[发明专利]紧凑式齿轮传动系统

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

在本发明的一个方面，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。

在本发明的另一个方面，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是根据本发明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是根据本发明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