風力發電機、風力發電機組及其安裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電機設備領域，尤其涉及一種風力發電機、風力發電機組及其安裝方法。
【背景技術】
[0002]風力發電機組的可靠性是風力發電機組的重要參數。而傳動鏈作為風力發電機組的重要支撐結構，是風力發電機組的機械設計的關鍵組成。直驅式風力發電機組作為風電市場的主流技術方案，存在多種不同傳動鏈形式，如單點支撐式和兩點支撐式，
[0003]其中，兩點支撐是指，主軸有兩個軸承支撐，其中一個軸承軸向定位，另一個軸承軸向游動。有些風力發電機組將雙軸承布置于輪轂內。另一些風力發電機組將雙軸承布置于輪轂外，比如發電機內部或機艙內部。如圖1至圖4所示，其中，風力發電機組包括輪轂I和底座2等。
[0004]單點支撐是指，主軸由一個軸承支撐，通常是雙列圓錐軸承，既承擔軸向載荷，又承擔徑向載荷。
[0005]對于輪轂采用雙軸承軸系的風力發電機組而言，由于葉輪載荷作用點位于兩軸承中間，相較于軸承布置于輪轂體外的結構形式而言，力臂短，附加彎矩少，且作為軸承座的輪轂本體剛度好，使軸承等效載荷降低進而縮減了主軸承及傳動鏈尺寸，整個軸系成本顯著下降。盡管如此，對于直驅機組而言，由于輪轂與主軸系的一體化結構形式，存在如下問題:
[0006]若軸系與輪轂I裝配完后，再與發電機及機艙的底座2對接。即風機吊裝過程中，在塔頂，既要實現輪轂I的軸與機艙底座2的法蘭連接，也要實現輪轂I與發電機轉子的法蘭連接。高空中實現雙法蘭面同時安裝，工藝難度大，技術風險高，吊裝成本較高。
[0007]若軸系與輪轂裝配后，在車間或地面先完成輪轂軸系與發電機的裝配，再整體吊裝，然后依次安裝三支葉片。由于起吊重量的大大增加，吊裝成本亦顯著增加。大大減弱了輪轂雙軸承軸系的成本優勢。
【發明內容】
[0008]本發明的實施例提供一種風力發電機、風力發電機組及其安裝方法，以解決采用雙軸承支撐式輪轂的風力發電機組吊裝困難的問題。
[0009]為達到上述目的，本發明提供一種風力發電機，其包括定子和套設在定子外的轉子，風力發電機還包括與轉子連接并驅動轉子沿軸向移動的驅動部。
[0010]根據本發明的另一方面，提供一種風力發電機組，包括塔筒、連接在塔筒頂端的機艙、與機艙的底座連接的發電機和與發電機連接的葉輪，發電機為上述的風力發電機，發電機的定子與機艙的底座連接，驅動部能夠驅動轉子移動至與葉輪連接的位置。
[0011 ]進一步地，發電機還包括定軸，定軸固定連接在底座上，定子通過定子固定連接件固定連接在定軸上。
[0012]進一步地，定軸的遠離葉輪的一側具有第一轉子配合法蘭，轉子的遠離葉輪的一側設置有預連接法蘭，第一轉子配合法蘭包括第一導向銷孔，預連接法蘭上設置有與第一導向銷孔配合的第二導向銷孔;或底座的朝向轉子的一側具有上設置有第二轉子配合法蘭，第二轉子配合法蘭包括第三導向銷孔，預連接法蘭上設置有與第三導向銷孔配合的第二導向銷孔。
[0013]進一步地，定軸的遠離葉輪的一側具有第一轉子配合法蘭，第一轉子配合法蘭包括第一預連接安裝孔，轉子包括預連接法蘭，預連接法蘭上設置有與第一預連接安裝孔配合的第二預連接安裝孔;或底座的朝向轉子的一側具有上設置有第二轉子配合法蘭，第二轉子配合法蘭包括第三預連接安裝孔，轉子包括預連接法蘭，預連接法蘭上設置有與第三預連接安裝孔配合的第二預連接安裝孔。
