紧凑型电液风力发电机组总成的制作方法

1.本实用新型属于发电技术领域，特别涉及风电领域的电液风力发电机组总成。


背景技术：

2.风能作为一种清洁的可再生能源，是我国能源转型的重要支撑。目前，风力发电是最成熟、最具规模开发条件和极具商业化发展前景的发电方式之一，风力发电在改变能源结构、缓解环境污染等方面具有明显优势，越来越受国内外的关注，世界各国对风电的开发给予了高度重视。近期我国提出了到2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦，2060年至少达到30亿千瓦，按此规划， 2025年后年均新增风电装机将不低于60gw，换算投资额，按7000
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10000元/kw 计算，我国未来风电每年新增投资额将达4000亿
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6000亿元规模，未来风电行业将进入快速发展阶段。
3.政策利好的同时，也应看到风电行业的面临的挑战，特别是风电行业与其他发电行业的竞争，还存在成本高、关键技术亟待突破等问题。2021年之后我国风电行业将正式进入“平价后时代”，在无补贴的情况下，行业对于发电效率提升、度电成本下降和经济效益要求更高。
4.其中，风电机组占风电项目建设成本约60％，因此，除去非技术方面，风电机组是风电能否实现平价的关键环节。
5.目前，风力发电机组普遍采用以增速齿轮箱为主传动的交流励磁双馈发电机和无齿轮箱直接驱动的多级永磁同步发电机。如图1所示，为传统箱式风力发电机组总成图，齿轮箱式风力发电机组包含增速齿轮箱1、联轴器3、发电机2，增速齿轮箱1一端与叶轮连接，另一端通过联轴器与发电机2连接，这种结构具有以下特点：(1)增速齿轮箱1为风力发电机组的最为关键部件之一，目前，增速齿轮箱存在加工困难、价格昂贵，并且失效率高，容易发生故障等问题，大量的实践证明，在风力发电机组的传动链中增速齿轮箱是最薄弱的环节；(2)传统箱式风力发电机组总成将增速齿轮箱1、联轴器3、发电机2轴向轴向排开，如图1 所示，其占用空间大、重量重，尤其是增速齿轮箱1占据了60％以上的体积和重量；(3)增速齿轮箱1、联轴器3、发电机2等独立部件多处连接使风力发电机组结构复杂，能量转换和动力传递环节较多，装配同轴度不容易保证，易产生机械摩擦损失、振动噪音等；(4)传统齿轮箱式风力发电机组需要额外给增速齿轮箱1增设润滑装置以及需要额外给发电机增加冷却装置4，增加了设备的复杂性、额外能耗损失、以及建设运营成本。
6.另一种主流的风力发电机组类型为无齿轮箱直接驱动的多级永磁同步发电机，直驱式风力发电机组叶轮与发电机直接连接，省去增速齿轮箱，维修工作量显著降低，但直驱式永磁同步风力发电机组也存在以下问题：(1)由于发电机转速很低，故发电机极数很大，造成发电机体积庞大，重量大，约为齿轮箱式风力发电机组的10倍左右重量；(2)永磁同步发电机用材多，尤其是稀有金属用量大，受原材料的影响，其成本一直居高不下；(3)直驱式永磁同步风力发电机组变速恒频技术是通过电子控制实现，控制系统非常复杂，大功率整流逆变器对电子元器件要求高、价格高。
7.同时，随着风电发电机组的功率越来越大，增速齿轮箱、发电机等部件的体积和重量也越来越大，不仅难以加工，难以保证精度，连运输、装配、吊装都极其困难，还对地基要求也越来越高，影响了塔筒的建设成本，因此，传统的风电机组很难大幅度降低风电成本，平价化异常艰巨。
8.综上分析，风电机组“轻量化”是未来的一种趋势和技术研发的重点，风电机组一旦实现轻量化，批量制造的成本就更容易控制，也为未来大机组安装和实现“风火同价”提供了创新的解决方案。


技术实现要素：

9.本实用新型的发明目的在于：针对目前传统风电机组中存在的问题，提供一种新型的具有结构紧凑、重量轻、体积小、功率密度高、可靠耐用的电液风电机组风电机组总成，旨在推动电液高度融合，实现风电平价发展。
10.本实用新型的技术方案实现方式：紧凑型电液风力发电机组总成，其特征在于：包括叶轮组件、壳体组件以及容纳在所述壳体组件中的电机组件、液压马达组件、液压泵组件、配流块以及转筒，所述电机组件包括转子组件和定子组件，所述转筒与电机组件的转子组件连接，所述液压马达组件包括配流副以及柱塞副，所述配流副包括缸体的端部与配流盘，所述缸体与转筒连接，所述叶轮组件与液压泵组件连接，所述液压泵组件输出高压油液并经配流块进入液压马达组件中，所述液压马达组件通过转筒与电机组件的转子组件连接，使得所述转筒、缸体以及电机组件的转子组件同步旋转，实现从风能到液压能再到电能的转换。
11.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述液压马达组件还包括配流滑盘副，所述配流滑盘副包括斜盘以及支承在斜盘上的滑盘，所述滑盘为整体式盘状结构，所述滑盘与斜盘之间形成静压油膜支承。
12.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述配流块设置在壳体组件的壳体空腔内，所述液压马达组件的配流副支撑在配流块的一侧端面上，所述液压泵组件包括泵缸体和配流轴，所述配流轴抵接在配流块的另一侧端面上。
