用于风力涡轮机的齿轮箱制造技术

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机的齿轮箱，具体而言，设置齿轮箱装置，其适于将在第一转速(301)下的第一扭矩(302)转换成在第二转速(401)下的第二扭矩(402)。该齿轮箱装置包括适于输入第一扭矩(302)的空心齿轮箱输入轴(201)、至少部分地布置在空心齿轮箱输入轴(201)内且适于将第一转速(301)转换成第二转速(401)的传输单元，以及适于输出第二扭矩(402)的齿轮箱输出轴(202)。

【技术实现步骤摘要】

本公开大体涉及风力涡轮机的传动系(drive train)，并且具体而言涉及包含在风力涡轮机的传动系中的齿轮箱(gearbox)。此外，本公开大体涉及用于传递扭矩的方法。
技术介绍
风力涡轮机作为环境安全且可靠的能源越来越重要。风力涡轮机典型地包括具有至少一个转子叶片和轮毂的转子以用于将来风能量(incoming wind energy)转换成旋转机械能。风力涡轮机的轮毂的旋转传递到连接到机械齿轮箱的输入轴上的主转子轴上。机械齿轮箱的输出轴连接到发电机上，发电机适于将来自机械齿轮箱的机械旋转能输出转换成电能。
技术实现思路
鉴于以上所述，设置了一种齿轮箱装置，其适于将在第一转速下的第一扭矩转换成在第二转速下的第二扭矩，该齿轮箱装置包括适于输入第一扭矩的空心齿轮箱输入轴、 至少部分地布置在空心齿轮箱输入轴内且适于将第一转速转换成第二转速的传输单元 (transmissionunit)，以及适于输出第二扭矩的齿轮箱输出轴。根据另一方面，设置了一种风力涡轮机，其包括转子、发电机以及连接到转子上且适于将在第一转速下的第一扭矩转换成在第二转速下的第二扭矩的齿轮箱装置，该齿轮箱装置包括联接到转子上且适于输入第一扭矩的空心齿轮箱输入轴、布置在空心齿轮箱输入轴内且适于将第一转速转换成第二转速的传输单元，以及适于输出第二扭矩的齿轮箱输出轴ο根据又一方面，设置了一种齿轮箱装置，其适于将在低转速下的第一扭矩转换成在高转速下的第二扭矩，该齿轮箱装置包括具有内腔且适于输入第一扭矩的低速输入轴、 适于将低转速转换成高转速且适于至少部分地安装在低速输入轴的内腔中的至少一个行星传动器，以及适于输出第二扭矩的高速输出轴。另外的示例性实施例根据从属权利要求、描述以及附图。附图说明在说明书的其余部分中(包括参照附图)更具体地阐述了对本领域普通技术人员做出的完整且能够实施的公开内容，包括其最佳模式，其中图1显示了根据典型实施例的风力涡轮机的侧视图；图2示出了包括机械齿轮箱的风力涡轮机的传动系的构件；图3示出了根据典型实施例的风力涡轮机的传动系，其中，风力涡轮机的齿轮箱容纳在空心转子轴内；图4是根据典型实施例的在齿轮箱中使用的行星传动器的截面图；图5是根据典型实施例的单级行星传动器的纵截面图6是根据另一个实施例的两级行星传动器的截面图；图7是根据又一个典型实施例的三级行星传动器的截面图；以及图8是示出了用于借助于行星传动器将在第一转速下的第一扭矩转换成在第: 转速下的第二扭矩的方法的流程图。部件列表100风力涡轮机101 转子叶片102 塔架(tower)103 机器机舱(nacelle)104 轮毂105 风向106 偏航角107竖直轴线108 桨距角109转子叶片轴线110齿轮箱111 偏航驱动系统(yaw drive system)112 转子轴113 发电机114齿轮箱输出轴115转子轴腔200行星传动器201空心齿轮箱输入轴202齿轮箱输出轴203 行星齿轮204 太阳齿轮205 外环齿轮206行星齿轮支承件207 中心齿轮箱轴线208 行星架301 输入转速具体实施例方式现在将对多种示例性实施例作出详细参照，这些实施例的一个或多个实例在附图中有所说明。各个实例提供来作为阐述而不意图作为限制。例如，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可用在其它实施例上，或者结合其它实施例来使用，以产生又一个实施例。 意图的是本公开包括这种修改和变型。下面将对若干个实施例进行阐述。在这种情况下，相同的结构特征由附图中的相同参考标号标示。附图中所示的结构未按比例描绘，而是仅用于更好地理解实施例。图1是根据典型实施例的风力涡轮机100的说明性侧视图。