一種風力發電機的型式試驗裝置的製作方法

2023-06-12 02:51:01

專利名稱：一種風力發電機的型式試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發電機的型式試驗裝置，尤其是一種用於外轉子直驅風力發電機型式試驗的試驗裝置。
背景技術：
風力發電機組是將風能轉化為電能的機械。從能量轉換的角度來看，風力發電設備包括風力機和發電機兩大部分。風力機是將風能轉換為機械能，發電機則是將機械能轉換為電能。兆瓦級的風力發電機屬於特大型風力發電機，對於這種風力發電機常將其分成以下三類雙饋式、直驅式和混合式，在直驅式發電機中多數均採用永磁同步發電機，這種發電機利用多極永磁體勵磁，通過全功率變流器接入電網，具有效率高，噪聲小，穩定性可 靠性好等優點，根據勵磁裝置的布置方式，這種發電機又可分外轉子和內轉子兩種。風力發電機在製作裝配完成後，為了驗證是否與設計參數相符，必須經過型式試驗，試驗各項參數如發電機的效率、功率因數、額定轉速、最大轉矩倍數和溫升限值等是否滿足要求。在先專利ZL200910044129. I公開了一種風電機組整機全功率測試方法及試驗裝置，採用雙機組能量回饋法進行風電機組整機全功率試驗，將兩套風電機組機艙按背靠背的方式安裝，其中一套機艙做電動運行為拖動風電機組、另一套機艙做發電運行為試驗風電機組；電網提供的能量通過拖動風電機組側的變流櫃,給拖動電機提供電能,拖動風電機組通過主軸及聯軸器帶動試驗風電機組運轉，並為試驗風電機組提供所需轉矩；試驗風電機組產生的電能再通過變流櫃反饋給拖動風電機組；試驗風電機組在不同工況運行時，通過測試系統檢測出試驗風電機組的輸出特性。在先專利ZL200810200679. 3公開了一種大型永磁直驅風力發電機組仿真測試系統，包括變頻調速器、拖動電動機、減速器、永磁發電機、併網逆變器、機組控制器、與外部電網電連接的局域電網以及調測控制器，所述的變頻調速器、拖動電動機、減速器、永磁發電機、併網逆變器以及局域電網依次電連接，該局域電網還與機組控制器、變頻調速器電連接，所述的機組控制器與永磁發電機、併網逆變器控制連接，所述的調測控制器與變頻調速器、拖動電動機、減速器、永磁發電機、併網逆變器、局域電網以及外部電網控制連接。上述的技術方案均是採用兩臺發電機對拖的方法，這種試驗方法對於雙饋式機組和內轉子直驅風力發電機而言是可行的，但對於直驅式外轉子直驅風力發電機來說，由於其體積龐大，如果也採用對拖的方法進行試驗，其試驗場地的面積很大，兩臺發電機的對接也是非常困難的。直驅式外轉子發電機的型式試驗可以採用驅動變頻電機拖動單臺發電機的試驗方法，定子固定在機架上，外轉子通過過渡盤與聯軸器連接，驅動變頻電機驅動減速箱再帶動聯軸器轉動。採用這種方法必須要有一個剛性及強度、體積均足夠大的基座和用來安裝基座的基礎，以承受發電機的重量及轉動時產生的動載荷；還需要製造一個價格很高，體積很大的柔性聯軸器；此外，由於市面上只有小量程扭矩傳感器，要測量大扭矩，只能把扭矩傳感器放在減速箱高速端進行間接測量，由於減速箱有多級齒輪傳動，其機械損耗無法精確測量，因此在測量發電機的實際功率時其數據與客觀值會存在一定的誤差。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種風カ發電機的型式試驗裝置，為外轉子直驅風カ發電機型式試驗提供一個適用的測試平臺，減小試驗平臺的體積和面積，降低聯軸器的製造成本。