[0014]進一步地，轉子通過預連接件與定軸預連接時，轉子的預連接法蘭與定軸的第一轉子配合法蘭之間具有第一間隙。
[0015]進一步地，驅動部設置在定子的定子支架上，驅動部為葉輪鎖，葉輪鎖的鎖舌通過第一緊固連接件與轉子連接。
[0016]根據本發明的另一方面，提供一種風力發電機組的安裝方法，包括如下步驟:發電機吊裝步驟:將轉子通過預連接件預連接在定軸上，并吊裝定子、轉子和定軸，使定軸與底座固定連接;葉輪吊裝步驟:吊裝葉輪，使葉輪的葉輪軸與定軸固定連接;轉子連接步驟:使驅動部驅動轉子沿發電機的軸向移動，使轉子與葉輪的輪轂貼合并固定連接。
[0017]進一步地，在發電機吊裝步驟之前還包括:底座吊裝步驟:將機艙的底座吊裝至塔筒的頂端，并與塔筒固定連接。
[0018]進一步地，在轉子連接步驟中，驅動部驅動轉子沿發電機的軸向移動之前還包括步驟:拆除轉子與定軸之間的預連接件;將導向銷插入第一導向銷孔和第二導向銷孔內。
[0019]本發明的實施例的風力發電機能夠通過驅動部使轉子沿軸向移動，這樣在風力發電機組吊裝時，利用驅動部驅動轉子，實現轉子與輪轂的連接，由此避免了在葉輪吊裝時需要同時實現兩個法蘭面的對接，降低了吊裝難度和成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為現有技術中的第一種風力發電機組的結構示意圖；
[0021]圖2為現有技術中的第二種風力發電機組的結構示意圖；
[0022]圖3為現有技術中的第三種風力發電機組的結構示意圖；
[0023]圖4為現有技術中的第四種風力發電機組的結構示意圖；
[0024]圖5為本發明的實施例的風力發電機組的結構示意圖；
[0025]圖6為本發明的實施例的風力發電機組的拆分結構示意圖；
[0026]圖7為圖6中A處的局部放大圖；
[0027]圖8為圖6中B處的局部放大圖；
[0028]圖9為本發明的實施例的風力發電機組的輪轂與定軸的側視圖；
[0029]圖10為本發明的實施例的風力發電機組的安裝方法中的葉輪軸與定軸連接后的結構示意圖；
[0030]圖11為圖10中的C處的局部放大圖；[0031 ]圖12為本發明的實施例的風力發電機組的安裝方法的葉輪軸與定軸連接后的局部放大結構示意圖；
[0032]圖13為本發明的實施例的風力發電機組的安裝方法的轉子與輪轂連接后的局部放大結構示意圖。
[0033]附圖標記說明:
[0034]10、塔筒;20、機艙;21、底座;30、發電機;31、定子;32、轉子;321、預連接法蘭;322、第二導向銷孔;323、預連接件；324、導向銷；325、第一間隙；33、驅動部；331、第一緊固連接件；34、定軸；341、第一轉子配合法蘭；342、第一導向銷孔；343、第一預連接安裝孔;40、葉輪;41、葉輪軸;42、輪轂;60、偏航軸承;70、葉片。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明實施例的風力發電機組及其安裝方法進行詳細描述。
[0036]如圖5和圖6所示，風力發電機組包括塔筒10、機艙20、發電機30和葉輪40。
[0037]具體地，塔筒10固定在地面或其他基座上，并用于支撐其他部分。
[0038]機艙20的底座21通過偏航軸承60連接在塔筒10的頂端。機艙20還包括偏航驅動、機艙控制柜、機艙罩等部件，其用于對風力發電機組進行控制。
[0039]發電機30與底座21連接，其用于將風能轉化為電能，實現發電。
