风力涡轮机制造技术

本发明专利技术提供一种风力涡轮机，包括：涡轮机转子，其包括一组涡轮机转子叶片并限定转子旋转轴线，所述涡轮机转子安装在塔架上；齿轮箱，其以传动方式耦合到所述涡轮机转子且具有输出端，用于在操作时增加输出端旋转速度；发电机，其用于将所述涡轮机转子的机械能转换成电能，所述发电机安装在所述塔架的端部处靠近所述转子旋转轴线，且包括之间具有气隙的第一发电机转子和第二发电机转子，所述第一发电机转子和第二发电机转子安装成能够相对于彼此旋转以将旋转运动转换成电能；变速箱系统，包括：外部传动轴和同心位于所述外部传动轴内的内部传动轴；传动轴齿轮系统，其将所述内部传动轴和所述外部传动轴耦合到所述齿轮箱，其中所述内部传动轴和所述外部传动轴的旋转轴线功能性地垂直于所述转子旋转轴线，其中所述传动轴系统包括以传动方式与所述齿轮箱耦合的传动轴齿轮，所述传动轴齿轮啮合所述内部传动轴上的第一传动齿轮并啮合所述外部传动轴上的第二传动齿轮，且布置成在操作时使所述内部和外部传动轴彼此相反地旋转，并且其中所述内部传动轴和所述外部传动轴中的一个以传动方式耦合到所述第一发电机转子，且所述内部传动轴和所述外部传动轴中的另一个以传动方式耦合到所述第二发电机转子。

