CN109751193A - 风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机组。所述风力发电机组包括：轮毂，可转动地安装在支撑框架上；风力发电机，包括转子和定子，所述定子固定到所述支撑框架；可调连接件，将所述轮毂与所述转子彼此连接，并且所述可调连接件被构造为使所述轮毂能够带动所述转子与所述轮毂一起旋转，且允许所述轮毂能够相对于所述转子向下倾斜。根据本发明的风力发电机组，能够将轮毂的扭矩传递给转子，且能够基本上防止轮毂的弯矩传递给转子。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组。
背景技术
风力发电机组用于将风能转换成电能。风力发电机组包括其上安装叶片的轮毂、发电机以及支撑轮毂和发电机的塔筒。
轮毂与发电机的转子连接，以将叶轮(叶片和轮毂)的扭矩传递到发电机的转子。在现有技术中，转子和轮毂通过连接法兰直接刚性连接，因此叶轮的弯矩和变形会传导到发电机上，导致发电机的气隙不能够保持，严重的情况下，会造成发电机的定子和转子之间的吸合。同时，大的弯矩也会对发电机的部件(例如，轴承)造成损伤。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够基本上防止轮毂的弯矩传递到转子的风力发电机组。
本发明的另一目的在于提供一种具有结构简单的可调连接件的风力发电机组。
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括：轮毂，可转动地安装在支撑框架上；风力发电机，包括转子和定子，所述定子固定到所述支撑框架；可调连接件，将所述轮毂与所述转子彼此连接，并且所述可调连接件被构造为使所述轮毂能够带动所述转子与所述轮毂一起旋转，且允许所述轮毂能够相对于所述转子向下倾斜。
可选地，所述轮毂可设置有朝向所述转子突出的第一凸缘，所述转子可设置有朝向所述轮毂突出的第二凸缘，所述可调连接件可将所述第一凸缘和所述第二凸缘彼此连接。
可选地，所述第一凸缘和所述第二凸缘的直径可彼此相同，所述第一凸缘可包括从所述第一凸缘朝向所述第二凸缘延伸的延伸部，所述第二凸缘可包括向内凹入的凹入部，使得所述延伸部能够***到所述凹入部中，所述可调连接件可将所述延伸部的圆周方向上的两端分别与所述凹入部的圆周方向上的两侧彼此连接，使得所述第一凸缘能够相对于所述第二凸缘沿所述转子的轴向运动。
可选地，所述可调连接件的一端可固定到所述延伸部的所述两端，所述可调连接件的另一端可连接到所述凹入部的所述两侧并且沿所述转子的轴向可滑动。
可选地，所述延伸部可包括从所述延伸部的所述两端分别朝向所述凹入部的所述两侧突出的突出件，所述突出件上可开设有第一***槽，所述凹入部可包括设置在所述凹入部的所述两侧上的第二***槽，所述可调连接件可包括滑动体，所述滑动体的第一端紧固到所述第一***槽，所述滑动体的第二端抵靠到所述第二***槽的底表面，并且所述滑动体的所述第二端的直径小于所述第二***槽的在所述转子的轴向上的长度。
可选地，所述可调连接件的一端可固定到所述凹入部的所述两侧，所述可调连接件的另一端可连接到所述延伸部的所述两端并且沿所述转子的轴向可滑动。
可选地，所述凹入部可包括从所述凹入部的所述两侧分别朝向所述延伸部的所述两端突出的突出件，所述突出件上开设有第一***槽，所述延伸部可包括设置在所述延伸部的所述两侧上的第二***槽，所述可调连接件可包括滑动体，所述滑动体的第一端紧固到所述第一***槽，所述滑动体的第二端抵靠到所述第二***槽的底表面，并且所述滑动体的所述第二端的直径小于所述第二***槽的在所述转子的轴向上的长度。
可选地，所述可调连接件还可包括套设在所述滑动体和所述突出件上的锁定套，以将所述滑动体锁固到所述突出件。
可选地，所述锁定套可包括套设在所述滑动体上的第一部分和套设在所述突出件上的第二部分，所述第二部分的直径可大于所述第一部分的直径。
可选地，所述滑动体的所述第二端可设置有保护件，以防止所述滑动体的所述第二端磨损。
可选地，所述第一凸缘和所述第二凸缘沿圆周方向分成彼此间隔开的多个凸缘段。
可选地，所述风力发电机组可包括多个可调连接件。
可选地，所述第一凸缘上可设置有第一连接法兰，所述第二凸缘上可设置有第二连接法兰，所述可调连接件可将所述第一连接法兰与所述第二连接法兰彼此连接。
可选地，所述可调连接件可包括连接杆和设置在所述连接杆的第一端和/或第二端的滚动件，所述滚动件可包括固定至所述连接杆的外圈和相对于所述外圈可转动的内圈，所述内圈可固定到所述第一连接法兰和/或第二连接法兰。
可选地，所述连接杆的第一端和第二端可均设置有所述滚动件，所述第一连接法兰的直径可小于所述第二连接法兰的直径。
