[发明专利]一种风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电技术，特别涉及一种风力发电机组。

背景技术

风力发电机组一般包括风轮、传动系统、发电机和塔筒。风轮吸收风能，将风的动能转变为机械能，通过传动系统带动发电机运转，使发电机输出电能。由于风轮的转速比较低，在传动系统与发电机之间还设置有增速装置，以提高发电机的输入转速。塔筒是支承风轮、传动系统、发电机的构架，它一般修建得比较高，以使风轮具有较高的高度，以获得较大的和较均匀的风能。

当前，风力发电机组有两种结构，一种是水平轴式风力发电机组，另一种是垂直轴式风力发电机组。

水平轴式风力发电机组中，风轮的旋转轴线与风向平行。为了保持风轮始终对准风向，以尽可能地吸收风能，该结构的风力发电机组通常还设置偏航系统，偏航系统能够对风向变化进行自动识别，并根据风向变化调整风轮方向，实现自动对风，进而风轮能够吸收更多的风能；因此，水平轴式风力发电机组具有较高的风能转换效率。但这种风力发电机组中，其传动系统、增速装置、发电机和偏航系统等部件均需要置于塔筒顶部的机舱中；这就使得风力发电机组的顶部重量很大，使塔筒负载很大。在风力发电机组达到MW级，特别是大功率海上风力发电机组发展到3MW以上时，会使风力发电机组的顶部重量更大，如瑞能公司的5MW水平轴式风力发电机组的顶部重量高达410吨。为了满足承重强度需要，塔筒需要做得很重，使得塔筒及风力发电机组的成本大幅度增加。另外，水平轴式风力发电机组的传动系统、增速装置和发电机要置于几十米的高空，这也使得该结构的风力发电机组吊装和维护十分不便；在风力发电机组功率级别较高时，塔筒顶部机舱的尺寸也会很大，这将进一步造成整机的运输与吊装的不便，使得该结构的风力发电机组的安装和维护成本很高。同时，风力发电机组的顶部重量过大还会使得偏航系统载荷过大，偏航变得困难，风轮很难获得准确方向。

垂直轴式风力发电机组中，风轮的旋转轴线垂直于地面或者气流方向。由于垂直轴式风力发电机组在风向改变的时候无需对风，因此其结构比较简化。另外，该结构的风力发电机组的齿轮箱和发电机不必安装在塔筒顶部，可以安装在地面上或者较低的位置，这使得该风力发电机组的安装和维护比较简便。但是，由于风轮的近地面的部分受到风力较小，因而无法充分发挥风轮的作用，使得垂直轴式风力发电机组的风能转换效率较低。

如何在保持风力发电机组较高的风能转换效率的同时，减小风力发电机组的顶部重量是当前本领域技术人员需要解决的技术难题。

另外，现有技术中，随着风力发电机组功率的越来越大，单个风力发电机组普遍采用一个风轮对应一个发电机的方式。为了增加风力发电机组的单机功率，就需要增加发电机的功率，增加发电机的尺寸，进而会对发电机的制造、运输及安装提出更高的要求，使得发电机的可靠性很难满足实际需要。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种风力发电机组，该风力发电机组能够在保持较高的风能转换效率的同时，减小风力发电机组的顶部重量。

为了实现上述目的，本发明提供的风力发电机组包括风轮、发电机、机舱底架和塔筒，还包括传动系统，所述传动系统包括水平传动轴和垂直传动轴；所述水平传动轴安装在机舱底架上，且一端与风轮相连；所述垂直传动轴安装在塔筒内；所述水平传动轴与垂直传动轴上端之间通过相互啮合的锥齿轮或蜗轮蜗杆传动；所述垂直传动轴下端驱动所述发电机的输入轴；所述发电机位于塔筒内。

可选的，所述发电机位于所述塔筒下端。

可选的，所述垂直传动轴下端与发电机输入轴之间具有增速装置。

可选的，所述增速装置包括安装在所述垂直传动轴下端的主动齿轮和安装在所述发电机输入轴上的从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合。

可选的，所述主动齿轮为外齿轮或内齿轮。

可选的，所述的风力发电机组包括多台所述发电机，各所述发电机输入轴上分别安装一个所述从动齿轮。

可选的，所述机舱底架与塔筒上端可旋转相连。

可选的，所述水平传动轴两端部分别安装在所述机舱底架上。

可选的，所述水平传动轴与垂直传动轴上端之间通过相互啮合的蜗轮蜗杆传动，所述水平传动轴设置有蜗轮，所述垂直传动轴上端设置有蜗杆。

可选的，所述水平传动轴与垂直传动轴上端之间通过相互啮合的螺旋形锥齿轮传动。