13.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述配流块上设置有向壳体空腔开口的配流块进油口，所述配流轴上设置有配流轴低压口，所述配流块进油口与配流轴低压口连通，工作时，所述壳体空腔的低压冷油从配流块进油口进入到泵缸体中，带走壳体空腔的热量，实现自冷却。
14.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述配流块上设置有配流块高压油槽，所述配流轴上设置有配流轴高压口，所述配流块高压油槽分别与配流轴高压口和配流盘上的高压配流口连通，工作时，从液压泵组件的配流轴高压口流出的高压油液通过配流块高压油槽进入到液压马达组件的缸体柱塞孔中，驱动液压马达组件的缸体、转筒以及电机组件的转子组件同步旋转。
15.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其在所述斜盘上设置有低压配流窗口，所述低压配流窗口与设置在壳体组件的后端盖上的出油口连通，所述后端盖上的进油口与壳体组件的壳体空腔连通，低压冷油从后端盖上的进油口进入壳体空腔内，工作时，所述壳体空腔的低压冷油从配流块进油口进入到液压泵组件的泵缸体中，经液压马达
组件作用后的低压油液从斜盘的低压配流窗口排出，实现液压油的吸入、排出。
16.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述斜盘上与后端盖对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面，在所述斜盘的圆柱滑弧面上具有构形为槽形的槽形低压口，所述槽形低压口分别与低压配流窗口和出油口连通。
17.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述斜盘上与后端盖对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面，在所述斜盘的圆柱滑弧面上具有构形为槽形的槽形低压口和槽形高压口，所述槽形低压口与出油口连通，所述槽形高压口与设置在后端盖上的高压油孔连通。
18.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其在所述后端盖上连接有阀组，所述阀组的进油口与所述高压油孔连通，所述阀组用于液压马达组件的压力、流量的控制，所述阀组包括压力阀、流量阀和方向阀的一种或组合。
19.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述电液风力发电机组上设置有储能组件，所述储能组件包括高压蓄能器和/或低压蓄能器，所述高压蓄能器与所述阀组连接，所述高压蓄能器用于低风速时补充高压油液，和/或用于高风速时储存高压油液。
20.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其在所述壳体组件上设置有用于控制液压马达组件排量的变量机构，所述变量机构设置为斜盘角度控制式变量结构，所述变量机构包括变量活塞、控制阀以及变量弹簧，所述变量活塞驱使所述斜盘转动，实现变速恒频控制。
21.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述转筒外周面与转子组件连接，所述转筒内侧设置有向内延伸的连接部，在所述连接部环向设置有多个过油孔，所述过油孔连通壳体组件的两侧壳体空腔，使得低压油液顺利通过，所述连接部内周向设置有与缸体外周向配合的连接键。
22.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述液压马达组件为轴支承式结构，其还包括主轴、第一轴承和第二轴承，所述主轴的主轴轴心与缸体的缸体轴心重合，所述主轴一端贯穿配流副至配流块并支承在第一轴承上，另一端贯穿配流滑盘副至壳体组件的后端盖并支承在第二轴承上，所述缸体支承在主轴上并与主轴通过键连接实现同步转动，所述柱塞副包括缸体的柱塞孔壁与柱塞，所述柱塞在缸体的柱塞腔内做往复运动，实现吸排油工作。
23.本实用新型所述的紧凑型电液风力发电机组总成，其所述液压马达组件为转筒支承式结构，其还包括第四轴承和/或第五轴承，所述第四轴承和第五轴承分别夹设在转筒与壳体组件之间，或者所述第四轴承支承在转筒与配流块之间，所述电机组件的转子组件与液压马达组件通过转筒支承在第四轴承和/或第五轴承上并实现同步旋转，所述柱塞副包括缸体的柱塞孔壁与柱塞，所述柱塞在缸体的柱塞腔内做往复运动，实现吸排油工作。
24.基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
25.(1)本实用新型大幅度降低机组重量和体积，本实用新型中将液压泵、液压马达、电机、控制等装置高度集成一体，取消了传统风电机组中的增速齿轮箱，充分发挥了液压传动的高功重比特点，使得风电机组体积、总重大幅度降低，机舱重量也大大减轻，机舱重量减轻以后使整个塔架的重量也减轻、地基的重量减轻、安装成本降低，这是其他机型不可替代的。与现有兆瓦级风力发电机组重量数据对比，当前1.6mw齿轮箱式风力发电机组总重约
