[发明专利]集成的中速齿轮传动系

说明书

技术领域

[0001]此处所描述的设备通常涉及一种用于风轮机的驱动的传 动系。该设备特别涉及一种用于设有非转动的环形齿轮的风轮机的集 成中速齿轮传动系。

背景技术

[0002]近来，风轮机作为对环境安全的、以及相对便宜的替代能 源，已经受到越来越多的重视。风轮机不释放温室气体(GHG)，因 此不会对全球变暖造成影响。随着对风力发电越来越多的关注，已经 付出相当多的努力来开发稳定高效的风轮机。

[0003]风通常被认定为一种由于太阳对空气的不均匀加热、地球 表面的不规则性、地球转动所导致的太阳能形式。风的流动模式被地 形、水体和植被改动。术语风能或风力描述了风用于转动轴并接着产 生机械能或电能的过程。

[0004]通常，风轮机用于将风的动能转换成机械能。该机械能可 用于特定任务(例如研磨谷物或者抽水)或者发电机可将这种机械能 (即轴的转动)转换成电能。风轮机通常包括将空气运动转换成机械 运动(例如转动)的空气动力学机械装置(例如叶片)，接着利用发 电机将所述机械运动转换成电能。从发电机输出的容量与风速的三次 方成正比。当风速加倍时，风力发电机的输出量几乎增大八倍。

[0005]市场上可购买的风轮机的大部分都采用齿轮传动系将涡 轮叶片连接到发电机。风转动涡轮叶片，叶片转动低速轴，其输入到 设有高速输出轴的齿轮箱。该高速输出轴连接到发电机并发电。该齿 轮传动系致力于增大机械运动的速度。

[0006]现存功率大于1MW的风轮机的齿轮传动系的大部分都采 用3个齿轮级来实现从大约1:70到大约1:110的齿轮比。所述齿轮 级通常包括简单的行星或周转第一级、其后紧随两个平行的偏移级(球 齿+小齿轮)或者第二简单的行星级、其后紧随一个平行的齿轮级。 该高速齿轮实现了比齿轮箱明显小且造价低的发电机。发电机的相对 高速促使发电机具有长度大于宽度的展弦比，带有径向通风冷却。齿 轮箱的高速输出轴通常不与齿轮箱的低速输入轴共轴。为此，发电机 与齿轮箱分开安装，由此需要另外的联接器、支撑框架和发电机框架 块。

[0007]随着经济高效的永磁(PM)同步发电机的出现，3级齿 轮箱和单独安装的高速发电机就系统质量、尺寸、成本以及效率而言 不再是最优结构。例如，与大多数发电机不同，齿轮箱通常是现存风 轮机的不稳定以及无效性的主要源头。而言，高速齿轮级常常产生由 风轮机发出的难易接受的声学噪音。

[0008]因此风力行业特别期望一种齿轮传动系的更优结构，从而 提供增大的稳定性和有效性、减小的成本、减小的质量和尺寸以及增 大的效率。

发明内容

[0009]提供了一种用于风轮机的传动系。风轮机包括连接到风轮 机叶片的低速轴和连接到发电机的高速轴。该传动系还包括主要支撑 至少低速轴的重量的轴承。组合行星齿轮级连接到低速轴和高速轴， 并且包括转动托架、非转动的环形齿轮、多个行星齿轮和转动的中心 齿轮。该中心齿轮连接到高速轴。

[0010]此外，根据本发明的另外方面，提供了设有连接到到风轮 机叶片的低速轴和连接到发电机的高速轴的风轮机传动系。该传动系 包括主要支撑至少所述低速轴重量的轴承。主轴承装置包括至少两个 沿低速轴轴向隔开的分开的轴承。组合行星齿轮级连接到低速轴和高 速轴。该组合齿轮级包括转动托架、非转动的环形齿轮、多个行星齿 轮和转动的中心齿轮。该中心齿轮连接到高速轴。

附图说明

[0011]图1是示例性风轮机的透视图。

[0012]图2是可在图1的风轮机内使用的传动系的一个实施例的 局部切开透视图。

[0013]图3是可在图1的风轮机内使用的传动系的另一实施例的 局部切开透视图。

具体实施方式