具有单级紧凑型传动系的风力涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及并公开一种用于风力涡轮机的传动系。该风力涡轮机包括连接至转子毂的单独的转子叶片。该传动系包括齿轮箱，转子毂直接安装至齿轮箱。齿轮箱进一步包括固定齿轮托架，该固定齿轮托架安装至风力涡轮机的主框架，使得齿轮箱充分地支撑转子毂的重量。发电机包括转子和固定定子，齿轮箱包括联接至转子的输出轴，使得齿轮箱充分地支撑转子的重量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及紧凑型传动系。更具体地，涉及用于风力涡轮机的紧凑型齿轮传动系。
技术介绍
风力涡轮机作为环境安全和成本相对较低的备选能源正受到越来越多的关注。风力涡轮机并不排放温室气体(GHGs)，并且因此对全球变暖没有促进作用。随着对风力发电的兴趣日益增长，在开发可靠并且高效的风力涡轮机方面已作出了相当多的努力。典型地，风力涡轮机用于将风中的动能转化成机械动力。该机械动力可以用于具体任务(例如抽水)，或者发电机可以将该机械动力(即，轴的旋转)转化成电力。风力涡轮机通常包括空气动力学机构(例如，叶片)，以用于将空气的运动转化成机械运动(例如，旋转)，该机械运动接着通过发电机转化成电力。来自发电机的动力输出与风速的立方成正t匕。随着风速加倍，风力发电机的生产能力提高近八倍。大多数市售风力涡轮机利用多级齿轮传动系将涡轮机叶片连接至发电机。风使涡轮机叶片转动，涡轮机叶片使低速轴旋转。低速轴联接至齿轮箱的输入轴，该齿轮箱具有连接至发电机的速度较高的输出轴。因此，齿轮传动的目的在于增大机械运动的速度。额定功率大于1丽的现有的风力涡轮机的大多数齿轮传动系利用多个齿轮级来实现处于从大约1: 70到大约1: 110的范围内的传动比。三级典型地包括简单的行星或周转第一级，在第一级之后是两个平行偏置级(大齿轮+多个小齿轮)，或者在第一级之后是第二简单的行星级、在第二简单的行星级之后是平行偏置级。高传动比使得能够使用比齿轮箱小得多并且成本低得多的发电机。通过径向通风冷却，发电机的相对较高的速度使得发电机被迫具有长度大于宽度的纵横比。齿轮箱的高速输出轴与齿轮箱的低速输入轴大体不同心。由于这些原因，发电机单独安装并且与主框架(通常也称作底架或底板)上的齿轮箱间隔开。动力通过柔性“高速”轴联接件从齿轮箱传递至发电机。该布置迫使齿轮箱与发电机彼此物理隔开，并且同时要求齿轮箱的输出轴和发电机的输入轴分别由齿轮箱轴承和发电机轴承单独支撑。因此，风力发电工业期望一种构造更优的齿轮传动系，以使可靠性和可用性提高、使成本降低、使质量和尺寸降低、并且使效率提高。
技术实现思路
本专利技术的各个方面以及优点将会在下文的描述中进行部分阐述，或者是通过描述可以显而易见的，或者是可以通过实施本专利技术而学到。根据本专利技术的各个方面，提供一种用于风力涡轮机的传动系，该风力涡轮机具有连接至转子毂的单独的转子叶片。该传动系包括齿轮箱，转子毂直接安装至齿轮箱。齿轮箱进一步包括固定齿轮托架，该固定齿轮托架安装至风力涡轮机的主框架部件(例如底板或底架构件)，齿轮箱由此充分地支撑转子毂的重量。提供了发电机，齿轮箱具有联接至发电机转子的输出轴，使得齿轮箱充分地支撑发电机转子的重量。在传动系的特定实施例中，齿轮箱包括外部回转支承，该外部回转支承具有安装至齿轮托架的固定环和旋转齿圈，转子毂直接安装至旋转齿圈。该实施例中的齿轮箱可以包括旋转齿圈与输出轴之间的行星齿轮构造。例如，行星齿轮构造可以包括由齿轮托架支撑并且旋转齿轮连接至旋转齿圈的多个行星齿轮。在该实施例中，齿轮托架可以限定行星齿轮中的每一个行星齿轮的固定轴。旋转太阳齿轮齿轮连接至行星齿轮，太阳齿轮旋转驱动输出轴，输出轴可以被限定成太阳齿轮的轴向延伸部。例如，输出轴和太阳齿轮可以形成为单个的一体部件。