为16
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20吨(其中齿轮箱重达13吨)，2mw直驱式风力发电机组的发电机重达150吨，而本实用新型的1.6mw 风力发电机组的总重约为8
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10吨左右，约为齿轮箱式风力发电机组的50％左右，是直驱式风力发电机组的5％
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7％。因此本实用新型的风力发电机组具有突出的高功重比优势，尤其在海上风力发电具有突出优势，可大幅度降低风电机组、塔筒、基础设施的建造成本，实现低价并网。
26.(2)本实用新型容易实现变速恒频控制。本实用新型中将液压泵、液压马达、电机、变量控制等装置高度集成一体，可通过调节斜盘角度等方式实现液压马达和电机转子组件的无级调速，转速调节为软性调节，可以较好适应不同风速下的变速恒频控制，并实现叶轮最大限度的吸收风能；发电机通过变压器可直接并网，省掉了复杂且昂贵的整流器、逆变器等电子元件，减少了功率损耗，降低了成本，降低了对电网的冲击，无谐波，并可根据电网的需求调整功率因数。
27.(3)本实用新型传动效率高。本实用新型中将液压泵、液压马达、电机、变量控制等装置高度集成一体，省去了传动环节中的增速齿轮箱、传动轴、联轴器等部件，消除了额外的整流器、逆变器等电子元件，省去了冷却装置等部件，因此，减少了能量转换和动力传递环节以及冷却装置、电子元件的额外能量损失。同时也大幅度降低了机械摩擦损失、管路压力损失及泄漏损失，使得电液风电机组工作更加可靠等。
28.(3)本实用新型显著降低了噪声及振动。传统的风电机组噪声及振动来源主要有：增速齿轮箱、电机、联轴器连接同轴度误差产生的机械振动和噪声、发电机风冷装置产生的噪声和振动；本实用新型中将液压泵、液压马达、电机、变量控制等装置高度集成一体，发电机组件、液压马达组件共轴、共壳，取消了联轴器、风冷装置以及液压泵与液压马达的连接管路，噪声显著降低。
29.(4)本实用新型自冷却，散热容易。传统的发电机和增速齿轮箱在运转过程中都存在能量耗散，最终以热量形式散发在外界环境中，需要额外增加风冷或水冷装置，本实用新型中将液压泵、液压马达、电机、变量控制等装置高度集成一体，壳体空腔内的低压冷油通过配流块的进油口进入，使得壳体空腔内的冷油产生流动，将发电机定子组件、转子组件、液压组件的三大摩擦副产生的热量带走进入到液压系统中，实现自我冷却。
30.(5)本实用新型寿命长，可靠性高。本实用新型中的电液风电机组高度融合一体，各机械部件高度集成、简化了结构复杂性；配流滑盘副中的滑盘为整体结构，柱塞副中的柱塞为锥形结构，两者独特的设计显著降低了柱塞作用在缸体的侧向力，显著改善了三大摩擦副的工况，提高了其油膜稳定性，使得液压转子部分具有更高速度、更高压力、更大流量、更长寿命；自冷却壳体空腔进油结构设计一方面可使发电机定子组件、转子组件、液压组件的三大摩擦副等关键零部件始终浸在润滑低温油液中，防止发电机定子、转子烧坏以及三大摩擦副的油膜稳定，另一方面使得进油侧进油量不受液压管路液组影响，可大幅度提高自吸能力。
31.(6)本实用新型可以很好适应低中高风速区域。本实用新型中将液压储能装置集成在一起，当风速变速、负荷波动时，可以通过控制液压储能装置的储存和释放实现调频控制，低风速时补充高压油液，高风速时储存高压油液，因此本实用新型一方面使得风电机组具有更好的调频能力，并网时间增加，并网过程更加平稳；另一方面使得风电机组的有效利用风能时间增加，可以适用低中高风速区域。
32.(7)本实用新型减少了外泄漏。电液风电机组高度融合，避免了多处管路连接部位以及液压泵轴伸处的密封在长期工作条件下使密封装置腐化和磨损从而产生外泄漏，造成环境污染和管理维护不便，尤其适用于环境要求严格的海上发电。
33.(8)本实用新型可实现多机组串并联发电。由于本实用新型中将液压泵、液压马达、电机、控制等装置高度集成一体，体积很小、重量轻，因此可在一个机舱内设置多个电液一体式风力发电机组，实现发电容量倍增。
附图说明
34.图1为传统的风力发电机组结构示意图。
35.图2为本实用新型的电液风电机组的结构示意图。
36.图3为本实用新型中电液风电机组的一种实施例。
37.图4为图3中的a
‑
a剖面图。
38.图5为本实用新型中电液风电机组的内部液流图。
39.图6为本实用新型中滑盘一端的平面图。
40.图7为图6中滑盘结构的b
‑
b剖面图。
41.图8为本实用新型中滑盘另一端的平面图。
42.图9为本实用新型中斜盘一端支承面的一种平面图。
43.图10为本实用新型中斜盘一端支承面的另一种平面图。
44.图11为本实用新型中斜盘另一端支承面的一种平面图。
45.图12为本实用新型中配流盘一端支承面的一种平面图
46.图13为本实用新型中缸体一端的平面图。
47.图14为本实用新型中转筒沿轴线的剖面图。
48.图15为本实用新型中转筒一侧的平面图。
49.图16为本实用新型中配流块沿轴线的剖面图。
50.图17为图16中的c
‑
c剖面图。
51.图18为本实用新型中带阀组的电液风电机组的一种实施例。
