CN217692966U - 半直驱风电机传动链 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半直驱风电机，包括具有输出轴(30)的齿轮箱(10)和具有转子(40)的发电机(20)，所述输出轴(30)和所述转子(40)在轴向方向上对接形成对接表面并且借助于紧固件(50)直接连接在一起，以便输出轴(30)在旋转时驱动转子(40)旋转，所述输出轴(30)和转子(40)之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第一电绝缘体电绝缘；并且所述紧固件(50)和所述输出轴(30)之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第二电绝缘体电绝缘，和/或所述紧固件(50)和所述转子(40)之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第三电绝缘体电绝缘。

Description

半直驱风电机传动链

技术领域

本实用新型涉及一种半直驱风电机传动链。

背景技术

在风力发电领域，随着发电机功率的增大，度电成本的增加，齿轮箱和发电机高度集成的半直驱风电方案成为未来发展的趋势。发电机与齿轮箱集成在一起，发电机的转子直接连接到齿轮箱的输出轴，获取动力输入。

然而，目前的半直驱风电机传动链结构，齿轮箱的输出轴与发电机的转子之间通过螺栓预紧，直接发生金属面接触，来自于发电机的轴电流很容易传递到齿轮箱，进而对齿轮箱的重要部件产生不可控的电腐蚀，降低齿轮箱中相关部件的服务寿命，造成早期失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是阻断轴电流从发电机的转子到齿轮箱、具体到其输出轴的传递。

本目的通过本申请的半直驱风电机传动链结构得以实现。本申请的半直驱风电机传动链包括具有输出轴的齿轮箱和具有转子的发电机，所述输出轴和所述转子在轴向方向上对接形成对接表面并且借助于紧固件直接连接在一起，以便输出轴在旋转时驱动转子旋转，所述输出轴和转子之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第一电绝缘体电绝缘；并且所述紧固件和所述输出轴之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第二电绝缘体电绝缘，和/或所述紧固件和所述转子之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第三电绝缘体电绝缘。

在一个实施例中，所述输出轴和转子之间包括由所述输出轴的第一输出轴端表面和所述转子的第一转子端表面限定的第一对相邻表面，所述第一电绝缘体包括使所述第一输出轴端表面和第一转子端表面彼此电绝缘的部分。

在一个实施例中，所述输出轴和转子之间还包括由所述输出轴的第二输出轴端表面和转子的第二转子端表面限定的第二对相邻表面，和由连接所述第一输出轴端表面和所述第二输出轴端表面的输出轴连接表面和连接所述第一转子端表面和所述第二转子端表面的转子连接表面限定的第三对相邻表面，所述第一电绝缘体还包括使第二输出轴端表面和第二转子端表面彼此电绝缘的部分以及使输出轴连接表面和转子连接表面彼此电绝缘的部分。

在一个实施例中，所述输出轴的第二输出轴端表面和输出轴连接表面通过从所述第一输出轴端表面的外周凹陷到所述输出轴内的缺口部限定，并且所述转子的第二转子端表面和转子连接表面通过从第一转子端表面突伸出的凸出部限定，所述缺口部和所述凸出部能够相接合以用作所述输出轴和所述转子的安装定位特征。

在一个实施例中，所述转子包括转子筒体，连接到转子筒体的靠近输出轴的轴向端部的端板，和附接到所述端板的连接法兰，所述紧固件穿过形成在连接法兰上的通孔延伸到形成在输出轴上的螺纹孔内，所述连接法兰包括所述凸出部。

在一个实施例中，所述转子筒体，所述端板和所述连接法兰三者被成形为一体，或者所述端板和所述连接法兰被成形为一体，或者所述转子筒体和所述端板被成形为一体。

在一个实施例中，所述第二电绝缘体使所述紧固件的被插入所述螺纹孔内的第一部分的外周面和限定所述螺纹孔的内表面之间电绝缘；和/或所述第三电绝缘体使所述紧固件的被接收于通孔内的第二部分的外周面和限定所述通孔的内表面之间电绝缘。

