專利名稱：一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的制作方法
技術領域：
一種直驅(qū)風力發(fā)電機組技術領域[0001]本實用新型涉及風力發(fā)電技術領域，特別涉及一種直驅(qū)風力發(fā)電機組。
技術背景[0002]風電是一種清潔的可再生能源，具有廣泛的發(fā)展前景。[0003]風力發(fā)電機組是一種能夠?qū)L能轉化為電能的裝置。風力發(fā)電機組按照功率傳遞的機械連接方式不同，可分為有齒輪箱式風力發(fā)電機組和無齒輪箱的直驅(qū)式風力發(fā)電機組。直驅(qū)式風力發(fā)電機組，是一種由風輪直接驅(qū)動發(fā)電機的風力發(fā)電裝置，亦稱無齒輪風力發(fā)電機組。直驅(qū)風力發(fā)電機組免去了齒輪箱這一傳統(tǒng)部件，能有效地減少由于齒輪箱內(nèi)齒輪的磨損、斷裂等問題而造成的機組故障，并可有效提高系統(tǒng)運行的可靠性和壽命，減少維護成本。傳統(tǒng)的直驅(qū)風力發(fā)電機組主要由風輪系統(tǒng)、發(fā)電機、機艙和塔架組成。風輪系統(tǒng)受風的作用而轉動，并帶動發(fā)電機轉動。發(fā)電機將風輪系統(tǒng)所具有的動能轉化為電能輸出并儲存。[0004]在傳統(tǒng)的直驅(qū)風力發(fā)電機組中，發(fā)電機有兩種安裝方式。一種為后置式機組，即發(fā)電機與風輪系統(tǒng)安置在塔筒的兩側。風輪系統(tǒng)轉動，帶動主軸轉動。主軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機轉子軸相連，并由主軸帶動發(fā)電機轉子軸轉動。發(fā)電機將這種轉動動能轉換為電能。另一種為前置式機組，即風輪系統(tǒng)與發(fā)電機處于塔架一側。由風輪系統(tǒng)直接帶動發(fā)電機轉子軸轉動，發(fā)電機將這種轉動動能轉換為電能。[0005]綜上所述，在傳統(tǒng)的直驅(qū)風力發(fā)電機組中，兩種發(fā)電機的安裝方式均存在缺陷。后置式機組由于發(fā)電機與風輪系統(tǒng)分置于塔筒兩側，導致機艙體積增大，并且后置式機組是通過聯(lián)軸器實現(xiàn)主軸與發(fā)電機轉子軸的連接，此連接方式使得機組結構較為復雜。前置式發(fā)電機組由于發(fā)電機與風輪系統(tǒng)置于塔架一側并質(zhì)量集中于機組頭部，不僅使機組頭部載荷變大，還導致機組重心與塔架重心相偏離，這種偏離增加了直驅(qū)風力發(fā)電機組在工作過程中的不安全性。[0006]有鑒于此，亟待針對現(xiàn)有直驅(qū)風力發(fā)電機組進行優(yōu)化設計，以克服上述結構所存在的缺陷。實用新型內(nèi)容[0007]本實用新型要解決的技術問題為提供一種結構緊湊并且機組質(zhì)量分布較為合理的直驅(qū)風力發(fā)電機組。[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括主軸、機架和風輪系統(tǒng)；所述機架具有機架艙，所述機架艙的內(nèi)艙壁上設置有定子部件；所述主軸的一端伸入到所述機架艙中并與所述機架可旋轉連接，其另一端與所述風輪系統(tǒng)連接所述主軸上設置有位于所述機架艙內(nèi)部并與所述定子部件相配合的轉子部件。[0009]優(yōu)選地，所述主軸上設置有轉子支架，所述轉子部件通過所述轉子支架與所述主軸連接。[0010]優(yōu)選地，所述轉子支架上設置有安裝槽，所述轉子部件設置于所述安裝槽中。[0011]優(yōu)選地，所述機架于所述機架艙的內(nèi)部設有機架凸出部，所述主軸通過軸承與所述機架凸出部可旋轉連接。