[發明專利]一種風力發電機組

無效

• 申請號: 201010505245.1
• 申請日: 2010-10-09
• 公開（公告）號: CN102003348A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 王安偉;李小平;龍利民;陳秋紅
• 申請（專利權）人: 三一電氣有限責任公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D11/00;H02K7/18;H02K7/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李兆嶺;逯長明

技術領域

本發明涉及一種風力發電技術，特別涉及一種風力發電機組。

背景技術

風力發電機組一般包括風輪、傳動系統、發電機和塔筒。風輪吸收風能，將風的動能轉變為機械能，通過傳動系統帶動發電機運轉，使發電機輸出電能。由于風輪的轉速比較低，在傳動系統與發電機之間還設置有增速裝置，以提高發電機的輸入轉速。塔筒是支承風輪、傳動系統、發電機的構架，它一般修建得比較高，以使風輪具有較高的高度，以獲得較大的和較均勻的風能。

當前，風力發電機組有兩種結構，一種是水平軸式風力發電機組，另一種是垂直軸式風力發電機組。

水平軸式風力發電機組中，風輪的旋轉軸線與風向平行。為了保持風輪始終對準風向，以盡可能地吸收風能，該結構的風力發電機組通常還設置偏航系統，偏航系統能夠對風向變化進行自動識別，并根據風向變化調整風輪方向，實現自動對風，進而風輪能夠吸收更多的風能；因此，水平軸式風力發電機組具有較高的風能轉換效率。但這種風力發電機組中，其傳動系統、增速裝置、發電機和偏航系統等部件均需要置于塔筒頂部的機艙中；這就使得風力發電機組的頂部重量很大，使塔筒負載很大。在風力發電機組達到MW級，特別是大功率海上風力發電機組發展到3MW以上時，會使風力發電機組的頂部重量更大，如瑞能公司的5MW水平軸式風力發電機組的頂部重量高達410噸。為了滿足承重強度需要，塔筒需要做得很重，使得塔筒及風力發電機組的成本大幅度增加。另外，水平軸式風力發電機組的傳動系統、增速裝置和發電機要置于幾十米的高空，這也使得該結構的風力發電機組吊裝和維護十分不便；在風力發電機組功率級別較高時，塔筒頂部機艙的尺寸也會很大，這將進一步造成整機的運輸與吊裝的不便，使得該結構的風力發電機組的安裝和維護成本很高。同時，風力發電機組的頂部重量過大還會使得偏航系統載荷過大，偏航變得困難，風輪很難獲得準確方向。

垂直軸式風力發電機組中，風輪的旋轉軸線垂直于地面或者氣流方向。由于垂直軸式風力發電機組在風向改變的時候無需對風，因此其結構比較簡化。另外，該結構的風力發電機組的齒輪箱和發電機不必安裝在塔筒頂部，可以安裝在地面上或者較低的位置，這使得該風力發電機組的安裝和維護比較簡便。但是，由于風輪的近地面的部分受到風力較小，因而無法充分發揮風輪的作用，使得垂直軸式風力發電機組的風能轉換效率較低。

如何在保持風力發電機組較高的風能轉換效率的同時，減小風力發電機組的頂部重量是當前本領域技術人員需要解決的技術難題。

另外，現有技術中，隨著風力發電機組功率的越來越大，單個風力發電機組普遍采用一個風輪對應一個發電機的方式。為了增加風力發電機組的單機功率，就需要增加發電機的功率，增加發電機的尺寸，進而會對發電機的制造、運輸及安裝提出更高的要求，使得發電機的可靠性很難滿足實際需要。

發明內容

因此，本發明的目的在于，提供一種風力發電機組，該風力發電機組能夠在保持較高的風能轉換效率的同時，減小風力發電機組的頂部重量。

為了實現上述目的，本發明提供的風力發電機組包括風輪、發電機、機艙底架和塔筒，還包括傳動系統，所述傳動系統包括水平傳動軸和垂直傳動軸；所述水平傳動軸安裝在機艙底架上，且一端與風輪相連；所述垂直傳動軸安裝在塔筒內；所述水平傳動軸與垂直傳動軸上端之間通過相互嚙合的錐齒輪或蝸輪蝸桿傳動；所述垂直傳動軸下端驅動所述發電機的輸入軸；所述發電機位于塔筒內。

可選的，所述發電機位于所述塔筒下端。

可選的，所述垂直傳動軸下端與發電機輸入軸之間具有增速裝置。

可選的，所述增速裝置包括安裝在所述垂直傳動軸下端的主動齒輪和安裝在所述發電機輸入軸上的從動齒輪，所述主動齒輪與從動齒輪嚙合。

可選的，所述主動齒輪為外齒輪或內齒輪。

可選的，所述的風力發電機組包括多臺所述發電機，各所述發電機輸入軸上分別安裝一個所述從動齒輪。

可選的，所述機艙底架與塔筒上端可旋轉相連。

可選的，所述水平傳動軸兩端部分別安裝在所述機艙底架上。

可選的，所述水平傳動軸與垂直傳動軸上端之間通過相互嚙合的蝸輪蝸桿傳動，所述水平傳動軸設置有蝸輪，所述垂直傳動軸上端設置有蝸桿。

可選的，所述水平傳動軸與垂直傳動軸上端之間通過相互嚙合的螺旋形錐齒輪傳動。