[發明專利]結合轉子軸的發電機傳動設備

無效

• 申請號: 201080043222.1
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN102575652A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: S·伯卡特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D11/02
• 分類號: F03D11/02;F03D9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

發明背景

本發明大體涉及電功率發生，并且更具體而言，涉及用于發電機的齒輪傳動設備。

使用風力渦輪機來產生電功率是眾所周知的。傳統的風力渦輪機包括安裝在高的塔架的頂部上的機艙。機艙在一個端部處承載渦輪轉子。在機艙的內部，轉子軸將轉子聯接到齒輪箱上，齒輪箱又聯接到單獨的發電機上。這會導致有長的傳動系。因此，對轉子、齒輪箱和發電機提供結構支承的、被稱為“底板”的元件非常大和沉重，機艙也一樣。

在運行中，作用于機艙的風力會使底板偏轉。這會在轉子軸和齒輪箱的軸線之間導致失準。齒輪箱的輸入軸軸承必須承載這個失準所施加的載荷。其實，齒輪箱的轉子軸軸承和輸入軸軸承會彼此“對抗”。這會導致過度磨損或損害，或者需要使用過度沉重和昂貴的構件，如果這些構件被保守設計成經受住這樣的載荷的話。

發明概述

本發明解決了現有技術的這些和其它缺點，本發明提供了一種與轉子軸結合成緊湊單元的發電機和齒輪單元。

根據本發明的一方面，一種發電機傳動設備包括：具有大體環形的開口端的轉子軸；包括固定部件和多個互相嚙合的齒輪的齒輪單元，齒輪單元至少部分地設置在開口端內，并且以傳動的方式聯接到轉子軸上；以及安裝到固定部件上且以傳動的方式聯接到齒輪單元上的發電機。

根據本發明的另一方面，一種發電機傳動設備包括：在其中具有中心開口的固定框架；具有大體環形的開口端的轉子軸，其安裝成在框架中旋轉；齒輪單元，其包括安裝到框架上的固定部件，以及多個互相嚙合的齒輪，齒輪單元至少部分地設置在開口端內，并且以傳動的方式聯接到轉子軸上；以及安裝到固定部件上且以傳動的方式聯接到齒輪單元上的發電機。

附圖簡述

通過參照結合附圖而得到的以下描述，可最佳地理解本發明，其中：

圖1是包括根據本發明的一方面而構建的發電機傳動單元的風力渦輪機的部分地剖開的側視圖；

圖2是發電機傳動設備的橫截面圖；

圖3是一個備選的發電機傳動設備的橫截面圖；以及

圖4是另一個備選的發電機傳動設備的橫截面圖。

發明詳述

參照附圖，其中相同的參考標號在多個視圖中表示相同元件，圖1描繪了風力渦輪機10，其包括安裝在塔架14的上部端上的機艙12。塔架14通過基礎16而錨定到地面上。具有從轂22延伸的翼型形狀的葉片20的轉子18承載在機艙12的一個端部處。轂22分別具有內部端24和外部端26。轉子18為已知類型，其具有能夠改變葉片20的槳距角的變槳機構19，以便控制轉子18的旋轉速度，以及/或者提供順槳功能。齒輪單元28結合在內部端24內，而且在下面更加詳細地描述的這個齒輪單元28又聯接到發電機30上。如本文所用，用語“發電機”指無論其輸出特性如何而將機械功轉換成電流的任何電機，而且該用語包括通常稱為“發電機”的DC機以及通常稱為“交流發電機”的AC機兩者。注意，雖然本文描述的發電機傳動設備特別適于用于風力渦輪機，但是本發明的原理可應用于其中電機需要緊湊的傳動的任何情形。

在機艙12內的是被稱為底板32的固定結構部件。這可為鑄造結構、鍛造結構、裝配結構等。底板32的功能是對風力渦輪機10的工作構件提供剛性安裝。如在圖2中看到的那樣，底板32承載具有中心開口36的框架34，轉子軸承38安裝到該中心開口36中。在示出的實例中使用了間隔開的滾動元件軸承對。轉子軸承38又接收環形的空心轉子軸40，該轉子軸40是轂22的內部端24的一部分，并且隨葉片20轉動。轉子軸40至少部分地包圍齒輪單元28。

示出的齒輪單元28是包括低速(“LS”)級42和高速(“HS”)級44的行星單元。注意，如本文所用，用語“高速”和“低速”是相對的(例如高速級比低速級以更高的速度運行)，而不指示任何具體的運行速度范圍。例如使用示出的螺栓48或其它適當的緊固件，將固定的板狀低速行星托架46固定到框架34上。低速行星齒輪50繞著安裝到低速行星托架46上的軸52旋轉。低速行星齒輪50與外部環形齒輪54嚙合，外部環形齒輪54隨轉子軸40旋轉。