可选地，所述滚动件可以为关节轴承。
根据本发明的风力发电机组，能够将轮毂的扭矩传递给转子，且能够基本上防止轮毂的弯矩传递给转子，因此能够防止弯矩对发电机的气隙的影响，有助于保证气隙稳定，提高发电效率。此外，根据本发明的实施例的可调连接件的结构简单容易实现，且不需要额外的润滑装置。另外，根据本发明的第一实施例的滑动体的周向可调且可自锁，因此可在初始组装时以及风力发电机组运行一段时间后滑动体的顶端出现磨损时进行预紧力调节。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的风力发电机组的立体图；
图2是图1的风力发电机组的截面图；
图3是示出图1的风力发电机组的轮毂与转子的连接部分的示意图；
图4是图3的主视图；
图5是沿图4的A-A线截取的截面图；
图6是图5中的B部分的放大图；
图7是根据本发明的另一实施例的轮毂与转子的连接部分的示意图；
图8是沿图7的A1方向观看的示意图；
图9是沿图7的A2方向观看的示意图。
具体实施方式
以下，将参照图1至图9详细描述根据本发明的实施例的风力发电机组。
图1是根据本发明的实施例的风力发电机组的立体图，图2是图1的风力发电机组的截面图。
如图1和图2所示，根据本发明的实施例，风力发电机组可包括轮毂2、风力发电机5。轮毂2可用于安装叶片，轮毂2可通过轴承3a和3b可转动地安装在支撑框架1上，例如，可安装在支撑框架1的前部框架1a上。风力发电机5可包括转子3和定子4。转子3可通过根据本发明的实施例的可调连接件100连接到轮毂2。转子3和定子4可通过轴承6彼此结合，定子4可固定到支撑框架1，例如，可固定到支撑框架1的后部框架1b上。底座7可结合到支撑框架1的后部框架1b，并被塔筒(未示出)支撑。
根据本发明的实施例，可调连接件100可被构造为使轮毂2能够带动转子3与轮毂2一起旋转，且允许轮毂2能够相对于转子3向下倾斜。通过这样设置，轮毂2可将扭矩传递给转子3，而基本上不将弯矩传递给转子3，从而可使发电机5的气隙稳定，提高发电效率。以下，将描述根据本发明的实施例可调连接件100。
图3是示出图1的风力发电机组的轮毂与转子的连接部分的示意图，图4是图3的主视图，图5是沿图4的A-A线截取的截面图，图6是图5中的B部分的放大图。
如图1至图4所示，轮毂2设置有朝向转子3突出的第一凸缘210，转子3设置有朝向轮毂2突出的第二凸缘310，可调连接件100将第一凸缘210和第二凸缘310彼此连接。
根据本发明的实施例，可调连接件100被构造为使得第一凸缘210能够带动第二凸缘310一起旋转(例如，沿D1方向旋转)，即，第一凸缘210的扭矩能够传递给第二凸缘310。并且，可调连接件100被构造为使得第一凸缘210能够相对于第二凸缘310向下倾斜(例如，沿D2方向向下倾斜)，即第一凸缘210的弯矩可不传递给第二凸缘310，或者基本上不传递给第二凸缘310。因此，根据本发明的实施例的可调连接件100相对于扭矩为刚性连接，但相对于弯矩为弹性连接。
根据本发明的实施例，如图3和图6所示，第一凸缘210和第二凸缘310的直径可彼此相同，以便利用连接件100将第一凸缘210和第二凸缘310彼此连接。
根据本发明的实施例，第一凸缘210和第二凸缘310可沿圆周方向被分成彼此间隔开的多个凸缘段。在这种情况下，一方面，可以节约材料；另一方面，更重要的是，有利于第一凸缘210相对于第二凸缘310向下倾斜。
根据本发明的实施例，第一凸缘210和第二凸缘310的凸缘段的数量以及凸缘段之间的距离不受具体限制。图3中示出了第一凸缘210和第二凸缘310被分成三个凸缘段的情况，但本发明不限于此。
根据本发明的实施例，第一凸缘210可包括从第一凸缘210朝向第二凸缘310延伸的延伸部211。相应地，第二凸缘310可包括从第二凸缘310向内凹入的凹入部311，延伸部211可设置在凹入部311中。
具体地，延伸部211在第一凸缘210的轴向上的长度可小于凹入部311在第二凸缘310的轴向上的长度，并且延伸部211在第一凸缘210的圆周方向上的长度可小于凹入部311在第二凸缘310的圆周方向上的长度，因此延伸部211可被容纳在凹入部311中。并且，在延伸部211的圆周方向上的两端与凹入部311的圆周方向上的两侧之间留有空隙，并且在延伸部211的端部与凹入部311的底表面之间也留有空隙。
应理解的是，虽然图3中示出了在第一凸缘210的一个凸缘段上设置一个延伸部211，在第二凸缘310的一个凸缘段上设置一个凹入部311，但本发明不限于此。即，可基于可调连接件100的连接强度以及第一凸缘210和第二凸缘310的连接点的数量来确定一个凸缘段上的延伸部211和凹入部311的数量。
