CN216951470U - 一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，包括用于安装、固定、保护内部结构的外壳，用于缓冲整体结构受到的振动，降低装置的振动幅度的隔振结构和用于连接、固定外壳内部的各种结构的连接结构。本实用新型提供了一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，具有结构简单，隔振效果好等优点。

Description

一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置

技术领域

本实用新型涉及风电行业技术领域，尤其是涉及一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置。

背景技术

风电机组发电机结构是由联轴器-转子-轴承-定子-隔振器-基础构成的复杂机电耦合系统，由于发电机质心、支撑点中心和振动激励力作用点不重合，发电机振动响应将在横向、纵向、竖向、横摇、纵摇、平摇六个自由度产生不同程度的耦合。隔振器作为发电机与机架之间的弹性支撑元件，其三个方向的刚度阻尼参数均对系统动力学特性有显著影响，若各向刚度设计合理，可有效避免发电机在工作转速范围内发生共振，降低发电机振动水平。

申请号为CN201010219971.7的发明专利公开了一种风力发电机弹性支撑件，主要结构为锥形上罩、下罩和夹在上、下罩之间的弹性体，是目前风电机组发电机隔振器的主流结构形式，其中弹性体通常为橡胶。然而，该种结构形式的隔振器受橡胶性能制约较大，比如隔振器的静态压缩量不能过大，对低频的减振效果不理想等。申请号为CN201510849097.8的发明专利公开了一种具有宽频减振性能的惯容与橡胶复合减振器，将滚珠丝杠惯容器安置在橡胶金属复合件的内部并与其形成并联支撑作用，提升了橡胶隔振器的低频隔振能力。然而，该发明专利仅在橡胶隔振器竖直方向并联滚珠丝杠，隔振器水平方向的刚度未解耦、减振性能仍然受橡胶制约，对发电机无法实现较好的减振效果。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中大兆瓦风力发电机的三维振动的问题，提供一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，具有结构简单，隔振效果好等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，包括：外壳，其用于安装、固定、保护内部结构；隔振结构，其用于缓冲整体结构受到的振动，降低装置的振动幅度，隔振结构设置在外壳内部，隔振结构包括竖向惯容1、横向惯容2和纵向惯容3，上述三个惯容两两垂直且均设有保护结构，竖向惯容1竖直设置在外壳内部并穿过外壳顶部；连接结构，其用于连接、固定外壳内部的各种结构。

上述技术方案中，横向惯容2和纵向惯容3负责缓冲X轴方向（即横向）和Y轴方向（即纵向）上的振动，竖向惯容1负责缓冲Z轴方向（即竖向）上的振动，在X轴向、Y轴向和Z轴向实现三维解耦隔振作用，可根据发电机实际振动情况灵活配置各个惯容，充分利用各特定方向隔振系统的隔振性能，通过惯容能实现将上百千克的惯性质量转化为质量只有几百克的飞轮旋转中，从而能够有效吸收并耗散振动能量，因此惯容对系统振动的振幅有明显降低作用，橡胶金属复合件25作为现有技术中常用的隔振结构进一步加强装置的隔振能力，该装置结构简单，并从三个方向上整体结构进行隔振，隔振效果好。

作为优选，所述外壳包括发电机连接座23、发电机上顶盖24和下安装座11，发电机连接座23设置在上顶盖24上方，下安装座11设置在上顶盖24下方，上顶盖24与下安装座11之间设有橡胶金属复合件25，下安装座11底部设有用于安装固定的通孔结构。橡胶金属复合件25可以缓冲上顶盖24与下安装座11之间的振动，安装整个结构时，可以通过下安装座11上的通孔结构对整个装置进行安装。

作为优选，所述横向惯容2包括丝杠7、质量块10和支撑支架，质量块10固定在丝杠7端部，支撑支架包括前端支架4和后端支架5，前端支架4的一端与下安装座11固定，后端支架5的一端与上顶盖24固定，丝杠7的两端分别与前端支架4、后端支架5转动连接，所述横向惯容2和纵向惯容3的结构完全相同，受到振动时，前端支架4固定不动，后端支架5受到来自上顶盖24的振动，质量块10作为飞轮，后端支架5驱使质量块10和丝杠7一起高速转动，将惯性质量转化为飞轮旋转，有效吸收并耗散振动能量。

作为优选，所述竖向惯容1包括丝杠螺栓17和质量块螺母15，质量块螺母15与下安装座11之间连接有滚动轴承20，质量块螺母15与滚动轴承20内侧过盈装配并与丝杠螺栓17转动连接，丝杠螺栓17穿过下安装座11并与下安装座11连接，过盈配合连接稳定且不需要额外的连接件，受到振动时，丝杠螺栓17产生往复的平移，驱使质量块螺母15发生转动，质量块15作为惯容中的飞轮，将惯性质量转化为飞轮旋转，吸收振动能量，丝杠螺栓17穿过下安装座11，给丝杠螺栓17提供了更大的移动空间，防止丝杠螺栓17因为移动撞击到下安装座11造成结构的损坏。