52.图19为本实用新型中带储能装置的电液风电机组的一种实施例。
53.图20为本实用新型中为转筒支承式电液风电机组的一种实施例。
54.图21为本实用新型中为转筒支承式电液风电机组的另一种实施例。
55.图22为本实用新型中为永磁体转子组件的另一种实施例。
56.图中标记：1为增速齿轮箱，2为发电机，3为联轴器，4为冷却装置，5为电液风力发电机组，6为出线盒，7为叶片，7a为轮毂，8为定子组件，8a为定子铁芯，8b为定子绕组，9为转子组件，9a为转子铁芯，9b为转子绕组，9c为永磁体，9d为端环，10为主轴，10c为主轴轴心，11为转筒，12为连接部，13 为过油孔，14为连接键，15为凸起部，16为第一挡块，17为第二挡块，21为第一轴承，22为第二轴承，23为第三轴承，24为第四轴承，25为第五轴承，30 为泵壳体、31为电机壳体，33为后端盖，33a为进油口，33b为出油口，34为壳体空腔，35配流块，36为配流块进油口，37为配流块高压油槽，38为轴承槽孔， 40为斜盘，41为斜盘支承面，41a为斜盘支承挡部，42为配流油槽，43为低压配流窗口，44为高压配流窗口，45为圆柱滑弧面，46为槽形低压口，47为槽形高压口，50为滑盘，50c为滑盘轴心，51为滑盘静压支承面，52为滑盘
凸台面， 53为滑盘腰形孔，54为滑盘外密封部，55为滑盘内密封部，56为滑盘间隔密封部，58为柱塞球窝，60为压板，70为柱塞，71为柱塞球头，72为柱塞中心孔，73为锥形杆部，74为柱塞部，80为缸体，81为柱塞孔，82为主轴装配孔，83 为缸体静压支承面，84为通油孔，85为缸体腰形孔，90为配流盘，91为支承面， 92为高压配流口，100为中心弹簧，101为挡圈，102为球铰，110为变量机构， 111为变量活塞，112为控制阀，113为变量弹簧，120为液压泵组件，121为输入轴，122为泵缸体，123为泵柱塞，124为横梁，125为滚轮，126为配流轴， 126a为配流轴低压口，126b为配流轴高压口，130为阀组，131为高压油孔，132 为高压蓄能器，133为低压蓄能器，141为卡簧。
具体实施方式
57.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
58.尽管本实用新型容许有不同形式的实施例，但本说明书和附图仅仅公开了如本实用新型的示例的一些特定形式。然而本实用新型并不试图限于所述的实施例。本实用新型的范围在所附的权利要求中给出。
59.为了方便描述，本实用新型的实施例以典型的取向示出，所述取向使得当电液风力发电机组5的主轴的中心轴线水平静置，以液压泵组件一侧为左，后端盖为右，描述中使用的“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“水平”、“底”、“内”、“外”等术语都是参照这个位置而使用的，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、以及特定的方位构造和操作，应理解的是本实用新型可以不同于所述的位置的取向进行制造、存放、运送、使用和销售。
60.实施例1：
61.如图2至5所示，为本实用新型的电液风力发电机组5的优选实施例，在所示的优选实施例中，所述电液风力发电机组5为轴支承式结构，包括叶轮组件、壳体组件以及容纳在所述壳体组件中电机组件、液压马达组件、液压泵组件120、配流块35、转筒11、主轴10、第一轴承21和第二轴承22，所述电机组件包含转子组件9和定子组件8，所述转筒11与电机组件的转子组件9连接，所述液压马达组件包括配流滑盘副、配流副以及柱塞副，所述配流副包括缸体80的端部与配流盘90，所述缸体80与转筒11连接，所述叶轮组件与液压泵组件连接，所述液压泵组件120输出高压油液并经配流块35进入液压马达组件中，所述液压马达组件通过转筒11与电机组件的转子组件9连接，使得所述转筒11、缸体80 以及电机组件的转子组件9同步旋转，实现从风能到液压能再到电能的转换。
62.具体地，所述配流滑盘副包括斜盘40以及支承在斜盘40上的滑盘50，所述滑盘50为整体结构，所述滑盘50与斜盘40之间形成静压油膜支承；所述配流副包括缸体80的端部及配流盘90，所述缸体80抵接在配流盘90上，两者之间形成静压油膜支承。所述主轴10的主轴轴心10c与缸体80的缸体轴心重合，所述主轴10一端贯穿配流副至配流块35并支承在第一轴承21上，另一端贯穿配流滑盘副至壳体组件的后端盖33并支承在第二轴承22上，所述缸体80支承在主轴10上并与主轴10通过键连接实现同步转动，所述柱塞副包括缸体80的柱塞孔壁与柱塞70，优选地，所述柱塞70为中心设置有中心大孔的锥形结构，所述柱塞70在缸体80的柱塞腔内做往复运动，实现吸排油工作。
63.具体地，所述叶轮组件包含叶片7和轮毂7a，所述叶片7固定在轮毂7a上，所述叶片
7具有空气动力学外形，用于捕捉风能并将其转换为机械能，叶片7的数量为多个，优选地设置为2或3个；所述叶片7可设置为定桨距叶片结构或变桨距叶片结构，定桨距叶片结构的叶片7安装角是固定的，即叶片7固定在轮毂 7a上不能转动，叶片7安装角一般为12
°
～16
°