[0012]優(yōu)選地，所述軸承為雙列圓錐滾子軸承，所述雙列圓錐滾子軸承具有軸承外圈和兩個軸承內(nèi)圈；兩個所述軸承內(nèi)圈與所述主軸過盈配合，所述軸承外圈與所述機架通過螺栓連接。[0013]優(yōu)選地，所述主軸伸入到所述機架艙一端的端面設置有軸承擋板，所述軸承擋板與所述軸承相抵接。[0014]優(yōu)選地，在所述機架艙的開口位置，所述機架連接有定子密封板，所述主軸連接有轉子密封板；所述定子密封板的內(nèi)端部與所述轉子密封板的外端部發(fā)生重疊。[0015]優(yōu)選地，在重疊位置所述定子密封板的內(nèi)端部與轉子密封板的外端部之間進一步設有密封部件。[0016]優(yōu)選地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組還包括偏航系統(tǒng)，所述偏航系統(tǒng)包括偏航電機和偏航軸承；所述偏航電機設置于所述機架上，所述偏航軸承設置于所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的塔架上并且與所述偏航電機配合連接。[0017]優(yōu)選地，所述偏航軸承包括偏航軸承外圈和偏航軸承內(nèi)圈，所述偏航軸承外圈與所述機架連接，所述偏航軸承內(nèi)圈與塔架連接。[0018]在本實用新型提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組中，所述主軸伸入到所述機架艙中，并所述機架艙的內(nèi)艙壁上設置有定子部件；所述主軸上設置有位于所述機架艙內(nèi)部并與所述定子部件相配合的轉子部件。上述結構設計不僅使得本實用新型整體結構緊湊，并且發(fā)電機組的重心與機組塔架軸線偏距較小，減小了機組頭部承重壓力。


[0019]圖1為本實用新型所提供的直驅(qū)式風力發(fā)電機組的結構示意圖；[0020]圖2為本實用新型所提供的直驅(qū)式風力發(fā)電機組的局部結構的結構示意圖；[0021]圖3為本實用新型一種實施例中主軸支架處的局部結構的結構示意圖；[0022]其中，圖1至圖3中部件名稱與附圖標記之間的對應關系為[0023]主軸1 ；轉子支架11 ；安裝槽111 ；軸承擋板12 ；轉子密封板13 ；[0024]機架2 ；機架艙21 ；機架突出部211 ；定子密封板22 ；[0025]風輪系統(tǒng)3 ；[0026]定子部件4 ；轉子部件5 ；[0027]軸承6 ；軸承外圈61 ；軸承內(nèi)圈62 ；[0028]偏航系統(tǒng)7 ；偏航電機71 ；偏航軸承72。
具體實施方式
[0029]本實用新型的核心為提供一種直驅(qū)風力發(fā)電機組，該直驅(qū)風力發(fā)電機組通過其結構設計能夠使本實用新型的整體結構緊湊，并且發(fā)電機組的重心與機組塔架軸線偏距較小，減小了機組頭部承重壓力。[0030]為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。[0031]請參考圖1和圖2，圖1為本實用新型所提供的直驅(qū)式風力發(fā)電機組的結構示意圖；圖2為本實用新型所提供的直驅(qū)式風力發(fā)電機組的局部結構的結構示意圖。[0032]現(xiàn)有技術中，一般的風力發(fā)電機組包括主軸1、機架2和風輪系統(tǒng)3。風輪系統(tǒng)3 安裝于主軸1的一端，能夠?qū)L能轉變?yōu)轱L輪系統(tǒng)的動能，通過風輪旋轉帶動主軸1轉動。 機架2主要用于支撐主軸1，使其能夠穩(wěn)定轉動，實現(xiàn)能量轉換。[0033]本實用新型所提供的一種直驅(qū)風力發(fā)電機組在現(xiàn)有技術的基礎做出了如下的結構優(yōu)化。[0034]其中，機架2具有機架艙21，用于容置主軸1的伸入端及發(fā)電組件。