在一个实施例中，所述紧固件包括具有第一外径的紧固件头部和具有小于第一外径的第二外径的紧固件体，所述紧固件体提供所述第一部分和第二部分，并且所述第三电绝缘体还使所述紧固件头部和所述连接法兰之间电绝缘，其中：

所述紧固件头部和所述连接法兰直接相邻并且两者之间的相邻表面通过所述第三电绝缘体电绝缘，或者

所述紧固件头部和所述连接法兰之间设置有垫圈，所述第三电绝缘体使所述垫圈与所述紧固件头部和所述连接法兰中至少一者电绝缘。

在一个实施例中，所述第一电绝缘体、所述第二电绝缘体和所述第三电绝缘体中的每一个是涂敷在其电绝缘的一对相邻表面中的一个或两个上的涂层，和/或附接于所述一对相邻表面中的一个或两个上的片体。

在一个实施例中，所述第一电绝缘体、所述第二电绝缘体和所述第三电绝缘体中的每一个是氧化铬涂层或氧化铬片体。在一个实施例中，所述第一电绝缘体、所述第二电绝缘体和所述第三电绝缘体中的每一个的厚度为0.001-0.01mm。在一个实施例中，所述紧固件是在围绕着轴向方向的周向方向上均布的多个紧固件。在一个实施例中，所述紧固件是螺栓。

在本申请的半直驱风电机传动链中，风电机的转子和齿轮箱的空心输出轴通过止口定位，并由紧固件连接。一方面，在齿轮箱的输出轴和发电机的转子之间形成面接触的相对表面之间均通过耐磨(具体为摩擦系数等于或大于0.4)的电绝缘体间隔开，阻断了齿轮箱的输出轴和发电机的转子通过对接表面接触处发生轴电流传递的可能。另一方面，齿轮箱的输出轴和发电机的转子通过紧固件连接，紧固件与齿轮箱的输出轴之间和/或紧固件与发电机的转子之间通过摩擦系数等于或大于0.4的电绝缘体间隔开，这防止了轴电流从转子经由紧固件传递到齿轮箱输出轴的可能。这两方面的绝缘设置能够很好地阻断轴电流从发电机的转子传递到齿轮箱，尽可能减少了轴电流在传递到齿轮箱后对齿轮箱的相关部件的电腐蚀，延迟了使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的半直驱风电机传动链的一部分的简要示意图，其中区域A为齿轮箱的输出轴和发电机的转子之间的连接的局部剖视图。

图2为区域A的放大图。

图3是图2的更一步细节放大图，示意出齿轮箱的输出轴和发电机的转子的面接触。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本申请的半直驱风电机传动链。附图仅用于解释和说明目的，并不必须按比例绘制。

图1为本实用新型的示例性半直驱风电机传动链的一部分的简要示意图，总体上示意了连接在一起的齿轮箱10和发电机20。图2为区域A的放大图。

对于本申请的半直驱风电机传动链来说，齿轮箱10可以包括齿轮箱外壳和容置于齿轮箱外壳内的一个或多个行星传动轮组，输出轴30可以与行星传动轮组的太阳轮连接并且被其驱动以输出所需的速度和扭矩。齿轮箱10的输出轴30可以是限定出内腔31的空心轴形式(图2)，并且通过轴承(未示出)支撑于齿轮箱10的齿轮箱外壳12上以相对于齿轮箱外壳12旋转。例如，输出轴30的内腔31可以允许线缆穿过。下文中为方便描述，将输出轴30的旋转轴线的方向定义为轴向方向Z，围绕着轴向方向Z的周向方向标记为C，见图2。

发电机20总体上包括定子基座(未示出)、定子绕组(未示出)和转子组件。发电机20的定子基座被连接到齿轮箱10的齿轮箱外壳12，定子绕组和转子组件被容置于定子基座内，并且转子组件包括被连接到齿轮箱10的输出轴30并且被输出轴30驱动而旋转的转子40。