根据本发明的实施例，如图4和图5所示，可调连接件100的一端可固定到延伸部211的圆周方向上的两端，可调连接件100的另一端连接到凹入部的两侧，并且沿转子3的轴向可滑动。因此，第一凸缘210可相对于第二凸缘310向下倾斜，或者沿径向微小摆动。
具体地，如图6所示，延伸部211可包括从延伸部211的两端分别朝向凹入部311的两侧突出的突出件212，突出件212上可开设有第一***槽213。凹入部311可包括设置在凹入部311的两侧上的第二***槽313。
根据本发明的实施例，突出件212可与凹入部311的侧壁分开预定距离，以便留有操作空间。可选地，第一***槽213可以为圆柱形孔，第二***槽313为在转子3的轴向上具有一定长度的孔。
根据本发明的实施例，如图6所示，可调连接件100可包括滑动体110，滑动体110的第一端111可紧固到第一***槽213。具体地，第一***槽213的侧壁上可形成有内螺纹，滑动体110的第一端111可形成有外螺纹，滑动体110的第一端111可通过螺纹紧固到第一***槽213。
另外，如图6所示，滑动体110的第二端112可抵靠到第二***槽313的底表面。也就是说，滑动体110的第二端112与第二***槽313的底表面之间可不存在间隙或存在很小的配合间隙。另外，滑动体110的第二端112的直径可小于第二***槽313在转子3的轴向上的长度。
根据本发明的实施例，由于滑动体110的第一端111紧固到第一***槽213且滑动体110的第二端112抵靠到第二***槽313的底表面，因此滑动体110相对于第一凸缘210和第二凸缘310的圆周方向为刚性连接，第一凸缘210的扭矩可通过滑动体110直接传递给第二凸缘310。
另外，根据本发明的实施例，由于滑动体110的第二端112的直径小于第二***槽313在转子3的轴向上的长度，因此滑动体110的第二端112可在第二***槽313中沿转子3的轴向滑动。因此，如图3所示，当第一凸缘210在弯矩的作用下沿径向向下倾斜或摆动时，滑动体110的第二端112可在第二***槽313中沿沿转子3的轴向滑动，从而第一凸缘210的弯矩可通过滑动体110而被卸载，因此可不传递到第二凸缘310。也就是说，轮毂2的弯矩可不传递给转子3，或者基本上不传递给转子3。
根据本发明的实施例，由于滑动体110的第二端112可在第二***槽313中沿转子3的轴向滑动，因此为了防止滑动体110的第二端112被磨损，可在滑动体的第二端112设置保护件(未示出)，以防止滑动体110的第二端112被磨损。例如，保护件可以为套设在第二端112上的金属套或涂敷在第二端112上的PEEK镀层，但本发明不限于此。
根据本发明的实施例，如图6所示，可调连接件100还可包括套设在滑动体110和突出件212上的锁定套120，以将滑动体110锁固到突出件212。
具体地，突出件212可呈圆柱形，且在其外表面上形成有外螺纹。锁定套120可包括具有小孔径的第一部分121和具有大孔径的第二部分122，第一部分121和第二部分122的内壁上均形成有内螺纹，第一部分121可紧固到滑动体110的第一端111，第二部分122可紧固到突出件212，从而将滑动体110锁固到突出件212。
根据本发明的实施例，在安装上述可调连接件100的滑动体110和锁定套120时，可将滑动体110的第一端111旋入第一***槽213内，将锁定套120旋套在滑动体110的第一端111的外螺纹和突出件212的外螺纹上。
滑动体110的周向可调且可自锁，初始安装时可以根据需要调整预紧力，使滑动体110的第二端112抵靠到第二***槽313的底表面，然后将锁定套120的第二部分122旋到底，从而锁死滑动体110。
根据本发明的实施例，当风力发电机组运行一段时间之后，滑动体110的第二端112可能会存在一些磨损，导致第二端112与第二***槽313的底表面之间的配合间隙增大，影响扭矩的传递。此时，可以松开锁定套120，重新调整滑动体110的旋出长度，然后再重新旋紧锁定套120锁定滑动体110。
另外，应理解的是，虽然以上作为示例描述了可调连接件100的一端固定到延伸部211的圆周方向上的两端，可调连接件100的另一端可转动地连接到凹入部311的圆周方向上的两侧，但本发明不限于此。
根据本发明的实施例，可调连接件100的一端可固定到凹入部311的圆周方向上的两侧，可调连接件100的另一端可转动地连接到延伸部211的圆周方向上的两端。在这种情况下，可在延伸部211的两端形成突出件，在突出件上形成第一***槽，并且在凹入部311的两侧形成第二***槽。
