技术领域
[0001] 本
发明涉及
风力发电技术，尤其涉及一种风力
发电机组。
背景技术
[0002] 目前，
能源短缺以及大量使用传统化石能源对
气候环境所造成的问题越来越严重，人们对可再生清洁能源技术尤其是风力发电技术日益关注。随着空
气动力学、控制技术、发电机技术的发展和新材料的应用，风力发电技术发展迅速，主流风电机组单机容量已达到兆瓦级。
[0003]
风力发电机组包括固定在地面上的塔筒、与塔筒固定连接的
机舱，罩设在机舱外侧的机舱罩，与机舱通过
主轴连接的
轮毂，设置在轮毂上的
叶片，以及罩设在轮毂罩外侧的轮毂罩。塔筒是整个风力发电机组的承载部件。
[0004] 现有风力发电机组的应用范围逐渐转向海上风
电场，其塔筒承载的机舱和
叶轮在内的塔顶重量越来越大，增加了风力发电机组的安装难度，也限制了风力发电机组向大功率发展。
发明内容
[0005] 本发明目的在于提供一种风力发电机组，以优化现有的风力发电机组结构，减小其安装难度。
[0006] 本发明提供一种风力发电机组，包括塔筒，其中，还包括：
[0007] 主轴，与所述塔筒固定连接；
[0008] 环形
同步发电机，围设在所述主轴外侧，且所述环形同步发电机的
定子与所述主轴固定设置；
[0009] 叶片，设置在所述环形同步发电机的外侧，且与所述环形同步发电机的
转子固定连接，所述环形同步发电机的转子相对于所述主轴转动连接。
[0010] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0011] 所述叶片与所述转子通过变桨系统连接，所述变桨系统包括变桨
轴承和变桨
驱动器，所述变桨轴承的
内圈与所述转子固定连接，所述变桨轴承的
外圈与所述变桨驱动器
齿轮啮合，所述叶片安装在所述变桨轴承上。
[0012] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0013] 所述定子与所述主轴之间通过
法兰固定连接。
[0014] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0015] 所述主轴上设置有前轴承对和后轴承，所述前轴承对和所述后轴承分设在所述定子的两侧，且所述前轴承对中的两个轴承以相向的方式安装，所述前轴承对和后轴承用于
支撑所述转子。
[0016] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0017] 所述前轴承对通过前转子端盖固定，所述前转子端盖的内圆安装所述前轴承对，所述前转子端盖的外圆与所述转子固定；和/或
[0018] 所述后轴承通过后转子端盖固定，所述后转子端盖的内圆安装所述后轴承，所述后转子端盖的外圆与所述转子固定。
[0019] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0020] 所述前轴承对中的两个轴承都为单列
圆锥滚子轴承；和/或
[0022] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0023] 所述前转子端盖和/或所述后转子端盖上开设有减重孔。
[0024] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0025] 所述叶片的数量至少为两根，且均匀设置在所述环形同步发电机上。
[0026] 如上所述的风力发电机组，优选的是：
[0027] 所述环形同步发电机外侧设置导流罩，所述叶片伸出所述导流罩。
[0028] 本发明提供的风力发电机组，结构紧凑，部件数量少，减轻了塔顶的重量。由于其
质量轻便，更适用于海上风电场，可以简化安装。由于其包括的部件较少，后续的部件维护也更加简单；另外，在与
现有技术选择相同长度的叶片时，本发明提供的风力发电机组的叶片捕风面积更大，捕获的
风能更多。
附图说明
[0029] 图1为本发明
实施例提供的风力发电机组的结构示意图；
[0030] 图2为图1的B部分放大示意图；
[0031] 图3为本发明实施例提供的风力发电机组支撑结构的结构示意图；
[0032] 图4为图3的A-A向剖视图；
[0033] 图5为本发明实施例提供的风力发电机组前转子端盖的结构示意图。
[0034] 1-塔筒； 2-主轴； 3-环形同步发电机；
[0035] 4-叶片； 5-主
机架； 31-定子；
[0036] 32-转子； 6-变桨系统； 7-支撑结构；
[0037] 61-变桨轴承； 62-变桨驱动器； 8-连接法兰；
[0038] 9-导流罩； 10-法兰； 11-前轴承对；
[0039] 12-后轴承； 13-前转子端盖； 14-后转子端盖；
具体实施方式
[0041] 现有的风力发电机组包括叶片、轮毂、主轴、增速箱、发电机和主机架等部件，而本发明提供的风力发电机组包含的部件相对较少，且不影响整个风力发电机的风能捕获与发电性能。
