風力發電機組的制作方法

本發明屬于風電技術領域，尤其涉及一種風力發電機組。

背景技術：

目前，偏航系統是風力發電機組的重要組成部分之一，它主要有兩個功能：風力發電機組的偏航系統也稱為對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能；二是當風力發電機組由于偏航作用，機艙內引出的電纜發生扭轉纏繞時，自動解纜。

電纜在扭轉纏繞的過程中，電纜相對于塔筒的高度也會因扭轉而產生變化，現有技術中需要針對這一環節設計相應的扭纜保護裝置，將多根電纜相互之間隔離。目前常用的扭纜保護裝置都是固定在電纜上，由于塔筒的高度一般在70米以上，所以扭纜保護裝置通常要間隔設置多個，這樣不僅會增加電纜承受的重量，也給電纜的安裝施工、檢修維護帶來了困擾，并且電纜長期承受重力作用(考慮到電纜的電芯及外護套的重量較大)，會導致電纜的使用壽命的下降。

技術實現要素：

本發明提供一種風力發電機組，可以避免電纜在機艙偏航過程中發生扭轉，從而可以防止扭纜的發生，并且降低了電纜因承受重力而產生的拉伸疲勞。

本發明實施例提供了一種風力發電機組，包括塔筒和機艙，所述機艙安裝在所述塔筒的頂部，并且所述機艙與所述塔筒之間安裝偏航軸承，使所述機艙能夠在所述塔筒上轉動；

在所述機艙下部安裝與所述偏航軸承同軸設置的轉軸，并且所述轉軸上安裝兩組或兩組以上相互絕緣的行星齒輪，每組所述行星齒輪的齒圈安裝在所述塔筒內；或者，在所述塔筒上部安裝與所述偏航軸承同軸設置的轉軸，并且所述轉軸上安裝兩組或兩組以上相互絕緣的行星齒輪，每組所述行星齒輪的齒圈安裝在所述機艙內；

所述機艙中的電力線纜各通過其中一組所述行星齒輪與所述塔筒中對應的電力線纜一一連通。

可選擇地，所述行星齒輪的齒面采用導電材料制造成型，或者所述行星齒輪采用導電材料制造成型。

可選擇地，所述行星齒輪的齒面分別包覆有一層導電膜。

可選擇地，在所述機艙下部安裝與所述偏航軸承同軸設置的轉軸時，所述行星齒輪的中心齒輪的齒面與所述機艙中的電力線纜連通，所述行星齒輪中的齒圈的齒面與所述塔筒中對應的電力線纜連通。

可選擇地，在所述塔筒上部安裝與所述偏航軸承同軸設置的轉軸時，所述行星齒輪的中心齒輪的齒面與所述塔筒中的電力線纜連通，所述行星齒輪中的齒圈的齒面與所述機艙中對應的電力線纜連通。

可選擇地，所述塔筒中的電力線纜沿著所述塔筒的內壁向下布置。

可選擇地，所述轉軸采用絕緣材料制造，或者，所述轉軸的表面具有絕緣膜。

可選擇地，相鄰兩組行星齒輪間隔設置在所述轉軸上。

可選擇地，相鄰兩組行星齒輪之間的所述轉軸上，安裝有一個絕緣板。

可選擇地，相鄰兩組所述行星齒輪之間安裝行星架，所述行星架采用絕緣材料制造，并且所述行星架從徑向延伸并覆蓋所述行星齒輪的行星小齒輪與齒圈、中心齒輪的嚙合位置。

可選擇地，所述行星架自所述行星齒輪的中心齒輪延伸至齒圈。

可選擇地，相鄰兩組所述行星齒輪共用二者之間的行星架。

可選擇地，本發明實施例提供的風力發電機組，還包括，光纖滑環，設置于所述轉軸，并且與所述轉軸同軸；

所述機艙中的光纖通過所述光纖滑環與所述塔筒中的光纖連接。

可選擇地，在所述轉軸上安裝有編碼器，所述編碼器與所述轉軸同軸。

本發明實施例提供的一種風力發電機組，機艙中的電力線纜可以通過行星齒輪傳輸到塔筒中對應的電力線纜，進而使塔筒中的電力線纜在機艙偏航的過程中，不會隨著機艙的偏航而扭轉，便于將電力線纜直接固定在機艙的內壁上；與目前常用的線纜自塔筒的頂部懸掛的方式相比，本發明實施例提供的風力發電機組中，減少了電力線纜承受的重力拉伸，延長了電力線纜的使用壽命，降低了對電力線纜抗扭、抗摩擦、抗拉伸的性能，從而降低了電纜的制造成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例所述導電環組件導電裝置的結構示意圖。

圖2是本發明實施例所述導電裝置的結構示意圖。

圖3是本發明實施例的行星齒輪的結構示意圖。

圖中：

10、塔筒；

20、機艙；

30、偏航軸承；

40、轉軸；

50、行星齒輪；51、中心齒輪；52、行星小齒輪；53、齒圈；54、行星架；

60、絕緣板。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下面將詳細描述本發明的各個方面的特征和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對于本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。