如上所述，根据发明的实施例的包括滑动体110和锁定套120的可调连接件100能够将轮毂2的扭矩传递给转子3，且能够基本上防止轮毂2的弯矩传递给转子3，因此能够防止弯矩对发电机的气隙的影响，有助于保证气隙稳定，提高发电效率。此外，如上所述的可调连接件100还可解决由于转子3与轮毂2之间的不对中而导致的安装困难问题。
另外，根据发明的实施例的包括滑动体110和锁定套120的可调连接件100还可具有如下优点：结构简单容易实现；不需要额外的润滑装置；滑动体110的周向可调且可自锁，因此可在初始组装时以及风力发电机组运行一段时间后滑动体110的顶端出现磨损时进行预紧力调节。
以下，将参照图7至图9描述根据本发明的实施例的可调连接件500的示例。
图7是根据本发明的另一实施例的轮毂与转子的连接部分的示意图，图8是沿图7的A1方向观看的示意图，图9是沿图7的A2方向观看的示意图。
如图7至图9所示，根据本发明的实施例，轮毂2的第一凸缘210上可设置有第一连接法兰220，转子3的第二凸缘310上可设置有第二连接法兰320。可选地，第一凸缘210的直径可小于第二凸缘310的直径，但本发明不限于此。
如图8和图9所示，根据本发明的实施例，可调连接件500可包括连接杆510和设置在连接杆510的第一端和第二端的滚动件520。滚动件520可包括固定至连接杆510的外圈522和相对于外圈522可转动的内圈521。滚动件520的内圈521可固定到第一连接法兰220和第二连接法兰320。优选地，为了更好地传递扭矩，第一连接法兰220的直径可小于第二连接法兰320的直径。
在图8和图9的示例中，连接杆510的第一端和第二端均设置有滚动件520，但本发明不限于此。可选地，可仅在连接杆510的第一端设置滚动件520，或者可仅在连接杆510的第二端设置滚动件520。连接杆510的未设置滚动件520的一端可通过螺母等连接到相应的连接法兰。
根据本发明的实施例，由于可调连接件500相对于扭矩来说为刚性连接，因此可调连接件500可将轮毂2的扭矩传递给转子3。此外，由于滚动件520的内圈相对于外圈可转动，因此可调连接件500相对于弯矩来说为弹性连接。因此，轮毂2的弯矩可以通过滚动件520的内圈与外圈之间的转动而不传递给转子3或基本上不传递给转子3。因此，能够防止弯矩对发电机的气隙的影响，有助于保证气隙稳定，提高发电效率。
根据本发明的实施例，滚动件520可以为关节轴承。由于关节轴承的内圈的外球面上涂有复合材料，因此关节轴承在工作中可进行自润滑，也无需另外配置润滑装置。并且，根据本发明的实施例的可调连接件500的结构简单容易实现。
如上所述，根据本发明的实施例的可调连接件100和500能够将轮毂2的扭矩传递给转子3，且能够基本上防止轮毂2的弯矩传递给转子3，因此能够防止弯矩对发电机的气隙的影响，有助于保证气隙稳定，提高发电效率。此外，如上所述的可调连接件100还可解决转子3与轮毂2之间的不对中而导致的安装困难问题。
此外，根据本发明的实施例的可调连接件100和500的结构简单容易实现，且不需要额外的润滑装置。另外，根据本发明的第一实施例的滑动体的周向可调且可自锁，因此可在初始组装时以及风力发电机组运行一段时间后滑动体的顶端出现磨损时进行预紧力调节。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
Claims (16)
1.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：
轮毂(2)，可转动地安装在支撑框架(1)上；
风力发电机(5)，包括转子(3)和定子(4)，所述定子(4)固定到所述支撑框架(1)；
可调连接件(100，500)，将所述轮毂(2)与所述转子(3)彼此连接，并且所述可调连接件(100，500)被构造为使所述轮毂(2)能够带动所述转子(3)与所述轮毂(2)一起旋转，且允许所述轮毂(2)能够相对于所述转子(3)向下倾斜。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述轮毂(2)设置有朝向所述转子(3)突出的第一凸缘(210)，所述转子(3)设置有朝向所述轮毂(2)突出的第二凸缘(310)，所述可调连接件(100，500)将所述第一凸缘(210)和所述第二凸缘(310)彼此连接。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，所述第一凸缘(210)和所述第二凸缘(310)的直径彼此相同，所述第一凸缘(210)包括从所述第一凸缘(210)朝向所述第二凸缘(310)延伸的延伸部(211)，所述第二凸缘(310)包括向内凹入的凹入部(311)，使得所述延伸部(211)能够***到所述凹入部(311)中，