[0040]葉輪40與發電機30連接，其包括葉輪軸41、輪轂42、葉片70、變槳軸承、支撐在葉輪軸41和輪轂42之間的兩個軸承。其中，葉輪軸41用于承載葉輪40的其他部件，并將葉輪40連接到其他部件上。輪轂42用于與安裝葉片70以及與發電機30連接。葉片70通過變槳軸承連接在輪轂42上，并在風力驅動下轉動，進而帶動輪轂42轉動，最終實現發電。
[0041]根據本發明的實施例，風力發電機包括定子31、套設在定子31外的轉子32和與轉子32連接并驅動轉子32沿軸向移動的驅動部33。通過在風力發電機中添加驅動部33，利用其推動轉子32沿軸向移動實現對轉子32的位置的調節，這樣在風力發電機組組裝過程中，進行葉輪40的吊裝時無需一次對齊多個法蘭，降低吊裝難度和吊裝成本。
[0042]根據本發明的另一方面，提供一種風力發電機組，該風力發電機組的發電機30為上述的風力發電機。其定子31與底座21連接，轉子32套設在定子31外，并與葉輪40連接，受葉輪40驅動而轉動，驅動部33與轉子32連接，并驅動轉子32沿發電機30的軸向移動，以使其移動至能夠與葉輪40配合的位置。
[0043]優選地，發電機30還包括定軸34，定軸34固定連接在底座21上，定子31通過定子固定連接件固定連接在定軸34上。定軸34—方面用于與底座21連接，實現將發電機固定在底座21上的目的；另一方面用于承載定子31，實現定子31的固定。當然，在其他實施例中，發電機30可以省略定軸34，直接將葉輪40的葉輪軸41直接連接在底座21上，并將定子31直接固定在葉輪軸41上。采用發電機30包括定軸34，定軸34與葉輪軸41連接的方式可以減小軸的長度，一方面降低生產制造成本和制造難度，另一方面降低運輸成本和運輸難度，同時還可以降低吊裝成本。
[0044]結合參見圖7和圖8，定軸34的遠離葉輪40的一側具有用于與轉子32配合的第一轉子配合法蘭341。轉子32的遠離葉輪40的一側設置有用于與定軸34與連接的預連接法蘭321。為了方便運輸，實現運輸安裝過程中轉子32與定軸34的臨時固定，以抵抗轉子32受到的永磁發電機電磁拉力及其自身重力，第一轉子配合法蘭341包括第一預連接安裝孔343(見圖9)，預連接法蘭321上設置有與第一預連接安裝孔343配合的第二預連接安裝孔，轉子32通過預連接件323與定軸34連接，實現轉子32的預連接。
[0045]當然，在其他實施例中，轉子32還可以預連接在底座21上。若轉子32預連接在底座21上，則底座21的朝向轉子32的一側上需設置第二轉子配合法蘭，該第二轉子配合法蘭用于與轉子32的預連接法蘭321配合。在第二轉子配合法蘭上設置第三預連接安裝孔，預連接法蘭321上設置有與第三預連接安裝孔配合的第二預連接安裝孔。同樣，使用預連接件323依次穿過第二預安裝孔和第三預安裝孔將轉子32連接在底座21上。
[0046]優選地，由于在風力發電機組吊裝時需要利用驅動部33驅動轉子32移動，以便與輪轂42對接，為了保證運動的可靠性和準確性，在第一轉子配合法蘭341上設置有第一導向銷孔342，在預連接法蘭321上設置有與第一導向銷孔342配合的第二導向銷孔322。需要驅動轉子32運動時，將預連接件323拆下，將導向銷324(見圖12)依次穿過第二導向銷孔322和第一導向銷孔342，通過導向銷324實現轉子32相對定軸34軸向移動時的導向，同時導向銷324還具有徑向