Wind turbine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力涡轮机
本专利技术涉及一种风力涡轮机。
技术介绍
WO2015016703涉及一种风力涡轮机，包括：转子，其耦合到限定转子旋转轴线的转子轴，所述转子包括一组转子叶片；外部竖直传动轴和同轴位于所述第一竖直传动轴内的内部竖直传动轴，所述内部和外部竖直传动轴耦合到所述转子轴；发电机，其用于将所述转子的机械旋转能转换成电能，且包括耦合到所述内部和外部竖直传动轴的共轴内部和外部发电器转子；以及齿轮系统，其将所述内部和外部传动轴耦合到所述转子轴。齿轮系统使得所述转子轴能够耦合到所述内部和外部竖直传动轴，其中所述内部和外部竖直传动轴的传动轴旋转轴线和所述转子旋转轴线使得水平涡轮机转子轴线倾斜介于1度与10度之间的角度。根据WO9521326的摘要，WO9521326描述了一种风力发电系统，其包括：风力涡轮机，其具有安装在轴承上且能够围绕竖直轴线旋转的水平转子；一次能源单元；具有减速齿轮的机械变速箱；以及用于使风力涡轮机围绕竖直轴线旋转的系统。具有减速齿轮的机械变速箱具有被设计为两个共轴轴的输出,所述两个共轴轴与减速齿轮输入的运动学连接确保共轴轴在相反方向上旋转。所述系统具有呈两个反向旋转的协作工作单元形式的一次能源单元，每个工作单元连接到一个共轴减速齿轮轴。系统的结构设计补偿了在水平平面中作用于风力涡轮机的反扭矩，而不需要任何额外的耗电机构。
技术实现思路
本专利技术的一方面是提供一种替代性风力涡轮机设计。因此，本专利技术提供一种风力涡轮机，包括：涡轮机转子，其包括一组涡轮机转子叶片并限定转子旋转轴线，所述涡轮机转子安装在塔架上；齿轮箱，其以传动方式耦合到所述涡轮机转子且具有输出端，用于在操作时增加输出端旋转速度；发电机，其用于将所述涡轮机转子的机械能转换成电能，所述发电机安装在所述塔架的端部处靠近所述转子旋转轴线，且包括之间具有气隙的第一发电机转子和第二发电机转子，所述第一发电机转子和第二发电机转子安装成能够相对于彼此旋转以将旋转运动转换成电能；变速箱系统，包括：外部传动轴和同心位于所述外部传动轴内的内部传动轴；传动轴齿轮系统，其将所述内部传动轴和所述外部传动轴耦合到所述齿轮箱，其中所述内部传动轴和所述外部传动轴的旋转轴线功能性地垂直于所述转子旋转轴线，其中所述传动轴系统包括以传动方式与所述齿轮箱耦合的传动轴齿轮，所述传动轴齿轮啮合所述内部传动轴上的第一传动齿轮并啮合所述外部传动轴上的第二传动齿轮，且布置成在操作时使所述内部和外部传动轴彼此相反地旋转，并且其中所述内部传动轴和所述外部传动轴中的一个以传动方式耦合到所述第一发电机转子，且所述内部传动轴和所述外部传动轴中的另一个以传动方式耦合到所述第二发电机转子。本风力涡轮机适用于新一代的具有10MW或更大容量的风力涡轮机。具体地说，这种设计实现了12-16MW+类别中的下一代大型风力涡轮机。它可以在IECI、II和III+级风区中运转。为了尽可能多地增强可靠性性能，限制了旋转部件的数量。出于经济原因，此设计特别适合于大型风力涡轮机。此设计适用于风力涡轮机的逆风和顺风两种设计。在本描述中，像内部和外部传动轴及内部和外部转子的元件是共轴的。就此而言，共轴是指元件各自围绕旋转轴线旋转，并且这些旋转轴线在一条直线上或者重合。在本申请中，内部和外部传动轴的旋转轴线重合，且内部和外部转子的旋转轴线重合。一方面，内部传动轴和外部传动轴的旋转轴线在一条直线上，另一方面，内部转子和外部转子的旋转轴线在一条直线上。此外，内部转子和外部转子是同心的。内部转子同心地设置于外部转子内部。涡轮机轴可以是保持在两个预偏置轴承中的中空轴，所述轴承具体地是壳体中的锥轴承。此类构造部件也被称作主轴承单元或MBU。举例来说，Eolotec公司在US2015030277中描述了在本专利技术中可以使用的此类构造部件的实例。在此类轴中，轴包括在间隔开的轴承之间延伸的锥形区段。轴承朝向彼此的预偏置或预加载可以使用控制装置来控制。还可使用技术人员已知的具有例如单个转子轴承的其它构造。在传动系的实施例中，涡轮机轴包括主轴承单元或MBU。在此实施例中，轴承单元是刚性地附接到铸造的主托架上的唯一主要元件，进而形成舱体结构或底盘的结构主要组件。其它主要组件通过凸缘连接附接到此主轴承单元上，而不是通过其它方式直接连接到底盘。这种解决方案的主要益处在于，底盘的任何动态变形都不会对传动系的完整性产生负面影响。通常，为了避免或承担转子诱发的弯矩及附加负荷和负荷变化，涡轮机轴耦合到柔性或弹性联轴器。在风力涡轮机中，各种柔性联轴器是已知的。举例来说，Geislinger公司描述了一种合适的柔性联轴器的实例，它被称为“GeislingerCompowind联轴器”。大体来说，此类联轴器响应于转子诱发的弯曲负荷而组合扭转刚度与内置柔性，由此提供可以弹性扭转的轴耦合。柔性联轴器可包括不同概念的解决方案，但是主要功能工作原理实质上仍然是消除有害的非扭矩负荷(弯矩)进入齿轮箱的任何可能性。本风力涡轮机可包括任何一般类型的发电机，但是带有内部转子和外部转子设计。举例来说，发电机可包括轴向通量发电机。或者，可以使用径向通量发电机。这些发电机类型可具有常规发电机设计，但是带有内部转子和外部转子，而不是转子-定子设计。发电机可以是永磁发电机，但是同样可以包括需要在外部激活的发电机-转子励磁电流的同步电机型发电机。在实施例中，第一和第二传动齿轮定位在与传动轴旋转轴线相交的线形件的相对端部处。在另一实施例中，内部传动轴在一端或其附近以传动方式与所述传动轴齿轮耦合，且相对端部延伸超过所述传动轴齿轮。在实施例中，内部传动轴同心地通过所述第二传动齿轮。在另一实施例中，外部传动轴在一端或其附近以传动方式与所述第二传动齿轮耦合，且所述外部传动轴的相对端部延伸超过所述传动轴齿轮。