CN111133192A - 风力涡轮机 - Google Patents

Abstract

提供了一种风力涡轮机，其包括：旋转部；机舱组件，在机舱组件中安装有用于增大旋转部的旋转动能的主轴；动力传递轴，动力传递轴垂直于主轴连接以传递旋转部的旋转动能；塔架，塔架支承机舱组件并且在塔架部中安装有动力传递轴；发电单元，旋转动能通过动力传递轴被传递至发电单元。在本发明的风力涡轮机中，通过根据楞次定律在发电单元的接收驱动扭矩的转子与发电单元的接收反作用扭矩的定子之间产生的电磁力使动力传递轴的驱动扭矩与机舱组件的反作用扭矩互相补偿。

Description

风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，其中，与机舱组件联接的发电机安装在风力涡轮机安装塔架的下部部分中，并且更具体地，本发明涉及一种具有反作用扭矩平衡机构的风力涡轮机，该反作用扭矩平衡机构通过使用发电机所产生的电磁力来平衡在机舱组件中所产生的反作用扭矩。

背景技术

通常，旋转叶片式风力涡轮机包括：旋转部，该旋转部用于将风力转换成机械旋转动能；机舱组件，该机舱组件包括用于将旋转部的旋转动能转换成电能的装置；以及塔架，该塔架用于支承机舱组件。根据叶片的旋转轴相对于地面是水平的还是竖向的，风力涡轮机被分为竖向轴线型风力涡轮机和水平轴线型风力涡轮机，并且竖向轴线型风力涡轮机的操作与风向无关，但是其缺点是风力涡轮机的启动不容易且不平稳或者发电效率较低。

典型的水平轴线型风力涡轮机的旋转部包括轮毂鼻锥组件，在轮毂鼻锥组件中组装有沿径向方向以规则间隔布置的多个叶片，其中，轮毂鼻锥组件连接至安装在机枪组件中的水平主轴，并且轮毂鼻锥组件在发电机组装在主轴上的状态下随着通过风力进行旋转的叶片而旋转，并且旋转力被传递至主轴以驱动发电机从而产生电力。

常规的水平轴线型风力涡轮机具有下述结构：其中，包括重的发电机在内的重要装置安装在布置于塔架上端上的机舱组件内部，因此，常规的水平轴线型风力涡轮机的建造、安装、检查、维护和维修工作是困难的，并且随着制造成本的增加、电力生产的成本高以及对于在空中支承的沉重的发电单元和机舱组件的抗震设计的重要性增加，从而增加了建造成本。

申请人的韩国专利No.10-1027055(2011年3月29日)公开了一种风力涡轮机，该风力涡轮机旨在通过降低风力涡轮机的总重量来简化机舱组件的结构并降低建造成本，其中，旋转部的动能在机舱组件的主轴处迅速增加，并通过采用下述结构而经由与机舱组件的主轴垂直地联接的动力传递轴传递至定位在位于塔架下方的地面上的发电机：该机构用于对借助于通过发明的机械结构的竖向动力传递轴的上下轭机构对发电机进行操作的负载所产生的反作用扭矩进行平衡以用于使机舱组件自由横摆。

然而，在上述现有技术中公开的风力涡轮机具有如下问题：采用以竖向往复运动进行操作的机械结构的轭机构的反作用扭矩平衡机构的重量较重的问题，以及通过将运动转换为旋转操作同时利用轭机构进行上下往复运动使机舱组件而能够自由横摆的止推轴承的上下振动的问题，从而使生产过程复杂化并且增加了制造和维护成本。

发明内容

技术问题

因此，已经做出本发明以解决现有技术中的上述问题，并且本发明的目的是提供一种风力涡轮机，在该风力涡轮机中，通过利用在楞次定律(H.F.E.Lenz，德国俄罗斯物理学家)下感应的电磁力来平衡反作用扭矩。