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種風カ發電機的型式試驗裝置，用於測試被試發電機的電磁力矩，具有位於被試發電機ー側的可固定的支座、位於被試發電機另ー側的可固定的變頻電機與減速箱，變頻電機輸出軸連接減速箱的高速軸，減速箱的低速軸上安裝有膜片，所述的型式試驗裝置具有懸空的適配器，所述的適配器為錐形殼體，所述的膜片與適配器的小直徑端連接，所述的適配器的大直徑端用幹與被試發電機的外轉子連接，被試發電機定子上的主軸固定在カ臂上，被試發電機定子上的主軸的伸出部分通過軸承插入支座內，所述的カ臂為截面逐漸變大的エ字梁結構，所述的カ臂的大截面端與被試發電機定子上的主軸固定，所述的カ臂的小截面端與測カ裝置連接，所述的測 力裝置與固定在基礎上的連接座連接。進ー步地，所述的測力裝置為拉壓カ傳感器。進ー步地，所述的膜片為具有變截面的弾性圓盤。這種形式的膜片既有強度又有柔性，既可承受垂直力，又可以承受扭矩，在適配器受到載重、扭矩雙重作用時，可有效地解決因發電機軸心與適配器軸心不重合而可能產生的卡死或者損壞發電機軸承的現象發生。本實用新型的有益效果是本實用新型採用兩支點的支撐方式，一端為支座，另ー端為減速箱，被試發電機主軸套入支座的軸承內，外轉子通過適配器和膜片與減速箱的低速軸連接，被試發電機定子的主軸連接在カ臂上，力臂的小截面端與測カ裝置連接，當被試發電機的外轉子轉動時，外轉子上永磁磁鋼與內轉子上的發電繞組產生的電磁力矩就作用在カ臂上，測カ裝置可直接測量出數據，將其乘以カ臂的長度，便可計算出實際動態電磁力矩和功率。減速箱的低速軸除承受扭矩外，還作為ー個支點承受試驗裝置中傳動部件的部分重量。在試驗過程中基礎不承受傾覆カ矩，從而減化了試驗裝置的結構，減小了試驗平臺的體積和面積。本實用新型為外轉子直驅風カ發電機型式試驗提供一個適用的測試平臺，降低聯軸器的製造成本。
以下結合附圖
對本實用新型進ー步說明。圖I是本實用新型安裝被試發電機測試時的結構布置示意圖；圖2是本實用新型中測カ裝置與力臂的連接示意圖；圖3是本實用新型中膜片的結構示意圖。其中1.支座，2.主軸，3.カ臂，4.被試發電機，5.適配器，6.膜片，7.減速箱，
8.變頻電機，9.拉壓カ傳感器。
具體實施方式
[0018]現在結合附圖對本實用新型作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。如圖I圖2所示，一種風力發電機的型式試驗裝置，用於測試被試發電機4的電磁力矩，具有位於被試發電機4 一側的可固定的支座I、位於被試發電機4另一側的可固定的變頻電機8與減速箱7，支座I固定在被試發電機4 一側的基礎上，變頻電機8與減速箱7固定在被試發電機4另一側的基礎上。支座I用於支承被試發電機4的重量及運轉時的慣性力矩。變頻電機8輸出軸連接減速箱7的高速軸，減速箱7的低速軸上安裝有膜片6，如圖3所示，膜片6為具有變截面的彈性圓盤。膜片6採用具有彈性的金屬材料製成，是一個變截面的圓盤，在試驗過程中可在一定程度上消除被試發電機4與驅動軸中心不同軸所帶來的影響。型式試驗裝置具有懸空的適配器5，適配器5為錐形殼體，膜片6與適配器5的小直徑端連接，適配器5的大直徑端與被試發電機4的外轉子連接。適配器5具有載重及同 軸度補償的作用。被試發電機4定子固定在力臂3上，力臂3通過軸承支承在主軸2上，主軸2插入在支座I內。如圖2所示，力臂3為截面逐漸變大的工字梁結構，測力裝置為拉壓力傳感器9。