機架艙21開設有一個用于主軸1伸入的機架艙口，機架艙21于機架艙口向其內(nèi)部延伸的部分呈圓筒狀設計，與機架艙口相對的機架艙21部分封閉。于機架艙21呈圓筒狀部分的內(nèi)艙壁上設置有定子部件4。[0035]主軸1 一端通過機架艙口伸入到機架艙21中，并與機架2可旋轉連接。于主軸1 位于機架艙21內(nèi)部的主軸1外側壁上設置有轉子部件5，并且轉子部件5與定子部件4之間保持一定距離，使其在做相對旋轉運動的過程中不發(fā)生摩擦。主軸1的另外一端則與風輪系統(tǒng)3相連接，風輪系統(tǒng)3能夠?qū)L能轉變?yōu)轱L輪的動能，風輪帶動主軸1轉動。[0036]作為本領域的一種公知，當線圈與磁性部件之間具有相對的運動，線圈中才有可能產(chǎn)生電動勢。所以，本實用新型中定子部件4可以為線圈或者磁性部件，轉子部件5則為相應的磁性部件或者線圈。當主軸1帶動轉子部件5旋轉時，定子部件4與轉子部件5就發(fā)生一個相對運動，因此能夠?qū)⒅鬏S1具有的動能轉化為電能。[0037]為了保證提供穩(wěn)定的電動勢，定子部件4與轉子部件5之間的相對距離應當盡量保持一致。在本實用新型中，定子部件4設置于機架艙21具有的圓筒狀設計部分就保證了與轉子部件5之間相對距離的不變，也因此能夠保證本實用新型提供的電動勢較為穩(wěn)定。[0038]請參考圖3，圖3為本實用新型一種實施例中主軸支架處的局部結構的結構示意圖。[0039]具體地，本實用新型于主軸1上設置有轉子支架11，轉子部件5通過轉子支架11 與主軸1相連接。該結構設計能夠通過調(diào)整轉子支架11結構長度，較為簡便地調(diào)整定子部件4與轉子部件5之間的相對間距。[0040]如圖3所示，轉子支架11上設置有安裝槽111，轉子部件5設置于安裝槽111中。 安裝槽111便于實現(xiàn)轉子部件5與轉子支架11的連接。[0041]主軸1伸入到機架艙21中并與機架2通過軸承6實現(xiàn)可旋轉連接，在工作過程中為了保證機架2與軸承6之間運行穩(wěn)定，機架2與軸承6之間的配合應當較為緊密；同時還需要保證主軸1與機架2艙21內(nèi)壁之間具有一定的裝配空間，因此機架2于機架艙21的內(nèi)部設有機架突出部211，機架突出部211用于支撐軸承6并保證軸承6托起主軸1。主軸 1上套設有軸承6，軸承6穩(wěn)定地卡接于機架突出部211上，當軸承6轉動時能夠保證軸承 6與機架2之間不發(fā)生震動，因此提高了本實用新型的穩(wěn)定性。[0042]本實用新型所提供的直驅(qū)型風力發(fā)電機組，通過主軸1帶動安裝于主軸1上的轉子部件5實現(xiàn)能量轉換因此主軸1與機架2之間需要實現(xiàn)可旋轉連接。上述，主軸1上設置有軸承6，軸承6不僅保證實現(xiàn)主軸1的旋轉，同時要對主軸1具有支撐作用。主軸1自身重量較大，同時，與主軸1相連接的還有風輪系統(tǒng)3和轉子部件5，因此主軸1對軸承6施加的載荷較大，為了保證軸承6能夠承受較大的載荷，本實用新型選用圓錐滾子軸承，其具體結構設計如下。[0043]本實用新型采用雙列圓錐滾子軸承，雙列圓錐滾子軸承6具有一個軸承外圈61和兩個軸承內(nèi)圈62，兩個軸承內(nèi)圈62與主軸1過盈配合。滾子軸承具有能夠承受較大軸向及徑向載荷的特性，并且本實用新型具體地采用雙列滾子軸承6，所以能夠保證軸承6承受主軸1施加的較大載荷。為了保證雙列圓錐滾子軸承6與機架2之間的穩(wěn)定連接，軸承6外圈61與機架2通過螺栓進行連接。[0044]雖然軸承6與主軸1采用過盈配合，但是，為了保證主軸1與軸承6之間在長時間運行之后不發(fā)生分離，具體地，于主軸1伸入到機架2艙21 —端的端面上設置有軸承擋板 12，軸承擋板12與軸承6相抵接。