所述可调连接件(100)将所述延伸部(211)的圆周方向上的两端分别与所述凹入部(311)的圆周方向上的两侧彼此连接，使得所述第一凸缘(210)能够相对于所述第二凸缘(310)沿所述转子(3)的轴向运动。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述可调连接件(100)的一端固定到所述延伸部(211)的所述两端，所述可调连接件(100)的另一端连接到所述凹入部(311)的所述两侧并且沿所述转子(3)的轴向可滑动。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述延伸部(211)包括从所述延伸部(211)的所述两端分别朝向所述凹入部(311)的所述两侧突出的突出件(212)，所述突出件(212)上开设有第一***槽(213)，
所述凹入部(311)包括设置在所述凹入部(311)的所述两侧上的第二***槽(313)，
所述可调连接件(100)包括滑动体(110)，所述滑动体(110)的第一端(111)紧固到所述第一***槽(213)，所述滑动体(110)的第二端(112)抵靠到所述第二***槽(313)的底表面，并且所述滑动体(110)的所述第二端(112)的直径小于所述第二***槽(313)的在所述转子(3)的轴向上的长度。
6.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述可调连接件的一端固定到所述凹入部的所述两侧，所述可调连接件的另一端连接到所述延伸部的所述两端并且沿所述转子的轴向可滑动。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述凹入部包括从所述凹入部的所述两侧分别朝向所述延伸部的所述两端突出的突出件，所述突出件上开设有第一***槽，
所述延伸部包括设置在所述延伸部的所述两侧上的第二***槽，
所述可调连接件包括滑动体，所述滑动体的第一端紧固到所述第一***槽，所述滑动体的第二端抵靠到所述第二***槽的底表面，并且所述滑动体的所述第二端的直径小于所述第二***槽的在所述转子的轴向上的长度。
8.根据权利要求5或7所述的风力发电机组，其特征在于，所述可调连接件(100)还包括套设在所述滑动体(110)和所述突出件(212)上的锁定套(120)，以将所述滑动体(110)锁固到所述突出件(212)。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述锁定套(120)包括套设在所述滑动体(110)上的第一部分(121)和套设在所述突出件(212)上的第二部分(122)，所述第二部分(122)的直径大于所述第一部分(121)的直径。
10.根据权利要求5或7所述的风力发电机组，其特征在于，所述滑动体(110)的所述第二端(112)设置有保护件，以防止所述滑动体(110)的所述第二端(112)磨损。
11.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述第一凸缘(210)和所述第二凸缘(310)沿圆周方向分成彼此间隔开的多个凸缘段。
12.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括多个可调连接件(100，500)。
13.根据权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，所述第一凸缘(210)上设置有第一连接法兰(220)，所述第二凸缘(310)上设置有第二连接法兰(320)，所述可调连接件(500)将所述第一连接法兰(220)与所述第二连接法兰(320)彼此连接。
14.根据权利要求13所述的风力发电机组，其特征在于，所述可调连接件(500)包括连接杆(510)和设置在所述连接杆(510)的第一端和/或第二端的滚动件(520)，所述滚动件(520)包括固定至所述连接杆(510)的外圈(522)和相对于所述外圈(522)可转动的内圈(521)，所述内圈(521)固定到所述第一连接法兰(220)和/或第二连接法兰(320)。
15.根据权利要求14所述的风力发电机组，其特征在于，所述连接杆(510)的第一端和第二端均设置有所述滚动件(520)，所述第一连接法兰(220)的直径小于所述第二连接法兰(320)的直径。
16.根据权利要求14或15所述的风力发电机组，其特征在于，所述滚动件(520)为关节轴承。
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