作为优选，丝杠7与前端支架4和后端支架5的转动连接处设有第一滚珠6，丝杠螺栓17与质量块螺母15的转动连接处设有第二滚珠16，滚珠可以让丝杠7和质量块螺母15的转动更加顺畅，提升惯容的隔振能力。

作为优选，所述保护结构包括限位块13和橡胶套，限位块13固定在丝杠螺栓17底部，橡胶套包括第一橡胶套9和第二橡胶套14，第一橡胶套9设置在丝杠7的转动连接处，第二橡胶套14设置在丝杠螺栓17与下安装座11的连接处，限位块13可以限制丝杠螺栓17在竖直方向上的移动幅度，增加整个装置的稳定性，橡胶套可以缓冲振动，保护结构。

作为优选，丝杠7分为丝杠前端26与丝杠后端27，丝杠前端26与丝杠后端27上连接有可以扭动的、有弹性的扭动杆，扭动杆包括扭动杆前端28和扭动杆后端29，扭动杆前端28与丝杠前端26连接，扭动杆后端29与丝杠后端27连接，扭动杆前端28与扭动杆后端29之间转动连接，在整个装置的使用过程中，丝杠7可能会受到垂直于丝杠7轴向的方向的力，长久的作用下可能导致丝杠7断裂，失去作用，扭动杆可以在丝杆7受到这种作用力时发生形变，来抵消力的作用，延长丝杠7的使用寿命。

作为优选，扭动杆前端28与扭动杆后端29的连接处设有可以复位扭动杆的扭簧，扭动杆发生形变后如果不能快速复位，可能会影响到丝杠7的转动，降低惯容隔振的能力，通过设置扭簧，让扭动杆在发生形变后快速复位，降低对丝杠7转动的影响。

本实用新型的有益效果是：（1）装置起到了三维解耦隔振作用，隔振效果好；（2）结构简单，各个结构之间安装稳定；（3）具有丝杠保护功能，装置使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型的内部结构示意图；

图2是本实用新型的内部结构剖视图；

图3是本实用新型的丝杠旋转式滚珠丝杠惯容结构示意图；

图4是本实用新型的扭动杆与丝杠结构示意图。

图中：竖向惯容1、横向惯容2、纵向惯容3、前端支架4、后端支架5、第一滚珠6、丝杠7、第一螺栓8、第一橡胶套9、质量块10、下安装座11、第二螺栓12、限位块13、第二橡胶套14、质量块螺母15、第二滚珠16、丝杠螺栓17、垫片18、紧固螺母19、滚动轴承20、第三螺栓21、压板22、发电机连接座23、上顶盖24、橡胶金属复合件25、丝杠前端26、丝杠后端27、扭动杆前端28、扭动杆后端29。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，包括竖向惯容1、横向惯容2、纵向惯容3、前端支架4、后端支架5、第一滚珠6、丝杠7、第一螺栓8、第一橡胶套9、质量块10、下安装座11、第二螺栓12、限位块13、第二橡胶套14、质量块螺母15、第二滚珠16、丝杠螺栓17、垫片18、紧固螺母19、滚动轴承20、第三螺栓21、压板22、发电机连接座23、上顶盖24、橡胶金属复合件25；

发电机连接座23设置在上顶盖24上方，下安装座11设置在上顶盖24下方，三者通过连接件连接固定构成外壳，丝杠螺栓17、第二滚珠16和质量块螺母15构成竖向惯容，第二滚珠16设置在丝杠螺栓17和质量块螺母15之间的滚道内，丝杠螺栓17通过第二滚珠16与质量块螺母15转动连接，前端支架4、后端支架5、丝杠7、第一橡胶套9和质量块10构成丝杠旋转式滚珠丝杠惯容，质量块10固定在丝杠7端部，丝杠7固定有质量块10的一端设置在前端支架4内部，丝杠7的另一端设置在后端支架5内部，丝杠7与后端支架5和前端支架4转动连接且转动连接处设有第一滚珠6，丝杠7转动处还设有第一橡胶套9，第一螺栓8穿过后端支架5将后端支架5固定在上顶盖24内侧，第二螺栓12穿过前端支架4将前端支架4固定在下安装座11表面，滚动轴承20设置在下安装座11与质量块螺母15之间，压板22设置在下安装座11顶部，压板22的一部分延伸至下安装座11外部与滚动轴承20接触，第三螺栓21穿过压板22并将压板22固定在下安装座11顶部，垫片18穿过丝杠螺栓17设置在发电机连接座23顶部，紧固螺母19穿过丝杠螺栓17设置在垫片18上方，第二橡胶套14设置在下安装座11与丝杠螺栓17之间，限位块13固定在丝杠螺栓17底部。

