一种模块组合式风力发电系统及安装装置的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及，一种模块组合式风力发电系统及安装装置。

背景技术：

2.我国制定了“碳中和、碳达峰”的目标后，太阳能发电和风力发电等清洁能源变得尤为重要。我国的太阳能发电和风力发电场主要分布在中国的三北地区，而经济发达的中东南地区是用电的负荷中心，因此国家要投入巨大的物力财力，远距离送电，但远距离输电线路不仅效率低，而且也存在极大的安全性风险；另外，随着国人的生活水平的不断提高，居民用电量大幅提高，特别是农村地区农业生产(设施农业的不断扩大)和农民家庭用电的急剧增加,对电网的供电能力提出了挑战。而随着风力发电技术不断进步，发电成本不断下降，国内大部分城镇周边都具备了风力发电的低成本开发条件。
3.通常情况下,离地面越高风速越大，发电量也就越大(风力发电机的发电量和风速的三次方成正比)，所以,超高塔筒支撑的风力发电就会有好的发电量。但是,风力发电机的重量随着容量的增加不断地增加，而履带吊车的吊力会随高度的增加急剧下降，使用重型履带吊车起吊大容量的风力发电机不仅费用贵,而且市场上的重型履带吊车都在大型风电场“抢”工期，很难为一个村的一台或两台风力发电机的吊装提供服务(它的组装和拆卸,运输的时间和成本都很高)。
4.针对上述问题，急需一种风力发电系统，解决目前存在的吊装风力发电系统到超高位置费用高且难以实现的问题。

技术实现要素：

5.针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种模块组合式风力发电系统，以解决现在技术所存在的将风力发电系统整体起吊并安装到超高的高度难以实现的问题。
6.本实用新型提供了一种模块组合式风力发电系统，包括：
7.机座架；
8.主轴模块，安装于所述机座架上；
9.传动模块，安装于所述机座架上并与所述主轴模块连接；
10.发电机模块，安装于所述机座架上并与所述传动模块远离所述主轴模块的一端连接；
11.气动机构，与所述主轴模块远离所述传动模块的一端连接；
12.机舱罩，与所述机座架连接，所述机舱罩用于罩住所述主轴模块、所述传动模块以及所述发电机模块。
13.优选地，所述气动机构包括：
14.轮毂，与所述主轴模块连接；
15.叶片，设有若干组，若干组所述叶片沿所述轮毂的周向间隔设置。
16.优选地，所述主轴模块包括：
17.第一壳体；
18.轴体，设置于所述第一壳体内，所述轴体的一端与所述轮毂连接；
19.第一连接结构，用于将所述轴体固定在所述第一壳体内。
20.优选地，传动模块为齿轮箱模块、联轴节模块中的一种或多种。
21.优选地，所述传动模块包括：
22.第二壳体；
23.齿轮箱，设置于所述第二壳体内，所述齿轮箱的一端与所述轴体远离所述轮毂的一端连接；
24.第二连接结构，用于将所述齿轮箱固定在所述第二壳体内。
25.优选地，所述发电机模块包括：
26.第三壳体；
27.发电机，设置于所述第三壳体内；
28.第三连接结构，用于将所述发电机固定在所述第三壳体内。
29.优选地，所述发电机模块包括：直流发电机和交流发电机。
30.优选地，所述气动机构、主轴模块、传动模块、发电机模块和固定模块独立设置并能连接组装成一个完整的风力发电系统。
31.优选地，还包括：
32.塔筒支架，搭建在地面上；
33.第一支架，设置于所述塔筒支架的顶端；
34.第二支架，设置于所述塔筒支架的顶端，所述第二支架与所述第一支架连接；
35.第三支架，设置于所述塔筒支架的顶端，所述第三支架与所述第二支架连接；
36.第四支架，设置于所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架的上方且与所述机座架连接。
37.优选地，还包括偏航装置，用于控制所述机舱的转动。
38.由上述方案可知，本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统，将风力发电系统分成多个模块，实现将风力发电系统分模块吊装，从而不依靠重型履带吊就可以吊装风力发电系统，同时搭配安装支架，使得各模块吊装到高处后能组合安装成发电系统，也给该种风力发电系统的广泛推广提供经济可行性。本实用新型解决了整体吊装风力发电机系统到超高位置费用高，难实现的问题；也解决了该种模块组合式风力发电系统的各模块吊装到高处后不便安装的问题。作用效果显著，适于广泛推广。