本发明的另一目的是提供一种具有反作用扭矩平衡机构的风力涡轮机，该风力涡轮机使竖向动力传递轴、发电机等易于操作和输送，并且防止轭机构在安装发电机的操作期间的振动。

技术方案

本发明的目的通过提供一种风力涡轮机来实现，该风力涡轮机包括：

旋转部，旋转部具有用于将风力转换成机械旋转动能的主轴，并且旋转部相对于地面水平地安装；

机舱组件，其中，旋转部的主轴安装在机舱组件中，

动力传递轴，动力传递轴通过齿轮啮合竖向地连接至机舱组件的主轴，旋转部的旋转动能被传递至该动力传递轴；

中空轴单元，中空轴单元具有连接至机舱组件的底部的上端以及向下延伸的下端；

塔架，塔架包括塔架本体，该塔架本体具有通过一对上下横摆轴承连接至中空轴单元的上部部分和固定至支承基部的下端，其中，动力传递轴设置在中空轴单元中；以及

发电机，包括：壳体，具有轴的多极转子和与转子间隔开的多个定子，其中，壳体联接并固定中空轴单元的位于塔架中的下端，并且因此以悬浮的方式安装在中空轴单元上，并且转子的轴通过联轴器联接至动力传递轴，使得通过经由动力传递轴传递的旋转动能产生电能，其中，机舱组件的被传递至发电机的定子的反作用扭矩通过由因转子的旋转磁场在楞次定律下而引起的电磁力所产生的驱动扭矩来平衡。

根据本发明的一个方面，风力涡轮机可以包括转动基部组件，该转动基部组件具有用以在发电机的安装位置中将与发电机的转子轴同轴地联接的心轴以可旋转的方式支承在支承基部上的结构。

根据本发明的另一方面，本发明的风力涡轮机包括中空轴单元和动力传递轴，中空轴单元和动力传递轴通过采用连接装置而竖向地构建成多部件或者由多个半部、部分或部件制成，以用于分别构成中空轴单元和动力传递轴的多级本体。

根据本发明的另一方面，本发明的风力涡轮机还包括反作用扭矩传递机构，该反作用扭矩传递机构包括反作用扭矩传递轴，反作用扭矩传递轴以可旋转的方式布置在中空轴单元的机舱环形齿轮与转动基部组件的环形齿轮之间。

根据本发明的另一方面，本发明的风力涡轮机包括并联驱动机构，该并联驱动机构包括：壳体，该壳体具有联接至动力传递轴且联接至中空轴单元的下部部分的轴承座；主齿轮，该主齿轮附接至动力传递轴的通过轴承座的下端；多个子齿轮，所述多个子齿轮以预定角度轴向地联接至壳体的下部部分，以分别与主齿轮啮合；以及多个发电机，所述多个发电机轴向地联接至子齿轮的轴中的每个轴。

根据本发明的另一方面，本发明的风力涡轮机包括水平发电机机构，该水平发电机机构包括：壳体，该壳体形成有联接至动力传递轴的轴承座，并且该壳体布置在中空轴单元的下端与转动基部组件之间；第一锥齿轮，该第一锥齿轮附接至动力传递轴的暴露成穿过壳体的下部；第二锥齿轮，该第二锥齿轮与第一锥齿轮接合；以及发电机，该发电机的水平转子轴的端部联接至第二锥齿轮。

根据本发明的另一方面，本发明的风力涡轮机可以包括桨距控制机构，该桨距控制机构包括：推拉杆，该推拉杆布置成穿过机舱组件的中空主轴中的纵向中空部；连杆和致动器，连杆和致动器分别联接至推拉杆的两个端部中的任一端部；多个枢转接合销，所述多个枢转接合销依次连接至旋转叶片，以使叶片与轮毂中心轴线形成预定角度，且使安装在轮毂中的枢转接合销的控制位置随着角度的改变而改变。

有利效果

在根据本发明的风力涡轮机中，其中，旋转部的旋转动能通过竖向地安装在塔架中的动力传递轴被传递至与中空轴单元的下端联接的发电机，该中空轴单元附接至机舱组件的下部，当连接至动力传递齿轮的齿轮——该齿轮接收发电机的发电负载(发电机抵抗发电的能量)——通过机舱组件的主齿轮而旋转时，旋转力被施加至动力传递轴并且主齿轮接收对两个齿轮的接触点(力矩等效平均点)或力点处的旋转力进行抵抗的反作用力，从而在垂直于反作用力的方向上产生因力点和与动力传递轴联接的齿轮的旋转轴线之间的距离而导致的旋转扭矩或反作用扭矩。然而，用于使机舱组件旋转的反作用扭矩通过利用发电机中所产生的电磁力来平衡，从而实现了机舱组件的自由横摆以及简化了机舱组件的结构，并且减少了风力涡轮机的重量及其所产生的建造成本。