實施例1

如圖1和圖3所示，本發明實施例1提供一種風力發電機組，包括塔筒10和機艙20，機艙20安裝在塔筒10的頂部，并且機艙20與塔筒10之間安裝偏航軸承30，使機艙20能夠在塔筒10上轉動；

在機艙20下部安裝與偏航軸承30同軸設置的轉軸40，并且轉軸40上安裝兩組或兩組以上相互絕緣的行星齒輪50，每組行星齒輪50的齒圈安裝在塔筒10內；

機艙20中的電力線纜各通過其中一組行星齒輪50與塔筒10中對應的電力線纜一一連通。

轉軸40隨著機艙20的偏航運動而轉動，進而帶動轉軸40上的行星齒輪50嚙合傳動，由于行星齒輪50在任意角度轉動的過程中，其中的多個行星小齒輪52中，至少有一個與中心齒輪51及齒圈53之間是保持緊密嚙合傳動的，所以在整個行星齒輪50嚙合傳動的過程中，可以將機艙20內的電力線纜與塔筒10內對應的電力線纜一一連通。

本發明實施例提供的一種風力發電機組，機艙中的電力線纜可以通過行星齒輪傳輸到塔筒中對應的電力線纜，進而使塔筒中的電力線纜在機艙偏航的過程中，不會隨著機艙的偏航而扭轉，便于將電力線纜直接固定在塔筒的內壁上；

本實施例中，為了進一步確保機艙20中的電力線纜與塔筒10中對應的電力線纜一一連通，可以選擇地將行星齒輪50中的中心齒輪51、行星小齒輪52以及齒圈53的齒面采用導電材料制造成型，為了保證電力線纜的連通效果，在行星齒輪50中各個齒輪的齒面設計為導電材料制造成型，使各個齒輪嚙合傳動的過程中也可以傳輸電力；也可以選擇地，將行星齒輪50中的各個齒輪全部采用導電材料制造成型，其可以起到同樣或者更好的技術效果。

本實施例中，為了進一步確保行星齒輪具有良好的導電性能，以及減少摩擦，可以在行星齒輪50的各個齒面上包覆一層導電膜，通過導電膜可以提高齒輪嚙合過程中的導電效果，并且降低齒輪嚙合過程的摩擦，減少齒輪嚙合的摩擦損耗。

本實施例中，行星齒輪50的中心齒輪51的齒面與機艙20中的電力線纜連通，行星齒輪50中的齒圈53的齒面與塔筒10中對應的電力線纜連通。具體地，可以在中心齒輪51和齒圈53上分別對應地設置導電端子，通過導電端子與相應的線纜連接，以實現機艙20中的電力線纜與塔筒10內的電力線纜連通。

與目前常用的線纜自塔筒的頂部懸掛的方式相比，本發明實施例提供的風力發電機組中，可以將塔筒10中的電力線纜沿著塔筒10的內壁向下布置，從而減少了電力線纜承受的重力拉伸，延長了電力線纜的使用壽命，降低了對電力線纜抗扭、抗摩擦、抗拉伸的性能，從而降低了電纜的制造成本。

本實施例中，為了避免轉軸40與各個行星齒輪之間導通，可以選擇地，轉軸40采用絕緣材料制造，或者，轉軸40的表面具有絕緣膜。以上兩種設計方案均可以實現轉軸與行星齒輪絕緣的效果，可以確保機艙中的電力線纜在向塔筒中對應的電力線纜傳輸電力更穩定。

本實施例中，為了使相鄰兩個行星齒輪之間具有更好的絕緣效果，可以將相鄰兩組行星齒輪50間隔設置在轉軸40上，使相鄰兩組行星齒輪50之間保持合理的距離，避免相互之間的距離過小而產生電弧的問題，并且也可以最大限度地保證電力傳輸過程中避免線纜之間互相干擾。

本實施例中，為了使相鄰兩個行星齒輪之間具有更好的絕緣效果，還可以在相鄰兩組行星齒輪50之間的所述轉軸40上，安裝有一個絕緣板60，通過絕緣板60可以更好的保證隔離和絕緣的效果。該絕緣板60通常設計為圓板，并且固定在轉軸40上，絕緣板60可以隨著轉軸40一起轉動；基于本領域技術人員的理解，該絕緣板60也可以是固定在其中的一組行星齒輪50，其也可以保證相鄰兩組行星齒輪之間的絕緣性。絕緣板還可以防止位于上面的行星齒輪在傳動過程中摩擦產生的金屬碎屑掉落到下面的行星齒輪上，并且也可以防止潤滑油脂從上面的行星齒輪直接掉落在下面的行星齒輪上。

本實施例中，如圖3所示，為了使相鄰兩個行星齒輪之間具有更好的絕緣效果，也可以選擇地，相鄰兩組行星齒輪50之間安裝行星架54，行星架54采用絕緣材料制造，并且行星架54從徑向延伸并覆蓋行星齒輪50的行星小齒輪與齒圈、中心齒輪的嚙合位置，以避免齒輪嚙合的位置產生電弧時影響導電性能；同時，行星架54也可以防止上面行星齒輪在傳動過程中摩擦產生的金屬碎屑掉落到下面的行星齒輪上，避免行星齒輪轉動產生的碎屑導致短路等問題。