附图说明
39.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统的整体结构示意图；
41.图2为本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统的局部主视图；
42.图3为本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统的局部侧视图；
43.图4为本实用新型提供的另一种模块组合式风力发电系统的剖面图；
44.图1-4中：
45.1、气动机构；11、轮毂；12、叶片；2、主轴模块；21、第一壳体；22、轴体；3、传动模块；31、第二壳体；32、齿轮箱；4、发电机模块；41、第三壳体；42、发电机；43、联轴器；5、机舱罩；6、偏航系统；61、控制器；62、偏航装置；63、测风仪；71、第一支架；72、第二支架；73、第三支架；74、第四支架；75、第五支架；76、吊机支架；77、塔筒支架；8、机座架。
具体实施方式
46.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.需要理解的是，以下实施例中的术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
48.实施例1
49.请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统的一种具体实施方式进行说明。该种模块组合式风力发电系统包括：气动机构1、主轴模块2、传动模块3、发电机模块4、机舱罩5和机座架8；主轴模块2安装于机座架8上；传动模块3安装于机座架8上并与主轴模块2连接；发电机模块4安装于机座架8上并与传动模块3远离主轴模块2的一端连接；气动机构1与主轴模块2远离传动模块3的一端连接；机舱罩5与机座架8连接，机舱罩5用于罩住主轴模块2、传动模块3以及发电机模块4。
50.与现有技术相比，本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统，结构简单，气动机构1运行带动主轴模块2转动，通过主轴模块2转动，将动力传送到传动模块3，传动模块3运行进而传动动力到发电机模块4，从而实现该风力发电系统能正常发电，机舱罩5设置于模块2-4的外侧，用于包裹住模块2-4，对模块2-4起到固定保护作用，机座架8与机舱罩5以及模块2-4均连接，用于对各模块的支撑与固定，机座架8上设置有若干定位槽，用于对各模块定位。通过设置独立的气动机构1、主轴模块2、传动模块3、发电机模块4和机舱罩5，可以将各模块单独吊装到超高位置，再共同组装成风力发电系统,各模块单独吊装解决了整体吊装风力发电机系统到超高位置费用高，难实现的问题，作用效果显著，适于广泛推广。
51.在本实施例中，气动机构1包括轮毂11和叶片12，轮毂11与主轴模块2连接；叶片12设有若干组，若干组叶片12沿轮毂11的周向间隔设置。轮毂11上呈周向间隔设置的若干叶片12用于捉获风能，叶片12的数量在2-8片之间，优选3片、4片，如此既能保证叶片捉获风能的效率，又不会因叶片12数量太多而超重，从而影响叶片转动速度，进一步影响发电效率，轮毂11通过转盘与主轴模块2连接，能实现动力的传输。
52.在本实施例中，主轴模块2包括：第一壳体21、轴体22和第一连接结构，轴体22设置
于第一壳体21内，轴体22的一端与轮毂11连接，第一连接结构用于将轴体22固定在第一壳体21内。轴体22设置于第一壳体21内部，并通过第一连接结构连接固定，使得主轴模块2成为一个不易分散的整体，极大的提高了吊装主轴模块2的可操作性与便利性；轴体22为低速轴，低速轴的输入端通过转盘与轮毂11连接，低速轴的输出端与传动模块3连接，完成了动力从气动机构1传送到传动模块3；第一连接结构为螺栓结构或其他能起到连接固定作用的结构；主轴模块2还包括第一支撑板，第一支撑板设置于第一壳体21外侧并与机座架8连接，第一支撑板与机座架8卡接连接，机座架8上设置的第一定位槽可以限定主轴模块2的安装位置。
