紧凑式齿轮传动系统技术方案

本发明专利技术涉及紧凑式齿轮传动系统，具体而言，提供了用于一种风力涡轮机的传动系统。该风力涡轮机包括转子轮毂和一个或更多叶片。该传动系统包括连接至转子轮毂的第一级齿轮架。该第一级齿轮架包括与固定的第一级环形齿轮和旋转的第一级太阳齿轮互相作用的一个或更多第一级行星齿轮。第二级行星齿轮架包括一个或更多第二级行星齿轮。第二级行星齿轮架刚性地连接至第一级太阳齿轮。第二级行星齿轮与旋转的第二级环形齿轮和不旋转的第二级太阳齿轮相互作用。发电机包括发电机转子和发电机定子，且发电机转子固定地连接至第二级环形齿轮，使得发电机转子和第二级环形齿轮两者一同旋转。

【技术实现步骤摘要】

在文中描述的装置总体涉及紧凑式传动系统。更具体地，该装置涉及用于风力涡轮机的紧凑式齿轮传动系统。
技术介绍
近来，作为在环境安全且相对便宜的备选能源，风力涡轮机已经获得了增加的关注。风力涡轮机不排放温室气体(GHGs)，且因而不促成全球变暖。随着对风力发电增长的兴趣，已经做出了相当大的努力以开发可靠且高效的风力涡轮机。风常被认为是太阳能的一种形式，其由太阳对大气的不一致的加热、地球表面的不规则性和地球的旋转导致。风流型由地球的地形、水体和植被改变。用语“风能”或“风力”描述了一种过程，通过该过程，风被用来转动轴且随后产生机械功率或电力。典型地，风力涡轮机被用来将风中的动能转换成机械功率。该机械功率可被用于具体的任务(例如碾磨谷物或泵水)，或者发电机可将该机械功率(即轴的旋转)转换成电力。风力涡轮机通常包括空气动力学机构(例如，叶片)，用于将空气的移动转换成机械运动(例如，旋转)，其然后用发电机转换成电功率。来自发电机的功率输出与风速的立方成比例。当风速增倍时，风力发电机的容量增加几乎八倍。大多数商业上可获得的风力涡轮机利用齿轮传动系统将涡轮机叶片连接至电力发电机。风转动涡轮机叶片，涡轮机叶片使低速轴转动，低速轴馈入具有更高速度的输出轴的齿轮箱。该更高速度的输出轴连接至发电机且产生电力。齿轮传动目的在于增加机械运动的速度。用于大型(例如> 1. 5MW)风力涡轮机的工业标准传动系统由分离的齿轮箱和发电机单元组成，它们单独地安装至主框架(通常也被称为底框或底板)。功率经由柔性“高速”联轴器从齿轮箱被传递至发电机。该装置迫使齿轮箱和发电机物理上彼此远离，并且要求齿轮箱的输出轴和发电机的输入轴两者需相应地由齿轮箱轴承和发电机轴承单独支承。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供了一种用于风力涡轮机的传动系统。该风力涡轮机包括转子轮毂和一个或更多叶片。该传动系统包括连接至转子轮毂的第一级齿轮架。该第一级齿轮架包括与固定的第一级环形齿轮和旋转的第一级太阳齿轮互相作用的一个或更多第一级行星齿轮。第二级行星齿轮架包括一个或更多第二级行星齿轮。第二级行星齿轮架刚性地连接至第一级太阳齿轮。第二级行星齿轮与旋转的第二级环形齿轮和不旋转的第二级太阳齿轮相互作用。发电机包括发电机转子和发电机定子，且发电机转子固定地连接至第二级环形齿轮，使得发电机转子和第二级环形齿轮两者一同旋转。在本专利技术的另一个方面，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括塔架、由塔架支承的机舱、具有一个或更多叶片和传动系统的转子轮毂。传动系统包括连接至转子轮毂的第一级齿轮架。该第一级齿轮架包括与固定的第一级环形齿轮和旋转的第一级太阳齿轮3互相作用的一个或更多第一级行星齿轮。第二级行星齿轮架包括一个或更多第二级行星齿轮。第二级行星齿轮架刚性地连接至第一级太阳齿轮。第二级行星齿轮与旋转的第二级环形齿轮和不旋转的第二级太阳齿轮相互作用。发电机包括发电机转子和发电机定子，且发电机转子固定地连接至第二级环形齿轮，使得发电机转子和第二级环形齿轮两者一同旋转。附图说明图1是示例性风力涡轮机的透视性图示；图2是可被用于图1的风力涡轮机中的传动系统的一个实施例的局部剖视的透视性图示；图3是根据本专利技术的一个方面的可被用于图1的风力涡轮机的传动系统的透视性图示；以及图4是根据本专利技术的一个方面的可被用于图1的风力涡轮机的传动系统的透视性图示。