[0042] 参见图1-图2，图1为本发明实施例提供的风力发电机组的结构示意图，图2为图1的B部分放大示意图。本发明实施例提供一种风力发电机组，包括塔筒1，其中还包括主轴2、环形同步发电机3和叶片4，主轴2与塔筒1固定连接；环形同步发电机3围设在主轴2外侧，且环形同步发电机3的定子31与主轴2固定设置；叶片4设置在环形同步发电机3的外侧，且与环形同步发电机3的转子32固定连接，环形同步发电机3的转子相对于主轴2转动连接。主轴2与塔筒1之间具体通过主机架5固定连接，主轴2与主机架5螺栓连接。环形同步发电机3可以为永磁发电机或电励磁发电机。
[0043] 此处，风力发电机主要包括叶片、环形电机、主轴和主机架，叶片用于捕获风能，并带动环形同步发电机的转子转动，环形同步发电机的定子相对于主轴固定，以实现环形同步发电机的发电。由于叶片连接在环形同步发电机的转子上，故采用上述的传动链形式，可以省去轮毂设计；另一方面，环形同步发电机的定子直接与主轴固定，也大大缩短了传动链轴向尺寸，大幅度降低了风力发电机组的重量。
[0044] 为了提高风电机组的防
腐蚀性，环形同步发电机3外侧可设置导流罩9，叶片4伸出导流罩9。
[0045] 参见图2-图4，具体地，叶片4与转子32通过变桨系统6连接，变桨系统6包括变桨轴承61和变桨驱动器62，变桨轴承61的内圈与转子32固定连接，变桨轴承61的外圈与变桨驱动器62齿轮啮合，叶片4安装在变桨轴承61上，具体地叶片4安装在变桨轴承61的外圈上。此处，转子32上设置有支撑结构7，在支撑结构7上安装了连接法兰8，变桨轴承61的内圈与该连接法兰8固定连接。变桨轴承61的外圈带齿轮，以和变桨驱动器62的驱动齿轮啮合。图3为支撑结构的结构示意图，图4为图3的A-A向剖视图。
[0046] 为了保证主轴受力均匀，优选的是，叶片4的数量至少为两根，且均匀设置在环形同步发电机3上，此处以设置三根叶片4为例。
[0047] 实际应用中，可选的是，定子31与主轴2之间通过法兰10固定连接。法兰10固定设置在主轴2中部的外侧，定子31与主轴2之间螺栓固定。
[0048] 进一步地，主轴2上设置有前轴承对11和后轴承12，前轴承对和后轴承分设在定子31的两侧，且每组前轴承对中的两个轴承以相向的方式安装，前轴承对11和后轴承12用于支撑转子32。后轴承的数量可以为一个或多个，此处以一个示意。
[0049] 参见图2，前轴承对和后轴承的固定，优选的是使用以下方式实现：前轴承对11通过前转子端盖13固定，前转子端盖13的内圆安装前轴承对11，前转子端盖13的外圆与转子32固定；和/或后轴承12通过后转子端盖14固定，后转子端盖14的内圆安装后轴承12，后转子端盖14的外圆与转子32固定。具体地，前转子端盖13和后转子端盖14都与转子32上的支撑结构7固定。
[0050] 具体地，前轴承对11中的两个轴承都为单列圆锥滚子轴承；和/或后轴承12为圆柱滚子轴承。前轴承对中的两个轴承采用两个单列圆锥滚子轴承，且以面对面的方式安装，这样的布置形式，具有较好的刚性，具有很高的轴向力和弯矩等
载荷吸收能力。后轴承可采用圆柱滚子轴承，能将很大的径向力传递到主轴上。
[0051] 前转子端盖的结构示意图参见图5，后转子端盖也可采取这种结构。上述前轴承对和后轴承的固定原理相同，以前轴承对11的固定为例介绍如下：前转子端盖13的内圆用来安装前轴承对11的两个轴承，外圆附近设置一组螺栓孔15，通过螺栓与发电机的转子32相连接。这样的轴承布置形式，承载能力大，能够满足大功率机组的载荷要求，并且传递载荷均匀，能很好的保证定子与转子之间的气隙不发生大的改变，进而减少气隙不均匀带来的发电机振动与
电能质量下降。
[0052] 优选的是，前转子端盖13和/或后转子端盖14上开设有减重孔16。在保证强度的
基础上，开了一组减重孔，用来降低前转子端盖和后转子端盖重量，同时也可作为安装与维修时人员进出发电机的通道。
[0053] 进一步的，为了提高海上机组的可维护性与可更换性，前转子端盖和后转子端盖完全可以像切蛋糕那样分成若干部分，在安装时拼组成整体，这样便于加工和运输，并且当发电机内部需要维修与更换部件时，也可局部拆卸转子端盖。
[0054] 本发明实施例提供的风力发电机组的传动链在车间组装是很容易的：首先将后轴承安装在后转子端盖内，再将后转子端盖套到轴上相应
位置，用螺栓固定，再将发电机转子套到主轴上，用螺栓将转子与后转子端盖互相固定。接着将发电机的定子套到主轴上，用螺栓将定子固定到主轴中部的法兰上，最后再安装前轴承对和前转子端盖。
[0055] 在现场吊装时，只需将组装在一起的发电机和轴承等整体吊起，用螺栓安装到主机架上即可。
[0056] 与已有技术相同的是，该风力发电机组还带有
偏航系统，以实现自动对风来捕获最大的风能。偏航系统包括偏航轴承、偏航驱动器和偏航
制动盘组成。
[0057] 该风力发电机组还可以在主机架上安装维修吊车(图中未示出)，用来移动日常维护所需的工具、部件等，当机组部件发生故障时，也可利用此吊车将大部件拆分后进行更换。
[0058] 本发明实施例提供的风力发电机组，结构紧凑，部件数量少，减轻了塔顶的重量。由于其质量轻便，更适用于海上风电场，可以简化安装。由于其包括的部件较少，后续的部件维护也更加简单。本发明实施例提供的风力发电机组，容易制造加工，易于安装，且可维护性强。
[0059] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