附图说明

通过结合附图的以下描述，本发明的其他优点将变得明显，在附图中，相同或相似的附图标记表示相同的元件，并且在附图中，

图1是示出了根据本发明的第一实施方式的风力涡轮机的构型的示意性横截面图，

图2a是沿着图1中的线a-a’截取的横截面图，而图2b是图示了由机舱组件接收的反作用扭矩的概念图，

图3a和图3b分别是示出了图1中的发电机的内部构造的局部细节图和沿着图1中的线b-b’截取的横截面图，

图4是根据本发明第二实施方式的具有反作用扭矩平衡机构的风力涡轮机的示意性横截面图，

图5至图7分别是沿着图4中的线c-c’、d-d’和e-e’截取的横截面图，

图8a是根据本发明的第三实施方式的风力涡轮机的示意性横截面图，二图8b是沿着图8a中的线f-f’截取的横截面图，

图9a是根据本发明的第四实施方式的风力涡轮机的示意性横截面图，而图9b是沿着图9a中的线g-g’截取的横截面图，

图10a是根据本发明的第五实施方式的风力涡轮机的示意性横截面图，而图10b是沿着图10a中的线h-h’截取的横截面图，

图11a是本发明的第六实施方式的风力涡轮机的示意性横截面图，而图11b是沿着图11a中的线i-i’截取的横截面图，以及

图12a至图12b是示出了根据本发明的第七实施方式的具有反作用扭矩平衡机构的风力涡轮机的桨距控制机构的构型的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照本发明的实施方式和附图来对本发明进行详细描述。贯穿整个附图，类似的附图标记表示类似的元件。

图1示出了根据本发明的第一实施方式的风力涡轮机的构型，图2a示出了沿着图1的线a-a’截取的横截面，并且图2b是示出了由机舱组件接收的反作用扭矩的视图。

参照图1、图2a和图2b，在根据本发明的第一实施方式的风力涡轮机中，塔架100、机舱组件200和旋转部300被顺序组装，并且在塔架100中的中空轴单元120的外表面上设置有适配器单元160，适配器单元160具有用于自由横摆的轴承组件，机舱组件200的下部部分和塔架100的上端联接至中空轴单元120。

在根据本发明的第一实施方式的风力涡轮机中，机舱组件200的自由横摆通过设置在塔架100中的中空轴单元120上的适配器单元160实现，而无需单独的横摆装置的帮助，由此，允许机舱组件200仅利用由叶片310接收的风的阻力来操作。

机舱组件200包括可旋转的主轴220以及锥齿轮230，主轴220被水平地支承在其中具有轴承的支承框架上，锥齿轮230安装在主轴220上，并且旋转部300包括毂部320和多个叶片310，毂部320附接至机舱组件200的主轴220的一端，并且所述多个叶片310以预定角度附接至毂部320，以使主轴220随叶片310在风中的旋转而旋转。制动器240附接至主轴220的另一端。

在塔架100中，设置有中空轴单元120、动力传递轴140、适配器单元160和塔架本体180，其中，中空轴单元120固定至机舱组件200的下部部分，动力传递轴140具有位于其上端上以与机舱组件200的锥齿轮230结合的锥齿轮142，并且动力传递轴140竖向安装在中空轴单元120中的轴承组件102中，适配器单元160安装在中空轴单元120的外表面上，并且塔架本体180支承适配器单元160的下部部分。

由于动力传递轴140的锥齿轮142与主轴220的锥齿轮230接合，主轴220的旋转力被传递至动力传递轴140。

适配器单元160包括内适配器164和外适配器166，内适配器164和外适配器166具有位于其中的要被安装在中空轴单元120的外表面上的一对横摆轴承162，并且上横摆轴承布置在中空轴单元120的外表面的上部部分上的突出部122与外适配器166之间，在附图中，内适配器164定位在上部位置处，并且外适配器166位于下部位置处，但是它们可以被定位在相反的位置处。

在中空轴单元120的下部部分处设置有板凸缘602以安装发电机600。

发电机600包括转子轴610、转子620以及一对定子630和635，转子轴610经由联轴器604固定至动力传递轴140的下端，转子620联接至转子轴610，并且所述一对定子630和635定位成与转子620的外表面间隔开。壳体640设置成围绕定子630和635的外表面，并且在转子轴610的下部部分和上部部分处设置有轴承。

塔架本体180组装在被装入安装地点的支承基部区域184中的支承基部182(下文中称为支承基部)上。

如上文参照图1和图2所述，在本发明的第一实施方式的自由横摆式风力涡轮机中，随着叶片310在风力作用下旋转，叶片310及主轴220旋转，主轴220的旋转力被传递至动力传递轴140，并且传递至动力传递轴140的旋转力被传递至发电机600的转子轴610。