，叶轮在这一角度下可以获得最大推力，但当风速大于额定风速时，风电机组的各个零部件造成超载，且风电机组的功率调节完全靠叶片7的固定结构设计的失速效应来调节。变桨距叶片结构其安装角是可变动，即叶片7通过轴承机构固定在轮毂7a上，借助电动或液压动力装置转动叶片7，来调整叶片7的迎风角，使其转速和功率可调，实现风能的最大利用。因此，所述叶片7优选地设置为变桨距叶片结构。
64.具体地，所述发电机为包括但不限于感应异步发电机、励磁同步发电机、永磁同步发电机。优选地，所述发电机为感应异步发电机，包括现有的笼型异步发电机和双馈型异步风电机，所述电机组件包括定子组件8和转子组件9，所述定子组件8包括定子铁芯8a、定子绕组8b等部件，其中，所述定子铁芯8a为电机磁路和电路的组成部分，由表面涂有绝缘漆的薄硅钢片冲制叠压而成，其外周面与壳体组件的电机壳体31固定连接，所述定子铁芯8a内周面上开设由多个槽口 (未示出)，所述定子绕组8b嵌放所述定子铁芯8a的槽口上，所述定子绕组8b 由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制，所述定子绕组8b的出线端引至设置在电机壳体31上的出线盒6上；所述电机的转子组件9包括转子铁芯9a、转子绕组9b 等部件，其中，所述转子铁芯9a也由表面涂有绝缘漆的薄硅钢片冲制叠压而成，其内周面与转筒11固定连接，所述转子铁芯9a两侧侧面通过第一挡块16抵接在转筒11的凸起部15以限制转子铁芯9a与转筒11的轴向位移，所述转子铁芯 9a外周面上开设由多个槽口(未示出)，所述转子绕组9b嵌放所述转子铁芯9a 的槽口上，所述转子绕组9b包括但不限于鼠笼型结构和绕线型结构转子绕组，其中，鼠笼型结构是在转子铁芯9a上的槽插入铜条或铝条作为导条，并在两端用铜环或铝环连接起来，形成笼状结构。绕线型结构是在转子铁芯9a上设置线圈绕组。其中双馈型异步风电机在转子绕组上设置有励磁绕组，同步转速之下，转子励磁输入功率，定子侧输出功率；同步转速之上，转子和定子均输出功率。
65.另一种优选的发电机为励磁同步发电机，其包括定子组件8和转子组件9，不同的是，在所述转子组件9上设置有励磁绕组(未示出)，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压，进而调节发电机的功率因数和无功功率。
66.其中，所述发电机的定子组件8和转子组件9之间保持一定的气隙，以保证发电机运行时具有合理的功率因数及启动性能。可以替换地，该气隙也可以由壳体组件的壳体空腔34内的低压冷油填充，以消散电机的定子组件8和电机的转子组件9的热量。
67.具体地，所述液压泵组件120用于将叶轮组件的机械能转换为液压能，其包括但不限于径向柱塞泵、轴向柱塞泵类型，优选地，所述液压泵组件120为径向柱塞泵，包括曲轴式径向柱塞泵、内曲线式径向柱塞泵。进一步优选地，所述液压泵组件120为横梁传力式内曲线柱塞泵，如图3所示，所述液压泵组件120包括与叶轮组件传动轴连接的输入轴121、与输入轴121连接的泵缸体122、径向排量的泵柱塞123、与泵柱塞123抵接的横梁124、滚轮125以及配流轴126，所述泵柱塞123传力给横梁124，所述横梁124支承在滚轮125上且可在泵缸体122 的径向槽内滑动，所述泵柱塞123的顶部具有构形为球形面或锥形面并与横梁 124抵接以传递液压力，所述泵柱塞123可设置为多排结构，以增大排量，优选地为2
‑
3排，所述配流轴126包括配流轴低压口126a和配流轴高压口126b。
68.具体地，所述配流滑盘副包括滑盘50及支撑在后端盖33上的斜盘40，所述滑盘50的滑盘静压支承面51支承在斜盘40上，并与斜盘40的支承面保持紧密配合，所述滑盘50一端设置有多个滑盘腰形孔53，所述滑盘50另一端面设置有多个柱塞球窝58，所述滑盘50上的滑盘腰形孔53贯通至柱塞球窝58，在所述斜盘40上设置有低压配流窗口43以及配流油槽42，所述低压配流窗口43通过配流油槽42与设置在后端盖33上的出油口33b连通，更具体地，所述斜盘40 上与后端盖33对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面45，在所述斜盘40 的圆柱滑弧面45上具有构形为槽形的槽形低压口46，所述槽形低压口46分别与低压配流窗口43和出油口33b连通。
69.具体地，所述柱塞副包括柱塞70与缸体孔壁，所述柱塞70为锥形结构，柱塞设置有作为进出油且连通柱塞球窝58和柱塞孔81的大孔径柱塞中心孔72。
70.具体地，所述配流副包括缸体80的端部及配流盘90，所述缸体80的端部与配流盘90对置的端面设置有缸体静压支承面83，所述缸体静压支承面83支承在配流盘90上且与配流盘90的支承面91保持滑动配合，所述配流盘90上设置有高压配流口92。
71.具体地，所述壳体组件包括泵壳体30、电机壳体31及与电机壳体31连接的后端盖33，所述电机壳体31与后端盖33围成具有用于容纳电机组件的转子组件、电机组件的定子组件以及液压马达组件的壳体空腔34，所述泵壳体30用于容纳液压泵组件，所述后端盖33用于封闭电机壳体31的一端开口，后端盖33上设置有进油口33a和出油口33b，所述进油口33a与壳体空腔34连通。