发电机20的转子40与齿轮箱10的输出轴30之间可以以法兰的形式连接。具体地，转子40包括与输出轴30同轴地设置于定子基座内的转子筒体42、在靠近齿轮箱10的端部处附接于转子筒体42的端板44、以及附接于端板44(例如附接于环形端板44的中心孔内)的连接法兰46，连接法兰46限定出与输出轴30的内腔31连通的内腔41。

通过利用紧固件50将转子40的连接法兰46轴向地连接到齿轮箱10的输出轴30，发电机20的转子40被连接到齿轮箱10的输出轴30，以实现输出轴30驱动转子40并使转子40旋转的目的。具体地，连接法兰46形成有允许紧固件50穿过的通孔52，并且输出轴30形成有允许紧固件50旋入其内的螺纹孔54。根据需要，在周向方向C上可以均匀布置多个紧固件50，例如三个、四个、五个、六个或更多个。紧固件50可以是如图所示的螺栓，例如包括外径较大的紧固件头部62和外径较小以穿过连接法兰46上的通孔52并旋入输出轴30的螺纹孔54内的紧固件体64(图3)。当然，本领域内技术人员已知的任何其它紧固件也可以使用。在图示实施例中，紧固件头部62和连接法兰46的端面49(图3)之间可以设置垫圈。

在图示结构中，紧固件50的紧固件体64的外周面的第一部分(具体为位于通孔52内的那部分)和限定通孔52的内周面相接触，构成紧固件50与转子40的第一紧固件直接接触部分C1。为了防止发电机20的转子40上的电流经由此第一紧固件直接接触部分C1从转子40传递到紧固件50、进而传递到齿轮箱，形成第一紧固件直接接触部分C1的紧固件50的外周面的那部分和通孔52的内周面中至少一个涂敷有耐磨电绝缘层。优选地，紧固件50和通孔52的相接触表面两者都涂敷耐磨电绝缘层，因为紧固件50在旋入过程中可能因为和孔发生刮擦而破坏紧固件50或通孔52内周面上的耐磨电绝缘层，导致绝缘失败。

此外，为了防止发电机20的转子40上的电流经由垫圈从转子40传递到紧固件50的紧固件头部62、进而通过金属螺栓传递到齿轮箱，紧固件头部62与垫圈之间的接触表面(垂直于纵向方向Z的接触面)中至少一个、优选两者被涂敷耐磨电绝缘层；并且垫圈和转子40的连接法兰46之间的接触表面(垂直于纵向方向Z的接触面)中至少一个、优选两者被涂敷耐磨电绝缘层。更优选地，垫圈的所有外表面都被涂敷有耐磨电绝缘层。另外，在不设置垫圈的实施例中，紧固件头部62与连接法兰46的端面49之间直接接触，这两个表面中至少一个、优选两者可以涂敷耐磨电绝缘层。

进一步地，为了防止可能已经从转子40的连接法兰46传递到紧固件50的轴电流被传递给输出轴30，紧固件50与输出轴30之间的接触表面(紧固件50的紧固件体64的外周面的位于螺纹孔54内的第二部分和限定螺纹孔54的内周面，也称为第二紧固件直接接触部分C2)中至少一个、优选两者被涂敷有耐磨电绝缘层。

如此，通过使紧固件50与输出轴30电绝缘和/或使紧固件50与转子40的连接法兰46电绝缘，能够有效地防止发电机20产生的电流经由紧固件50传递到齿轮箱10的输出轴30。

在图示的结构中，除了防止电流经由紧固件50传递到齿轮箱10的输出轴30之外，还需要防止电流经由转子40和输出轴30之间的直接接触表面传输到输出轴30，为此，在形成转子40和输出轴30之间的直接接触表面的转子表面和输出轴表面中任一者、优选两者上涂敷耐磨电绝缘层。

