[发明专利]结合转子轴的发电机传动设备

说明书

发明背景

本发明大体涉及电功率发生，并且更具体而言，涉及用于发电机的齿轮传动设备。

使用风力涡轮机来产生电功率是众所周知的。传统的风力涡轮机包括安装在高的塔架的顶部上的机舱。机舱在一个端部处承载涡轮转子。在机舱的内部，转子轴将转子联接到齿轮箱上，齿轮箱又联接到单独的发电机上。这会导致有长的传动系。因此，对转子、齿轮箱和发电机提供结构支承的、被称为“底板”的元件非常大和沉重，机舱也一样。

在运行中，作用于机舱的风力会使底板偏转。这会在转子轴和齿轮箱的轴线之间导致失准。齿轮箱的输入轴轴承必须承载这个失准所施加的载荷。其实，齿轮箱的转子轴轴承和输入轴轴承会彼此“对抗”。这会导致过度磨损或损害，或者需要使用过度沉重和昂贵的构件，如果这些构件被保守设计成经受住这样的载荷的话。

发明概述

本发明解决了现有技术的这些和其它缺点，本发明提供了一种与转子轴结合成紧凑单元的发电机和齿轮单元。

根据本发明的一方面，一种发电机传动设备包括：具有大体环形的开口端的转子轴；包括固定部件和多个互相啮合的齿轮的齿轮单元，齿轮单元至少部分地设置在开口端内，并且以传动的方式联接到转子轴上；以及安装到固定部件上且以传动的方式联接到齿轮单元上的发电机。

根据本发明的另一方面，一种发电机传动设备包括：在其中具有中心开口的固定框架；具有大体环形的开口端的转子轴，其安装成在框架中旋转；齿轮单元，其包括安装到框架上的固定部件，以及多个互相啮合的齿轮，齿轮单元至少部分地设置在开口端内，并且以传动的方式联接到转子轴上；以及安装到固定部件上且以传动的方式联接到齿轮单元上的发电机。

附图简述

通过参照结合附图而得到的以下描述，可最佳地理解本发明，其中：

图1是包括根据本发明的一方面而构建的发电机传动单元的风力涡轮机的部分地剖开的侧视图；

图2是发电机传动设备的横截面图；

图3是一个备选的发电机传动设备的横截面图；以及

图4是另一个备选的发电机传动设备的横截面图。

发明详述

参照附图，其中相同的参考标号在多个视图中表示相同元件，图1描绘了风力涡轮机10，其包括安装在塔架14的上部端上的机舱12。塔架14通过基础16而锚定到地面上。具有从毂22延伸的翼型形状的叶片20的转子18承载在机舱12的一个端部处。毂22分别具有内部端24和外部端26。转子18为已知类型，其具有能够改变叶片20的桨距角的变桨机构19，以便控制转子18的旋转速度，以及/或者提供顺桨功能。齿轮单元28结合在内部端24内，而且在下面更加详细地描述的这个齿轮单元28又联接到发电机30上。如本文所用，用语“发电机”指无论其输出特性如何而将机械功转换成电流的任何电机，而且该用语包括通常称为“发电机”的DC机以及通常称为“交流发电机”的AC机两者。注意，虽然本文描述的发电机传动设备特别适于用于风力涡轮机，但是本发明的原理可应用于其中电机需要紧凑的传动的任何情形。

在机舱12内的是被称为底板32的固定结构部件。这可为铸造结构、锻造结构、装配结构等。底板32的功能是对风力涡轮机10的工作构件提供刚性安装。如在图2中看到的那样，底板32承载具有中心开口36的框架34，转子轴承38安装到该中心开口36中。在示出的实例中使用了间隔开的滚动元件轴承对。转子轴承38又接收环形的空心转子轴40，该转子轴40是毂22的内部端24的一部分，并且随叶片20转动。转子轴40至少部分地包围齿轮单元28。

示出的齿轮单元28是包括低速(“LS”)级42和高速(“HS”)级44的行星单元。注意，如本文所用，用语“高速”和“低速”是相对的(例如高速级比低速级以更高的速度运行)，而不指示任何具体的运行速度范围。例如使用示出的螺栓48或其它适当的紧固件，将固定的板状低速行星托架46固定到框架34上。低速行星齿轮50绕着安装到低速行星托架46上的轴52旋转。低速行星齿轮50与外部环形齿轮54啮合，外部环形齿轮54随转子轴40旋转。