风力发电机组的制作方法

1.本技术涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组。


背景技术：

2.随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。伴随着风电技术的不断发展，风力发电机组在电力系统中的应用日益增加。风力发电机组是将风能转化为电能的大型设备，通常设置于风能资源丰富的地区。
3.风力发电机组包括风轮和发电机。风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为轮轴的机械能，发电机在轮轴的带动下旋转发电。现有发电机的布局通常包括双馈/鼠笼发电机布局、直驱布局以及其他布局形式。目前，风力发电机组的结构比较成熟，但是，随着风力发电机组的功率和载荷越来越大，风力发电机组的结构也变得越来越大，越来越重，成本也随之高涨。也有风力发电机组将整个发电机布置于风力发电机组的塔筒内来降低风力发电机组顶部的重量。然而，这却阻挡了塔筒的通道,造成维护不便，人员通道堵塞等严重问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种风力发电机组，能够提高材料利用率，减小偏航扭矩。
5.本技术的一个方面提供一种风力发电机组。所述风力发电机组包括风轮、驱动链、发电机及塔筒，所述发电机包括转子及由所述塔筒的一部分构成的定子，所述风轮通过所述驱动链传动连接至所述转子，所述驱动链包括主轴及转向传动机构，所述风轮安装于所述主轴的一端，所述风轮的旋转轴线与所述塔筒的中轴线呈一定角度，所述转向传动机构用于将所述主轴的旋转方向变换至所述转子的旋转方向。
6.进一步地，所述转向传动机构包括相互啮合的锥齿轮对。
7.进一步地，所述锥齿轮对中的一个与所述主轴配合，所述锥齿轮对中的另一个与所述转子的转轴配合。
8.进一步地，所述驱动链还包括齿轮箱，所述齿轮箱设置在所述主轴与所述转向传动机构之间。
9.进一步地，所述转子布置于所述塔筒的外侧。
10.进一步地，所述转子布置于所述塔筒的内侧。
11.进一步地，所述塔筒的上端部构成所述定子，所述转子安装在所述塔筒的上端部。
12.进一步地，所述转子通过转子支持轴承可转动地安装于所述塔筒上。
13.进一步地，所述驱动链包括驱动链支架，所述驱动链支架通过偏航轴承可转动地安装于所述塔筒的顶端。
14.进一步地，所述驱动链还包括设置于所述驱动链支架上的轴承座，所述主轴通过主轴承可转动地安装在所述轴承座中。
15.本技术实施例的风力发电机组将发电机的定子由塔筒的一部分构成，使得原本的塔筒可以作为发电机的定子结构，从而充分利用了材料，提高了材料利用率。
16.而且，本技术实施例的风力发电机组通过采用转向传动机构，可以将风轮的扭矩转换到与发电机的扭矩方向一致，使得可以将发电机的旋转轴线布置成与塔筒的中轴线重合，从而可以使得整体偏航转动惯量减小，可以减小偏航扭矩。另外，由于本技术的发电机的定子已经和塔筒结合，电缆可以和定子相连，在风力发电机组的机头转动时，电缆不会转动，因此，在设计时甚至可以无需考虑电缆扭缆和解缆的问题，简化了设计。
附图说明
17.图1为本技术实施例的风力发电机组的立体示意图。
18.图2为本技术一个实施例的风力发电机组的剖视示意图。
19.图3为本技术另一个实施例的风力发电机组的剖视示意图。
20.图4为本技术又一个实施例的风力发电机组的剖视示意图。
21.图5为本技术再一个实施例的风力发电机组的剖视示意图。
具体实施方式
22.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本技术相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置的例子。
23.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
24.本技术实施例提供了一种风力发电机组。图1揭示了本技术实施例的风力发电机组100的立体示意图，图2揭示了本技术一个实施例的风力发电机组100的剖视示意图。如图1和图2所示，本技术一个实施例的风力发电机组100包括风轮110、驱动链120、发电机130及塔筒140。发电机130包括转子131及定子，其中，定子由塔筒140的一部分构成。发电机130的旋转轴线与塔筒140的中轴线重合。风轮110可以通过驱动链120传动连接至转子131。驱动链120包括主轴121及转向传动机构。风轮110安装于主轴121的一端，风轮110的旋转轴线与
塔筒140的中轴线呈一定角度，转向传动机构可以用来将主轴121的旋转方向变换至转子131的旋转方向。
25.转子131可以通过转子支持轴承133可转动地安装于塔筒140上。在一些实施例中，塔筒140的上端部构成定子，转子131安装在塔筒140的上端部。本技术的风力发电机组100可以使得发电机130的生产工位和使用工位一致，从而可以减少部件在制造过程中的反转需求，并且，制造过程的误差小，也不易将误差带到部件实际运行中去。而且，发电机130的受力条件较好，可以减小气隙，从而可以降低成本。
26.本技术实施例的风力发电机组100将发电机130的定子与塔筒140重合，定子由塔筒140的一部分构成，使得原本的塔筒140可以作为发电机130的定子结构，从而充分利用了材料，提高了材料利用率。
