[发明专利]刚性联轴器以及风力发电机组

说明书

本发明提供了一种刚性联轴器，用于直驱风力发电机组，连接轮毂(1)和发电机(5)，包括第一端，与所述轮毂(1)活动连接；以及第二端，与所述发电机(5)活动连接；所述第一端或所述第二端为变角度动力传递构件。本发明还提供了一种风力发电机组，通过所述刚性联轴器连接轮毂(1)以及发电机(5)。通过使用所述刚性联轴器传递轮毂(1)与发电机(5)之间的动力，可以消除传递给发电机(5)的弯矩，从而实现对发电机(5)的纯扭矩动力传递。

技术领域

本发明涉及一种刚性联轴器，更具体地，涉及一种风力发电机组，其轮毂以及发电机通过一种刚性联轴器连接。

背景技术

直驱风力发电机组通常包括轮毂、发电机和多个叶片，发电机包括定子和转子。多个叶片连接到轮毂上，轮毂直接连接到发电机的转子上，中间并没有齿轮箱驱动发电机的转子。风电机组的转子叶片带来必要的扭转力矩，在产生能源的同时，转子也会受到更多其他的载荷作用，主要是由于转子叶片平面内气流的不均衡流入以及塔筒对气流的影响。每个叶片在旋转一圈过程中将会经历不同的风速和风向，进而会对叶片产生额外的不断变化的力和力矩，这些力和力矩会进一步向风力发电机组的其他部件(例如发电机)传递。

不可避免地，风载荷通过叶片、轮毂直接传递给发电机，导致发电机定子和转子之间的气隙难于控制，甚至风载荷导致的弯曲载荷会损坏发电机的重要部件(例如轴承、支架等结构)的破坏，以至于需要加大轴承选型及结构件强度，来保证风力发电机的可靠运行，但发电机重量及成本都会急剧上升。

对于如今叶轮旋转直径达到100m及以上的风电机组来说，这些轮毂旋转平面内的外部载荷会对直驱风力发电机组产生巨大的影响。为了让直驱风力发电机组能够平稳地运行并拥有较长使用寿命，如何尽可能地使直驱风力发电机组中的敏感机械部件远离所有的外部载荷变得愈加重要。

发明内容

本发明为解决上述动力传递存在的问题，公开了一种直驱风力发电机，其包括带有多个叶片的轮毂，该轮毂连接一个球销柱塞式联轴器，联轴器连接发电机5。具体地，本发明公开了一种刚性联轴器，包括：第一端，与所述轮毂1活动连接；以及第二端，与所述发电机5活动连接；所述第一端和所述第二端其中的一端为变角度动力传递构件，所述第一端或第二端其中的另一端为轴向可移动传递构件。

该刚性联轴器可以消除传递给发电机5的来自风载荷的弯曲载荷，只将纯扭矩传递发电机5，这样降低了发电机5的载荷，因此设计发电机5时，发电机5的重量以及轴承选型的成本都会有效地下降。

优选地，所述一端为变角度动力传递构件，所述另一端为轴向可移动传递构件。并且优选地，设置第一端为变角度动力传递机构，弯矩载荷在动力传输的第一端即可以被消除，提高了传输效率。

优选地，所述第一端和所述第二端的连接结构形成球销柱塞4的连接结构，并且，所述一端为球销4.1连接结构，所述另一端为柱塞4.2连接结构，所述球销4.1与所述柱塞4.2一体形成球销柱塞4。采用球销柱塞4的变角度动力传递构件，能够有效抵消轴向的弯矩载荷。

优选地，所述一端包括：球臼2.1，其通过转动轴2与轮毂1固定连接；球臼盖2.2，其与球臼2.1固定连接形成容纳空腔；以及球销4.1，其容纳于所述容纳空腔内。球销4.1容纳于球臼2.1中以传递动力，弯矩载荷被球销4.1在球臼2.1中的各个方向的活动自由度抵消。

优选地，所述另一端包括：柱塞缸5.1.1，其与发电机转子5.1固定连接；以及柱塞4.2，其在轴向容纳于所述柱塞缸5.1.1内。优选地，设置第一端为变角度动力传递机构时，刚性联轴器的第二端的柱塞缸5.1.1与发电机转子5.2刚性固定连接，直接传递由球销柱塞4消除弯矩载荷之后的纯扭矩。

优选地，所述球销柱塞包括油道4.3，在所述球销柱塞4内部沿轴向延伸。