图示实施例中，转子40和输出轴30之间的直接接触表面包括由输出轴30的面向转子40的第一输出轴端面33和转子40的面向输出轴30的第一转子端面43形成的第一轴轴直接接触表面部分P1，第一输出轴端面33和第一转子端面43之一或两者涂敷耐磨电绝缘层。可选地，第一输出轴端面33的一部分和第一转子端面43的一部分(至少互补部分)涂敷耐磨电绝缘层，使两者之间的整个接触表面都被耐磨电绝缘层绝缘开。

转子40和输出轴30之间的直接接触表面还包括由输出轴30的面向转子40的第二输出轴端面35和转子40的面向输出轴30的第二转子端面45形成的第二轴直接接触表面部分P2，以及由输出轴30的连接第一输出轴端面33与第二输出轴端面35的输出轴连接表面37和转子40的连接第一转子端面43与第二转子端面45的转子连接表面47形成的第三轴直接接触表面部分P3。输出轴连接表面37和转子连接表面47之一或两者涂敷耐磨电绝缘层。

在本实施例中，第二轴直接接触表面部分P2和第三轴直接接触表面部分P3是通过形成在输出轴30上的缺口部和形成在转子40上的凸出部提供，该缺口部与凸出部相接合以在输出轴30和转子40的组装和连接过程中起径向定位的作用。然而，本领域内技术人员应理解，输出轴30和转子40之间的直接接触表面不仅仅包括上述第一、第二和第三轴直接接触表面部分P3，而是包括任何可能存在的其它直接接触表面部分(例如输出轴和转子分别包括多个阶梯型缺口部和多个阶梯型凸出部)。输出轴30和转子40之间的直接接触表面可以是诸如第一轴直接接触表面部分P1和第二轴直接接触表面部分P2的平面接触部分，也可以是诸如第三轴直接接触表面部分P3的弯曲表面接触部分。

本申请的术语“耐磨电绝缘层”是指(与金属之间的)摩擦系数大于或等于0.4的电绝缘材料，这是因为经由该耐磨电绝缘层间隔开的直接接触表面被禁止相对于彼此运动、例如转动，摩擦系数越大越有利。耐磨电绝缘层的一个例子是氧化铬涂层，厚度可以在0.05至0.3mm之间、优选在0.1至0.2mm之间。

虽然在上面的描述中以喷涂、例如热喷到表面上的电绝缘层为例进行了说明，然而，本领域内技术人员可以理解，相邻的接触表面还可以通过单独提供的电绝缘片间隔开，即用单独提供的电绝缘片替代喷涂的电绝缘层，可以实现相同的电绝缘目的。另外可能的是电绝缘片被以任何合适的方式附接或固定到相邻的表面之一或两者，还可以为相邻的接触表面提供电绝缘片和电绝缘层两者，以达到更可靠的电绝缘目的。

根据本申请的半直驱风电机传动链，其齿轮箱的输出轴和风电机的转子之间的直接接触表面通过摩擦系数大于或等于0.4的电绝缘材料或电绝缘体间隔开，连接输出轴和转子的紧固件与输出轴和转子之一或两者液经由摩擦系数大于或等于0.4的电绝缘材料或体(包括电绝缘片和/或层)间隔开，有效地阻断了发电机产生的电流从转子传递到齿轮箱的输出轴的可能，保护齿轮箱不受到电腐蚀。其中，氧化铬涂层具有耐高温，耐磨损，耐腐蚀和绝缘性能，既能满足接触面所需的摩擦系数，又能起到绝缘的作用。在不改变现有结构并且不增加零部件的条件下，实现绝缘的功能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种半直驱风电机传动链，包括具有输出轴(30)的齿轮箱(10)和具有转子(40)的发电机(20)，所述输出轴(30)和所述转子(40)在轴向方向上对接形成对接表面并且借助于紧固件(50)直接连接在一起，以便输出轴(30)在旋转时驱动转子(40)旋转，其特征在于：所述输出轴(30)和转子(40)之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第一电绝缘体电绝缘；并且所述紧固件(50)和所述输出轴(30)之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第二电绝缘体电绝缘，和/或所述紧固件(50)和所述转子(40)之间经由摩擦系数大于或等于0.4的第三电绝缘体电绝缘。

