[实用新型]一种具有直驱结构的兆瓦级风机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风机领域，具体为一种具有直驱结构的兆瓦级风机。

背景技术

风机是将风能转化为电能的机械装置，具有可持续发展、绿色无污染、可为偏远且无电网覆盖地区提供电能等优点。风机的基本部件包含发电机以及驱动发电机转动的叶轮，其中叶轮主要由轮毂与叶片组成。在发电过程中，叶轮将风能转化为旋转动能驱动发电机发电。目前大功率水平轴风机主要分为双馈与直驱两种机型，标志性的区别就是传动链上有无齿轮箱。双馈风机将齿轮箱安装在叶轮与发电机之间，这样就可以将叶轮输出的较低转速大大提高，从而减小发动机的尺寸。

相对于双馈风机，直驱风机的传动链较为简单，叶轮与发电机转子直接通过螺栓把合在一起。在相同输出功率的条件下，由于直驱风机从叶轮传导到发电机转子的扭矩较大，所以直驱风机的重量要比双馈风机大。尽管在重量上存在劣势，直驱风机最重要的优点就是其机械结构较双馈风机简单很多，含有较少的转动部件，所以其具有较高的可靠性。可靠性是风机非常重要的一个性能参数，特别是对于安装在偏远地区用来提供主要电力的风机。

风机设计中，在保证其结构具有足够强度的条件下，应当尽可能降低其结构的复杂性和制造成本，现有的直驱结构的兆瓦级风机大多采用圆锥形芯轴，芯轴与发电机的转子之间设置一个双列圆锥滚子轴承，这样轴承要同时承受较大的轴向载荷和径向载荷，大大降低了轴承的寿命，且双列圆锥滚子轴承结构复杂，成本较高。另外由于风机的大部分零部件在距离地面很高的高空，维修或维护非常不方便。

实用新型内容

本实用新型针对轴承使用寿命低，风机制造成本高的问题，而研究设计一种轴承使用寿命高、制造成本低，且便于安装的具有直驱结构的兆瓦级风机。

本实用新型的技术手段如下：

一种具有直驱结构的兆瓦级风机，包括轮毂、发电机和圆锥形空心芯轴，所述发电机的转子与轮毂固定连接，所述发电机的定子与芯轴固定连接，所述风机还包括环状挡板，所述挡板与所述芯轴的小端面通过螺栓把合，所述挡板的外径大于所述芯轴小端面处的外径；所述发电机的转子的两端分别设置有第一轴肩和第二轴肩；所述芯轴的大端面侧具有第三轴肩；所述发电机的转子与芯轴之间反向安装有两个单列圆锥滚子轴承，其中，位于芯轴小端面侧的单列圆锥滚子轴承为第一轴承，另一单列圆锥滚子轴承为第二轴承；所述第一轴承的两侧分别通过第一轴肩和挡板固定；所述第二轴承的两侧分别通过第二轴肩和第三轴肩固定。

进一步地，所述风机还包括塔筒、偏航轴承组件、主框架和尾部框架，所述主框架为薄壁结构，设置在塔筒的上端，随偏航轴承组件一起运动；所述主框架的前端面通过螺栓与芯轴把合；所述尾部框架通过螺栓把合在主框架的侧壁上，所述主框架的侧壁上还具有使主框架能够与所述尾部框架连通的缺口。

进一步地，所述尾部框架的底部壁面上具有能够容纳变压器的变压器安装孔，所述变压器通过螺栓把合悬挂在尾部框架的底部。

进一步地，所述尾部框架内还设置有变流器、控制柜和冷却系统。

进一步地，所述缺口为圆形，其中，内径≥635mm。

更进一步地，所述缺口为矩形，其中，长≥800mm,宽≥560mm。

与现有技术比较，本实用新型所述的具有直驱结构的兆瓦级风机具有以下有益效果：

1、相对于单个双列圆锥滚子轴承同时承受较大的轴向载荷和径向载荷，采用两个单列圆锥滚子轴承分担载荷，延长了轴承的使用寿命，且节约了成本。

2、通过设置在发电机的转子上的轴肩、芯轴上的轴肩以及挡板定位安装轴承，安装工艺简单，发电机可作为独立的部件进行电气测试并参与整机装配，发电机装配方便，便于保证项目进度。

3、本实用新型的优选实施例中，主框架的侧壁上具有使主框架能够与尾部框架连通的缺口，使维修人员能够通过缺口进入尾部框架，对尾部框架内的部件进行维修和维护。

4、本实用新型的优选实施例中，变压器通过螺栓把合悬挂在尾部框架的底部，由于变压器发热量较大，变压器露出在尾部框架的外部，便于散热。同时，变压器设置在距离发电机较近的尾部框架处，在电缆上的压降较小，避免了将发电机放到地面上连接电缆较长、较粗且成本较高的缺点。

5、本实用新型的优选实施例中，将变压器、变流器和控制柜等集中在尾部框架处，可以通过一套冷却系统对其进行集中冷却，从而使冷却系统设计简单、安装方便。

附图说明