力臂3的大截面端與被試發電機4定子固定，力臂3的小截面端與拉壓力傳感器9連接，拉壓力傳感器9與固定在基礎上的連接座連接。主軸2隻承受垂直力，不承受扭矩。當變頻電機8轉動時，帶動減速箱7高速軸轉動，減速箱7低速軸帶動膜片6轉動，因膜片6與適配器5的小直徑端連接，適配器5的大直徑端與被試發電機4的外轉子連接，從而使被試發電機4外轉子轉動，外轉子轉動時產生的電磁力矩由定子傳到力臂3上，力臂3再傳遞到拉壓力傳感器9，扭矩的大小就是力臂3的長度乘上拉壓力傳感器9的讀數的結果。由於定子安裝在力臂3上，在測量被試發電機4的電磁轉矩時只要將拉壓力傳感器9上的壓力數乘上力臂3的長度就得到被試發電機4的扭矩值，因而降低了對拉壓力傳感器9的測試範圍要求，極大地提高了測試精度。本實用新型採用兩支點承的方式，被試發電機4支撐在支座I與減速箱7之間，其主軸2在支座I中是靜止不動的；只承受垂直力，減速箱7的低速軸作為一個支點承受試驗裝置中傳動部件的部分重量，在試驗過程中基礎不承受縱向傾覆力矩，從而減化了試驗裝置的結構，減小了試驗平臺的體積和面積。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型而並非限制本實用新型所描述的技術方案；因此，儘管本說明書參照上述實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換；而一切不脫離本實用新型的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍中。
權利要求1.一種風カ發電機的型式試驗裝置，用於測試被試發電機的電磁力矩，其特徵在於具有位於被試發電機ー側的可固定的支座、位於被試發電機另ー側的可固定的變頻電機與減速箱，變頻電機輸出軸連接減速箱的高速軸，減速箱的低速軸上安裝有膜片，所述的型式試驗裝置具有懸空的適配器，所述的適配器為錐形殼體，所述的膜片與適配器的小直徑端連接，所述的適配器的大直徑端用幹與被試發電機的外轉子連接，被試發電機定子上的主軸固定在カ臂上，被試發電機定子上的主軸的伸出部分通過軸承插入支座內，所述的カ臂為截面逐漸變大的エ字梁結構，所述的カ臂的大截面端與被試發電機定子上的主軸固定，所述的カ臂的小截面端與測カ裝置連接，所述的測力裝置與固定在基礎上的連接座連接。
2.根據權利要求I所述的ー種風カ發電機的型式試驗裝置，其特徵在於所述的測力裝置為拉壓カ傳感器。
3.根據權利要求I所述的ー種風カ發電機的型式試驗裝置，其特徵在於所述的膜片為具有變截面的彈性圓盤。
專利摘要本實用新型涉及一種風力發電機的型式試驗裝置，用於測試被試發電機的電磁力矩，具有支座、變頻電機、減速箱、適配器，變頻電機輸出軸連接減速箱的高速軸，減速箱的低速軸上安裝有膜片，膜片與適配器的小直徑端連接，適配器的大直徑端用於與被試發電機的外轉子連接，被試發電機定子上的主軸固定在力臂上，主軸的伸出部分通過軸承插入支座內，力臂的大截面端與被試發電機定子上的主軸固定，力臂的小截面端與測力裝置連接，測力裝置與固定在基礎上的連接座連接。本實用新型為外轉子直驅風力發電機型式試驗提供一個適用的測試平臺，減小試驗平臺的體積和面積，降低聯軸器的製造成本。
文檔編號G01R31/34GK202661600SQ201220117189
公開日2013年1月9日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者朱庭綱, 邵峰 申請人:江蘇新譽重工科技有限公司, 新譽集團有限公司