图3a和图3b分别为发电机的内部构型和沿着图1的线b-b’截取的横截面图。

参照图1、图2和图3，根据本发明的第一实施方式的风力涡轮机通过利用发电机的电磁力来平衡反作用扭矩，如下文所讨论的。

当锥齿轮230通过旋转扭矩H以沿箭头Fc的方向的力驱动动力传递轴140的锥齿轮142从而接收发电载荷时，由反作用力Fd产生了动力传递轴140的在相对于动力传递轴的旋转轴线的箭头D的方向上的使机舱组件200旋转的反作用扭矩D，该反作用力Fd由于力Fc而被接收并且通过发电机600所联接的中空轴单元120传递至壳体640以及固定至发电机600的壳体640的定子630和635。

当主轴220的锥齿轮230通过与锥齿轮230接合的锥齿轮142、联轴器604以及与锥齿轮142接合的动力传递轴140而操作成使发电机600的转子620旋转从而接收发电载荷并且因而转子620通过动力传递轴610在箭头C的方向上旋转时，由具有在相反侧上带有N极和S极的磁体的转子620产生旋转磁场，并且根据楞次定律产生电磁力，该电磁力施加至设置在定子630和635的相对侧上的发电线圈632和634。由于如上感应的电磁力，在于转子620的N极行进的方向上定位的定子630及其发电线圈632中感应出极性为N的磁力，从而通过对转子620的N极的排斥力和对转子620的S极的吸引力阻碍转子620的运动，而在定子635及其发电线圈634中感应出极性为S的磁力，其对转子620的S极施加排斥力并且对转子620的N极施加吸引力。沿箭头U的方向的扭矩通过由定子630和635沿箭头T的方向引起的力而产生至转子620并且作为动力传递载荷被传递至动力传递轴140，而作为壳体640的一体部分固定在壳体640中的定子630和635接收机舱组件200的反作用扭矩D以及驱动扭矩，该反作用扭矩D经由中空轴单元120传递至壳体640，该驱动扭矩由转子620在箭头V的方向上的排斥力和吸引力产生，箭头V的方向与转子620的旋转方向相同。结果，作为单一体的定子630和635接收来自相反方向的两个扭矩，即，经由中空轴单元120的反作用扭矩D与在定子630和635处根据楞次定律产生的驱动扭矩V，使得这两个扭矩的矢量组合为零，即，U+V＝U-U＝0(零)，并且反作用扭矩和驱动扭矩彼此平衡，使得塔架下面的发电机600能够在机舱组件200没有因反作用扭矩而转动的情况下操作。

已经针对包括具有两个磁极的转子620以及分别具有两个磁极的两个定子630和635的发电机描述了发电机中的反作用扭矩平衡机构，但是对于包括多于一个转子620以及多于两个分别具有多于两个磁极的定子630和635的各种发电机来说，通过电磁力使这两个扭矩彼此平衡是相同的，只要利用了旋转磁场，并且其被施加至包括设置有线圈的转子620以及具有磁体的两个定子630和635的发电机。

此外，只要机舱组件可以进行自由横摆，中空轴单元和塔架本体的组合就可以使用其他已知的构型。

另外，由于机舱组件200由直径小于塔架本体180的中空轴单元120支承，因此风力涡轮机的暴露于风的表面区域沿向旋转部300的方向吹动，由此减小了在中空轴单元120与叶片310之间产生的低频噪音。

图4示出了根据本发明的第二实施方式的风力涡轮机的构造，并且图5至图7分别示出了沿着图4的线c-c’、d-d’和e-e’截取的横截面。

参照图4至图7，根据本发明的第二实施方式的风力涡轮机还包括转动基部组件700，但其他部件与上述本发明的第一实施方式的风力涡轮机的那些部件相同，并且因而将针对于本实施方式来对转动基部组件700进行描述。

转动基部组件700包括板710、转台720、基板730和止推轴承740，板710附接至发电机600的壳体640的下部，转台720用于容置发电机600的转子轴610，基板730安装在支承基部182的基部或地面上，止推轴承740布置在转台720与基板730之间。

与转子轴610同轴的心轴722被***转台720的中空部以及心轴支承部732中并且通过夹紧螺母728固定以支承发电机600，并且止推轴承724和径向轴承726设置在心轴722上且设置在转台的中空部中。

