一种改进的风力涡轮机驱动系统技术方案

风力涡轮机，包括塔架（１１），支撑框架（４１）以及驱动系统，所述驱动系统包含旋翼座（１３），通过前轴承（４３）和后轴承（４５）支撑的主轴（２１），位于相对塔架（１１）旋翼座（１３）对侧的发电机（３１），以及位于发电机壳体（３３）和支撑框架（４１）之间的耦合元件（３９），所述发电机（３１）带有与主轴（２３）刚性连接的电机轴；所述耦合元件（３９）设置于这样一个表面上：该表面基本上与平面Ｙ－Ｚ共面，所述Ｙ－Ｚ平面与位于后轴承（４５）中心的主轴（２１）Ｘ轴线垂直，且被设置成允许所述发电机壳体（３３）能够在主轴（２１）轴线（Ｘ）方向上被置换，但阻止所述发电机壳体（３３）能够在主轴（２１）轴线（Ｘ）方向上被旋转置换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种风力涡轮机，尤其涉及一种使用直接通过主轴驱动的发电机的无 传动齿轮风力涡轮机的驱动系统结构。
技术介绍
现有技术中，有变速箱和无变速箱风力涡轮机的驱动系统结构都为大家所熟知。在第一种情况中，变速箱和发电机可以作为独立部件连续地设置，或者设置在一 个独立的单元中。后者，被文献US 2006/0104815A1公开所述发电机被构造为共心地包含 齿轮的环状。所述齿轮既可以是轴向可拆卸的基础部分，也可以是与机器支座单独的可拆 分的连接部分。在第二种情况中，特别是在具有永久磁铁发电机的风力涡轮机的情况下，风力涡 轮机被直接通过位于旋翼座(rotor hub)和发电机之间的连接配置驱动，这明显不同于驱 动系统的结构。在这些结构案例中，公开于文献W001/94779A1中的所述位于旋翼座和发电机之 间的连接配置为一由两轴承元件支撑的两部分轮轴在另一些该结构的案例中，所述位于旋翼座和发电机之间的连接配置为由轴承在 一管状件(内邻于所述中空轴)处支撑的中空轴。所述管状件连接于所述风力涡轮机支撑 部分。在这些结构中，所述安装于所述塔架上的风力涡轮机支撑结构被设计来允许所述发 电机组件_具有一大直径转子和定子_能够位于所述旋翼座和所述塔架之间。该结构的其 中一个案例在文献US 2004/0108733A1中被公开所述中空轴借助于一同时也承载所述管 状件上力矩的单轴承支撑。该结构用来减少安装于所述塔架上端的风力涡轮机元件的尺寸 和重量，但其有一个缺陷就是提高了维护的成本，尤其是在需要拆卸各组件时。在另一些这样的结构中，所述塔架位于所述旋翼座和所述发电机组件之间。该结 构的其中一个案例在文献WO 02/33254A1被公开位于所述旋翼座和所述发电机组件之间 的连接配置为一借助于两设置于所述塔架顶部基座上的轴承支撑的主轴。在被直接驱动的驱动系统中有一问题，特别是当所述塔架位于旋翼座和发电机组 件之间并因而需要一长的主轴，即就是要消除当主轴承载重旋翼座载荷时的发电机组件的 破坏性变形。WO 02/033254中借助于发电机定子与风力涡轮机基座之间的不旋转的耦合克服 了这个问题。然而，这种方案带来了重轴承载荷。本专利技术旨在克服上述不足。
技术实现思路
本专利技术的一个专利技术目的就是提供一种无传动齿轮的风力涡轮机，该涡轮机使用一 具有功率大于500KW、直接由一带驱动系统结构的主轴驱动的发电机，以求便于安装和维 护。本专利技术的另一个专利技术目的就是提供一种无传动齿轮的风力涡轮机，该涡轮机使用 一具有功率大于500KW、直接由一带驱动系统结构的主轴驱动的发电机，以求当主轴承载重 旋翼座载荷时减小发电机组件的变形以及轴承的载荷。通过提供这样一种风力涡轮机能够实现这些目的和其他目的，该风力涡轮机包 括塔架；安装于所述塔架顶端的支撑框架；驱动系统，包含有旋翼座、主轴以及带与所述主轴刚性连接的发电机轴的发电机， 其中，所述旋翼座与所述发电机位于所述塔架的相对两侧，通过靠近于所述旋翼座的前轴 承、靠近于所述发电机的后轴承，所述主轴由支撑框架支撑；与所述发电机壳体刚性连接的 定子，该定子借助于两轴承由发电机轴支撑；所述驱动系统还包括一位于所述发电机壳体 和所述支撑框架之间的耦合元件，所述耦合元件设置于这样一个表面上该表面基本上与 平面Y-Z共面，所述Y-Z平面与位于后轴承中心的主轴X轴线垂直，且被设置成允许所述发 电机壳体能够在主轴X轴线方向上被置换，但阻止所述发电机壳体能够在主轴X轴线方向 上被旋转置换。优选地，所述耦合元件为一金属盘。因此，一简单柔性耦合在发电机和支撑框架间 被实现。优选地，所述发电机为永磁发电机。据此，在风力涡轮机中使用这种类型的发电机 是便利的。本专利技术的其他优点将会从以下实施例的具体描述中得到体现，并且决不具体限制 其关于所附说明书附图的目的。附图说明图1是根据本专利技术所述的风力涡轮机的部分侧视图。 具体实施例方式所述无传动齿轮风力涡轮机的驱动系统的结构，即使用直接由主轴驱动的低速永 久磁铁(PM)发电机，由这种类型发电机的特殊结构决定。