專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳動(dòng)鏈，特別是關(guān)于一種用于實(shí)施增速齒輪箱和電磁耦合器調(diào)速 前端一體化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈。
背景技術(shù)：
目前，作為發(fā)展最快、最具有大規(guī)模開發(fā)前景的清潔能源發(fā)電方式，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng) 成為許多國家調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、緩解環(huán)境污染的重要舉措。在風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換傳動(dòng)鏈中 風(fēng)力機(jī)負(fù)責(zé)將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；發(fā)電機(jī)組負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組傳動(dòng)鏈及其調(diào)速控制方式是整個(gè)系統(tǒng)的核心，直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能、效率和電能 質(zhì)量。研制和選用運(yùn)行可靠、高效，控制及供電性能良好的發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)，是風(fēng)力發(fā)電研 究領(lǐng)域的一個(gè)重要部分。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以不完全依賴葉片的氣動(dòng)特性，而通過帶有增速齒輪機(jī) 構(gòu)的雙饋異步發(fā)電機(jī)或者直驅(qū)型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率控制與槳葉攻角控制，使整個(gè)系統(tǒng)在很 大的速度范圍內(nèi)按照最佳的效率運(yùn)行，因而成為當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。但這類機(jī) 組在實(shí)際運(yùn)行過程中應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障的能力明顯不足在電網(wǎng)電壓跌落情況下，雙饋型機(jī)組 轉(zhuǎn)子電路中暫態(tài)電壓和電流均會(huì)大幅增加；電流的迅速增加會(huì)導(dǎo)致變流器直流側(cè)電壓升 高，過流和過壓會(huì)對(duì)變流器脆弱的電力電子器件在構(gòu)成威脅，迫使得變流器退出運(yùn)行。為應(yīng) 對(duì)這一難題雙饋機(jī)組可采用稱為低電壓穿越的方法或者采用合理的勵(lì)磁控制算法。但這 些措施加大了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組的制造成本和控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度；而且保護(hù)電路在電網(wǎng) 電壓跌落期間不但不能發(fā)出對(duì)電壓起支撐作用的無功功率、還會(huì)從電網(wǎng)吸收無功功率，進(jìn) 一步阻礙了電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。嚴(yán)重時(shí)這一問題還可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓無法恢復(fù)，致使系統(tǒng)崩 潰。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過全功率變流器實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間隔離，具有較強(qiáng)的低 電壓運(yùn)行能力。但在電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落等故障時(shí)，變流器直流側(cè)也存在著過壓和容量不足 的問題。為從根本上解決風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)故障的低電壓穿越能力問題，目前國內(nèi)外已 開始研究帶有前端調(diào)速的新一代的電網(wǎng)友好型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，例如中國專利號(hào)為 CNI01465592A的專利文件中提出的應(yīng)用變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器構(gòu)成帶有電磁耦合器 調(diào)速前端、而在機(jī)組傳動(dòng)鏈末端使用轉(zhuǎn)速固定的同步發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)鏈。但目前這一傳動(dòng)鏈 采用的分離式布局存在冗長(zhǎng)、機(jī)構(gòu)復(fù)雜的問題，而且分離式的布局在實(shí)際操作時(shí)也容易造 成安裝誤差，產(chǎn)生難以預(yù)測(cè)的附加載荷、造成振動(dòng)或磨損等故障。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕，能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 運(yùn)行更加可靠，轉(zhuǎn)化效率更高的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在 于它包括一體式同軸串列設(shè)置的增速齒輪箱和電磁耦合器，所述增速齒輪箱的高速軸與所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子采用同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸上，從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低速端至高 速端依次設(shè)置增速齒輪箱主體、所述電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子，所述增速齒輪箱主體高速端 側(cè)連接電磁耦合器主體的一端，所述電磁耦合器主體的另一端連接所述風(fēng)力大電機(jī)組傳動(dòng) 鏈的輸出軸；所述輸出軸上，從所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端依次設(shè)置軸承、所述電磁耦合器 的滑環(huán)、軸冷卻風(fēng)扇和所述電磁耦合器的定子鐵芯及其繞組。