上述技术方案中，横向惯容2和纵向惯容3负责缓冲X轴方向和Y轴方向上的振动，竖向惯容1负责缓冲Z轴方向上的振动，在X轴向、Y轴向和Z轴向实现三维解耦隔振作用，可根据发电机实际振动情况灵活配置各个惯容，充分利用各特定方向隔振系统的隔振性能，通过滚珠丝杠惯容能实现将上百千克的惯性质量转化为质量只有几百克的飞轮旋转中，从而能够有效吸收并耗散振动能量，因此惯容器对系统振动的振幅有明显降低作用，橡胶金属复合件25作为现有技术中常用的隔振结构进一步加强装置的隔振能力，该装置结构简单，并从三个方向上整体结构进行隔振，隔振效果好，实际使用中，竖向惯容1负责缓冲Z轴方向的振动，具体表现为丝杠螺母17受振发生移动，驱使质量块螺母15高速转动，将振动能量转化为转动能量，横向惯容2和纵向惯容3负责缓冲X轴和Y轴方向的振动，具体表现为后端支架5受振平移带动丝杠7转动，将振动能量转化为转动能量，以此达到隔振的目的。

实施例2：

如图4所示，在实施例1的基础上，丝杠7分为丝杠前端26与丝杠后端27，丝杠前端26与丝杠后端27上连接有可以扭动的、有弹性的扭动杆，扭动杆包括扭动杆前端28和扭动杆后端29，扭动杆前端28与丝杠前端26连接，扭动杆后端29与丝杠后端27连接，扭动杆前端28与扭动杆后端29之间转动连接，扭动杆前端28与扭动杆后端29的连接处设有可以复位扭动杆的扭簧。

上述技术方案中，当丝杠7受到径向的振动时可能会发生丝杠7被“掰断”的情况，扭动杆可以作为缓冲，在丝杠7受到径向振动时发生形变，保护丝杠7。在丝杠7受到径向力导致扭动杆变形后，可能会影响丝杠7的高速转动，通过扭簧使得丝杠7在不受到径向力时可以恢复到原来的位置，保证丝杠7的高速转动。

本实用新型的有益效果是：（1）装置起到了三维解耦隔振作用，隔振效果好；（2）结构简单，各个结构之间安装稳定；（3）具有丝杠保护功能，装置使用寿命长。

Claims (8)

1.一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，包括：

外壳，其用于安装、固定、保护内部结构；

隔振结构，其用于缓冲整体结构受到的振动，降低装置的振动幅度，隔振结构设置在外壳内部，隔振结构包括竖向惯容（1）、横向惯容（2）和纵向惯容（3），上述三个惯容两两垂直且均设有保护结构，竖向惯容（1）竖直设置在外壳内部并穿过外壳顶部；

连接结构，其用于连接、固定外壳内部的各种结构。

2.根据权利要求1所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，所述外壳包括发电机连接座（23）、发电机上顶盖（24）和下安装座（11），发电机连接座（23）设置在上顶盖（24）上方，下安装座（11）设置在上顶盖（24）下方，上顶盖（24）与下安装座（11）之间设有橡胶金属复合件（25），下安装座（11）底部设有用于安装固定的通孔结构。

3.根据权利要求2所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，所述横向惯容（2）包括丝杠（7）、质量块（10）和支撑支架，质量块（10）固定在丝杠（7）端部，支撑支架包括前端支架（4）和后端支架（5），前端支架（4）的一端与下安装座（11）固定，后端支架（5）的一端与上顶盖（24）固定，丝杠（7）的两端分别与前端支架（4）、后端支架（5）转动连接，所述横向惯容（2）和纵向惯容（3）的结构完全相同。

4.根据权利要求3所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，所述竖向惯容（1）包括丝杠螺栓（17）和质量块螺母（15），质量块螺母（15）与下安装座（11）之间连接有滚动轴承（20），质量块螺母（15）与滚动轴承（20）内侧过盈装配并与丝杠螺栓（17）转动连接，丝杠螺栓（17）穿过下安装座（11）并与下安装座（11）连接。

5.根据权利要求4所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，丝杠（7）与前端支架（4）和后端支架（5）的转动连接处设有第一滚珠（6），丝杠螺栓（17）与质量块螺母（15）的转动连接处设有第二滚珠（16）。

6.根据权利要求4或5所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，所述保护结构包括限位块（13）和橡胶套，限位块（13）固定在丝杠螺栓（17）底部，橡胶套包括第一橡胶套（9）和第二橡胶套（14），第一橡胶套（9）设置在丝杠（7）的转动连接处，第二橡胶套（14）设置在丝杠螺栓（17）与下安装座（11）的连接处。

7.根据权利要求3或4或5所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，丝杠（7）分为丝杠前端（26）与丝杠后端（27），丝杠前端（26）与丝杠后端（27）上连接有可以扭动的、有弹性的扭动杆，扭动杆包括扭动杆前端（28）和扭动杆后端（29），扭动杆前端（28）与丝杠前端（26）连接，扭动杆后端（29）与丝杠后端（27）连接，扭动杆前端（28）与扭动杆后端（29）之间转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种具惯容三向解耦的风电机组发电机隔振器装置，其特征是，扭动杆前端（28）与扭动杆后端（29）的连接处设有可以复位扭动杆的扭簧。

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