CN215170550U - 风力发电机组的主机架及包括其的风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机组的主机架及包括其的风力发电机组，主机架包括主机架本体和加强组件，主机架本体远离风轮一侧的侧面向内凹陷形成两端贯通的安装口，加强组件与主机架本体连接并安装在主机架本体远离风轮一侧的侧面上，加强组件包括至少一个加强筋，加强筋位于安装口的外侧，加强筋的两端分别与安装口不同侧的边框连接。本实用新型通过在主机架上增设加强组件来提高主机架整体的刚度，加强组件的结构相对更加简单，可以单独制造，相较于重新制造新的主机架而言，加强组件的生产成本远小于主机架的生产成本，大大降低了生产成本。

Description

风力发电机组的主机架及包括其的风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机组的主机架及包括其的风力发电机组。

背景技术

风力发电机组作为一种将风能转化为机械能进而转化为电能的设备，其主要机械部件包括由叶片和轮毂组成的风轮、机舱、塔筒等。主机架作为机舱部件中主要的支撑部件，将机舱内各部件(比如：主轴、轴承座、齿轮箱、偏航系统、后机架等)连接成统一整体，同时，主机架还是塔筒和机舱连接的关键环节，能够将机舱整体固定在塔筒上。目前风力发电机组用的主机架大多数为铸造结构，不仅生产周期长，结构相对复杂，在整机设计中还需要考虑机舱的整体布局。

随着对风力发电机组的单机容量要求提高，风力发电机组的风力直径和适用风区范围越来越大，载荷也越来越大，对主机架的刚度要求变高。特别是对于传动系统的支撑方式为一点支撑的风力发电机组而言，主机架还承担了轴承座的功能，此种结构的主机架结构复杂且直接影响主轴承的支撑刚度及寿命。为了防止主机架出现裂纹或者断裂，使主机架能够适应大载荷以增加风力发电机组的安全性，需要加强主机架。现有技术中一般是通过重新设计主机架的结构或者增加主机架的壁厚来实现加强主机架的，但这两种方式都需要重新设计模具，而且重新设计主机架的结构也需要设计成本，导致整体生产成本高，且周期较长，不利于风力发电机组快速响应市场开发需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过重新制造新的主机架来加强主机架的刚度而导致生产成本高的缺陷，提供一种风力发电机组的主机架及包括其的风力发电机组。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风力发电机组的主机架，包括主机架本体，所述主机架本体与风力发电机组的风轮和发电部件连接，所述主机架本体远离所述风轮一侧的侧面向内凹陷形成两端贯通的安装口，所述发电部件能够穿过所述安装口，所述主机架还包括加强组件，所述加强组件与所述主机架本体连接并安装在所述主机架本体远离所述风轮一侧的侧面上，所述加强组件包括至少一个加强筋，所述加强筋位于所述安装口的外侧，所述加强筋的两端分别与所述安装口不同侧的边框连接。

在本方案中，通过在主机架上增设加强组件来提高主机架整体的刚度，加强组件的结构相对更加简单，可以单独制造，相较于重新制造新的主机架而言，加强组件的生产成本远小于主机架的生产成本，大大降低了生产成本。而且在原有的主机架上安装加强组件可以不用将原有的主机架拆卸，进而也不用拆装风力发电机组其他相关部件，大大缩短组装时间，减少人工成本。

较佳地，所述主机架还包括加强件，所述加强件设置在所述安装口内，所述加强件的一端与所述安装口的边框连接，所述加强件的另一端向所述安装口的内部延伸，所述加强件连接在所述加强筋和所述安装口的边框之间。

在本方案中，加强件一方面能够起到进一步加强主机架的作用，另一方面，加强筋通过加强件实现与安装口的边框连接，相较于安装口的边框而言，加强件可供连接的区域更大，加强筋与加强筋连接更加方便，且加强筋与加强件的连接强度更大，能够进一步加强主机架。

较佳地，所述加强件上具有第一定位部，所述第一定位部与所述加强筋配合；所述第一定位部包括自所述加强件的外侧面向内凹陷的凹槽或自所述加强件的外侧面向外凸起的凸台。

在本方案中，第一定位部能够实现加强筋在加强件上的快速定位，提高加强筋的组装效率。

较佳地，所述主机架本体具有相对设置的所述安装口的上边框和下边框、以及相对设置的所述安装口的第一侧边框和第二侧边框；所述加强筋的两端分别与所述上边框、所述第一侧边框和所述第二侧边框中的任意两个连接。