72.进一步地，在所述壳体组件的壳体空腔34内设置有配流块35，所述液压马达组件的配流副支撑在配流块35的一侧端面上，所述液压泵组件的配流轴126 抵接在配流块35的另一侧端面上，所述配流块35上设置有向壳体组件的壳体空腔34开口的配流块进油口36，所述配流块进油口36与配流轴低压口126a连通，工作时，所述壳体空腔34的低压冷油从配流块进油口36进入到液压泵组件的泵缸体122中，带走壳体空腔34的热量，实现自冷却。
73.特殊地，所述配流块35可以是配流轴126向壳体空腔34延伸的一部分，即配流块35与配流轴126是一体式结构；或者所述配流块35可以是壳体组件中泵壳体30向壳体空腔34延伸的一部分，即配流块35与泵壳体30是一体式结构。
74.其中，所述配流块35上设置有配流块高压油槽37，所述配流块高压油槽37 分别与液压泵组件的配流轴高压口126b和液压马达组件中配流盘的高压配流口 92连通，工作时，从液压泵组件的配流轴高压口126b流出的高压油液通过配流块高压油槽37进入到液压马达组件的缸体柱塞孔81中，驱动液压马达组件的缸体80、转筒11以及电机组件的转子组件9同步旋转，所述配流块35上还设置有用于支承第一轴承22的轴承槽孔38。
75.如图5所示，为电液风力发电机组5的内部液流图，低压冷油从壳体组件的进油口33a进入壳体空腔34中，低压冷油流经电机组件的定子组件、转子组件、液压马达组件的三大摩擦副，然后经过配流块35上的配流块进油口36进入到配流轴126的配流轴低压口126a中，低压油液经泵柱塞123的作用后形成高压油液，高压油液流出配流轴高压口126b，并经配流块高压油槽37输入到液压马达组件的柱塞孔81中，高压油液驱动液压马达组件运动后，其低压油液经柱塞中心孔72、滑盘腰形孔53和斜盘40的配流油槽42最后从后端盖33的出油口33b 输出。基于上述结构设计，具有的显著效果是：从后端盖33的进油口33a进入的低压冷油在流经壳体空腔34时，使得置于壳体空腔34内的各摩擦副以及电机组件的转子组
件和定子组件部件浸在低温油液中，并将电机组件的定子组件、转子组件、液压马达组件的三大摩擦副产生的热量带走进入到液压系统中。
76.从以上分析可以知道，这种结构具有自冷却，散热容易的特点，具体表现在：一方面可使发电机定子、转子、液压三大摩擦副等关键零部件始终浸润在低温油液中，防止发电机定子、转子烧坏以及三大摩擦副的油膜稳定破坏，另一方面由于没有油液管路的液阻作用，可大幅度提高自吸能力。
77.同时，这种结构还具有体积小、重量轻、功率密度高、效率高、低噪声等特点。如图1所示，为传统的风电机组，由增速齿轮箱1、发电机2、及联轴器3 等为独立部件轴向排开，轴向长度长，占用空间大，重量大，图2为本实用新型中的电液风力发电机组，其取消了传统风电机组中的增速齿轮箱1，充分发挥了液压传动的高功重比特点，使得风电机组体积、总重大幅度降低，机舱重量也大大减轻，机舱重量减轻以后使整个塔架的重量也减轻、地基的重量减轻、安装成本降低，这是其他机型不可替代的；发电机、液压马达组件、液压泵组件高度融合一体，省去了联轴器、风冷装置等连接部件，减少了能量转换和动力传递环节以及冷却装置的额外能量损失；发电机、液压泵共轴、共壳，取消了联轴器、冷却装置，噪声显著降低。
78.具体地，如图14和15所示，所述转筒11外周面与电机组件的转子组件9 连接，所述转筒11内侧设置有向内延伸的连接部12，在所述连接部12环向设置有多个过油孔13，所述过油孔13连通两侧壳体空腔34，使得低压油液顺利通过，所述连接部12内周向设置有与缸体80外周向配合的连接键14；可替换地，所述转筒连接部与缸体也可包含但不限于过盈配合连接、螺栓连接等方式。
79.进一步地，所述转筒11上设置有用于约束轴向方向移动的约束装置，所述约束装置包括用于约束电机转子轴向位移的设置在转筒11两侧向外凸起的凸起部15以及夹设在电机转子和凸起部15之间的第一挡块16；所述约束装置还包括用于约束转筒11轴向位移的设置在缸体80外周向的第二挡块17，所述第二挡块 17与转筒11的连接部12连接。
80.进一步地，所述电液风力发电机组包括变量机构110，所述变量机构用于调节液压马达组件的压力和排量，实现变速恒频调控，所述变量机构为斜盘角度控制式变量结构，所述斜盘角度控制式变量机构包含变量活塞111、控制阀112和变量弹簧113，所述控制阀112与后端盖33连接，所述控制阀112内设置多个液流通道，所述控制阀112通过控制进入变量活塞111的油液来控制变量活塞111 的运动，实现斜盘40角度的改变，所述控制阀112可根据风速、转速、压力等参数设置为多种变量控制方式，所述变量弹簧113起复位作用。
81.更具体地，所述滑盘50朝向缸体80一侧的端面的环周向与柱塞70相对位置设置有多个柱塞球窝58，如图6、图7和图8所示，所述柱塞球窝58在滑盘 50端面形成开口大致成半球状的凹部，所述柱塞球窝58以滑盘轴心50c共同的圆周均匀间隔地分布的状态对柱塞球头71进行支承，在所述柱塞70安装在柱塞球窝58后，通过压板60将其固定在滑盘50的端面上，使得柱塞70相对滑盘50 的端面的远离移动受到限制。特殊地，用于将柱塞70固定在滑盘50的端面的方式也不限于采用压板的方式，例如，也可以在滑盘50上设置有形状锁合的压紧装置(未示出)，该压紧装置可通过大于180度的包覆将柱塞球头71进行固定。
