。例如，如图2所示，第二筋板32、第三筋板33和第四筋板34相对于中隔板2的径向方向所形成的角度分别为α、β和θ。因为在第二筋板32和第三筋板33的一侧形成有减重孔21并且在第四筋板34的两侧都形成有减重孔21，并且所有的减重孔21都具有相同的尺寸和形状，因此在第三筋板33与第四筋板34之间的区域中的应力集中水平高于在第二筋板32与第三筋板33之间的区域的应力集中水平，因而α和β可具有相同的角度，并且α和β的角度可小于θ的角度。然而，根据本实用新型的实施例不限于此，在形成在第一筋板31与第二筋板32之间的减重孔21与形成在第三筋板33与第四筋板34之间的减重孔21的尺寸或形状不相同的情况下，α和β的角度也可不相同，但是都可小于两侧都形成有减重孔21的第四筋板34的偏斜角度θ。也就是说，在根据本实用新型的实施例中，多个筋板3中的一个筋板3相对于径向方向形成的角度与多个筋板3中的另一个筋板3相对于径向方向形成的角度可彼此不同或彼此相同。
另外，如图3所示，在中隔板2的轴向两侧都设置有上述的筋板3，以增大筋板3所承受的电磁转矩的大小。
此外，中隔板2的内周可通过热套或法兰面连接至定轴或转动轴，以为定子支架或转子支架提供支撑。
通过上面的描述，本领域技术人员清楚的是根据本实用新型的实施例的如上所述的用于风力发电机的支架适用于风力发电机组中的风力发电机。
通过采用上述的用于风力发电机的支架，不仅能够使筋板在中隔板与立柱之间实现稳定支撑，还能够使除中隔板以外的筋板分担一部分电磁转矩(特别是短路工况时的电磁转矩)，这样能够有效地降低中隔板所承受的电磁转矩水平，从而避免在中隔板中出现应力集中区域，进而防止在中隔板中出现裂缝。此外，还可适当减小中隔板的厚度，进而降低支架的总重量。
虽然上面已经详细描述了本实用新型的实施例，但本领域技术人员在不脱离本实用新型思想的范围内，可对本实用新型的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机的支架，其特征在于，所述支架用作定子支架或转子支架并且包括：
多个立柱(1)，所述多个立柱(1)与所述风力发电机的转子的轴向方向平行地设置；
圆环形的中隔板(2)，所述中隔板(2)垂直于所述多个立柱(1)设置并且所述中隔板(2)的外周固定到所述多个立柱(1)；
多个筋板(3)，所述多个筋板(3)中的每个所述筋板(3)垂直于所述中隔板(2)并以相对于所述中隔板(2)的径向方向朝向所述风力发电机的转子的旋转方向偏斜的方式固定到所述中隔板(2)和所述多个立柱(1)中的一个。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，所述每个筋板(3)相对于所述径向方向形成0°到45°之间的角度，且所述每个筋板(3)相对于所述径向方向形成的角度彼此相同或者不相同。
3.根据权利要求2所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，所述角度在5°到15°之间。
4.根据权利要求1所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，所述筋板(3)具有直角三角形形状，并且所述筋板(3)沿着所述轴向方向的高度从所述中隔板(2)的内周向所述中隔板(2)的外周逐渐增加。
5.根据权利要求1所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，所述筋板(3)具有直角梯形形状，并且所述筋板(3)沿着所述轴向方向的高度从所述中隔板(2)的内周向所述中隔板(2)的外周逐渐增加。
6.根据权利要求1所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，在所述中隔板(2)中形成有多个减重孔(21)，所述多个减重孔(21)中的每个所述减重孔(21)位于所述多个筋板(3)中的相邻的两个筋板(3)之间。
7.根据权利要求6所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，所述多个筋板(3)包括依次相邻地排布于所述中隔板(2)上的第一筋板(31)、第二筋板(32)、第三筋板(33)、第四筋板(34)和第五筋板(35)，其中，在所述中隔板(2)的位于所述第一筋板(31)与所述第二筋板(32)、位于所述第三筋板(33)与所述第四筋板(34)以及位于所述第四筋板(34)与所述第五筋板(35)之间的区域中形成有所述减重孔(21)，并且在所述中隔板(2)的位于所述第二筋板(32)与所述第三筋板(33)之间的区域中未形成有减重孔，其中，所述第二筋板(32)、所述第三筋板(33)和所述第四筋板(34)相对于所述径向方向形成的角度分别为α、β和θ，并且α和β都小于θ。
8.根据权利要求1所述的用于风力发电机的支架，其特征在于，在所述中隔板(2)的轴向两侧都设置有所述筋板(3)。
9.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括如权利要求1至8中任一项所述的用于风力发电机的支架。
10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求9所述的风力发电机。
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