所述增速齒輪箱、電磁耦合器、增速齒輪箱主體、電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子、電磁耦 合器主體、電磁耦合器的滑環(huán)、軸冷卻風(fēng)扇和電磁耦合器的定子鐵芯及其繞組均設(shè)置在同 一機(jī)座、同一外殼及罩體中。所述風(fēng)力大電機(jī)組傳動(dòng)鏈的輸出軸與所述軸承構(gòu)成傘型支撐結(jié)構(gòu)。所述電磁耦合器主體一側(cè)，設(shè)置有一空空冷卻風(fēng)管，所述空空冷卻風(fēng)管的入口處 設(shè)置有一位于所述電磁耦合器主體外部的空空冷卻強(qiáng)制風(fēng)扇，所述空空冷卻風(fēng)管和空空冷 卻強(qiáng)制風(fēng)扇構(gòu)成所述電磁耦合器的空空冷卻器。所述電磁耦合器的滑環(huán)與所述電磁耦合器主體分別設(shè)置在兩個(gè)罩體中。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于采用一體式同軸 串列設(shè)置的增速齒輪箱和電磁耦合器，且增速齒輪箱的高速軸與電磁耦合器的轉(zhuǎn)子采用同 一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上依次設(shè)置增速齒輪箱主體、電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子，在風(fēng)力大電機(jī)組 傳動(dòng)鏈的輸出軸上，依次設(shè)置軸承、電磁耦合器的滑環(huán)、軸冷卻風(fēng)扇和電磁耦合器的定子鐵 芯及其繞組。這種結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有的增速齒輪箱和電磁耦合器分離式結(jié)構(gòu)更為緊湊、重量更輕。 2、本發(fā)明由于采用將各個(gè)部件均設(shè)置在同一機(jī)座、同一外殼及罩體中，帶有電磁耦合器變 頻調(diào)速前端的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈節(jié)約了軸間聯(lián)軸器和部分機(jī)械部件。因此，使得 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行更加可靠，轉(zhuǎn)化效率也更高。3、本發(fā)明由于采用輸出軸與軸承構(gòu)成的 傘型支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將電磁耦合器的定子和轉(zhuǎn)子耦合在一起，最大程度上節(jié)省了機(jī)械結(jié)構(gòu)， 使本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)更加緊湊、重量更輕。4、本發(fā)明由于采用在輸出軸上 設(shè)置有軸冷卻風(fēng)扇，軸冷卻風(fēng)扇將空氣自風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高速端吹向低速端的增速齒輪箱 主體，通過增速齒輪箱主體上的導(dǎo)流凸起后，空氣將經(jīng)空空冷卻風(fēng)管冷卻后循環(huán)使用。因 此，使得電磁耦合器的損耗其中一部分通過增速齒輪箱主體傳遞到其潤(rùn)滑冷卻油進(jìn)行冷 卻，從而節(jié)約了電磁耦合器的空空冷卻器的體積。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電研究領(lǐng) 域中。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括一體式同軸串列設(shè)置的增速齒輪箱1和電磁耦合器2，增 速齒輪箱1的高速軸與電磁耦合器2的轉(zhuǎn)子采用同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸3，在旋轉(zhuǎn)軸3上，從風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組的低速端4至高速端5依次設(shè)置增速齒輪箱主體6、電磁耦合器2的鼠籠轉(zhuǎn)子7，鼠 籠轉(zhuǎn)子7位于旋轉(zhuǎn)軸3末端。增速齒輪箱主體6高速端側(cè)連接電磁耦合器主體8的一端， 電磁耦合器主體8的另一端連接本發(fā)明的風(fēng)力大電機(jī)組傳動(dòng)鏈的輸出軸9。輸出軸9上，從
4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端依次設(shè)置軸承10、電磁耦合器2的滑環(huán)11、軸冷卻風(fēng)扇12和電磁耦 合器2的定子鐵芯及其繞組13。上述各部件均設(shè)置在同一機(jī)座、同一外殼及罩體中。當(dāng)電磁耦合器2的轉(zhuǎn)子跟隨與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組耦合的增速齒輪箱1隨風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 特性變速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電磁耦合器2的定子旋轉(zhuǎn)軸(即輸出軸9)將在現(xiàn)有技術(shù)中的變頻裝置控 制下帶動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子以同步旋轉(zhuǎn)。上述實(shí)施例中，輸出軸9與軸承10構(gòu)成了一種傘型支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將電磁耦合器 2的定子和轉(zhuǎn)子耦合在一起，最大程度上節(jié)省了機(jī)械結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的 結(jié)構(gòu)更加緊湊、重量更輕。