軸承擋板12與主軸1之間采用螺栓連接，當然其他能夠?qū)崿F(xiàn)主軸1與軸承擋板12剛性連接的連接方式均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。當主軸 1因長時間運行而具有向風輪系統(tǒng)3側移動的趨勢時，通過軸承6對軸承擋板12的止步作用使得主軸1不會發(fā)生移動。[0045]主軸1安裝于機架艙21中，機架2的開口位置與主軸1之間存在較大的開口縫隙， 為了實現(xiàn)機架艙21內(nèi)部與外部環(huán)境保持相對的密封，本實用新型于機架艙2的開口部位設置定子密封板22，于主軸1上設置有轉子密封板13，并且定子密封板22的內(nèi)端部與轉子密封板13的外端部發(fā)生重疊。上述結構設計實現(xiàn)機架艙21的開口處與主軸1之間的無縫銜接，從而實現(xiàn)機架艙21內(nèi)部與外部環(huán)境保持相對的密封。需要說明的是，上述定子密封板 22的內(nèi)端部與轉子密封板13的外端部均是以主軸1的軸線作為參照，以定子密封板22和轉子密封板13靠近該軸線的端部定義為內(nèi)端部，以遠離該軸線的端部定義為外端部。[0046]為了進一步保證密封效果，于定子密封板22的內(nèi)端部與轉子密封板13的外端部之間設有密封部件。因為風力發(fā)電機組是通過風輪系統(tǒng)3將風能轉變?yōu)轱L輪系統(tǒng)的動能， 并通過發(fā)電機將這種動能轉化為電能，所以只有當風輪系統(tǒng)3正對風向時，才能最大程度地對風能進行轉化。然而，風向為不確定的，所以風輪系統(tǒng)3時常需要改變水平角度以應對各種風向。為解決直驅(qū)風力發(fā)電機組的偏向問題，于機組上安裝偏航系統(tǒng)7，偏航系統(tǒng)7包括偏航電機71和偏航軸承72，偏航電機71設置于機架2上，并保持偏航電機71相對于機架2的固定；偏航軸承72設置于用于支撐本實用新型的塔架上，并與偏航電機71相配合。 當需要改變機組的水平角度時，能夠通過驅(qū)動偏航電機71使機組于偏航軸承72上轉動。[0047]具體地，機架2與偏航軸承72以及偏航軸承72與塔架之間的連接關系為偏航軸承72的偏航軸承外圈61與機架2相連接，機架2能夠通過偏航軸承外圈做相對于偏航軸承內(nèi)圈的轉動；偏航軸承內(nèi)圈與塔架相連接，偏航電機71與偏航軸承內(nèi)圈配合能夠使偏航電機71帶動機架2做相對于塔架的轉動。[0048]綜上所述，在本實用新型中，由于主軸1和設于主軸1上的轉子部件5均位于機架艙21的內(nèi)部，同時定子部件4設于機架艙21的內(nèi)壁上，因而相當于發(fā)電機整體內(nèi)置于機架艙21中，使得該發(fā)電機組的整體結構緊湊；同時，由于發(fā)電機的重心處于塔架的內(nèi)部，因而風輪系統(tǒng)3的中心到塔架的中心的距離變短，從而減小了機組頭部承重壓力。[0049]以上對本實用新型所提供的一種直驅(qū)風力發(fā)電機組進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括主軸(1)、機架( 和風輪系統(tǒng)(3)；其特征在于，所述機架( 具有機架艙(21)，所述機架艙的內(nèi)艙壁上設置有定子部件；所述主軸(1)的一端伸入到所述機架艙中并與所述機架( 可旋轉連接，其另一端與所述風輪系統(tǒng)C3)連接所述主軸(1)上設置有位于所述機架艙內(nèi)部并與所述定子部件 ⑷相配合的轉子部件(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述主軸(1)上設置有轉子支架(11)，所述轉子部件( 通過所述轉子支架(11)與所述主軸(1)連接。