风力涡轮机包括塔架102，该塔架102典型地沿着竖直轴线107定向。风力涡轮机 100的机器机舱103可旋转地安装在塔架102的顶部。可通过包含在机器机舱103中的偏航驱动系统111来使机器机舱103旋转，以便关于来风方向105引导风力涡轮机100的机器机舱103和整个传动系。图1中示意性地示出了风力涡轮机100的传动系。传动系包括具有至少一个转子叶片101和轮毂104的转子。风力涡轮机的转子连接到转子轴112上，从而使得，基于来风 105，转子旋转且基于来风105的速度提供机械旋转能。为了使转子轴112的旋转频率适于来风105的强度或速度，可调节单独转子叶片101的桨距角108。这种桨距角调节是使单独转子叶片101绕着其纵向轴线109旋转。这里要注意，虽然显示了转子具有三个单独转子叶片101，但是可设置一个转子叶片或多个转子叶片来将风能转换成转子轴112的旋转能。转子轴连接到齿轮箱110的输入轴上，该齿轮箱110以机械的方式将转子轴112 的转速(低速侧)转变成在齿轮箱输出轴114处的旋转输出速度(高速侧)。齿轮箱输出轴114连接到发电机113上，以用于将旋转机械能转换成用于功率供应的电能。根据典型实施例，将参照图3、5、6和7阐述包括至少一个行星传动器的机械齿轮箱可设计成使得其几乎不消耗安装空间，从而使得可减小齿轮箱110的总重量并且从而减小整个机器机舱103的总重量。偏航驱动系统111用于改变偏航角106，从而使得可关于风向105而调节风力涡轮机的传动系。图2示出了具有输入轴和齿轮箱输出轴114的齿轮箱110，输入轴典型地为风力涡轮机的转子轴112。齿轮箱可设计成例如用于高速范围或用于中速范围，其中，速度范围与风力涡轮机的齿轮箱装置的齿轮箱输出轴的转速即转每分钟(rpm)相关。此外，与高速齿轮箱相比，中速齿轮箱的齿轮比将更低。典型地，齿轮箱将根据应用于风力涡轮机中的发电机概念来选择。例如，高速发电机典型地具有约1500rpm的额定速度，使得与这些发电机一起使用的高速齿轮箱典型地具有IO2的等级(order)的齿轮比。相反，中速发电机具有显著更低的速度，使得与这些中速发电机一起使用的中速齿轮箱典型地具有IO1的等级(即比高速齿轮箱低一个数量等级)的齿轮比。输入轴112为转子轴或连接到风力涡轮机100(图1)的轮毂上，在轮毂处低转速盛行(prevail)。盛行的低转速典型地在Orpm (转每分钟)至30rpm的范围中。在齿轮箱 110的输出侧处，提供更高的转速以用于驱动发电机113(图1)。典型地，齿轮箱110可适于在高速范围中运行或在中速范围中运行。这里要注意，用语“速度范围”涉及齿轮箱输出轴114的转速。在高速范围中运行的高速齿轮箱110的齿轮箱输出轴114的转速的范围典型地可为1200rpm至1800rpm，并且更典型地近似等于1650rpm。另一方面，在中速范围中运行的中速齿轮箱110的齿轮箱输出轴114的转速的范围典型地可为IOOrpm至800rpm，并且更典型地为200rpm至700rpm，并且甚至更典型地近似等于600rpm。如上所述，齿轮箱的齿轮比将根据发电机的速度而变化。图2示出了由齿轮箱110提供的传输(transmission)，以使得输入转速301(低速侧，第一转速)可变换成输出转速401 (高速侧，第二转速)。反之亦然，在风力涡轮机100的转子处的输入扭矩302(高扭矩侧，第一扭矩)变换成输出扭矩402(在发电机113处的低扭矩侧，第二扭矩)。这里要注意，在转子轴112本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种齿轮箱装置，其适于将在第一转速（３０１）下的第一扭矩（３０２）转换成在第二转速（４０１）下的第二扭矩（４０２），所述齿轮箱装置包括：空心齿轮箱输入轴（２０１），其适于输入所述第一扭矩（３０２）；传输单元，其至少部分地布置在所述空心齿轮箱输入轴（２０１）内，并且适于将所述第一转速（３０１）转换成所述第二转速（４０１）；以及，齿轮箱输出轴（２０２），其适于输出所述第二扭矩（４０２）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·皮谢尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US