上述各實(shí)施例中，在電磁耦合器主體8 —側(cè)，還設(shè)置有一空空冷卻風(fēng)管14，空空冷 卻風(fēng)管14的入口處設(shè)置有一位于電磁耦合器主體8外部的空空冷卻強(qiáng)制風(fēng)扇15，由空空冷 卻風(fēng)管14和空空冷卻強(qiáng)制風(fēng)扇15構(gòu)成電磁耦合器2的空空冷卻器。軸冷卻風(fēng)扇12將空 氣自風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高速端5吹向低速端4的增速齒輪箱主體6，通過增速齒輪箱主體6的 導(dǎo)流凸起(即增速齒輪箱主體6的端面)后，空氣將經(jīng)空空冷卻風(fēng)管14冷卻后循環(huán)使用。 這樣可以使得電磁耦合器2的損耗其中一部分可以通過增速齒輪箱主體6傳遞到其潤(rùn)滑冷 卻油進(jìn)行冷卻，從而節(jié)約了電磁耦合器2的空空冷卻器的體積。上述各實(shí)施例中，為了滿足更好的絕緣性能，可以將電磁耦合器2的滑環(huán)11和電 磁耦合器主體8分別設(shè)置在不同的罩體中。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以 有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等 同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于它包括一體式同軸串列設(shè)置的增速齒輪箱 和電磁耦合器，所述增速齒輪箱的高速軸與所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子采用同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，所 述旋轉(zhuǎn)軸上，從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低速端至高速端依次設(shè)置增速齒輪箱主體、所述電磁耦合 器的鼠籠轉(zhuǎn)子，所述增速齒輪箱主體高速端側(cè)連接電磁耦合器主體的一端，所述電磁耦合 器主體的另一端連接所述風(fēng)力大電機(jī)組傳動(dòng)鏈的輸出軸；所述輸出軸上，從所述風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的輸出端依次設(shè)置軸承、所述電磁耦合器的滑環(huán)、軸冷卻風(fēng)扇和所述電磁耦合器的定 子鐵芯及其繞組。
2.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于所述增速齒輪箱、電磁 耦合器、增速齒輪箱主體、電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子、電磁耦合器主體、電磁耦合器的滑環(huán)、軸 冷卻風(fēng)扇和電磁耦合器的定子鐵芯及其繞組均設(shè)置在同一機(jī)座、同一外殼及罩體中。
3.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于所述風(fēng)力大電機(jī)組傳 動(dòng)鏈的輸出軸與所述軸承構(gòu)成傘型支撐結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于所述風(fēng)力大電機(jī)組傳 動(dòng)鏈的輸出軸與所述軸承構(gòu)成傘型支撐結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于所述電 磁耦合器主體一側(cè)，設(shè)置有一空空冷卻風(fēng)管，所述空空冷卻風(fēng)管的入口處設(shè)置有一位于所 述電磁耦合器主體外部的空空冷卻強(qiáng)制風(fēng)扇，所述空空冷卻風(fēng)管和空空冷卻強(qiáng)制風(fēng)扇構(gòu)成 所述電磁耦合器的空空冷卻器。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于所述電 磁耦合器的滑環(huán)與所述電磁耦合器主體分別設(shè)置在兩個(gè)罩體中。
7.如權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于所述電磁耦合器的滑 環(huán)與所述電磁耦合器主體分別設(shè)置在兩個(gè)罩體中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈，其特征在于它包括一體式同軸串列設(shè)置的增速齒輪箱和電磁耦合器，所述增速齒輪箱的高速軸與所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子采用同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸上，從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低速端至高速端依次設(shè)置增速齒輪箱主體、所述電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子，所述增速齒輪箱主體高速端側(cè)連接電磁耦合器主體的一端，所述電磁耦合器主體的另一端連接所述風(fēng)力大電機(jī)組傳動(dòng)鏈的輸出軸；所述輸出軸上，從所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端依次設(shè)置軸承、所述電磁耦合器的滑環(huán)、軸冷卻風(fēng)扇和所述電磁耦合器的定子鐵芯及其繞組。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)較為緊湊、重量更輕的特點(diǎn)。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電研究領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)H02K7/116GK102097889SQ201110039699
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者劉衛(wèi), 王文亮 申請(qǐng)人:國電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司