27.而且，本技术实施例的风力发电机组100通过采用转向传动机构，可以将风轮的扭矩转换到与发电机的扭矩方向一致，使得可以将发电机130的旋转轴线布置成与塔筒140的中轴线重合，从而可以使得偏航转动惯量减小，可以减小偏航扭矩。另外，由于本技术的发电机130的定子已经和塔筒140结合，电缆可以和定子相连，在风力发电机组100的机头转动时，电缆不会转动，因此，在设计时甚至可以无需考虑电缆扭缆和解缆的问题，简化了设计。
28.驱动链120包括驱动链支架124，驱动链支架124通过偏航轴承150可转动地安装于塔筒140的顶端。驱动链120还包括设置于驱动链支架124上的轴承座125，在一个实施例中，沿主轴121的长度方向上间隔设置一对轴承座125，轴承座125内设有主轴承(未标号)，主轴121可以通过主轴承可转动地安装在轴承座125中。
29.在一些实施例中，本技术的转向传动机构可以包括相互啮合的锥齿轮对122。锥齿轮例如可以为螺旋锥齿轮。本技术可以通过锥齿轮对122来转换扭矩方向。锥齿轮通常用于交角90度左右的两轴之间的传动。在本技术实施例中，将锥齿轮对122运用于风力发电机组100中，则可以将风轮110产生的扭矩转化为和塔筒140的中轴线一致，也就是与发电机130扭矩的方向相一致。而且，锥齿轮(尤其是螺旋锥齿轮)能高效传递扭矩，并适应驱动链变形。
30.在图2所示的实施例中，转子131布置于塔筒140的外侧，转子131可以通过转子支持轴承133可转动地安装在塔筒140的外侧。锥齿轮对122设置于主轴121与发电机130的转子131之间。锥齿轮对122可以提供一定的变速比以使得风轮110的转速与发电机130的转子131的转速相匹配。锥齿轮对122中的一个与主轴121配合，例如，锥齿轮对122中的一个可以安装在主轴121的另一端，锥齿轮对122中的另一个与转子131的转轴配合。从而，通过锥齿轮对122，可以将主轴121的旋转方向调整至与转子131的旋转方向相一致。
31.本技术实施例的风力发电机组100采用这种外置转子直驱结构，可以使得整体布置更加方便，对传统的结构改变最小，维护可以从塔筒140的外侧进行。
32.当风轮110转动时，风轮110的转动可以带动主轴121转动，主轴121的转动进而带动锥齿轮对122转动，从而可以带动发电机130的转子131转动。
33.图3揭示了本技术另一个实施例的风力发电机组100的剖视示意图。如图3所示，转子131布置于塔筒140的内侧，转子131可以通过转子支持轴承133可转动地安装在塔筒140的内侧。锥齿轮对122设置于主轴121与发电机130的转子131之间。锥齿轮对122中的一个与主轴121配合，例如，锥齿轮对122中的一个可以通过安装法兰安装在主轴121位于一对轴承
座125之间的位置，锥齿轮对122中的另一个与转子131的转轴配合。
34.本技术实施例的风力发电机组100采用这种内置转子直驱结构，可以使得整体布置更加方便，对传统的结构改变最小，维护可以从塔筒140的内部进行。
35.当风轮110转动时，风轮110的转动可以带动主轴121转动，主轴121的转动进而带动锥齿轮对122转动，从而可以带动发电机130的转子131转动。
36.图4揭示了本技术又一个实施例的风力发电机组100的剖视示意图。如图4所示，转子131布置于塔筒140的内侧，转子131可以通过转子支持轴承133可转动地安装在塔筒140的内侧。当锥齿轮对122无法提供较高的变速比来满足风轮110的转速与发电机130的转子131的转速之间的匹配时，本技术的风力发电机组100的驱动链120还可以包括齿轮箱123，齿轮箱123设置在主轴121与转向传动机构之间。例如，齿轮箱123设置于主轴121与锥齿轮对122之间。齿轮箱123设置在主轴121的另一端。锥齿轮对122中的一个与齿轮箱123的输出轴1230配合，锥齿轮对122中的另一个与转子131的转轴配合。在一个实施例中，齿轮箱123为增速齿轮箱123，从而来达到增速的目的。
37.本技术实施例的风力发电机组100为一种转子内置半直驱结构，维护可以从塔筒140的内部进行。
38.当风轮110转动时，风轮110的转动可以带动主轴121转动，主轴121的转动进而带动齿轮箱123转动，继而带动输出轴1230转动，输出轴1230的转动进一步带动锥齿轮对122转动，从而可以带动发电机130的转子131转动。
39.图5揭示了本技术再一个实施例的风力发电机组100的剖视示意图。如图5所示，转子131布置于塔筒140的外侧，转子131可以通过转子支持轴承133可转动地安装在塔筒140的外侧。在本实施例中，本技术的风力发电机组100的驱动链120还可以包括齿轮箱123，齿轮箱123设置在主轴121与转向传动机构之间。例如，齿轮箱123设置于主轴121与锥齿轮对122之间。齿轮箱123设置在主轴121的另一端。锥齿轮对122中的一个与齿轮箱123的输出轴1230配合，锥齿轮对122中的另一个与转子131的转轴配合。在一个实施例中，齿轮箱123为增速齿轮箱123，从而来达到增速的目的。
40.本技术实施例的风力发电机组100为一种转子外置半直驱结构，维护可以从塔筒140的外侧进行。
41.当风轮110转动时，风轮110的转动可以带动主轴121转动，主轴121的转动进而带动齿轮箱123转动，继而带动输出轴1230转动，输出轴1230的转动进一步带动锥齿轮对122转动，从而可以带动发电机130的转子131转动。
42.本技术实施例的风力发电机组100能够提高材料利用率，减小偏航扭矩，简化设计。
43.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。