根据本专利技术一优选实施例，所述 驱动系统的结构是基于一主轴21，所述主轴21从旋翼座13延伸至具有超过500KW功率的 低速发电机31，并穿过塔架11。所述驱动系统包括一通过刃型支承17连接有一个或多个叶片15的可旋转的旋翼 座13，一主轴21以及一在壳体33内包含有一转子35和一定子37的低速电机31。所述主轴21与旋翼座13和一电机轴23连接以将驱动转矩直接提供给发电机转 子35。所述主轴21与发电机轴23之间的连接是通过压缩盘25以实现弯曲和扭转的刚性 连接的。所述主轴21借助于靠近旋翼座13的前轴承43和靠近发电机31的后轴承45由 安装于塔架11顶端的支撑框架41支撑。所述发电机31通过轴承27、29由发电机轴23支撑。所述支撑框架41安装于所述塔架11的顶端，且和用于与偏航驱动器49 (yawdrives)、偏航轴承(yaw bearings)(图中未示出)分界面一起位于所述旋翼座13和发电 机31的之间。为了平衡发电机31的输出转矩，所述与定子37固定连接的发电机壳体33，通过一 耦合元件39与支撑框架41耦合，所述耦合元件39位于这样一个平面上该平面基本上与 平面Y-Z共面，所述Y-Z平面与位于后轴承45中心的所述主轴21X轴线垂直。所述主轴21承载来自于旋翼座13的力和力矩时会弯曲，并且发电机31上的任何 点都会以中心于后轴承45中心的环形路径转移。由于耦合元件39较后轴承45更接近于 在同一个平面上，因此耦合元件39的外边缘51不得不主要沿着主轴轴X的方向移动以消 除在发电机轴承27、29上的极端反应。所述耦合元件39在Y-Z平面上应为一刚性元件，在X方向上应为柔性元件。在 Y-Z平面上，所述耦合元件39必须具有足够硬度以将转矩从发电机壳体33传递至支撑框架 41。其必须不折叠或者不能有任何永久性变形。在优选实施例中，所述耦合元件39为一金属盘。所述耦合元件39与发电机壳体 33的连接可以通过螺栓、焊接或其他方式。所述耦合元件39与支撑框架41的连接优选螺 栓连接。对于这两种连接，不带任何可移动部件的硬性连接是必须的，否则易于磨损。因此，所述耦合元件39的功能是能够传递非常大的转矩，并同时允许耦合元件39 在轴向的移动(作为一种轴在后轴承45上旋转的结果)以最小化在发电机轴承27、29以 及主轴承43、45上的载荷。根据本专利技术所述驱动系统机构的一个重要优点是其可以作为一个具有良好适用 性的风力涡轮部件，该部件可以轻易地从主轴上拆卸下来而不用松动其他部件。尽管已经结合优选实施例对本专利技术进行了描述，但显而易见地，在依据本专利技术保 护范围内所作的修改，不应该视为受上述实施例的限制，而是恰好相反，该修改内容均应该 落在权利要求保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
风力涡轮机，包括一驱动系统，一塔架（１１）以及一安装于所述塔架上的支撑框架（４１），所述驱动系统包含一承载转子叶片（１５）的旋翼座（１３），一主轴（２１）以及一功率大于５００ＫＷ且带一发电机轴（２３）的发电机（３１），其中：ａ）所述旋翼座（１３）与所述发电机（３１）位于所述塔架（１１）的相对两侧；ｂ）所述主轴（２１）通过靠近于所述旋翼座（１３）的前轴承（４３）以及靠近于所述发电机（３１）的后轴承（４５）由所述支撑框架（４１）支撑；ｃ）与所述发电机壳体（３３）刚性连接的定子（３７）借助于两轴承（２７、２９）由发电机轴（２３）支撑；其特征在于：所述驱动系统还包括一位于所述发电机壳体（３３）和所述支撑框架（４１）之间的耦合元件（３９），所述耦合元件（３９）设置于这样一个表面上：该表面基本上与平面Ｙ－Ｚ共面，所述Ｙ－Ｚ平面与位于后轴承（４５）中心的主轴Ｘ轴线垂直，且被设置成允许所述发电机壳体（３３）能够在主轴（２１）轴线（Ｘ）方向上被置换，但阻止所述发电机壳体（３３）能够在主轴（２１）轴线（Ｘ）方向上被旋转置换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】ES 2007-10-29 P200702845风力涡轮机，包括一驱动系统，一塔架(11)以及一安装于所述塔架上的支撑框架(41)，所述驱动系统包含一承载转子叶片(15)的旋翼座(13)，一主轴(21)以及一功率大于500KW且带一发电机轴(23)的发电机(31)，其中a)所述旋翼座(13)与所述发电机(31)位于所述塔架(11)的相对两侧；b)所述主轴(21)通过靠近于所述旋翼座(13)的前轴承(43)以及靠近于所述发电机(31)的后轴承(45)由所述支撑框架(41)支撑；c)与所述发电机壳体(33)刚性连接的定子(37)借助于两轴承(27、29)由发电机轴(23)支撑；其特征在于所述驱动系统还包括一位于所述发电机壳体(33)和所述支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：C莫恩斯，
申请(专利权)人：歌美飒创新技术公司，
类型：发明
国别省市：ES[西班牙]