风力发电机、风力发电机组及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电机设备领域，尤其涉及一种风力发电机、风力发电机组及其安装方法。
【背景技术】
[0002]风力发电机组的可靠性是风力发电机组的重要参数。而传动链作为风力发电机组的重要支撑结构，是风力发电机组的机械设计的关键组成。直驱式风力发电机组作为风电市场的主流技术方案，存在多种不同传动链形式，如单点支撑式和两点支撑式，
[0003]其中，两点支撑是指，主轴有两个轴承支撑，其中一个轴承轴向定位，另一个轴承轴向游动。有些风力发电机组将双轴承布置于轮毂内。另一些风力发电机组将双轴承布置于轮毂外，比如发电机内部或机舱内部。如图1至图4所示，其中，风力发电机组包括轮毂I和底座2等。
[0004]单点支撑是指，主轴由一个轴承支撑，通常是双列圆锥轴承，既承担轴向载荷，又承担径向载荷。
[0005]对于轮毂采用双轴承轴系的风力发电机组而言，由于叶轮载荷作用点位于两轴承中间，相较于轴承布置于轮毂体外的结构形式而言，力臂短，附加弯矩少，且作为轴承座的轮毂本体刚度好，使轴承等效载荷降低进而缩减了主轴承及传动链尺寸，整个轴系成本显著下降。尽管如此，对于直驱机组而言，由于轮毂与主轴系的一体化结构形式，存在如下问题:
[0006]若轴系与轮毂I装配完后，再与发电机及机舱的底座2对接。即风机吊装过程中，在塔顶，既要实现轮毂I的轴与机舱底座2的法兰连接，也要实现轮毂I与发电机转子的法兰连接。高空中实现双法兰面同时安装，工艺难度大，技术风险高，吊装成本较高。
[0007]若轴系与轮毂装配后，在车间或地面先完成轮毂轴系与发电机的装配，再整体吊装，然后依次安装三支叶片。由于起吊重量的大大增加，吊装成本亦显著增加。大大减弱了轮毂双轴承轴系的成本优势。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例提供一种风力发电机、风力发电机组及其安装方法，以解决采用双轴承支撑式轮毂的风力发电机组吊装困难的问题。
[0009]为达到上述目的，本发明提供一种风力发电机，其包括定子和套设在定子外的转子，风力发电机还包括与转子连接并驱动转子沿轴向移动的驱动部。
[0010]根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，包括塔筒、连接在塔筒顶端的机舱、与机舱的底座连接的发电机和与发电机连接的叶轮，发电机为上述的风力发电机，发电机的定子与机舱的底座连接，驱动部能够驱动转子移动至与叶轮连接的位置。
[0011 ]进一步地，发电机还包括定轴，定轴固定连接在底座上，定子通过定子固定连接件固定连接在定轴上。
[0012]进一步地，定轴的远离叶轮的一侧具有第一转子配合法兰，转子的远离叶轮的一侧设置有预连接法兰，第一转子配合法兰包括第一导向销孔，预连接法兰上设置有与第一导向销孔配合的第二导向销孔;或底座的朝向转子的一侧具有上设置有第二转子配合法兰，第二转子配合法兰包括第三导向销孔，预连接法兰上设置有与第三导向销孔配合的第二导向销孔。
[0013]进一步地，定轴的远离叶轮的一侧具有第一转子配合法兰，第一转子配合法兰包括第一预连接安装孔，转子包括预连接法兰，预连接法兰上设置有与第一预连接安装孔配合的第二预连接安装孔;或底座的朝向转子的一侧具有上设置有第二转子配合法兰，第二转子配合法兰包括第三预连接安装孔，转子包括预连接法兰，预连接法兰上设置有与第三预连接安装孔配合的第二预连接安装孔。
[0014]进一步地，转子通过预连接件与定轴预连接时，转子的预连接法兰与定轴的第一转子配合法兰之间具有第一间隙。
[0015]进一步地，驱动部设置在定子的定子支架上，驱动部为叶轮锁，叶轮锁的锁舌通过第一紧固连接件与转子连接。
[0016]根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组的安装方法，包括如下步骤:发电机吊装步骤:将转子通过预连接件预连接在定轴上，并吊装定子、转子和定轴，使定轴与底座固定连接;叶轮吊装步骤:吊装叶轮，使叶轮的叶轮轴与定轴固定连接;转子连接步骤:使驱动部驱动转子沿发电机的轴向移动，使转子与叶轮的轮毂贴合并固定连接。
[0017]进一步地，在发电机吊装步骤之前还包括:底座吊装步骤:将机舱的底座吊装至塔筒的顶端，并与塔筒固定连接。
[0018]进一步地，在转子连接步骤中，驱动部驱动转子沿发电机的轴向移动之前还包括步骤:拆除转子与定轴之间的预连接件;将导向销插入第一导向销孔和第二导向销孔内。
[0019]本发明的实施例的风力发电机能够通过驱动部使转子沿轴向移动，这样在风力发电机组吊装时，利用驱动部驱动转子，实现转子与轮毂的连接，由此避免了在叶轮吊装时需要同时实现两个法兰面的对接，降低了吊装难度和成本。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中的第一种风力发电机组的结构示意图；
[0021]图2为现有技术中的第二种风力发电机组的结构示意图；
[0022]图3为现有技术中的第三种风力发电机组的结构示意图；
[0023]图4为现有技术中的第四种风力发电机组的结构示意图；
[0024]图5为本发明的实施例的风力发电机组的结构示意图；