转动基部组件700可以具有与上述结构不同的结构，只要同轴地连接至发电机600的转子轴610的心轴722被以可旋转的方式支承在发电机600的支承基部上。

该实施方式中的转动基部组件700可以支承发电机600的非常大的重量以使其能容易地在止推轴承740上枢转。

图8a示出了根据本发明的第三实施方式的风力涡轮机的构型，并且图8a示出了沿着图8a的线f-f’截取的横截面。

参照图8，根据本发明的第三实施方式的风力涡轮机还包括联接装置800，联接装置800包括附加的中空轴单元820的两个半部以及用于动力传递轴和其他部件的连接器860，其他部件用于以其多个半部或部分形成动力传递轴140的下部部分和在横摆轴承162下方的中空轴单元，而其他部件与上述本发明的第一实施方式的那些部件相同，并且因而联接装置800可以具有多级连接结构。

附加的中空轴单元820由其第一半部822和第二半部824形成，第一半部822和第二半部824分别被联接在连接器860的上面和下面以分别用于动力传递轴和其他部分。附加的中空轴单元的第一半部822固定至中空轴单元120的下端，并且借助于如图1中所示的花键联接固定在用于动力传递轴和附加的中空轴单元的第二半部824的连接器860上，以用于吸收由中空轴单元120和820以及动力传递轴140的温度变化引起的长度变化，这同样适用于动力传递轴140到动力传递轴接纳支承件826中的***联接，并且花键联接可以用其他已知的联接方式替代。在其他附图中，示出了具有附图标记826的部件具有用于接纳动力传递轴的***件，并且发电机600固定至附加的中空轴单元的第二半部824的最下部分。

用于动力传递轴的连接器包括内轴承座862、外轴承座864、两对轴承670以及圆形边缘部866，内轴承座862与附加的中空轴单元的第一半部822的动力传递轴接纳支承件826同轴地布置，外轴承座864布置成围绕内轴承座862，所述两对轴承670分别布置在内轴承座862与外轴承座864之间并且布置在外轴承座864的外表面上，圆形边缘部866具有三个突出部，这三个突出部与外轴承座864的外周等距地间隔开并且附接至塔架本体180的内侧。

尽管边缘部866已经被描述成具有三个突出部，但是突出部的数目可以是四个或更多个，并且可以使用已知的机械元件而非边缘部来将具有轴承座和轴承的组件固定至附加的中空轴单元的内侧。

通过借助于可能具有多级结构的联接装置800将动力传递轴140分成多个部分，可以防止或减小由作为整体的动力传递轴的旋转引起的振动，因为动力传递轴140包括在横摆轴承162上方的上部部分和其长度被缩短的其余的下部部分，并且可以分段建立，由此使得可以减小风力涡轮机的构造的周期和成本。

图9a和图9b分别示出了根据本发明的第四实施方式的风力涡轮机的构型以及沿着图9a的线g-g’截取的横截面。

参照图9，根据本发明的第四实施方式的风力涡轮机还包括用于传递反作用扭矩的单独的反作用扭矩传递机构，该反作用扭矩传递机构布置在中空轴单元的下端与发电机的下端处的转动基部组件之间，但是其他部分与上述本发明的第二实施方式的那些部分是相同的，并且因而将针对于本实施方式来对单独的反作用扭矩传递机构900进行描述。

该单独的反作用扭矩传递机构900包括机舱环形齿轮924、环形齿轮964和反作用扭矩传递轴980，机舱环形齿轮924安装在形成在中空轴单元920的下端处的凸缘922上，环形齿轮964附接至转动基部组件960的转台962的外表面，反作用扭矩传递轴980包括机舱小齿轮982和反作用扭矩传递小齿轮984，机舱小齿轮982附接至反作用扭矩传递轴980的端部部分并且与中空轴单元920的机舱环形齿轮924接合，反作用扭矩传递小齿轮984附接至反作用扭矩传递轴980的另一相反的端部部分并且与转台机构900的环形齿轮964接合，并且反作用扭矩传递轴980以可旋转的方式联接至多个支承件942，所述多个支承件942布置成在塔架本体940的内壁上以预定间距间隔开。

单独的反作用扭矩传递机构900在中空轴单元920与转动基部组件960之间的联接可以与上述结构不同，只要其可以进行旋转即可。此外，转动基部组件960还可以具有与上述结构不同的结构，只要与发电机600的转子轴610同轴的心轴722以可旋转的方式支承在发电机600的支承基部中即可。