82.其中，所述滑盘50与斜盘40对置的端面上设置有滑盘静压支承面51，如图 7所示，所述滑盘轴心50c与主轴轴心10c呈一定角度，所述滑盘静压支承面51 支承在斜盘40上且始终与斜盘40保持滑动配合，所述滑盘静压支承面51上设置有多个构形为腰形的滑盘腰形
孔53，优选地，所述滑盘腰形孔53以滑盘轴心 50c为中心呈均匀分布在滑盘静压支承面51上，所述滑盘腰形孔53连通至柱塞球窝58。
83.进一步地，所述滑盘50与斜盘40对置的端面上设置有沿滑盘轴心50c向斜盘40一侧延伸的突起的滑盘凸台面52，该滑盘凸台面52是由内直径r1和外直径r2围成的区域构成，所述滑盘凸台面52与斜盘40支承面以能够滑动的方式相互抵接，在所述滑盘凸台面52上与柱塞球窝58位置对应处设置有多个滑盘腰形孔53，优选地，该滑盘腰形孔53是以滑盘轴心50c为中心的共同的圆周均匀间隔地分布在滑盘凸台面52上。
84.其中，所述滑盘凸台面52与斜盘40支承面之间形成有效的静压油膜支承，所述滑盘凸台面52上设置有用于密封油液作用的密封部，所述密封部以包围滑盘腰形孔53的状态设置在滑盘腰形孔53的内外周，所述密封部包括分布在滑盘腰形孔53径向内外的滑盘内密封部55、滑盘外密封部54以及分布在相邻滑盘腰形孔53之间的滑盘间隔密封部56，所述滑盘内密封部55是由滑盘腰形孔53内边缘与滑盘凸台面52的内直径r1围成的区域，所述滑盘外密封部54是由滑盘腰形孔53外边缘与滑盘凸台面52的外直径r2围成的区域，所述滑盘间隔密封部56是由相邻滑盘腰形孔53之间的间隔凸台面区域，所述滑盘凸台面52的密封部与斜盘40支承面之间始终保持一定合理的间隙使得油膜泄漏处于合理水平。
85.如图13所示，所述缸体80具有沿径向截面为圆形的柱状构形，并容纳在壳体组件的壳体空腔34内，所述缸体80具有以缸体轴心环向均匀分布的多个柱塞孔81和在中心处用于容纳主轴10的主轴装配孔82，所述缸体80拥有多个柱塞孔81，优选地，所述柱塞孔数量一般设置为7个或9个；所述主轴10穿过缸体 80的主轴装配孔82并以其轴体外周面设置连接键方式与缸体80连接，所述缸体 80以其与主轴10同步运动的方式支承在主轴10上。
86.其中，所述缸体80另一端面抵接在配流盘90上，形成配流副，两者端部以静液压方式支承，如图12和13所示，所述缸体80与配流盘90对置的端面上设置有缸体静压支承面83，所述缸体静压支承面83支承在配流盘90上且始终与配流盘90保持滑动配合，所述缸体静压支承面83上设置有构形为腰形的多个缸体腰形孔85，优选地，所述缸体腰形孔85以缸体轴心为中心呈均匀分布在缸体静压支承面83上，在所述缸体端部上设置有连通柱塞孔81与缸体腰形孔85的通油孔84。
87.工作时，液压力作用在缸体端部上，并进一步传递至配流盘90，一般情况，液压力作用在缸体80端部上的轴向力大于配流盘90通过油膜反作用在缸体端部的支承力，因此，缸体端部始终通过一层油膜抵接在配流盘90上滑动。
88.具体地，所述柱塞70包括一端支承在滑盘50的柱塞球窝58上且经由压板 60固定在滑盘50端面的柱塞球头71、用于连通柱塞孔81和柱塞球窝58的柱塞中心孔72、外周面呈圆锥形的锥形杆部73以及与缸体柱塞孔壁间隙配合的且可在其往复运动的柱塞部74，所述柱塞球头71呈球状且能够滑动自如地支承在滑盘50的柱塞球窝58上；所述柱塞中心孔72为大孔径通孔结构，作为吸入和/或排出油液通道；在柱塞部74上往往设置至少一道密封圈用于密封液体，所述锥形杆部73是大致从柱塞球端向柱塞部74逐渐增加的锥形状，当柱塞70运动到某一位置时，所述锥形杆部74与柱塞孔81内环周面接触，起到传力作用。但需要说明的是，所述柱塞70不限于锥形柱塞类型，还可以包括两端均为球头的连杆
‑
柱塞或者带万向铰的球面柱塞。
89.工作时，液压力作用在柱塞70上，并进一步传递至滑盘50，总体上，所述柱塞70作
用在滑盘50上的轴向力大于斜盘40通过油膜反作用在滑盘50的支承力与柱塞70的回程力之和，因此，所述滑盘50始终通过一层油膜抵接在斜盘40 上滑动。
90.考虑到在启动时，滑盘与斜盘之间仍然需要初始密封，以尽快建立油压，因此在配流滑盘副一侧须设置初始密封装置。
91.优选地，其中一种初始密封装置，如图18所示，在所述滑盘50与缸体80 之间设置有弹簧预紧装置，该弹簧预紧装置使配流滑盘副与配流副之间具有一定的初始接触力，所述弹簧预紧装置包括中心弹簧100、挡圈101以及球铰102，所述中心弹簧100的预紧弹簧力一端通过球铰102作用在压板60上，并进一步传递至滑盘50上，另一端通过挡圈101将预紧力作用在缸体端部和配流盘90上。
92.优选地，另一种初始密封装置，如图3和4所示，也可以在所述滑盘50和/ 或缸体80上设置有约束装置，所述约束装置具有限制所述配流滑盘副的滑盘50 远离斜盘40运动以及限制所述配流副的缸体80远离配流盘90运动。
93.进一步地，所述约束装置包括在滑盘50靠近滑盘静压支承面51一侧具有向外侧凸起的斜盘止挡部以及在斜盘支承挡部41a上设置的卡合装置，所述止挡部用于限制第三轴承23的移动，所述卡合装置包括在支承挡部41a上、邻近第三轴承23处设置的卡合周槽以及在卡合内周槽上设置卡簧(未示出)，所述卡簧以约束第三轴承23向外移动的方式限制滑盘远离斜盘40端面。