这提供了具有两个同心的反向旋转轴的功能性垂直的联轴器。在实施例中，第一发电机转子是内部发电机转子，且所述第二发电机转子是外部发电机转子，其中所述外部发电机转子围绕内部发电机转子同心地安装。在实施例中，内部传动轴以传动方式耦合到所述内部发电机转子，且所述外部传动轴以传动方式耦合到所述外部发电机转子。在实施例中，齿轮箱包括行星变速箱，所述行星变速箱包括以传动方式耦合到所述涡轮机转子的环形齿轮和以传动方式耦合到所述传动轴齿轮的太阳齿轮。此类行星变速箱可以是单级的。或者，此类变速箱可以是1.5级的。在实施例中，行星变速箱包括行星齿轮系统，所述行星齿轮系统具有在公共轴上的第一和第二行星齿轮，其中第一行星齿轮以传动方式与所述环形齿轮耦合，且所述第二行星齿轮以传动方式与所述太阳齿轮耦合。在1.5级齿轮箱的实施例中，齿轮箱提供至少i＝1:10的增速齿轮比。在实施例中，变速箱系统包括变速箱壳体且所述发电机包括发电机壳体，并且其中所述发电机壳体附接到所述变速箱壳体上，具体地说，所述发电机壳体附接在所述变速箱壳体的顶部上与所述塔架相对。在实施例中，涡轮机转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力涡轮机，包括：/n涡轮机转子，其包括一组涡轮机转子叶片并限定转子旋转轴线，所述涡轮机转子安装在塔架上；/n齿轮箱，其以传动方式耦合到所述涡轮机转子且具有输出端，用于在操作时增加输出端旋转速度；/n发电机，其用于将所述涡轮机转子的机械能转换成电能，所述发电机安装在所述塔架的端部处靠近所述转子旋转轴线，且包括之间具有气隙的第一发电机转子和第二发电机转子，所述第一发电机转子和第二发电机转子安装成能够相对于彼此旋转以将旋转运动转换成电能；/n变速箱系统，包括：/n外部传动轴和同心位于所述外部传动轴内的内部传动轴；/n传动轴齿轮系统，其将所述内部传动轴和所述外部传动轴耦合到所述齿轮箱，其中所述内部传动轴和所述外部传动轴的旋转轴线功能性地垂直于所述转子旋转轴线，其中/n所述传动轴系统包括以传动方式与所述齿轮箱耦合的传动轴齿轮，所述传动轴齿轮啮合所述内部传动轴上的第一传动齿轮并啮合所述外部传动轴上的第二传动齿轮，且布置成在操作时使所述内部和外部传动轴彼此相反地旋转，并且其中所述内部传动轴和所述外部传动轴中的一个以传动方式耦合到所述第一发电机转子，且所述内部传动轴和所述外部传动轴中的另一个以传动方式耦合到所述第二发电机转子。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170724 NL 2019335;20170911 NL 20195271.一种风力涡轮机，包括：
涡轮机转子，其包括一组涡轮机转子叶片并限定转子旋转轴线，所述涡轮机转子安装在塔架上；
齿轮箱，其以传动方式耦合到所述涡轮机转子且具有输出端，用于在操作时增加输出端旋转速度；
发电机，其用于将所述涡轮机转子的机械能转换成电能，所述发电机安装在所述塔架的端部处靠近所述转子旋转轴线，且包括之间具有气隙的第一发电机转子和第二发电机转子，所述第一发电机转子和第二发电机转子安装成能够相对于彼此旋转以将旋转运动转换成电能；
变速箱系统，包括：
外部传动轴和同心位于所述外部传动轴内的内部传动轴；
传动轴齿轮系统，其将所述内部传动轴和所述外部传动轴耦合到所述齿轮箱，其中所述内部传动轴和所述外部传动轴的旋转轴线功能性地垂直于所述转子旋转轴线，其中
所述传动轴系统包括以传动方式与所述齿轮箱耦合的传动轴齿轮，所述传动轴齿轮啮合所述内部传动轴上的第一传动齿轮并啮合所述外部传动轴上的第二传动齿轮，且布置成在操作时使所述内部和外部传动轴彼此相反地旋转，并且其中所述内部传动轴和所述外部传动轴中的一个以传动方式耦合到所述第一发电机转子，且所述内部传动轴和所述外部传动轴中的另一个以传动方式耦合到所述第二发电机转子。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其中所述第一和第二传动齿轮定位在与传动轴旋转轴线相交的线形件的相对端部处，并且其中具体地说，所述内部传动轴在一端或其附近以传动方式与所述传动轴齿轮耦合，且相对端部延伸超过所述传动轴齿轮，从而同心地通过所述第二传动齿轮，并且其中所述外部传动轴在一端或其附近以传动方式与所述第二传动齿轮耦合，且所述外部传动轴的相对端部延伸超过所述传动轴齿轮。


3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其中所述第一发电机转子是内部发电机转子，且所述第二发电机转子是外部发电机转子，其中所述外部发电机转子围绕所述内部发电机转子同心地安装。


4.根据前一权利要求所述的风力涡轮机，其中所述内部传动轴以传动方式耦合到所述内部发电机转子，且所述外部传动轴以传动方式耦合到所述外部发电机转子。


5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其中所述齿轮箱包括行星变速箱，所述行星变速箱具体地包括以传动方式耦合到所述涡轮机转子的环形齿轮和以传动方式耦合到所述传动轴齿轮的太阳齿轮。


6.根据前一权利要求所述的风力涡轮机，其中所述行星变速箱包括行星齿轮系统，所述行星齿轮系统具有在公共轴上的第一和第二行星齿轮，其中第一行星齿轮以传动...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾兹·德弗里斯，埃德佐·德弗里斯，约翰·玛丽亚·拜斯，
申请(专利权)人：沃文特有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL