[发明专利]空间构架风力涡轮机的能量转换器结构

说明书

技术领域

[0001]本公开内容大体上涉及风力涡轮机结构，并且更具体地涉及一种在风力涡轮发电机中使用的紧凑式传动系和包括空间构架的机舱。

背景技术

[0002]近年来，风力涡轮机作为一种对环境安全且相对便宜的替代能源，受到了日益增加的关注。随着对其关注的增长，人们已做出相当大的努力来研制可靠且高效的风力涡轮机。

[0003]通常，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。叶片附接到转子上的可旋转的浆毂上。叶片将风的机械能转换成驱动一个或多个发电机的机械性转动转矩。发电机通常但并非总是通过齿轮箱旋转地联接到转子上。齿轮箱逐渐地提升用于发电机的涡轮转子的低转速，以有效地将转动机械能转换成输入公用电力网中的电能。转子、发电机、齿轮箱及其它构件通常安装在具有外壳的重型基架(bedframe)或机舱上，该基架或机舱位于可为桁架或管状塔架的塔架顶部。

[0004]机舱结构通常由铸件或其它固体制作的金属外壳基架或底板形成，基架或底板将较大的重量引至风力涡轮机塔架的顶部。此外，重型底板式机舱结构包括用以支承机舱内的内部传动系构件的负载支承装置。负载支承装置将附加重量加至机舱结构和传动系构件外壳上。此外，负载支承装置不能有效地传递在底板式机舱外壳内的待传递到塔架上的负载和应力，并且还可将不需要的负载和应力引至传动系构件自身上。增大的重量会增加风力涡轮机的投资成本、物流成本和营运成本。现有技术水平的风力涡轮机使用重型基架设计和机舱。机舱为非承重机壳，其主要用于阻止风雨直接冲击传动系的单独构件。

[0005]所需的是一种替换底板式机舱结构的高度一体化的空间构架和紧凑的传动系，其减轻了重量并且有效地将转子工作负载、传动系转矩和重量传递到塔架上。

发明内容

[0006]本公开内容的一个方面包括一种风力涡轮机，其包括转子、联接到转子上的传动系，以及安置在塔架顶上的空间构架。传动系收容在空间构架内，并且空间构架构造成用以将主要的转子负载和传动系转矩传送到塔架上，从而消除对重型基架的需求。

[0007]本公开内容的另一个方面在于一种用于安置风力涡轮机传动系的空间构架。空间构架包括构造成用以将传动系转矩和主要的转子负载传递到支承结构上的结构。

[0008]本公开内容的另一个方面包括一种用于将风力涡轮机传动系安置在塔架顶上的新型机舱、空间构架。空间构架构造成用以将传动系转矩和主要的转子负载传递到塔架上。空间构架可由模压和/或冲压的金属片或金属板或复合镶板(panel)形成。

[0009]本公开内容的另一个方面包括一种用于将风力涡轮机传动系安置在塔架顶上的机舱，该机舱包括构造成用以将传动系转矩和主要的转子负载传递到塔架上的空间构架，该空间构架由连结的横杆(rail)形成。

[0010]本公开内容的优点在于，一体式的空间构架和传动系使得迄今有可能在相同或较小的机舱空间中实现显著更大的MW(兆瓦)级额定功率。

[0011]本公开内容的另一个优点在于，一体式的空间构架和传动系设计除直接从空间构架上减轻重量之外，还大体上减轻了传动系构件外壳的总重量。

[0012]本公开内容的另一个优点在于，一体式的空间构架和传动系设计大体上减轻了一体式空间构架和传动系组件的总组合重量，以便能够以与额定功率相对较小的机器相同或相似的重量和尺寸载货量来运输较大的MW级额定功率构件。例如，当前的公开内容使得以常规的1.5MW至2.5MW的尺寸包装来运输4MW的风力涡轮机成为现实。

[0013]本公开内容的另一个优点在于，一体式的空间构架和传动系设计消除了现有技术的重型铸件底板和非承重机舱构件的需要，从而增加了风力涡轮机的供给源、选择以及供给量。

[0014]本公开内容的另一个优点在于，一体式的空间构架和传动系设计由重复图案的模压和/或冲压的片状或板状金属镶板形成，该金属镶板是使用类似于中型至重型卡车车架和机动车“整体式车身”构建技术和工艺的成熟制造方法而制作的，具有设计、制造和自动组装线的优点。

[0015]本公开内容的另一个优点在于，一体式的空间构架和传动系设计由重复图案的模压和/或冲压的片状或板状镶板形成，该设计容许镶板层布置成使得内部镶板边缘接合部和外部镶板边缘接合部除一点外其它均不重合，从而产生构造成用于改善负载、刚度、最低重量的镶板，并且最大限度地减少镶板数目以便降低加工成本。