尽管凸缘922已经被描述成一体地形成在中空轴单元120的下端处，但凸缘也可以单独地形成并且附接至中空轴单元120的下端。

根据本实施方式，反作用扭矩通过安装在塔架本体940内的反作用扭矩传递轴980而平衡，并且因而，便利地改善了风力涡轮机的安装和管理的效率。

总体上，根据本发明的该实施方式的风力涡轮机包括：

旋转部300，旋转部300设置有用于将风力转换成机械旋转动能的主轴220，并且旋转部300安装成相对于地面是水平的；

机舱组件200，在机舱组件200中安装有旋转部300的主轴220；

动力传递轴140，动力传递轴140通过齿轮组合竖向地连接至机舱组件200的主轴220，并且动力传递轴140接收旋转部300的传递至动力传递轴140的旋转动能；

中空轴单元920，中空轴单元920具有上端和下端，上端联接至机舱组件200的下侧，下端向下延伸，并且中空轴单元920具有安装在形成在中空轴单元的下端处的凸缘922上的机舱环形齿轮924；

塔架960，塔架960包括塔架本体940，塔架本体940的上部通过上、下横摆轴承162与中空轴单元920的外周表面结合，并且下端固定至支承基部，并且动力传递轴140在塔架本体940中从中空轴单元920内延伸；

发电机600，发电机600具有壳体640、转子轴610、联接至转子轴610的多极转子620、以及布置在距转子620一定距离处的多极定子635，其中，壳体640布置成联接至动力传递轴140以通过借助于动力传递轴140传递的旋转动能来发电；

转动基部组件700，转动基部组件700位于塔架960的支承基部上，转动基部组件700以可旋转的方式支承心轴722，心轴722与发电机600的转子轴610同轴地联接；以及

反作用扭矩传递轴980，反作用扭矩传递轴980以可旋转的方式联接在中空轴单元920的机舱环形齿轮与转动基部组件960的环形齿轮之间。

图10a示出了根据本发明的第五实施方式的风力涡轮机的构造，而图10b示出了沿着图10a中的线h-h’截取的横截面。

参照图10，根据本发明的第五实施方式的风力涡轮机采用了具有用于根据发电能力竖向地布置的多个小发电机的并联驱动装置的构型，并且该风力涡轮机具有与上述第二实施方式的结构相同的结构，并且因此，以下将针对于并联驱动机构1000来描述本实施方式。

具有多个发电机的并联驱动机构1000包括：壳体，该壳体包括中央轴承座922和两个轴承座925，中央轴承座922具有用于支承动力传递轴140的轴承，两个轴承座925相对地形成在壳体920的下侧并且联接至中空轴单元120的下端；主齿轮940，主齿轮940附接至动力传递轴140的通过轴承座922保持的下端；以及两个子齿轮960，所述两个子齿轮960分别与主齿轮940接合并且与两个轴承座925中的轴承轴向地联接并且联接至发电机980的旋转轴。

尽管上面示出并描述了两个小发电机980，但是可以有三个或更多个轴承座925和子齿轮960彼此平行布置，从而便于操作和运输相同数量的发电机。

图11a示出了根据本发明的第六实施方式的风力涡轮机的构造，而图11b示出了沿着图11a中的线i-i’截取的截面图。

参照图11，根据本发明的第六实施方式的风力涡轮机的构型除了在中空轴单元120的下部与转动基部组件700之间布置有水平发电机驱动机构1100之外与第五实施方式的风力涡轮机的构型相同，并且因此下文将参照本实施方式对水平发电机驱动机构1100进行描述。

水平发电机驱动机构1100包括：壳体1120，该壳体1120形成有中央轴承座922，该中央轴承座922中具有轴承，并且该壳体1120布置在中空轴单元120的下部与转动基部组件700之间；第一锥齿轮148，该第一锥齿轮148附接至动力传递轴140的向下穿过壳体1120的中央轴承座暴露的下端；以及第二锥齿轮142，该第二锥齿轮142通过动力传递单元的水平旋转轴联接至动力传递单元600的水平旋转轴。根据该实施方式，风力涡轮机的组装和维护因发电机是水平地安装而不是竖向地安装而是方便的。