[0025]图6为本发明的实施例的风力发电机组的拆分结构示意图；
[0026]图7为图6中A处的局部放大图；
[0027]图8为图6中B处的局部放大图；
[0028]图9为本发明的实施例的风力发电机组的轮毂与定轴的侧视图；
[0029]图10为本发明的实施例的风力发电机组的安装方法中的叶轮轴与定轴连接后的结构示意图；
[0030]图11为图10中的C处的局部放大图；[0031 ]图12为本发明的实施例的风力发电机组的安装方法的叶轮轴与定轴连接后的局部放大结构示意图；
[0032]图13为本发明的实施例的风力发电机组的安装方法的转子与轮毂连接后的局部放大结构示意图。
[0033]附图标记说明:
[0034]10、塔筒;20、机舱;21、底座;30、发电机;31、定子;32、转子;321、预连接法兰;322、第二导向销孔;323、预连接件；324、导向销；325、第一间隙；33、驱动部；331、第一紧固连接件；34、定轴；341、第一转子配合法兰；342、第一导向销孔；343、第一预连接安装孔;40、叶轮;41、叶轮轴;42、轮毂;60、偏航轴承;70、叶片。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明实施例的风力发电机组及其安装方法进行详细描述。
[0036]如图5和图6所示，风力发电机组包括塔筒10、机舱20、发电机30和叶轮40。
[0037]具体地，塔筒10固定在地面或其他基座上，并用于支撑其他部分。
[0038]机舱20的底座21通过偏航轴承60连接在塔筒10的顶端。机舱20还包括偏航驱动、机舱控制柜、机舱罩等部件，其用于对风力发电机组进行控制。
[0039]发电机30与底座21连接，其用于将风能转化为电能，实现发电。
[0040]叶轮40与发电机30连接，其包括叶轮轴41、轮毂42、叶片70、变桨轴承、支撑在叶轮轴41和轮毂42之间的两个轴承。其中，叶轮轴41用于承载叶轮40的其他部件，并将叶轮40连接到其他部件上。轮毂42用于与安装叶片70以及与发电机30连接。叶片70通过变桨轴承连接在轮毂42上，并在风力驱动下转动，进而带动轮毂42转动，最终实现发电。
[0041]根据本发明的实施例，风力发电机包括定子31、套设在定子31外的转子32和与转子32连接并驱动转子32沿轴向移动的驱动部33。通过在风力发电机中添加驱动部33，利用其推动转子32沿轴向移动实现对转子32的位置的调节，这样在风力发电机组组装过程中，进行叶轮40的吊装时无需一次对齐多个法兰，降低吊装难度和吊装成本。
[0042]根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，该风力发电机组的发电机30为上述的风力发电机。其定子31与底座21连接，转子32套设在定子31外，并与叶轮40连接，受叶轮40驱动而转动，驱动部33与转子32连接，并驱动转子32沿发电机30的轴向移动，以使其移动至能够与叶轮40配合的位置。
[0043]优选地，发电机30还包括定轴34，定轴34固定连接在底座21上，定子31通过定子固定连接件固定连接在定轴34上。定轴34—方面用于与底座21连接，实现将发电机固定在底座21上的目的；另一方面用于承载定子31，实现定子31的固定。当然，在其他实施例中，发电机30可以省略定轴34，直接将叶轮40的叶轮轴41直接连接在底座21上，并将定子31直接固定在叶轮轴41上。采用发电机30包括定轴34，定轴34与叶轮轴41连接的方式可以减小轴的长度，一方面降低生产制造成本和制造难度，另一方面降低运输成本和运输难度，同时还可以降低吊装成本。
[0044]结合参见图7和图8，定轴34的远离叶轮40的一侧具有用于与转子32配合的第一转子配合法兰341。转子32的远离叶轮40的一侧设置有用于与定轴34与连接的预连接法兰321。为了方便运输，实现运输安装过程中转子32与定轴34的临时固定，以抵抗转子32受到的永磁发电机电磁拉力及其自身重力，第一转子配合法兰341包括第一预连接安装孔343(见图9)，预连接法兰321上设置有与第一预连接安装孔343配合的第二预连接安装孔，转子32通过预连接件323与定轴34连接，实现转子32的预连接。
[0045]当然，在其他实施例中，转子32还可以预连接在底座21上。若转子32预连接在底座21上，则底座21的朝向转子32的一侧上需设置第二转子配合法兰，该第二转子配合法兰用于与转子32的预连接法兰321配合。在第二转子配合法兰上设置第三预连接安装孔，预连接法兰321上设置有与第三预连接安装孔配合的第二预连接安装孔。同样，使用预连接件323依次穿过第二预安装孔和第三预安装孔将转子32连接在底座21上。
[0046]优选地，由于在风力发电机组吊装时需要利用驱动部33驱动转子32移动，以便与轮毂42对接，为了保证运动的可靠性和准确性，在第一转子配合法兰341上设置有第一导向销孔342，在预连接法兰321上设置有与第一导向销孔342配合的第二导向销孔322。需要驱动转子32运动时，将预连接件323拆下，将导向销324(见图12)依次穿过第二导向销孔322和第一导向销孔342，通过导向销324实现转子32相对定轴34轴向移动时的导向，同时导向销324还具有径向