输出轴可以通过各种装置联接至发电机转子。例如，在一个实施例中，花键毂可以安装至转子，输出轴联接至花键毂。花键毂轴承可以安装至与花键毂同心的齿轮托架。本专利技术还包括具有如本文所实施的传动系的任何构造的风力涡轮机。参照下文的描述以及所附权利要求，本专利技术的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图显示了本专利技术的实施例并且与描述一起用于对本专利技术的原理进行解释。附图说明参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本专利技术的完整和可能公开，包括本专利技术的最佳模式，在附图中:图1是传统风力涡轮机的透视图；图2是根据本专利技术的各个方面的具有传动系的风力涡轮机的部分透视图；图3是可以用于图2的风力涡轮机中的传动系的实施例的剖视图；以及图4是具有代表性的传动系的实施例的更详细的剖视图。附图标记列表:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力涡轮机的传动系，所述风力涡轮机包括连接至转子毂的单独的转子叶片，所述传动系包括：齿轮箱，所述转子毂直接安装至所述齿轮箱；所述齿轮箱进一步包括固定齿轮托架，所述固定齿轮托架安装至所述风力涡轮机的主框架，其中所述齿轮箱充分地支撑所述转子毂的重量；以及发电机，所述发电机包括转子和固定定子，所述齿轮箱包括联接至所述转子的输出轴，其中所述齿轮箱充分地支撑所述转子的重量。

【技术特征摘要】
2011.10.25 US 13/280,5081.一种用于风力涡轮机的传动系，所述风力涡轮机包括连接至转子毂的单独的转子叶片，所述传动系包括:齿轮箱，所述转子毂直接安装至所述齿轮箱；所述齿轮箱进一步包括固定齿轮托架，所述固定齿轮托架安装至所述风力涡轮机的主框架，其中所述齿轮箱充分地支撑所述转子毂的重量；以及发电机，所述发电机包括转子和固定定子，所述齿轮箱包括联接至所述转子的输出轴，其中所述齿轮箱充分地支撑所述转子的重量。2.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述齿轮箱包括外部回转支承，所述外部回转支承具有安装至所述齿轮托架的固定环和旋转齿圈，所述转子毂安装至所述旋转齿圈。3.根据权利要求2所述的传动系，其特征在于，所述齿轮箱包括所述旋转齿圈与所述输出轴之间的行星齿轮构造。4.根据权利要求3所述的传动系，其特征在于，所述行星齿轮构造包括由所述齿轮托架支撑并且齿轮连接至所述旋转齿圈的多个行星齿轮、以及齿轮连接至所述行星齿轮的旋转太阳齿轮，所述太阳齿轮旋转驱动所述输出轴。5.根据权利要求4所述的传动系，其特征在于，所述输出轴包括所述太阳齿轮的轴向延伸部。6.根据权利要求5所述的传动系，其特征在于，所述输出轴和所述太阳齿轮形成为单个的一体部件。7.根据权利要求4所述的传动系，其特征在于，所述齿轮托架限定了所述行星齿轮中的每一个行星齿轮的固定轴。8.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述传动系进一步包括安装至所述转子的花键毂，所述输出轴联接至所述花键毂以用于旋转驱动所述转子。9.根据权利要求8所述的传动系，其特征在于，所述传动系进一步包括花键毂轴承，所述花键毂轴承安装至与所述花键毂同心的所述齿轮托架。10.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述定子安装至所述主框架。...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD米纳德奥，JH马奇，PC佩特尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：