技术特征：
1.一种风力发电机组，其特征在于：包括风轮、驱动链、发电机及塔筒，所述发电机包括转子及由所述塔筒的一部分构成的定子，所述风轮通过所述驱动链传动连接至所述转子，所述驱动链包括主轴及转向传动机构，所述风轮安装于所述主轴的一端，所述风轮的旋转轴线与所述塔筒的中轴线呈一定角度，所述转向传动机构用于将所述主轴的旋转方向变换至所述转子的旋转方向。2.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于：所述转向传动机构包括相互啮合的锥齿轮对。3.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于：所述锥齿轮对中的一个与所述主轴配合，所述锥齿轮对中的另一个与所述转子的转轴配合。4.如权利要求1或2所述的风力发电机组，其特征在于：所述驱动链还包括齿轮箱，所述齿轮箱设置在所述主轴与所述转向传动机构之间。5.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于：所述转子布置于所述塔筒的外侧。6.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于：所述转子布置于所述塔筒的内侧。7.如权利要求5或6所述的风力发电机组，其特征在于：所述塔筒的上端部构成所述定子，所述转子安装在所述塔筒的上端部。8.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于：所述转子通过转子支持轴承可转动地安装于所述塔筒上。9.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于：所述驱动链包括驱动链支架，所述驱动链支架通过偏航轴承可转动地安装于所述塔筒的顶端。10.如权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于：所述驱动链还包括设置于所述驱动链支架上的轴承座，所述主轴通过主轴承可转动地安装在所述轴承座中。

技术总结
本申请提供一种风力发电机组。该风力发电机组包括风轮、驱动链、发电机及塔筒，发电机包括转子及由塔筒的一部分构成的定子，风轮通过驱动链传动连接至转子，驱动链包括主轴及转向传动机构，风轮安装于主轴的一端，风轮的旋转轴线与塔筒的中轴线呈一定角度，转向传动机构用于将主轴的旋转方向变换至转子的旋转方向。本申请的风力发电机组能够提高材料利用率，减小偏航扭矩。小偏航扭矩。小偏航扭矩。


技术研发人员：王江乔
受保护的技术使用者：上海电气风电集团股份有限公司
技术研发日：2023.01.04
技术公布日：2023/6/28