53.在本实施例中，传动模块3为齿轮箱模块、联轴节模块中的一种或多种。传动模块3内最常设置齿轮箱模块，联轴节模块替换齿轮箱模块是在一种特别的使用场景，它替代齿轮箱将主轴的动力直接传递给直流发电机，这种方式能够解决目前行业中直驱发电机常常设置于塔筒外侧，由此造成的结构严重偏心以及由此引起的成本代价；特别是“外置”直驱发电机的密封性相对较差；维修和检修难度较大的痛点。
54.在本实施例中，传动模块3包括：第二壳体31、齿轮箱32和第二连接结构，齿轮箱32设置于第二壳体31内，齿轮箱32的一端与轴体22远离轮毂11的一端连接；第二连接结构，用于将齿轮箱32固定在第二壳体31内。齿轮箱32设置于第二壳体31内，并通过第二连接结构连接固定，使得传动模块3成为一个不易分散的整体结构，因此便于后期对传动模块3的吊装；齿轮箱32为变速齿轮箱，变速齿轮箱包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，其中大齿轮端为输入端，小齿轮端为输出端，大齿轮与轴体22(低速轴)连接，小齿轮与发电机模块4(中的高速轴)连接，从而实现将高速轴的转动速度提升到低速轴的转动速度的50～100倍，进而提高发电的效率；第二连接结构为螺栓结构或其他能起到连接固定作用的结构；传动模块3还包括第二支撑板，第二支撑板设置于第二壳体31外侧并与机座架8卡接连接，机座架8上设置有第二定位槽，第二定位槽与第二支撑板连接，用于限定传动模块3的安装位置。
55.在本实施例中，发电机模块4包括：直流发电机和交流发电机。
56.在本实施例中，发电机模块4包括第三壳体41、发电机42和第三连接结构，发电机42设置于第三壳体41内；第三连接结构用于将发电机42固定在第三壳体31内。发电机模块4还包括联轴器43，发电机42的输入端通过联轴器43与齿轮箱32的输出端连接，联轴器43主要由刹车盘、胀紧套、橡胶连杆、玻璃钢中间管及扭矩限制器组成，联轴器43能传递变速齿轮箱端输出的扭矩、通过橡胶连杆的变形实现径向和轴向的位移补偿,橡胶具有良好的减振性能、玻璃钢具有优异的绝缘性能,可以防止发电机42端的衍生电流通过联轴器43传入齿轮箱而产生电腐蚀；第三连接结构将发电机42和联轴器43安装在第三壳体41内，使得发电机模块4成为一个不易分散的整体结构，提高了后期吊装的便利性与安全性；第三连接结构为螺栓结构或其他能起到连接固定作用的结构；发电机模块4还包括第三支撑板，第三支撑板设置于第三壳体41外侧并与机座架8卡接，机座架8上设置有第三定位槽，第三定位槽用于机座架8与第三支撑板连接时限定发电机模块4的安装位置。
57.在本实施例中，气动机构1、主轴模块2、传动模块3、发电机模块4和机舱罩5独立设置并能连接组装成一个完整的风力发电系统。五个模块独立设置、单独吊装并能连接组成一个完整的风力发电系统，再通过机座架8固定增加风力发电系统的稳固性，解决了整体吊装风力发电机系统到超高位置费用高，难实现的问题。
58.在本实施例中，该种模块组合式风力发电系统，还包括偏航装置62，用于控制机舱52的转动。偏航装置62属于偏航系统6，偏航系统6包括设置于机舱52内的控制器61、设置于机舱52外的偏航装置62和设置于机舱52顶部的测风仪63。测风仪63用于测量风速及风向，偏航装置62借助电动机转动机舱52，以使叶片12正对着风，提高叶片12捉获风的效率，偏航装置62由控制器61操作，控制器61可以通过测风仪63来感觉风向，控制器61包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热)，该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
59.实施例2
60.请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统的一种具体实施方式进行说明。本实施例提供的一种模块组合式风力发电系统与实施例1基本相同，其不同之处在于，该种模块组合式风力发电系统的安装装置还包括第一支架71、第二支架72、第三支架73、第四支架74和塔筒支架77；塔筒支架77搭建在地面上；第一支架71设置于塔筒支架77的顶端；第二支架72设置于塔筒支架77的顶端，第二支架72与第一支架71连接；第三支架73设置于塔筒支架77的顶端，第三支架73与第二支架72连接；第四支架74设置于第一支架71、第二支架72和第三支架73的上方且与机座架8连接。