為了更好的確保相鄰兩個行星齒輪之間具有更好的絕緣效果，可以將行星架54設計為自行星齒輪50的中心齒輪51延伸至齒圈53，從而使行星架54可以覆蓋自中心齒輪51到齒圈53的區域。

在以上實施例提供的行星架54的基礎上，可以進一步地，相鄰兩組行星齒輪共用同一個行星架54，這樣不僅可以確保行星齒輪之間的絕緣效果，還可以使行星齒輪的結構更緊湊，節省空間。

本發明實施例提供的風力發電機組，還包括光纖滑環(圖中未示出)，設置于轉軸40，并且與轉軸40同軸，機艙20中的光纖通過光纖滑環與塔筒10中的光纖連接；光纖滑環可以實現塔筒10和機艙20中的光纖連接，同軸設置在轉軸40上，可以隨著轉軸40一起轉動，并且位于塔筒10中的光纖不會因為機艙20的偏航而產生扭轉等現象，從而使機艙20的偏航不會影響光纖信號的傳輸；塔筒10中的光纖可以沿著塔筒的內壁向下布置，并將光纖固定在塔筒10的內壁上，從而避免光纖懸垂固定的方式增加光纖承受的拉伸力的作用，從而可以降低對光纖抗拉伸、抗扭轉性能的要求，并且可以延長光纖的使用壽命。

本實施例提供的風力發電機組，在轉軸40上安裝有編碼器(圖中未示出)，編碼器與轉軸40同軸。在機艙20偏航的過程中，編碼器可以檢測到機艙20的偏航信號，從而確定機艙20的偏航方向和偏航角度，與現有技術采用接近開關、滑動變阻器等偏航角度檢測方法相比，本實施例中采用在轉軸40上安裝編碼器，可以提高偏航角度的測量精度。

實施例2

如圖2所示，本發明實施例2提供一種風力發電機組，包括塔筒10和機艙20，機艙20安裝在塔筒10的頂部，并且機艙20與塔筒10之間安裝偏航軸承30，使機艙20能夠在塔筒10上轉動；

在塔筒10上部安裝與偏航軸承30同軸設置的轉軸40，并且轉軸40上安裝兩組或兩組以上相互絕緣的行星齒輪50，每組行星齒輪50的齒圈安裝在機艙20內；

機艙20中的電力線纜各通過其中一組行星齒輪50與塔筒10中對應的電力線纜一一連通。

本實施例中，行星齒輪50的齒圈53隨著機艙20的偏航運動而轉動，進而帶動行星齒輪50的行星小齒輪52嚙合傳動，電力通過齒圈53、行星小齒輪52以及中心齒輪51傳遞到塔筒10中對應的電力線纜上；由于行星齒輪50在任意角度轉動的過程中，其中的多個行星小齒輪52中，至少有一個與中心齒輪51及齒圈53之間是保持緊密嚙合傳動的，所以在整個行星齒輪50嚙合傳動的過程中，可以將機艙20內的電力線纜與塔筒10內對應的電力線纜一一連通。

本發明實施例提供的一種風力發電機組，機艙中的電力線纜可以通過行星齒輪傳輸到塔筒中對應的電力線纜，進而使塔筒中的電力線纜在機艙偏航的過程中，不會隨著機艙的偏航而扭轉，便于將電力線纜直接固定在機艙的內壁上。

本實施例中，為了進一步確保機艙20中的電力線纜與塔筒10中對應的電力線纜一一連通，可以選擇地將行星齒輪50中的中心齒輪51、行星小齒輪52以及齒圈53的齒面采用導電材料制造成型，為了保證電力線纜的連通效果，在行星齒輪50中各個齒輪的齒面設計為導電材料制造成型，使各個齒輪嚙合傳動的過程中也可以傳輸電力；也可以選擇地，將行星齒輪50中的各個齒輪全部采用導電材料制造成型，其可以起到同樣或者更好的技術效果。

本實施例中，行星齒輪50的中心齒輪的齒面與塔筒中的電力線纜連通，行星齒輪50中的齒圈的齒面與機艙20中對應的電力線纜連通。具體地，可以在中心齒輪51和齒圈53上分別對應地設置導電端子，通過導電端子與相應的線纜連接，以實現機艙20中的電力線纜與塔筒10內的電力線纜連通。

與目前常用的線纜自塔筒的頂部懸掛的方式相比，本發明實施例提供的風力發電機組中，可以將塔筒10中的電力線纜沿著塔筒10的內壁向下布置，從而減少了電力線纜承受的重力拉伸，延長了電力線纜的使用壽命，降低了對電力線纜抗扭、抗摩擦、抗拉伸的性能，從而降低了電纜的制造成本。

關于絕緣板、導電膜、行星架等設計，可以參考實施例1進行適應性調整，本實施例中不再贅述。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。