紧凑型电液风力发电机组总成制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型电液风力发电机组总成，包括叶轮组件、壳体组件以及容纳在所述壳体组件中电机组件、液压马达组件、液压泵组件、配流块以及转筒，所述电机组件包括转子组件和定子组件，所述液压马达组件包括配流副以及柱塞副，所述配流副包括缸体与配流盘，所述叶轮组件与液压泵组件连接，所述液压泵组件输出高压油液并经配流块进入液压马达组件中，所述液压马达组件通过转筒与电机组件的转子组件连接使得所述转筒、缸体以及电机组件的转子组件同步旋转，实现从风能到液压能到电能的转换。本发明专利技术的风电机组电液高度融合，具有结构紧凑、体积小、重量轻、噪声低、高效节能、自冷却、功率密度高、可靠性高、长寿命等特点。长寿命等特点。长寿命等特点。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型电液风力发电机组总成


[0001]本专利技术属于发电
，特别涉及风电领域的电液风力发电机组总成。

技术介绍

[0002]风能作为一种清洁的可再生能源，是我国能源转型的重要支撑。目前，风力发电是最成熟、最具规模开发条件和极具商业化发展前景的发电方式之一，风力发电在改变能源结构、缓解环境污染等方面具有明显优势，越来越受国内外的关注，世界各国对风电的开发给予了高度重视。近期我国提出的“30.60碳中和”目标，提出了到2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦，2060年至少达到30亿千瓦，按此规划，2025年后年均新增风电装机将不低于60GW，换算投资额，按7000
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10000元/kw计算，我国未来风电每年新增投资额将达4000亿
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6000亿元规模，未来风电行业将进入快速发展阶段。
[0003]政策利好的同时，也应看到风电行业的面临的挑战，特别是风电行业与其他发电行业的竞争，还存在成本高、关键技术亟待突破等问题。2021年之后我国风电行业将正式进入“平价后时代”，在无补贴的情况下，行业对于发电效率提升、度电成本下降和经济效益要求更高。
[0004]其中，风电机组占风电项目建设成本约60％，因此，除去非技术方面，风电机组是风电能否实现平价的关键环节。
[0005]目前，风力发电机组普遍采用以增速齿轮箱为主传动的交流励磁双馈发电机和无齿轮箱直接驱动的多级永磁同步发电机。如图1所示，为传统箱式风力发电机组总成图，齿轮箱式风力发电机组包含增速齿轮箱1、联轴器3、发电机2，增速齿轮箱1一端与叶轮连接，另一端通过联轴器与发电机2连接，这种结构具有以下特点：(1)增速齿轮箱1为风力发电机组的最为关键部件之一，目前，增速齿轮箱存在加工困难、价格昂贵，并且失效率高，容易发生故障等问题，大量的实践证明，在风力发电机组的传动链中增速齿轮箱是最薄弱的环节；(2)传统箱式风力发电机组总成将增速齿轮箱1、联轴器3、发电机2轴向轴向排开，如图1所示，其占用空间大、重量重，尤其是增速齿轮箱1占据了60％以上的体积和重量；(3)增速齿轮箱1、联轴器3、发电机2等独立部件多处连接使风力发电机组结构复杂，能量转换和动力传递环节较多，装配同轴度不容易保证，易产生机械摩擦损失、振动噪音等；(4)传统齿轮箱式风力发电机组需要额外给增速齿轮箱1增设润滑装置以及需要额外给发电机增加冷却装置4，增加了设备的复杂性、额外能耗损失、以及建设运营成本。
[0006]另一种主流的风力发电机组类型为无齿轮箱直接驱动的多级永磁同步发电机，直驱式风力发电机组叶轮与发电机直接连接，省去增速齿轮箱，维修工作量显著降低，但直驱式永磁同步风力发电机组也存在以下问题：(1)由于发电机转速很低，故发电机极数很大，造成发电机体积庞大，重量大，约为齿轮箱式风力发电机组的10倍左右重量；(2)永磁同步发电机用材多，尤其是稀有金属用量大，受原材料的影响，其成本一直居高不下；(3)直驱式永磁同步风力发电机组变速恒频技术是通过电子控制实现，控制系统非常复杂，大功率整流逆变器对电子元器件要求高、价格高。
[0007]同时，随着风电发电机组的功率越来越大，增速齿轮箱、发电机等部件的体积和重量也越来越大，不仅难以加工，难以保证精度，连运输、装配、吊装都极其困难，还对地基要求也越来越高，影响了塔筒的建设成本，因此，传统的风电机组很难大幅度降低风电成本，平价化异常艰巨。
[0008]综上分析，风电机组“轻量化”是未来的一种趋势和技术研发的重点，风电机组一旦实现轻量化，批量制造的成本就更容易控制，也为未来大机组安装和实现“风火同价”提供了创新的解决方案。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于：针对目前传统风电机组中存在的问题，提供一种新型的具有结构紧凑、重量轻、体积小、功率密度高、可靠耐用的电液风电机组风电机组总成，旨在推动电液高度融合，实现风电平价发展。
[0010]本专利技术的技术方案实现方式：紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：包括叶轮组件、壳体组件以及容纳在所述壳体组件中的电机组件、液压马达组件、液压泵组件、配流块以及转筒，所述电机组件包括转子组件和定子组件，所述转筒与电机组件的转子组件连接，所述液压马达组件包括配流副以及柱塞副，所述配流副包括缸体的端部与配流盘，所述缸体与转筒连接，所述叶轮组件与液压泵组件连接，所述液压泵组件输出高压油液并经配流块进入液压马达组件中，所述液压马达组件通过转筒与电机组件的转子组件连接，使得所述转筒、缸体以及电机组件的转子组件同步旋转，实现从风能到液压能再到电能的转换。
[0011]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述液压马达组件还包括配流滑盘副，所述配流滑盘副包括斜盘以及支承在斜盘上的滑盘，所述滑盘为整体式盘状结构，所述滑盘与斜盘之间形成静压油膜支承。
[0012]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述配流块设置在壳体组件的壳体空腔内，所述液压马达组件的配流副支撑在配流块的一侧端面上，所述液压泵组件包括泵缸体和配流轴，所述配流轴抵接在配流块的另一侧端面上。
