[发明专利]风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有转子的风力涡轮机，其中转子绕转动轴线可转动地被支承在大致水平的转子轴上。所述转子包括轮毂和固定在轮毂上的转子叶片，优选为三个转子叶片。转子叶片以有利的而非强制性的方式绕其纵向轴线可转动地支承在轮毂上，由此可改变转子叶片的定位角。轮毂直接地或者通过连接部件可转动地安装在转子轴上，其中该转子轴又与风力涡轮机的机架固定地连接。机架容纳机舱和位于该机舱中的部件。此外，机架通过所谓的方位轴承可转动地设置在风力涡轮机的塔架上。转子与输出装置，如传动装置或发电机不可相对转动地连接。

背景技术

由DE 10 2004 064 007 A1已知一种这样的风力涡轮机，其中被构造为大尺寸发电机的输出装置直接被转子驱动而无需位于其间的传动装置。为使大型发电机中的气隙尽可能保持恒定，需将整个动力传动系统和支承装置构造得尽量坚固，以避免包括动力传动系统和大型发电机的系统的甚至最小的变形。这导致风力涡轮机具有复杂的、非常重且昂贵的结构。

由中国公开文献CN 101255849 A已知一种开头所述特征的风力涡轮机。在此，输出装置被构造为与多个小齿轮有效啮合的齿圈，所述小齿轮又各自与发电机连接。由此，产生上述问题，即整个系统必须尽量坚固，但因此必须被构造地很重且昂贵。因为，齿圈和多个小齿轮的齿面的啮合几何结构需尽可能保持不变，以保持摩擦和磨损很小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力涡轮机，其能够避免现有技术的缺点，其中特别是能够实现动力传动系统的简单、轻便和低成本的结构。

这个目的通过独立权利要求1的特征得以解决，其中在输出件和转子之间有效地设置去耦合的连接件。这些连接件的作用是，只能够将周向力或转矩从转子传递到输出件上。此外，转子和输出件在一定范围内在平移运动，特别是径向、轴向或倾斜运动的传递方面基本上去耦合。转子的旋转运动，也就是沿周向的运动在本文中不归属于上面所描述的平移运动。

位置和方向说明，如轴向、径向和切向是相对于转子的转动轴线的。

当转子例如被湍流的阵风施加作用，使得转子轴弯曲或者轮毂做平移的和/或倾斜的运动时，连接件则防止这种移动被传递到输出件上。

本发明的一种实施方式教示了，将输出件直接通过轴承可转动地支承在转子轴上。当为此还将转子通过至少一个轴承以与输出件无关的方式支承在转子轴上时，去耦合的效果特别好，因为输出件和转子的分离的支承非常有效地避免了干扰的径向、轴向或倾斜的运动。

然而，还可以考虑的是，所述转子至少部分通过输出件支承在转子轴上。在这种情况下，转子至少部分地通过去耦合的连接件以及通过输出件支撑在转子轴上。通过这种方式省去了一个轴承。

当输出件是传动装置的一部分，例如齿圈或可转动的行星架时，避免了传动装置的磨损或损坏。

本发明尤其还包括，用于转换转子转速的传动装置包括齿圈、至少两个行星轮和一个太阳轮。因为太阳轮与输出轴连接，所以可以将转换的转速耦合到工作机械，例如发电机中。转子与齿圈不可相对转动地连接，其中特别的是，转子和齿圈共同地或单独地支承在转子轴上。齿圈与行星轮有效啮合，行星轮又与太阳轮共同作用。在此，本发明包括：行星轮直接或间接地与太阳轮有效啮合。在直接有效啮合的情况下，传动装置从结构类型来看对应于典型的行星传动装置。

根据有利的方式，传动装置包括三个或四个行星轮，因为由此使得齿圈更好地被行星轮支撑，也就是说，将径向力和切向力传递到行星架上。此外，太阳轮和输出轴通过行星轮沿径向被支撑。

本发明的一种实施方式公开了，行星架相对于机架或转子轴不可相对转动地支撑在风力涡轮机中。

本发明的另一方案是，在转子轴和机架之间设有用于传递力的接头，其中有效接头的数量至少与行星轮的数量相同。也可以考虑，但非强制性的是，行星轮支承在转子轴到接头的过渡区域中，也就是说行星架直接与转子轴构造在一起，优选地为整体部件。为了实现优化的传动比，齿圈、行星轮和太阳轮为齿轮。

与上面用于将输出件构造为传动装置的实施方式的特征细节无关地，本发明还包括：输出件为发电机的定子或转子。特别地，在此在所述发电机和转子之间不设置用于转换转速的传动装置。由此产生下述优点：转子的移动或倾斜不被传递到发电机上，因此发电机中的气隙基本上保持恒定，以及由此可以被设计得很小。这使得发电机的效率提高，以及风力涡轮机的重量减小，因为动力传动系统和支承装置可以被刚性略小地构造。