一种紧凑型半直驱风电机组传动系统的制作方法

本发明涉及一种紧凑型半直驱风电机组传动系统。

背景技术：

因半直驱机组兼具直驱机组和双馈机组的优势，相比双馈风力发电机组，中速永磁机组相比双馈型风机，无高速齿轮箱高速级故障、较少的维护量和良好电网故障穿越能力，从全寿命周期的考虑，其具有降低的度电成本。在风力发电机组向大型化发展过程中，半直驱机组技术发展不断受到青睐。虽然一定功率范围内半直驱机组全寿命周期的度电成本有一定优势，但是机组关键部件的生产成本较高，如发电流、发电机及联轴器等，在保证机组性能、可靠性、可维护性等性能的情况下，应尽可能地降低机组生产成本，以保持一定市场竞争优势。半直驱机组多为紧凑型机组，主要体现在机组传动系统结构，不同的传动链结构对机组可靠性、可维护性、机舱重量及长度等影响较大。

风机传动系统结构对风机整体设计有决定性的影响，结构紧凑可靠的传动系统结构可有效降低风机成本，提高风机的市场竞争力。

目前市场上典型的机组传动链布局根据主轴轴承、齿轮箱和发电机的不同结构形式可划分为三种：

第一种为分体式结构，此结构是主轴轴承、齿轮箱、发电机为分体式，为传统的“三点式”结构或是双轴承结构(分体式轴承座)，此传动链结构简单，设计难度较低，维护简单，但是尺寸链较长，齿轮箱受载复杂，齿轮箱的可靠性差，机舱重量和尺寸加大。

第二种为部分集成式机构，如主轴轴承与齿轮箱集成或是齿轮箱与发电机集成设计，最典型的为齿轮箱和发电机集成设计，此种结构无联轴器，齿轮箱二级太阳轮直接输出驱动发电机轴，结构简单，但是齿轮箱无过载保护且容易受轴电流的影响，对机组性能产生一定的影响。

第三种为全集成结构，即主轴轴承、齿轮箱和发电机三者完全集成在一起，此传动链结构紧凑，机舱重量和尺寸较小，但是对零部件的设计制造能力要求较高，可维护性较差。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种紧凑型半直驱风电机组传动系统，本发明在保证机组性能、可靠性、可维护性等性能的情况下，可以有效提高齿轮箱的可靠性，降低机舱重量和长度，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种紧凑型半直驱风电机组传动系统，包括依次相连的风轮系统、主机架、主轴、齿轮箱和发电机，所述主轴外设置有整体抱合式的主机架，所述主轴为法兰盘结构，一端与通过法兰连接轮毂，一端通过法兰与齿轮箱连接，齿轮箱为半直驱齿轮箱，为一级或两级行星结构，齿轮箱的一级或二级太阳轮为直接输出轴。

进一步的，所述风轮系统安装有变桨系统及叶片，所述变桨系统与叶片相对应设置。

进一步的，所述主轴承为大型双列圆锥滚子轴承。

进一步的，所述齿轮箱为半直驱齿轮箱，与发电机集成为一体。

进一步的，太阳轮为齿轮箱的输出轴，一端为齿轮与齿轮箱的行星齿轮啮合，一端为光轴与联轴器通过涨紧套连接。

进一步的，齿轮箱与发电机通过法兰连接。

进一步的，所述发电机为永磁发电机，发电机为后端驱动，齿轮箱太阳轮穿过发电机空心驱动轴从后端通过联轴器驱动发电机，发电机驱动轴与联轴器通过法兰连接。

进一步的，发电机前端与齿轮箱法兰连接，发电机后端盖上预留制动器安装座。

进一步的，所述联轴器为膜片式或连杆结构式联轴器。

进一步的，所述发电机为永磁发电机，发电机为后端驱动，齿轮箱太阳轮穿过发电机空心驱动轴从后端通过联轴器驱动发电机，发电机驱动轴与联轴器通过法兰连接，发电机前端与齿轮箱法兰连接，发电机后端盖上预留制动器安装座。

进一步的，所述联轴器为膜片式或连杆结构式联轴器。

进一步的，所述联轴器具有绝缘、力矩保护及误差补偿功能，避免齿轮箱的过载及受轴电流影响，补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明用于紧凑型风力发电机组传动系统结构设计，该传动系统主机架为整体抱合式，取消了轴承座设计，可提高传动系统的可靠性；