该支架与各模块相配合使用，具体使用方法为：先把塔筒支架77搭建在地面上，再将第二支架72安装在塔筒支架77的顶端，然后在第二支架72的左右两侧分别安装第一支架71和第三支架73，最后将第四支架74安装在第一支架71、第二支架72和第三支架73的上方；其中第一支架71的顶面、第二支架72的顶面和第三支架73的顶面位于同一水平面，且优选第一支架71的竖直中轴线、第二支架72的竖直中轴线和第三支架73的竖直中轴线位于同一垂直面内，该种设计能更大限度的提高支架的稳定性，从而保证发电系统的稳定性与安全性，第四支架74用于安装放置该种模块组合式风力发电系统；第一支架71、第二支架72、第三支架73、第四支架74和塔筒支架77为永久性支架，会随发电系统保留安装。该种支架选用桁架或其他可实现支撑固定与吊装的材质，其中桁架塔架抗弯强度高，承载力强，无共振问题，能为机舱的空间扩大提供了经济可行性。该种支架解决了该种模块组合式风力发电系统的各模块吊装到高处后不便安装的问题，效果显著，适于广泛推广。
61.在本实施例中，该种模块组合式风力发电系统还包括第五支架75和吊机支架76，第五支架75与第二支架72的两侧连接；吊机支架76设置于第五支架75的顶端。第五支架75安装在第二支架72的前后两侧，吊机支架76安装在第五支架75的顶端，吊机支架76用于吊装各个模块到第四支架74上，第五支架75用于吊机支架76吊装模块时对吊机支架76起到支撑固定的作用，第五支架75和吊机支架76为临时支架，在吊装完成各模块后就会将其拆除，第五支架75和吊机支架76为现有技术，在此不再做赘述。第五支架75和吊机支架76的组合设计能使该种发电系统的安装装置独立完成对各模块的吊装。
62.实施例3
63.请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统及安装装置一种具体实施方式进行说明。本实施例提供的一种模块组合式风力发电系统与实施例2基本相同，其不同之处在于，具体安装方法如下：在搭建完该种风力系统的安装塔架后，在地面上将气动机构1(先不安装叶片12)、主轴模块2、传动模块3、发电机模块4和机舱罩5
各模块各自组装好，按轮毂11连接轴体22的输入端，轴体22的输出端连接齿轮箱32的输入端，齿轮箱32的输出端通过联轴器43连接发电机42的输入端的连接方式将各模块组装起来，安装好各模块之后，用外置电动机作为动力对该种风力发电系统进行联动调试，确认连接好的整个风力发电系统可以正常运转，再将各模块拆分开；之后用吊机支架76先将机座架8吊装到第四支架74上，并将机座架8与第四支架74固定连接好，再用吊机支架76分别吊装主轴模块2、传动模块3、发电机模块4，确定模块2-4的安装位置并将模块2-4卡接固定在机座架8上，按地面测试时的连接方式连接好模块2-4，安装并连接好模块2-4，最后吊装气动机构1(安装叶片12)，将轮毂11与主轴模块2连接，由此使得各模块与气动机构1完全组装成一个整体并通过机座架8牢牢固定在第四支架74上；将控制器61安装在机舱罩5内部，将测风仪63安装在机舱罩5的上方，将测风仪63安装到机舱罩5的上方可以准确监测叶片12所捉获风的风速及风向，将控制器61安装在机舱罩5内一方面可以保护控制器61，延长控制器61的使用寿命，另一方面方便与测风仪63连接。该种安装装置可以实现吊装风力发电机系统的各模块到超高位置，并将各模块在高处组合安装，且有良好的经济可行性。
64.实施例4
65.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图4，本实施例提供的一种模块组合式风力发电系统及安装装置的结构与实施例3基本相同，其不同之处在于可以用相对小的履带吊车吊装各个模块，来代替用吊机支架76吊装各模块，其有益效果在于，省去了安装与拆除第五支架75和吊机支架76的工作，提高了安装的效率。
66.在本实施例中，吊装机舱罩5，将机舱罩5罩在模块2-4的外侧后，也可以将机舱罩5与第四支架74连接，进而使得机舱罩5与机座架8间接连接，机舱罩5与第四支架74连接可以采用螺栓连接或铆钉连接或焊接等方式。机舱罩5与第四支架74连接既能进一步增大了其稳定性，同时机舱罩5又能对机座架8起到保护作用。