94.可以预测地，在止挡部与第三轴承23之间或者在卡簧与第三轴承23之间也可以适当设置弹性垫片(未示出)，使得约束组件除了限制滑盘远离斜盘端面外，还具有一定的初始预紧力保持滑盘与斜盘的预紧状态。同理，所述卡合装置的约束方式还可以通过第三轴承23与斜盘支承挡部41a的过盈配合来实现，在所述斜盘支承挡部41a上、邻近第三轴承23处设置卡合周槽及与卡合周槽配合的卡簧起进一步约束作用。在缸体一侧，约束装置还包括卡簧141，该卡簧用于约束缸体端部远离止推盘运动。
95.实施例2：
96.如图18所示，与实施例1的不同之处在于后端盖33上设置有用于压力和流量调节的阀组130，其他可参考实施例1所述结构。
97.具体地，在所述斜盘40上设置有低压配流窗口43、高压配流窗口44以及配流油槽42，所述低压配流窗口43通过配流油槽42与设置在后端盖33上的出油口33b连通。进一步地，所述斜盘40上与后端盖33对置的支承面具有成形为圆柱形的圆柱滑弧面45，在所述斜盘40的圆柱滑弧面45上具有构形为槽形的槽形低压口46和槽形高压口47，所述槽形低压口46与出油口33b连通，所述槽形高压口47与设置在后端盖33上的高压油孔131连通。进一步地，在所述后端盖33 上连接有阀组130，所述阀组130的进油口与所述高压油孔131连通，所述阀组 130用于压力、流量的控制，所述阀组130包括压力阀、流量阀、方向阀的一种或组合。
98.因此，联合实施例1中变斜盘角度来控制风电机组输出频率的一次调频方法，使得本实施例的电液风力发电机组具有二次调速变频控制能力，更加适应要求具有多变量控制方式的场合。
99.实施例3：
100.如图19至22所示，与实施例1、2的不同之处在于在电液风力发电机组5 上设置有
储能装置，其他可参考实施例1、2所述结构。
101.目前传统的风电系统储能方式主要分为三类：机械储能、电磁储能、电化学储能。机械储能主要以飞轮储能为主，即能量以动能的形式储存在飞轮内，储能量取决于飞轮的惯性和转子的转速。例如一种现有技术在变流器直流侧采用飞轮储能系统来实现风电机组输出功率的平滑控制，通过控制直流侧的飞轮装置吸收和释放多余的风功率实现削峰填谷以补偿功率波动，提高电能质量，电化学储能以电池储能为主，即将多余的能量以电化学能形式储存在电池中，例如在风电机组上设置电池组组成的储能装置用来实现风电机组输出功率的平滑控制。
102.本实用新型直接在在电液风力发电机组5上设置有储能组件，具体地，在所述后端盖33上设置有储能组件，所述储能组件包括高压蓄能器132和/或低压蓄能器133，所述高压蓄能器132与所述阀组130连接，所述高压蓄能器132用于低风速时补充高压油液，和/或用于高风速时储存高压油液。可以预测地，所述储能组件也可以不与后端盖连接，而是独立放置，所述储能组件与阀组通过液压油管连接。
103.所述储能组件具有以下功能：
104.低风速时补充高压油液。当风电机组并网后，由于风速变化的不稳定性，发电过程风速常有低于切入风速情况，低风速时由于液压泵组件输出的流量有限，影响液压马达组件的转矩与转速，为防止并网过程中因风速小时频繁发生开、停机现象，保持液压马达组件的转速恒定，可通过改变斜盘角度和高压蓄能器132 向液压马达组件补充高压油液方式实现转速和转矩控制，从而提高电网的电能质量。
105.储存高压油液。当风速高于额定风速时，液压泵组件输出的流量较大，液压马达组件在保证电网恒频功率输出的同时，通过设置在端盖33上的高压油孔131 将多余的流量通过储能组件储存起来。
106.助力启动，加快并网。启动时一般风速较小，为尽快使发电机转速加速到同步转速附近，可控制储存装置向液压马达组件释放高压油液，从而缩短并网时间，并减少并网时的电流冲击。
107.为调桨、偏航等控制系统供油。可通过储能组件中的蓄能器与调桨、偏航动力系统连接，为其提供驱动高压油，驱动变桨距叶片、机舱调整角度，捕捉最大风能，从而提高风能利用效率，同时，省去了额外的动力系统能量损失。
108.实施例4：
109.如图20和21所示，与其他实施例的主要区别在于该实施例为转筒支承式电液风力发电机组。
110.具体地，所述电液风力发电机组5包括第四轴承24和第五轴承25，所述第四轴承24和第五轴承25分别夹设在转筒11与壳体组件之间，如图20所示；特殊地，另一种转筒支承方式，如图21所示，包括第四轴承24，所述第四轴承24 夹设在转筒11与配流块35之间。所述电机的转子组件9与液压组件通过转筒11 支承在第四轴承24和/或第五轴承25上并实现同步旋转，所述柱塞70在缸体80 的柱塞腔内做往复运动，实现吸排油工作。
111.实施例5：
112.如图22所示，与其他实施例的不同之处在于转子组件结构不同。
113.具体地，所述电机的转子组件9包括与转筒11外周面连接的转子铁芯9a以及嵌套
在所述转子铁芯9a内的永磁体9c,在所述永磁体9c两端设置有端环9d 用于约束所述永磁体轴向移动。
114.以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限与这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。