在本方案中，加强筋的一端与上边框连接，另一端与第一侧边框或第二侧边框能够提高风力发电机组前后方向抵抗变形的能力，提高前后方向的刚度；加强筋的两端分别连接第一侧边框和第二侧边框能够提高风力发电机组左右方向抵抗变形的能力，提高左右方向的刚度。

较佳地，所述加强组件包括第一加强筋和第二加强筋，所述第一加强筋的两端分别与所述上边框和所述第一侧边框连接，所述第二加强筋的两端分别与所述上边框和所述第二侧边框连接，所述第一加强筋与所述第二加强筋对称设置。

在本方案中，第一加强筋和第二加强筋用于提高风力发电机组前后方向抵抗变形的能力，提高前后方向的刚度，上述设置使得主机架受力均匀，提高主机架的使用寿命。

较佳地，所述加强组件还包括第三加强筋，所述第三加强筋沿所述第一侧边框和所述第二侧边框的间隔方向延伸。

在本方案中，第三加强筋用于提高风力发电机组左右方向抵抗变形的能力，提高左右方向的刚度。

较佳地，所述第三加强筋的两端分别安装在所述第一加强筋和所述第二加强筋上。

在本方案中，上述设置一方面能够降低第三加强筋的安装难度，无需考虑如何避免第三加强筋与第一加强筋和第二加强筋产生干涉。另一方面能够减少加强组件整体占用的主机架的空间，避免加强组件与机舱内的其他部件产生干涉。

较佳地，所述第一加强筋和所述第二加强筋上均具有第二定位部，所述第三加强筋的两端分别与所述第一加强筋上的所述第二定位部和所述第二加强筋上的所述第二定位部配合；所述第二定位部包括自所述第一加强筋或所述第二加强筋的外侧面向内凹陷的凹槽或自所述第一加强筋或所述第二加强筋的外侧面向外凸起的凸台。

在本方案中，第二定位部能够实现第三加强筋在第一加强筋和第二加强筋上的快速定位，提高第三加强筋的组装效率。

较佳地，所述加强筋上设置有减重孔。

在本方案中，减重孔可以减少加强筋的重量，方便加强筋的运输和安装，同时能够减少主机架的整体重量。

一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的风力发电机组主机架。

在本方案中，提供一种主机架的应用领域，主机架起到连接塔筒和机舱的作用，并能起到支撑风轮和机舱内发电部件等部件的作用。

较佳地，所述风力发电机组的传动系统的支撑方式为一点支撑。

在本方案中，上述结构的主机架特别适用于传动系统的支撑方式为一点支撑的风力发电机组，该类型的风力发电机组在主机架上安装加强组件能够不与机舱内部的其他部件产生干涉，提高在主机架上安装加强组件的可行性。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型通过在主机架上增设加强组件来提高主机架整体的刚度，加强组件的结构相对更加简单，可以单独制造，相较于重新制造新的主机架而言，加强组件的生产成本远小于主机架的生产成本，大大降低了生产成本。而且在原有的主机架上安装加强组件可以不用将原有的主机架拆卸，进而也不用拆装风力发电机组其他相关部件，大大缩短组装时间，减少人工成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的风力发电机组的立体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的主机架的立体结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的主机架本体的立体结构示意图。

图4为本实用新型一实施例的加强组件的立体结构示意图。

图5为本实用新型一实施例的第一加强筋的立体结构示意图。

图6为本实用新型一实施例的第二加强筋的立体结构示意图。

图7为本实用新型一实施例的第三加强筋的立体结构示意图。

图8为本实用新型一实施例的另一种加强筋的主视结构示意图。

图9为本实用新型一实施例的另一种加强筋的主视结构示意图。

附图标记说明：

塔筒11

机舱12

轮毂13

叶片14

主机架本体2

轴承连接孔21

连接孔22

安装口23

上边框24

下边框25

第一侧边框26

第二侧边框27

加强件3

第一定位部41

第二定位部42

加强筋51

第一加强筋52

第二加强筋53

第三加强筋54

减重孔6

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1-图7所示，本实施例公开了一种风力发电机组，包括塔筒11、机舱12、轮毂13和叶片14，轮毂13和叶片14组成风轮。如图1所示，塔筒11的下端固定在地面上并相对于地面保持静止，塔筒11的上端与机舱12的主机架连接，主机架相对于塔筒11可绕塔筒11的轴线旋转，主机架起到连接塔筒11和机舱12的作用，并能起到支撑风轮和机舱12内发电部件等其他部件(图中未示出)的作用。