零部件列表100风力涡轮机110塔架120机舱130叶片140轮毂210低速轴215轴承220轮毂凸缘安装件230联轴器240行星齿轮架242行星齿轮244行星小齿轮246环形齿轮248齿轮箱壳体250太阳齿轮260发电机262定子264发电机转子266轴承300传动系统302齿轮箱304发电机306齿轮架308轴承310行星齿轮312固定的环形齿轮314第一级太阳齿轮320第二级行星齿轮322第二级环形齿轮324第二级太阳齿轮326第二级行星齿轮架328滚子轴承330发电机转子335 定子420 壳体430 壳体440 壳体450 壳体具体实施例方式图1中图示了水平轴风力涡轮机(HAWT) 100。该风力涡轮机100可包括大致管状的塔架110，其可由钢、混凝土或它们的组合制成。塔架110可通过将多个塔架节段堆叠在彼此的顶上而竖立。塔架Iio支承机舱120、叶片130和轮毂140的重量。塔架还可是格架 (或桁架)类型，且塔架可备选地由混凝土或混凝土部段形成。机舱120典型地容纳传动系统(例如，齿轮箱、轴、联轴器、发电机等)，以及主框架(也被称为底板)和偏航驱动器。 例如控制电子装置的其它项目也可被容纳在机舱120内。典型地，机舱120具有由例如玻璃纤维或石墨复合材料的轻量材料组成的外蒙皮。机舱蒙皮的主要功能是保护容纳物免于自然环境(例如，雨、冰、雪等)影响。叶片130连接至轮毂140，且轮毂可包含桨距控制机构以控制各个叶片的桨距角。 典型地，在大多数商业风力涡轮机中使用三个叶片，然而，也可使用一个、两个、四个或更多的叶片。通过转动低速轴，叶片将风的动能转换成机械能。叶片可由玻璃纤维或石墨复合材料、玻璃纤维增强塑料或木质/环氧树脂层压板或其它合适材料制成。低速轴典型地通过螺栓连接的凸缘联轴器连接至轮毂140。发电机被用于将轴的旋转转换成电能。齿轮箱典型地被用于增加至发电机的输入轴的速度。齿轮箱具有低速轴作为其输入，而输出是更高速度的轴，其根据本专利技术的多个方面，可直接馈入发电机。图2图示了一个已知的传动系统，其包括复合的行星齿轮箱和发电机。低速轴210 由两个单独且轴向隔开的主轴承215支承。低速轴210经由轮毂凸缘安装件220连接至轮毂140和风力涡轮机100的叶片130。因此，低速轴210由风旋转叶片130而驱动。该低速轴210通过扭矩传递联轴器230连接至行星齿轮架M0。行星齿轮架240支承行星齿轮 242和行星小齿轮M4，它们共享公共轴。环形齿轮246固定地附接至齿轮箱壳体248且与行星小齿轮244啮合。太阳齿轮250由行星齿轮242驱动，且太阳齿轮250的输出直接馈入发电机260。5发电机260具有定子262和转子沈4。转子沈4由转子轴承266支承，转子轴承 266被包围在发电机沈0内。该设计的一个缺点是转子轴承266与齿轮箱隔离。如果需要接近转子轴承，则必须移去整个发电机260。在遥远位置处安装的风力涡轮机上，这会是非常耗时且劳动密集的过程。图3图示了根据本专利技术的多个方面的紧凑式齿轮传动系统300的横截面视图。具有两个级的行星齿轮箱302与发电机304联接，导致具有紧凑尺寸和低重量的传动系统。齿轮箱302包括轮毂连接件和齿轮架306。转子轮毂140连接至齿轮架306。该齿轮架306 还支承行星齿轮轴承308和第一级行星齿轮310。该行星齿轮轴承308可以是滚子轴承，或如在具体应用中所需的任何其它合适的轴承。行星齿轮310与固定的环形齿轮312和旋转的第一级太阳齿轮314互相作用。第一级太阳齿轮314连接至并驱动第二级行星齿轮架326。第二级行星齿轮320 围绕固定的(即不旋转的)第二级太阳齿轮3M旋转。该行星齿轮320充当惰轮。第二级环形齿轮322构造成浮动装置且促进发电机304的转子330联接至环形齿轮322。第二级环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉马努贾姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：