[实用新型]直驱风力发电机轴系结构

说明书

本实用新型公开了直驱风力发电机轴系结构，包括把合于主机架上的定轴以及把合于轮毂上的转轴，定轴外侧设有支撑转轴旋转的上风向轴承和下风向轴承，转轴侧壁的横截面呈“人”字型结构，上风向轴承和下风向轴承分别位于“人”字型结构的两个端部，“人”字型结构的第三端部把合于轮毂上，沿第三端部向外延伸形成位于转轴外圈的圆盘结构；定轴侧壁的横截面呈L型结构，上风向轴承位于定轴的一端，定轴的另一端把合于主机架上。该结构可以提高发电机和发电机组的整体性能，降低生产制造成本，具有经济性能好、可靠性高的特点。

技术领域

本实用新型属于风力发电机领域，具体的说，是直驱风力发电机轴系结构。

背景技术

目前，由于能源利用和环境问题已成为全球可持续发展所面临的重要问题，在此基础上，风能作为一种可再生且无污染的绿色能源，其大规模的开发利用，不仅能有效减少石化资源的使用，还能保护环境，减少温室气体排放，因此，为实现全球经济可持续发展的今天，大力发展风能已是当前社会的必要选择。在风力发电机领域中，直驱风力发电机发展迅速，而且市场对大MW级直驱风力发电机的需求越来越多，各发电机厂家也都争先恐后地推出了6MW、8MW甚至10MW级的直驱风力发电机。但随着功率的提升，叶片加长，载荷也大幅提升，原传统的单轴承轴系结构已经不能满足结构设计要求，因此在大型风力发电机上开始使用双轴承轴系结构。随着载荷的提升，需要采用更大的轴承设计结构，大轴承的成本高，技术相对不成熟，可靠性低。另外，双轴承结构的轴向尺寸较长，轴的变形大，对发电机气隙影响非常大，同时会影响到发电机的功率因数的提升。为此，设计一款经济性好，可靠性高的轴系结构尤为重要。

现有技术中，对风力发电机组进行改进的结构如专利文献CN109931224A（一种外转子式直驱风力发电机组，2019.06.25）记载的一种包括轮毂、旋转轴和定子轴的风力发电机组，其旋转轴上设置有机舱侧轴承和风轮侧轴承，并通过旋转轴法兰连接轮毂，使旋转轴法兰设置在更靠近机舱的位置，以缩短轮毂到机舱架的距离。由于风轮的重心位置相对于轮毂保持不变，因此，缩短了风轮的重心到主轴承和机舱架的距离，在风轮的重心和风轮的质量保持不变的情况下，减小了风轮相对于主轴承和机舱架的重力矩，改善了主轴承和机舱架的受力情况，有助于提高外转子式直驱风力发电机组主轴承的寿命，降低外转子式直驱风力发电机组的运营成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供直驱风力发电机轴系结构，采用外壁分别呈“人”字型和L型的转轴和定轴组成，上风向轴承和下风向轴承位于“人”字型的两个端部与定轴配合，其第三端部设计有圆盘结构，该结构可以提高发电机和发电机组的整体性能，降低生产制造成本，具有经济性能好、可靠性高的特点。

本实用新型通过下述技术方案实现：直驱风力发电机轴系结构，包括把合于主机架上的定轴以及把合于轮毂上的转轴，定轴外侧设有支撑转轴旋转的上风向轴承和下风向轴承，转轴侧壁的横截面呈“人”字型结构，上风向轴承和下风向轴承分别位于“人”字型结构的两个端部，“人”字型结构的第三端部把合于轮毂上，沿第三端部向外延伸形成位于转轴外圈的圆盘结构；定轴侧壁的横截面呈L型结构，上风向轴承位于定轴的一端，定轴的另一端把合于主机架上。

所述上风向轴承与下风向轴承的尺寸相等。

所述定轴内壁由下风向轴承至主机架的把合位置为外突结构。

所述外突结构的倾角 2°≤β≤8°。

位于所述上风向轴承和下风向轴承之间的定轴为等壁厚结构，且上风向轴承和下风向轴承之间的距离s与上风向轴承的直径d₁或下风向轴承的直径d₂满足：s≥1.5 d₁或s≥1.5 d₂；由下风向轴承位置至第三端部之间的转轴为等壁厚结构。