本实施例中的风力发电机组的传动系统的支撑方式为一点支撑，适用于一点支撑的主机架的结构如图3所示，主机架包括主机架本体2，主机架本体2用于与风力发电机组中的风轮和机舱12内的发电部件等其他部件连接，以起到支撑风轮和机舱12内其他部件的作用。

主机架本体2为类似筒状的空心结构，主机架本体2的上端和左右两侧封闭，前端(靠近风轮的一端)具有轴承连接孔21，轴承连接孔21用于与轴承连接，以实现主机架本体2能够起到轴承座的作用。主机架本体2的下端还具有连接孔22，连接孔22用于与风力发电机组中的偏航轴承连接，以实现将主机架本体2固定在塔筒11上，进而实现机舱12与塔筒11的连接，使风力发电机组成为一个整体。主机架本体2的后端(远离风轮的一端)具有安装口23，安装口23由主机架本体2远离风轮一侧的侧面向内凹陷形成，安装口23前、后两端贯通，在风力发电机组组装的过程中，技术人员可以通过安装口23进入主机架本体2的内部，进行各部件的连接，发电部件等其他部件通过安装口23从主机架本体2的内部伸出主机架本体2的外部。

其中，一点支撑的具体原理和方式属于本领域的现有技术，在此不做赘述。本实施例中所涉及的上、下是基于风力发电机组正常使用时的方位，前、后是基于风力发电机组的迎风和背风方向来确定的，迎风一侧即靠近风轮一侧的为前侧，背风一侧即远离风轮的一侧为后侧，左、右是在前后确定的基础上，基于基本视图规范确定左侧和右侧。

如图2所示，主机架还包括加强组件，加强组件与主机架本体2连接，加强组件安装在主机架本体2远离风轮一侧(安装口23一侧)的侧面上，用于增加主机架的刚度。加强组件包括多个加强筋51，多个加强筋51均设置在主机架本体2的后侧并位于安装口23的外侧，每个加强筋51的两端分别与安装口23不同侧的边框连接。本实施例中所涉及的安装口23的边框是指位于安装口23外边缘的部分主机架本体2。在其他可替代的实施方式中，加强组件中加强筋51的数量可以为一个或更多个，技术人员可以根据实际需求进行设计。

本实施例通过在主机架上增设加强组件来提高主机架整体的刚度，加强组件的结构相对主机架更加简单，可以单独制造，相较于重新制造新的主机架而言，加强组件的生产成本远小于主机架的生产成本，大大降低了生产成本。而且在原有的主机架上安装加强组件可以不用将原有的主机架拆卸，进而也不用拆装风力发电机组其他相关部件，大大缩短组装时间，减少人工成本。

如图2和图3所示，主机架还包括加强件3，加强件3设置在安装口23内，加强件3的一端与安装口23的边框连接，加强件3的另一端向安装口23的内部延伸，如图3所示，本实施例中的加强件3为环形结构，加强件3连接在加强筋51和安装口23的边框之间。加强件3一方面能够起到进一步加强主机架的作用，另一方面，加强筋51通过加强件3实现与安装口23的边框连接，相较于安装口23的边框而言，加强件3可供连接的区域更大，加强筋51与加强筋51连接更加方便，且加强筋51与加强件3的连接强度更大，能够进一步加强主机架。

如图3所示，加强件3上具有第一定位部41，第一定位部41的形状与对应的加强筋51的连接端的形状相同，第一定位部41与加强筋51配合，以实现加强筋51在加强件3上的快速定位，提高加强筋51的组装效率。本实施例中的第一定位部41为凹槽结构，凹槽由加强件3的外侧面向内凹陷形成，组装过程中，加强筋51的连接端卡入凹槽内部。在其他可替代的实施方式中，第一定位部41也可以设计成其他形状，例如自加强件3的外侧面向外凸起的凸台等。

如图2和图3所示，加强件3与加强筋51可拆卸连接，加强件3的第一定位部4上设置有多个连接孔，加强筋51的连接端也设置有多个与加强件3上的连接孔配合的连接孔，通过螺栓连接对应的加强件3上的连接孔和加强筋51上的连接孔，以实现加强筋51与加强件3的连接。在其他可替代的实施方式中，本领域技术人员还可以通过双头螺柱、螺柱、螺杆等其他可拆卸的连接方式实现加强筋51在主机架本体2上的连接。可拆卸的连接方式一方面方便技术人员根据不同的刚度需求调整加强筋51的数量，另一方面，由于主机架本体2通常是采用铸造工艺制程，不适合通过焊接的方式将加强筋51固定在主机架本体2上。在进行螺柱、螺杆、螺栓等紧固件紧固时，技术人员可以借助液压拉伸器、液压扳手或电动扳手等进行拧紧，提高连接的牢固性。其中，加强件3和加强筋51上的连接孔可以是通孔、螺纹孔、腰型长条孔等结构，技术人员可以根据实际需求选择利于组装的孔型。