67.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
68.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，包括：机座架(8)；主轴模块(2)，安装于所述机座架(8)上；传动模块(3)，安装于所述机座架(8)上并与所述主轴模块(2)连接；发电机模块(4)，安装于所述机座架(8)上并与所述传动模块(3)远离所述主轴模块(2)的一端连接；气动机构(1)，与所述主轴模块(2)远离所述传动模块(3)的一端连接；机舱罩(5)，与所述机座架(8)连接，所述机舱罩(5)用于罩住所述主轴模块(2)、所述传动模块(3)以及所述发电机模块(4)。2.根据权利要求1所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述气动机构(1)包括：轮毂(11)，与所述主轴模块(2)连接；叶片(12)，设有若干组，若干组所述叶片(12)沿所述轮毂(11)的周向间隔设置。3.根据权利要求1所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述主轴模块(2)包括：第一壳体(21)；轴体(22)，设置于所述第一壳体(21)内，所述轴体(22)的一端与所述轮毂(11)连接；第一连接结构，用于将所述轴体(22)固定在所述第一壳体(21)内。4.根据权利要求1所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述传动模块(3)为齿轮箱模块、联轴节模块中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述传动模块(3)包括：第二壳体(31)；齿轮箱(32)，设置于所述第二壳体(31)内，所述齿轮箱(32)的一端与所述轴体(22)远离所述轮毂(11)的一端连接；第二连接结构，用于将所述齿轮箱(32)固定在所述第二壳体(31)内。6.根据权利要求1所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述发电机模块(4)包括：第三壳体(41)；发电机(42)，设置于所述第三壳体(41)内；第三连接结构，用于将所述发电机(42)固定在所述第三壳体(31)内。7.根据权利要求6所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述发电机模块(4)包括：直流发电机和交流发电机。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，所述气动机构(1)、主轴模块(2)、传动模块(3)、发电机模块(4)和固定模块(5)独立设置并能连接组装成一个完整的风力发电系统。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，还包括：塔筒支架(77)，搭建在地面上；
第一支架(71)，设置于所述塔筒支架(77)的顶端；第二支架(72)，设置于所述塔筒支架(77)的顶端，所述第二支架(72)与所述第一支架(71)连接；第三支架(73)，设置于所述塔筒支架(77)的顶端，所述第三支架(73)与所述第二支架(72)连接；第四支架(74)，设置于所述第一支架(71)、所述第二支架(72)和所述第三支架(73)的上方且与所述机座架(8)连接。10.根据权利要求1所述的一种模块组合式风力发电系统，其特征在于，还包括偏航装置(62)，用于控制所述机舱(52)的转动。

技术总结

本实用新型公开了一种模块组合式风力发电系统，属于风力发电技术领域，包括气动机构、主轴模块、传动模块、发电机模块、机舱罩和机座架；其中固定模块包括机舱罩；机座架与机舱罩连接；主轴模块安装于机座架上；传动模块安装于机座架上并与主轴模块连接；发电机模块安装于机座架上并与传动模块远离主轴模块的一端连接；气动机构与主轴模块远离传动模块的一端连接；机舱罩与机座架连接，机舱罩用于罩住主轴模块、传动模块以及发电机模块。本实用新型提供的一种模块组合式风力发电系统，可以将各模块单独吊装到超高位置，再共同组装成风力发电系统，因此解决了吊装风力发电系统到超高位置费用高且难以实现的问题。置费用高且难以实现的问题。置费用高且难以实现的问题。