图12图示了根据本发明的第七实施方式的风力涡轮机的桨距控制机构，其中，图12a是在自由(Stroll)控制位置处的桨距控制机构的结构图，而图12b是图12a的局部放大图。

参照图12，将根据用于根据风速和行驶状况来对叶片的旋转角度进行调节的桨距控制机构1200来对根据本发明第七实施方式的风力涡轮机进行描述，因为可以将前述实施方式的任何构型用于本实施方式的风力涡轮机的其他部分或部件。

桨距控制机构1200包括：推拉杆1240，推拉杆1240布置成穿过中空主轴1220的中空部，该中空主轴由机舱组件200的主轴200形成：连杆1260和致动器1280，连杆1260和致动器1280分别联接至推拉杆1240的两个相反端部的任一端部；以及枢转接合销1300，枢转接合销1300偏心地布置在设置于轮毂320上的叶片310的每个端部上以便将角度改变到受控位置并且枢转接合销1300连接至连杆1260，使得叶片310与附接至中空主轴1220的轮毂320的旋转轴线成预定角度。当叶片310借助于风而旋转致使中空主轴1220和致动器1280旋转时，具有附接至致动器1280的端部的推拉杆1240起反作用，使得连杆1260——其端部以可旋转的方式联接至推拉杆1240的另一端——通过推拉杆的另一端而迫使枢转接合销1300使叶片枢转，从而根据需要改变叶片310的角度，其中，叶片的端部与枢转接合销1300偏心地布置。

因此，具有可偏心枢转叶片的已知的桨距控制机构通过偏心枢转接合销1300、与偏心枢转销1300联接的连杆1260、推拉杆1240、中空主轴1220和致动器1280进行操作，从而消除了由于连接部件的磨损而形成的间隙、减轻了旋转部的重量、并且实现了机舱组件的重量的平衡。

工业实用性

如上所述，根据本发明的风力涡轮机可以实现结构简化的反作用扭矩平衡机构和自由横摆机舱组件，该风力涡轮机通过将旋转部的旋转动能通过竖向地布置在塔架中的动力传递轴传递至安装在塔架的下部的发电机上，其中，通过使用发电机的电磁力平衡了通过因发电负载而在动力传递轴中产生的驱动扭矩所引起的在机舱组件处产生的反作用扭矩，并且因此可以通过减轻风力涡轮机的整体重量来降低建造成本。

此外，根据本发明的风力涡轮机可以通过转动基部组件而平稳地并且枢转地支承与竖向动力传递轴的下部联接的重的发电机，从而实现了机舱组件在风吹动的方向上的自由横摆，并且减少了可能发生横摆误差的时间段，因为即使在频繁改变风向时，响应速度也比主动横摆快。

此外，根据本发明的风力涡轮机可以通过将动力传递轴的长的本体分成可以以多个分级依次连接的多个动力传递轴单元或部分来减小单元或分段的动力传递轴和塔架本体的高度，从而防止了动力传递轴旋转时的自激振动，并且降低了建造成本且缩短了工期。

尽管已经根据非限制性实施方式描述了本发明，但是并不旨在限制本发明的范围和精神，而是旨在可以在本发明的精神和范围内做出各种改型、变型和改型。本发明并不旨在穷举本发明或将本发明限制为在前面的描述中公开的或在附图中所图示的精确形式。因此，应当理解的是，本发明的范围不限于上述示例性实施方式，而是由以下权利要求限定且包括其等同形式。

Claims (9)

1.一种风力涡轮机，包括：旋转部，所述旋转部设置有用于将风力转换成机械旋转动能的主轴，并且所述旋转部相对于地面水平地安装；机舱组件，所述旋转部的所述主轴安装在所述机舱组件中；动力传递轴，所述动力传递轴通过齿轮啮合竖向地联接至所述机舱组件的所述主轴，所述旋转部的旋转动能被传递至所述动力传递轴；中空轴单元，所述中空轴单元具有联接至所述机舱组件的下侧的上端以及向下延伸的下端；塔架，所述塔架包括塔架本体，所述塔架本体具有联接至所述中空轴单元的上部部分和固定至安装点支承件的下端，其中，所述动力传递轴设置在所述中空轴单元中；以及发电机，所述发电机包括：壳体、具有轴的多极转子和与所述转子间隔开的多个定子，其中，所述壳体联接并固定至所述中空轴单元的所述下端，并且因此悬置地安装在所述中空轴单元上，并且所述转子的所述轴经由联轴器联接至所述动力传递轴，使得由通过所述动力传递轴传递的所述旋转动能产生电能，其中，所述机舱组件的传递至所述发电机的所述定子的反作用扭矩通过驱动扭矩来平衡，所述驱动扭矩由通过来自所述转子的旋转磁场根据楞次定律而引起的电磁力产生。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，还包括适配器单元，所述适配器单元布置在所述风力涡轮机中并且联接至所述中空轴单元的外表面，以允许所述中空轴单元旋转以用于自由横摆并且由所述塔架本体支承，所述适配器单元包括内适配器和外适配器，所述内适配器和所述外适配器通过与布置在所述中空轴单元的所述外表面的上部上的突出部之间的一对横摆轴承结合而附接至所述中空轴单元的所述外表面。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，还包括转动基部组件，所述转动基部组件将与转子轴同轴联接的心轴以可旋转的方式支承至所述发电机的支承基部。