如图2-图7所示，主机架本体2具有相对设置的安装口23的上边框24和下边框25、以及相对设置的安装口23的第一侧边框26和第二侧边框27。多个加强筋51包括第一加强筋52、第二加强筋53和第三加强筋54，每个加强筋51分别与安装口23不同侧的边框连接。

具体的，如图2所示，第一加强筋52的两端分别与上边框24和第一侧边框26连接，第二加强筋53的两端分别与上边框24和第二侧边框27连接，第一加强筋52和第二加强筋53用于提高风力发电机组前后方向抵抗变形的能力，提高前后方向的刚度。进一步地，第一加强筋52与第二加强筋53可以对称设置，以使主机架受力均匀，提高主机架的使用寿命。

如图2所示，第三加强筋54沿第一侧边框26和第二侧边框27的间隔方向(左右方向)延伸，第三加强筋54用于提高风力发电机组左右方向抵抗变形的能力，提高左右方向的刚度。其中，本实施例中所指的第三加强筋54沿左右方向延伸，并非是指第三加强筋54的延伸方向完全平行于左右方向，也包括大致平行于左右方向，技术人员可以根据实际需求进行设计，最低需要保证第三加强筋54不会与机舱12内部的其他部件产生干涉。

如图4所示，第三加强筋54的两端分别安装在第一加强筋52和第二加强筋53上，第一加强筋52和第二加强筋53上分别设有用于连接第三加强筋54的连接孔，第三加强筋54的两个连接端也分别设有对应的连接孔，本实施例中通过螺栓连接对应的第一加强筋52和第二加强筋53上连接孔和第三加强筋54上的连接孔，以实现第三加强筋54与第一加强筋52、第二加强筋53的连接。第三加强筋54与第一加强筋52、第二加强筋53的其他连接方式、连接孔的具体类型可以参考上述中加强件3与第一加强筋52、第二加强筋53的连接方式和连接孔的类型。

如图5和图6所示，第一加强筋52和第二加强筋53上设置有第二定位部42，第二定位部42的形状与第三加强筋54的连接端的形状相同，第二定位部42与第三加强筋54配合，以实现第三加强筋54在第一加强筋52和第二加强筋53上的快速定位，提高组装效率。本实施例中第一加强筋52和第二加强筋53上的第二定位部42也是凹槽结构，凹槽自第一加强筋52和第二加强筋53的外侧面向内凹陷。在其他可替代的实施方式中，第二定位部42也可以设计成其他形状，例如自第一加强筋52和第二加强筋53的外侧面向外凸起的凸台等。

在其他可替代的实施方式中，第三加强筋54的两端也可以分别直接连接到安装口23的第一侧边框26和第二侧边框27上，同样能够提高风力发电机组左右方向抵抗变形的能力，提高左右方向的刚度。本实施例将第三加强筋54的两端分别固定到第一加强筋52和第二加强筋53上，一方面能够降低第三加强筋54的安装难度，无需考虑如何避免第三加强筋54与第一加强筋52和第二加强筋53产生干涉。另一方面能够减少加强组件整体占用的主机架的空间，避免加强组件与机舱12内的其他部件产生干涉。

在其他可替代的实施方式中，加强筋51的数量不固定，任意一个加强筋51的两端分别与上边框24、第一侧边框26和第二侧边框27中的任意两个连接。加强筋51的一端与上边框24连接，另一端与第一侧边框26或第二侧边框27能够提高风力发电机组前后方向抵抗变形的能力，提高前后方向的刚度。加强筋51的两端分别连接第一侧边框26和第二侧边框27能够提高风力发电机组左右方向抵抗变形的能力，提高左右方向的刚度。

在其他可替代的实施方式中，加强筋51的其中一端也可以与下边框25连接，本实施例之所以只连接上边框24、第一侧边框26和第二侧边框27，是由于机舱12内部的部件一般位于主机架的下部区域，避免加强组件与其他部件产生干涉，提高加强组件安装在主机架本体2上的可行性。

如图4-图7所示，每个加强筋51上都设置有减重孔6，减重孔6的两端贯通，能够减少加强筋51的重量，方便加强筋51的运输和安装，同时能够减少主机架的整体重量。加强筋51的拐角处圆弧过渡，以避免应力集中。

