[實用新型]一種大功率高速風力發電機用主傳動增速齒輪箱

有效

• 申請號: 201220706684.3
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號: CN203230542U
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 陳鳳艷;張本麒;張雅斌;趙昕;蘇新順;郝麗格
• 申請（專利權）人: 大連華銳重工集團股份有限公司
• 主分類號: F03D11/02
• 分類號: F03D11/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 曲永祚;李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種大功率高速風力發電機用主傳動增速齒輪箱，其安裝在風力發電機組的葉輪和發電機之間，特別適用于3MW以上的大功率海上、陸上兩用型高速風力發電機主傳動系統。?

背景技術

目前國內外市場上按發電機的輸入轉速分類有三種風力發電機組，一種叫高速型（雙饋型）：是通過齒輪箱將葉輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機、同時將葉輪的額定轉速從12-20rpm增速到發電機發電所需的額定輸入轉速1200-1800rpm，從而發電機并網發電。齒輪箱速比通常為75-125，一般采用三級齒輪傳動；第二種叫低速型（直驅型）：采用永磁發電機，葉片動力直接驅動發電機發電，而不用齒輪箱增速和傳遞動力。第三種叫中速型（半直驅型）：其傳動和發電原理同高速型，區別僅在于齒輪箱的速比通常為10-40，采用一級或二級齒輪傳動。直驅型雖然省去了故障率高的齒輪箱，但是電機體積大，不便于安裝運輸，技術難度和制造成本較高，電機控制較為復雜，且受稀土價格影響發電機的成本，目前只有德國Enercon公司、西門子公司以及國內的金風科技等少數幾家企業生產直驅式風電機組，市場占有率不高；雙饋型雖然齒輪箱故障率高，但是齒輪箱的研發設計、選材制造、試驗監控等技術一直在穩步提高并有所突破，電機轉速高、體積小，便于運輸安裝，技術難度和制造成本低，是目前市場主流。以丹麥Vestas公司的V80、V90為代表的雙饋變速恒頻風電機組，在國際風電市場中所占的份額最大。德國Repower公司利用該技術開發的機組單機容量已經達到5MW。西門子公司、德國Nordex公司、西班牙Gamesa公司、美國GE風能公司和印度Suzlon公司都在生產雙饋變速恒頻風電機組。至于半直驅型，市場占有率極低，其既具有二者的優點也同時具有二者的缺點。發明名稱為“混合驅動型風力發電增速齒輪箱”、申請號為200710191373.1的中國專利，就是用于半直驅機型的齒輪箱，其只有一級行星傳動，速比在10以內。?

當今世界上風電機組有兩種發展模式：一是陸地風力發電，主要機型是1.5MW、2MW、3MW陸地型風電機組；二是海上風力發電，主要機型是3MW、5MW?及以上的大型風電機組。大功率海上型風電機組是未來風電發展的趨勢。近年來，海上風電場的開發進一步加快了大容量風電機組的發展，目前世界上已運行的最大風電機組單機容量已達到6MW，風輪直徑達到127m，塔架高度100米。?

作為大功率（3MW以上）風力發電機組主傳動核心部件的齒輪箱，它安裝在距離海（地）面90米以上的狹小機艙內，隨著風電機組單機容量的加大，齒輪箱的重量對機艙、塔架、基礎、機組風載的影響越發凸顯、也是整機成本的重要影響因素。大功率風電機組對齒輪箱體積和重量的限制遠比小兆瓦的風電機組高得多。?

現有技術中的大功率風電齒輪箱采用兩級基本行星齒輪傳動與一級平行軸齒輪傳動所組成的串行結構，功率傳遞路線串行使得每級零件都承擔輸入功率的100%，這種結構的齒輪箱功率密度低、體積大且可靠性差，對制造要求高，是大功率大高速風力發電機組技術發展的瓶頸。?

因此研發一種功率密度高、體積小、可靠性高、成本低的一種大功率高速風力發電機用主傳動增速齒輪箱是亟待解決的技術難題。?

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種功率密度高、體積小、可靠性高、成本低的大功率海陸型高速風力發電機主傳動增速齒輪箱。?

為達到以上目的，通過以下技術方案實現的：?

一種大功率高速風力發電機用主傳動增速齒輪箱，由封閉行星齒輪傳動與一級平行軸齒輪傳動組成，其中封閉行星齒輪傳動是由一級差動行星齒輪傳動與一級基本行星齒輪傳動組合而成；中心軸承座設在第一級行星架和第二級內齒圈之間，它們通過高強螺栓依次聯接成一體；中心軸承座內裝有中心軸承（雙列圓錐滾子軸承），中心軸承的外環與中心軸承座的內孔采用過渡配合并通過螺栓聯接，中心軸承的內環與第二級行星架蓋采用過盈配合，軸承壓板通過螺栓與第二級行星架蓋的端面聯接以定位并壓緊中心軸承的內環端面；?

第一級行星架通過螺栓、銷同第一級行星架蓋聯接構成雙臂結構的行星架，第一級行星架的輸入端通過兩圈螺栓與機組的過渡連接法蘭套相聯結，過渡連接法蘭套上裝有機組主軸承，此外，第一級行星架構成齒輪箱外輪廓的一部分即兼有箱體的功能；第一級行星架沿著圓周方向等分設置三個第一級行星輪；?

行星輪通過兩個單列圓柱滾子軸承安裝在第一級行星輪軸上，第一級行星輪軸與第一級行星架采用過盈配合聯接；?