4.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，其特征在于，所述动力传递轴和所述中空轴单元包括通过连接器组装在一起的多个部分。

5.根据权利要求4所述的风力涡轮机，其特征在于，所述连接器包括：内轴承座，所述内轴承座具有用于将所述动力传递轴接纳在所述中空轴单元中的中心孔；外轴承座，所述外轴承座布置成围绕所述内轴承座；以及多个边缘部，所述多个边缘部以规则的间距形成在所述外轴承座的外表面上且附接至所述塔架本体的内壁，其中，所述内轴承座和所述外轴承座分别设置有一对上、下轴承组件。

6.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，还包括并联驱动机构，所述并联驱动机构包括：壳体，所述壳体具有用于接纳和保持所述动力传递轴的轴承座且联接至所述中空轴单元的下部部分；主齿轮，所述主齿轮附接至所述动力传递轴的保持在所述轴承座中的下端；多个子齿轮，所述多个子齿轮轴向地联接至所述壳体的下部部分，以与所述主齿轮以预定角度接合并且与多个发电机轴向地联接且轴向地联接在所述多个发电机的相应的轴处。

7.根据权利要求5所述的风力涡轮机，还包括水平驱动机构，所述水平驱动机构设置在对所述机舱组件进行支承的所述中空轴单元的下部部分与转动基部组件之间，所述水平驱动机构包括：壳体，所述壳体布置在所述中空轴单元的下部与所述转动基部组件之间；第一锥齿轮，所述第一锥齿轮固定至所述动力传递轴的穿过所述壳体暴露的下部；第二锥齿轮，所述第二锥齿轮布置成与所述第一锥齿轮接合并且联接至所述发电机的水平转子轴。

8.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，还包括用于调节所述旋转部的叶片的角度的桨距控制机构，其中，所述桨距控制机构包括：推拉杆，所述推拉杆布置在形成于所述机舱组件的所述主轴中的纵向中空部中；连杆和线性致动器，所述连杆和所述线性致动器分别联接至所述推拉杆的两个相反端部中的任一端部；以及枢转接合销，所述枢转接合销联接至所述连杆且偏心地布置至所述旋转部的所述叶片的每个端部上，使得所述叶片能够与所述旋转部的旋转轴线形成能够随风的方向而改变的预定角度。

9.一种风力涡轮机，包括：旋转部，所述旋转部设置有用于将风力转换成机械旋转动能的主轴，并且所述旋转部相对于地面水平地安装；机舱组件，所述旋转部的所述主轴安装在所述机舱组件中；动力传递轴，所述动力传递轴通过齿轮啮合竖向地连接至所述机舱组件的所述主轴，所述旋转部的旋转动能被传递至所述动力传递轴；中空轴单元，所述中空轴单元具有联接至所述机舱组件的下侧的上端以及向下延伸的下端；塔架，所述塔架包括塔架本体，所述塔架本体具有联接至所述中空轴单元的上部部分和固定至安装点支承件的下端，其中，所述动力传递轴设置在所述中空轴单元中；发电机，所述发电机包括：壳体、具有轴的多极转子和与所述转子间隔开的多个定子，其中，所述壳体联接并固定至所述中空轴单元的所述下端，使得通过借助于所述动力传递轴传递的所述旋转动能产生电能；转动基部组件，所述转动基部组件用于将心轴以可旋转的方式支承在所述发电机的支承基部上；以及反作用扭矩传递轴，所述反作用扭矩传递轴以可旋转的方式联接在所述中空轴单元和所述转动基部组件的两个环形齿轮之间。

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