本发明通过单个大型双列圆锥滚子轴承的设计，取消了传统的主轴改为法兰式主轴的设计以及齿轮箱和发电机集成设计，具有结构紧凑、传动链总长度短、重量轻及可靠性高等特点；

本发明的传动系统设计有联轴器可以有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量；

本发明的联轴器安装在发电机的后端，维护方便且维护成本较低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意主视图；

图2为本发明的结构示意剖视图。

其中，1、风轮系统，2、主轴系统，3、齿轮箱，4、发电机，5、主轴，6、主轴轴承的固定螺栓，7、主轴轴承，8、主机架，9、齿轮箱输入法兰，10、齿轮箱太阳轮，11、发电机驱动轴法兰，12、联轴器。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在目前市场上典型的机组传动链布局虽然有多种形式，但是均不能满足机组性能，且结构复杂，维修和维护时非常不便的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种紧凑型半直驱风电机组传动系统结构，在保证机组性能、可靠性、可维护性等性能的情况下，可以有效提高齿轮箱3的可靠性，降低机舱重量和长度，降低生产成本。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种紧凑型半直驱风电机组传动系统结构，该结构包含风轮系统1、主机架、主轴、主轴承、齿轮箱3、发电机4、联轴器等部件。

风轮系统1安装有变桨系统、变桨轴承及叶片等部件。

主机架为抱合式主机架，为整体式结构。

主轴为法兰盘结构，一端与通过法兰连接轮毂，一端通过法兰与齿轮箱3连接。

主轴承为大型双列圆锥滚子轴承。

齿轮箱3为半直驱齿轮箱3，与发电机4集成设计，为一级或两级行星结构，齿轮箱3一级或二级太阳轮直接输出，太阳轮一端为齿轮与行星齿轮啮合，一端为光轴与联轴器通过涨紧套连接，齿轮箱3与发电机4通过法兰连接。

发电机4为永磁发电机4，发电机4为后端驱动，齿轮箱太阳轮穿过发电机4空心驱动轴从后端通过联轴器驱动发电机4，发电机驱动轴与联轴器通过法兰连接，发电机前端与齿轮箱法兰连接，发电机后端盖上预留制动器安装座。

联轴器为膜片式或连杆结构式联轴器，联轴器上制动盘、与齿轮箱输出太阳轮连接的涨紧套、与发电机驱动轴连接的法兰、具有绝缘功能的中间管和起保护作用的力矩限制器。

本发明用于紧凑型风力发电机组传动系统结构设计，该传动系统主机架为整体抱合式，取消了轴承座设计，可提高传动系统的可靠性；单个大型双列圆锥滚子轴承的设计，取消了传统的主轴改为法兰式主轴的设计以及齿轮箱和发电机集成设计，具有结构紧凑、传动链总长度短、重量轻及可靠性高等特点；传动系统设计有联轴器可以有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。另外，因联轴器安装在发电机的后端，维护方便且维护成本较低。

一种紧凑型半直驱风电机组传动系统结构，主要由风轮系统1、主轴系统2，齿轮箱3，发电机4和联轴器12组成，齿轮箱3和发电机4集成设计。主轴系统2由主轴5、轴承7、主机架8组成。齿轮箱太阳轮10为齿轮箱3的输出轴；发电机驱动轴法兰11为发电机4的输入轴。

本发明是一种部分集成式紧凑型机组传动链结构，主机架和大型双列圆锥滚子轴承设计的主轴系统2，可缩短传动链长度、减轻重量并提高可靠性；齿轮箱3和发电机4集成设计结构及联轴器12，可有效解决齿轮箱3的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机4与齿轮箱3对中误差及齿轮箱太阳轮10的浮动量。外部风载通过风轮系统1，主轴系统2、齿轮箱3、联轴器12传递给发电机4。主轴系统2与齿轮箱输入法兰9连接。齿轮箱太阳轮10为齿轮箱3的输出轴，一端与齿轮箱3的行星级啮合；齿轮箱太阳轮10穿过发电机4的空心驱动轴，与联轴器12连接；联轴器12通过联轴器法兰与发电机驱动轴法兰11连接。齿轮箱3输入端传来的动力通过齿轮箱太阳轮10、联轴器12传递给发电机4的发电机驱动轴法兰11。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。