[發(fā)明專利]用于風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310020035.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN103216399B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃倫·斯穆克;格哈德·迪克漢斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ZF風(fēng)能安特衛(wèi)普有限公司
• 主分類號(hào): F03D15/00
• 分類號(hào): F03D15/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 張建濤,車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括齒輪箱和發(fā)電機(jī)以及在齒輪箱和發(fā)電機(jī)之間的聯(lián)接件的傳動(dòng)系。

背景技術(shù)

風(fēng)力渦輪機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)今正在快速地改變。對(duì)于能夠產(chǎn)生更高兆瓦數(shù)的電力的更大的、還被稱作兆瓦級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)存在持續(xù)的需求。同時(shí)減小風(fēng)力渦輪機(jī)和它們的構(gòu)件的尺寸和重量的要求變得越來(lái)越重要。

在風(fēng)力渦輪機(jī)中，通常風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)單元或者齒輪箱的低速軸，齒輪傳動(dòng)單元或者齒輪箱將轉(zhuǎn)子的扭矩和速度轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)所要求的扭矩和速度。多兆瓦級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)的增加的需要對(duì)用于這種風(fēng)力渦輪機(jī)的、特別是傳動(dòng)系的構(gòu)件的新設(shè)計(jì)造成挑戰(zhàn)性的壓力。這是因?yàn)椋L(fēng)力渦輪機(jī)的重量和成本應(yīng)當(dāng)保持為盡可能低或至少在可接受的范圍內(nèi)，而同時(shí)必須確保構(gòu)件能夠承受在風(fēng)力渦輪機(jī)操作期間產(chǎn)生的高的轉(zhuǎn)子負(fù)載。

此外，另一個(gè)要考慮的重要問題是可維修性。特別地對(duì)于海上風(fēng)力渦輪機(jī)而言，維修，例如風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)系構(gòu)件諸如齒輪箱和/或發(fā)電機(jī)的維護(hù)或者構(gòu)件更換，在很多情形中是一項(xiàng)困難且高花費(fèi)的活動(dòng)。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)不應(yīng)該僅僅是可靠的以便限制維修活動(dòng)，而且還應(yīng)該是維修友好的，使得當(dāng)有必要時(shí)，能夠容易地并且低成本地執(zhí)行維修。

因此，今天風(fēng)力渦輪機(jī)市場(chǎng)的要求正在朝更加緊湊且仍然易于維修的設(shè)計(jì)。

常規(guī)已知的設(shè)計(jì)被構(gòu)建成一個(gè)接著另一個(gè)的、齒輪箱、聯(lián)接件和發(fā)電機(jī)的串聯(lián)連接。這種常規(guī)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，為不同構(gòu)件的維修和維護(hù)提供了足夠的空間。然而，這些常規(guī)設(shè)計(jì)的主要缺陷在于它們的高的長(zhǎng)度。這顯著地增加了機(jī)艙的尺寸，這使得機(jī)艙更重并且增加了機(jī)艙的成本。

US7，815，536描述了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括連接到低速軸的轉(zhuǎn)子，該低速軸則連接到齒輪箱。該齒輪箱是復(fù)合行星齒輪箱，該齒輪箱具有連接到發(fā)電機(jī)的高速軸。齒輪箱外殼被連接到發(fā)電機(jī)定子外殼。太陽(yáng)小齒輪軸被用作到發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸入。該傳動(dòng)系包括節(jié)育齒輪箱和發(fā)電機(jī)之間的軸承，通過該軸承，發(fā)電機(jī)軸承被完全地包含在齒輪箱內(nèi)，由此共用齒輪箱系統(tǒng)的潤(rùn)滑和冷卻。

在US 7，815，536中描述的傳動(dòng)系具有緊湊的設(shè)計(jì)。這可以減小機(jī)艙的要求尺寸，這可以導(dǎo)致更輕的機(jī)艙設(shè)計(jì)。然而，這個(gè)傳動(dòng)系的缺陷在于，齒輪箱和發(fā)電機(jī)這兩者被相同的軸承或軸承布置結(jié)構(gòu)支撐，并且因此齒輪箱和發(fā)電機(jī)不被形成為兩個(gè)分離或者獨(dú)立的實(shí)體。這使得維修和維護(hù)更加困難且更耗時(shí)，并且因此增加了這種維修和維護(hù)的成本。因此對(duì)于更加緊湊的、但是仍然易于維修的設(shè)計(jì)存在高需求。

此外，因?yàn)樗鼈儾荒鼙环珠_地測(cè)試，所以不被形成為獨(dú)立的實(shí)體的齒輪箱和發(fā)電機(jī)使得齒輪箱和發(fā)電機(jī)的測(cè)試更加復(fù)雜。這是因?yàn)椋瑴y(cè)試臺(tái)在大多數(shù)情形中適合于齒輪箱或適合于發(fā)電機(jī)。當(dāng)齒輪箱和發(fā)電機(jī)必須在被連接到一起時(shí)測(cè)試時(shí)，這種測(cè)試臺(tái)可能要求調(diào)節(jié)以能夠執(zhí)行這種測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系。該傳動(dòng)系包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)和在齒輪箱的輸出軸和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸之間的聯(lián)接件。齒輪箱和發(fā)電機(jī)是獨(dú)立并且分離的構(gòu)件，由此齒輪箱和發(fā)電機(jī)均具有其自身的外殼，并且齒輪箱的輸出軸和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸分別由齒輪箱輸出軸軸承布置結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸承布置結(jié)構(gòu)支撐。由此，齒輪箱輸出軸軸承布置結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸承布置結(jié)構(gòu)由兩個(gè)不同的軸承布置結(jié)構(gòu)形成。換言之，齒輪箱輸出軸和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸均具有其自身的軸承布置結(jié)構(gòu)。齒輪箱和發(fā)電機(jī)是分離的構(gòu)件或?qū)嶓w的后果在于，齒輪箱和發(fā)電機(jī)這兩者均能夠被分開地測(cè)試。發(fā)電機(jī)的外殼例如通過栓接連接件而被直接連接到齒輪箱的外殼。此外，齒輪箱輸出模塊至少部分地延伸到發(fā)電機(jī)中，所述齒輪箱輸出模塊包括齒輪箱輸出軸、齒輪箱輸出軸軸承布置結(jié)構(gòu)和輸出軸軸承外殼，由此齒輪箱輸出模塊至少部分地延伸超過由沿從齒輪箱到發(fā)電機(jī)行進(jìn)的方向首先遇到的發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部的軸向表面限定的平面。而且，聯(lián)接件延伸通過發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸的中心，并且該聯(lián)接件在傳動(dòng)系的發(fā)電機(jī)側(cè)處被聯(lián)接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸。

傳動(dòng)系的發(fā)電機(jī)側(cè)意味著傳動(dòng)系的與傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)子側(cè)相對(duì)的那一側(cè)，所述轉(zhuǎn)子側(cè)旨在連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子。傳動(dòng)系的發(fā)電機(jī)側(cè)指示發(fā)電機(jī)的、與發(fā)電機(jī)的被連接到齒輪箱的一側(cè)相對(duì)的那一側(cè)。發(fā)電機(jī)側(cè)還可以被稱作傳動(dòng)系的非轉(zhuǎn)子側(cè)。