[0013]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述配流块上设置有向壳体空腔开口的配流块进油口，所述配流轴上设置有配流轴低压口，所述配流块进油口与配流轴低压口连通，工作时，所述壳体空腔的低压冷油从配流块进油口进入到泵缸体中，带走壳体空腔的热量，实现自冷却。
[0014]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述配流块上设置有配流块高压油槽，所述配流轴上设置有配流轴高压口，所述配流块高压油槽分别与配流轴高压口和配流盘上的高压配流口连通，工作时，从液压泵组件的配流轴高压口流出的高压油液通过配流块高压油槽进入到液压马达组件的缸体柱塞孔中，驱动液压马达组件的缸体、转筒以及电机组件的转子组件同步旋转。
[0015]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其在所述斜盘上设置有低压配流窗口，所述低压配流窗口与设置在壳体组件的后端盖上的出油口连通，所述后端盖上的进油口与壳体组件的壳体空腔连通，低压冷油从后端盖上的进油口进入壳体空腔内，工作时，所述壳体空腔的低压冷油从配流块进油口进入到液压泵组件的泵缸体中，经液压马达组件作
用后的低压油液从斜盘的低压配流窗口排出，实现液压油的吸入、排出。
[0016]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述斜盘上与后端盖对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面，在所述斜盘的圆柱滑弧面上具有构形为槽形的槽形低压口，所述槽形低压口分别与低压配流窗口和出油口连通。
[0017]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述斜盘上与后端盖对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面，在所述斜盘的圆柱滑弧面上具有构形为槽形的槽形低压口和槽形高压口，所述槽形低压口与出油口连通，所述槽形高压口与设置在后端盖上的高压油孔连通。
[0018]本专利技术所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其在所述后端盖上连接有阀组，所述阀组的进油口与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：包括叶轮组件、壳体组件以及容纳在所述壳体组件中的电机组件、液压马达组件、液压泵组件、配流块(35)以及转筒(11)，所述电机组件包括转子组件(9)和定子组件(8)，所述转筒(11)与电机组件的转子组件(9)连接，所述液压马达组件包括配流副以及柱塞副，所述配流副包括缸体(80)的端部与配流盘(90)，所述缸体(80)与转筒(11)连接，所述叶轮组件与液压泵组件连接，所述液压泵组件输出高压油液并经配流块(35)进入液压马达组件中，所述液压马达组件通过转筒(11)与电机组件的转子组件(9)连接，使得所述转筒(11)、缸体(80)以及电机组件的转子组件(9)同步旋转，实现从风能到液压能再到电能的转换。2.根据权利要求1所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：所述液压马达组件还包括配流滑盘副，所述配流滑盘副包括斜盘(40)以及支承在斜盘(40)上的滑盘(50)，所述滑盘(50)为整体式盘状结构，所述滑盘(50)与斜盘(40)之间形成静压油膜支承。3.根据权利要求2所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：所述配流块(35)设置在壳体组件的壳体空腔(34)内，所述液压马达组件的配流副支撑在配流块(35)的一侧端面上，所述液压泵组件包括泵缸体(122)和配流轴(126)，所述配流轴(126)抵接在配流块(35)的另一侧端面上。4.根据权利要求3所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：所述配流块(35)上设置有向壳体空腔(34)开口的配流块进油口(36)，所述配流轴(126)上设置有配流轴低压口(126a)，所述配流块进油口(36)与配流轴低压口(126a)连通，工作时，所述壳体空腔(34)的低压冷油从配流块进油口(36)进入到泵缸体(122)中，带走壳体空腔(34)的热量，实现自冷却。5.根据权利要求4所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：所述配流块(35)上设置有配流块高压油槽(37)，所述配流轴(126)上设置有配流轴高压口(126b)，所述配流块高压油槽(37)分别与配流轴高压口(126b)和配流盘(90)上的高压配流口(92)连通，工作时，从液压泵组件的配流轴高压口(126b)流出的高压油液通过配流块高压油槽(37)进入到液压马达组件的缸体柱塞孔(81)中，驱动液压马达组件的缸体(80)、转筒(11)以及电机组件的转子组件(9)同步旋转。6.根据权利要求2所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：在所述斜盘(40)上设置有低压配流窗口(43)，所述低压配流窗口(43)与设置在壳体组件的后端盖(33)上的出油口(33b)连通，所述后端盖(33)上的进油口(33a)与壳体组件的壳体空腔(34)连通，低压冷油从后端盖(33)上的进油口(33a)进入壳体空腔(34)内，工作时，所述壳体空腔(34)的低压冷油从配流块进油口(36)进入到液压泵组件的泵缸体(122)中，经液压马达组件作用后的低压油液从斜盘(40)的低压配流窗口(43)排出，实现液压油的吸入、排出。7.根据权利要求6所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：所述斜盘(40)上与后端盖(33)对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面(45)，在所述斜盘(40)的圆柱滑弧面(45)上具有构形为槽形的槽形低压口(46)，所述槽形低压口(46)分别与低压配流窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟彪，
申请(专利权)人：钟彪，
类型：发明
国别省市：