在其他可替代的实施方式中，为了减轻加强筋51的重量，并不局限于在加强筋51上设置两端贯通的减重孔6，也可以仅在加强筋51上挖去部分结构形成一端贯通的减重槽，也能够实现相应的效果。还可以采用厚度较薄的型材或板材来制成加强筋51，以减轻加强筋51的重量。

如图5-图7所示，本实施例中的加强筋51均为长条形结构，加强筋51中间主体的侧边为均为直线结构。在其他可替代的实施方式中，加强筋51中间主体的侧边可以是其他形状，例如，如图8所示，加强筋51中间主体的侧边可以是直线与圆弧的组合。或者，如图9所示，加强筋51中间主体的侧边也可以是圆弧结构。技术人员可以根据实际情况设计加强筋51的具体形状，以使加强筋51不与机舱12内的其他部件产生干涉。加强筋51可以通过铸造、钢板切割、拼焊等方式加工成型。

经过有限元计算，安装有上述中支撑组件的主机架最大疲劳损伤降低一半以上，主机架的使用寿命和刚性也显著提升。有限元的具体计算方法属于本领域的现有技术，在此不做赘述。

在其他可替代的实施方式中，上述的加强组件也可以安装在其他结构的主机架上，风力发电机组的传动系统的支撑方式也不局限于一点支撑，技术人员可以根据实际情况进行设计。本实施例中选择传动系统的支撑方式为一点支撑的风力发电机组是因为虽然机舱12内部的其他部件仍然会穿过安装口23，但是其他部件一般设置在安装口23的下部区域，且占用空间不大，安装口23的上部区域没有设置其他部件，并具有足够安装加强组件的空间，能够避免加强组件与机舱12内部的其他部件产生干涉，提高在原有的主机架上安装加强组件的可行性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于装置或元件被正常使用时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须在任何时刻都具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，除非文中另有说明。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种风力发电机组的主机架，包括主机架本体，所述主机架本体与风力发电机组的风轮和发电部件连接，所述主机架本体远离所述风轮一侧的侧面向内凹陷形成两端贯通的安装口，所述发电部件能够穿过所述安装口，其特征在于，所述主机架还包括加强组件，所述加强组件与所述主机架本体连接并安装在所述主机架本体远离所述风轮一侧的侧面上，所述加强组件包括至少一个加强筋，所述加强筋位于所述安装口的外侧，所述加强筋的两端分别与所述安装口不同侧的边框连接。

2.如权利要求1所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述主机架还包括加强件，所述加强件设置在所述安装口内，所述加强件的一端与所述安装口的边框连接，所述加强件的另一端向所述安装口的内部延伸，所述加强件连接在所述加强筋和所述安装口的边框之间。

3.如权利要求2所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述加强件上具有第一定位部，所述第一定位部与所述加强筋配合；所述第一定位部包括自所述加强件的外侧面向内凹陷的凹槽或自所述加强件的外侧面向外凸起的凸台。

4.如权利要求1所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述主机架本体具有相对设置的所述安装口的上边框和下边框、以及相对设置的所述安装口的第一侧边框和第二侧边框；所述加强筋的两端分别与所述上边框、所述第一侧边框和所述第二侧边框中的任意两个连接。

5.如权利要求4所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述加强组件包括第一加强筋和第二加强筋，所述第一加强筋的两端分别与所述上边框和所述第一侧边框连接，所述第二加强筋的两端分别与所述上边框和所述第二侧边框连接，所述第一加强筋与所述第二加强筋对称设置。

6.如权利要求5所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述加强组件还包括第三加强筋，所述第三加强筋沿所述第一侧边框和所述第二侧边框的间隔方向延伸。

7.如权利要求6所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述第三加强筋的两端分别安装在所述第一加强筋和所述第二加强筋上。

8.如权利要求7所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述第一加强筋和所述第二加强筋上均具有第二定位部，所述第三加强筋的两端分别与所述第一加强筋上的所述第二定位部和所述第二加强筋上的所述第二定位部配合；所述第二定位部包括自所述第一加强筋或所述第二加强筋的外侧面向内凹陷的凹槽或自所述第一加强筋或所述第二加强筋的外侧面向外凸起的凸台。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的风力发电机组的主机架，其特征在于，所述加强筋上设置有减重孔。

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1-9中任意一项所述的风力发电机组主机架。

11.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组的传动系统的支撑方式为一点支撑。

Images