3.根據(jù)權利要求2所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述轉子支架(11)上設置有安裝槽(111)，所述轉子部件(5)設置于所述安裝槽(111)中。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述機架( 于所述機架艙的內(nèi)部設有機架凸出部011)，所述主軸(1)通過軸承(6)與所述機架凸出部011)可旋轉連接。
5.根據(jù)權利要求4所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述軸承(6)為雙列圓錐滾子軸承，所述雙列圓錐滾子軸承具有軸承外圈(61)和兩個軸承內(nèi)圈(6 ；兩個所述軸承內(nèi)圈 (62)與所述主軸(1)過盈配合，所述軸承外圈(61)與所述機架( 通過螺栓連接。
6.根據(jù)權利要求4所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述主軸(1)伸入到所述機架艙—端的端面設置有軸承擋板(12)，所述軸承擋板(1 與所述軸承(6)相抵接。
7.根據(jù)權利要求1至3任一項所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，在所述機架艙(21)的開口位置，所述機架( 連接有定子密封板(22)，所述主軸(1)連接有轉子密封板 (13)；所述定子密封板0 的內(nèi)端部與所述轉子密封板(1 的外端部發(fā)生重疊。
8.根據(jù)權利要求7所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，在重疊位置所述定子密封板(22)的內(nèi)端部與轉子密封板(1 的外端部之間進一步設有密封部件。
9.根據(jù)權利要求1至3任一項所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組還包括偏航系統(tǒng)(7)，所述偏航系統(tǒng)(7)包括偏航電機(71)和偏航軸承(7 ；所述偏航電機(71)設置于所述機架( 上，所述偏航軸承(7 設置于所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的塔架上并且與所述偏航電機(71)配合連接。
10.根據(jù)權利要求9所述直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，所述偏航軸承(7 包括偏航軸承外圈和偏航軸承內(nèi)圈，所述偏航軸承外圈與所述機架( 連接，所述偏航軸承內(nèi)圈與塔架連接。
專利摘要本實用新型公開了一種直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括主軸(1)、機架(2)和風輪系統(tǒng)(3)；所述機架(2)具有機架艙(21)，所述機架艙(21)的內(nèi)艙壁上設置有定子部件(4)；所述主軸(1)的一端伸入到所述機架艙(21)中并與所述機架(2)可旋轉連接，其另一端與所述風輪系統(tǒng)(3)連接所述主軸(1)上設置有與所述第一發(fā)電組件(4)相配合的轉子部件(5)。本實用新型所提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組由于采用發(fā)電裝置分置于機架與主軸上的發(fā)電方式，使得其整體結構緊湊，并且發(fā)電機組的重心與機組塔架軸線偏距較小，減小了機組頭部承重壓力。
文檔編號F03D9/00GK202250619SQ20112034810
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權日2011年9月16日
發(fā)明者侯洪濱, 張新玉, 王杰, 陳修強 申請人:三一電氣有限責任公司