2.根据权利要求1所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述输出轴(30)和转子(40)之间包括由所述输出轴(30)的第一输出轴端表面(33)和所述转子(40)的第一转子端表面(43)限定的第一对相邻表面(P1)，所述第一电绝缘体包括使所述第一输出轴端表面(33)和第一转子端表面(43)彼此电绝缘的部分。

3.根据权利要求2所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述输出轴(30)和转子(40)之间还包括由所述输出轴(30)的第二输出轴端表面(35)和转子(40)的第二转子端表面(45)限定的第二对相邻表面(P2)，和由连接所述第一输出轴端表面(33)和所述第二输出轴端表面(35)的输出轴连接表面(37)和连接所述第一转子端表面(43)和所述第二转子端表面(45)的转子连接表面(47)限定的第三对相邻表面(P3)，所述第一电绝缘体还包括使第二输出轴端表面(35)和第二转子端表面(45)彼此电绝缘的部分以及使输出轴连接表面(37)和转子连接表面(47)彼此电绝缘的部分。

4.根据权利要求3所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述输出轴(30)的第二输出轴端表面(35)和输出轴连接表面(37)通过从所述第一输出轴端表面(33)的外周凹陷到所述输出轴(30)内的缺口部限定，并且所述转子(40)的第二转子端表面(45)和转子连接表面(47)通过从第一转子端表面(43)突伸出的凸出部限定，所述缺口部和所述凸出部能够相接合以用作所述输出轴(30)和所述转子(40)的安装定位特征。

5.根据权利要求4所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述转子(40)包括转子筒体(42)，连接到转子筒体的靠近输出轴(30)的轴向端部的端板(44)，和附接到所述端板(44)的连接法兰(46)，所述紧固件(50)穿过形成在连接法兰上的通孔(52)延伸到形成在输出轴(30)上的螺纹孔(54)内，所述连接法兰(46)包括所述凸出部。

6.根据权利要求5所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述转子筒体(42)，所述端板(44)和所述连接法兰(46)三者被成形为一体，或者所述端板(44)和所述连接法兰(46)被成形为一体，或者所述转子筒体(42)和所述端板(44)被成形为一体。

7.根据权利要求6所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：

所述第二电绝缘体使所述紧固件(50)的被插入所述螺纹孔(54)内的第一部分的外周面和限定所述螺纹孔(54)的内表面之间电绝缘；和/或

所述第三电绝缘体使所述紧固件(50)的被接收于通孔(52)内的第二部分的外周面和限定所述通孔(52)的内表面之间电绝缘。

8.根据权利要求7所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述紧固件(50)包括具有第一外径的紧固件头部(62)和具有小于第一外径的第二外径的紧固件体(64)，所述紧固件体(64)提供所述第一部分和第二部分，并且所述第三电绝缘体还使所述紧固件头部(62)和所述连接法兰(46)之间电绝缘，其中：

所述紧固件头部(62)和所述连接法兰(46)直接相邻并且两者之间的相邻表面通过所述第三电绝缘体电绝缘，或者

所述紧固件头部(62)和所述连接法兰(46)之间设置有垫圈，所述第三电绝缘体使所述垫圈与所述紧固件头部(62)和所述连接法兰(46)中至少一者电绝缘。

9.根据权利要求8所述的半直驱风电机传动链，其特征在于：所述第一电绝缘体、所述第二电绝缘体和所述第三电绝缘体中的每一个是涂敷在其电绝缘的一对相邻表面中的一个或两个上的涂层，和/或附接于所述一对相邻表面中的一个或两个上的片体。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的半直驱风电机传动链，其特征在于下述中的一个：

所述第一电绝缘体、所述第二电绝缘体和所述第三电绝缘体中的每一个是氧化铬涂层或氧化铬片体；

所述第一电绝缘体、所述第二电绝缘体和所述第三电绝缘体中的每一个的厚度为0.001-0.01mm；

所述紧固件是在围绕着轴向方向的周向方向上均布的多个紧固件；和

所述紧固件是螺栓。

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