[发明专利]风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的传动系，并且本发明涉及一种包括这种传动系的风力涡轮机。

背景技术

现代风力涡轮机通常用于将电力供给到电网中。这种风力涡轮机通常包括转子，其具有转子毂和多个桨叶。转子被设定成在风力影响桨叶的情况下转动。转子轴的转动直接驱动发电机转子(“直接被驱动”)或者通过使用变速箱驱动发电机转子。

在使用变速箱的涡轮机中，低速轴(通常是转子轴)的转动通过适当的齿轮传动装置转换成高速轴的转动，所述高速轴的转动驱动发电机。已知在风力涡轮机中使用行星齿轮传动装置(行星齿轮系)以用于所述增速。行星齿轮传动系统通常比其它齿轮传动系统更加复杂，但是提供以下优点，例如，以较小的体积增加较大的速度，在齿轮和同轴的输入轴和输出轴之间具有纯粹的扭转反应。

在最传统的风力涡轮机中，转子毂安装在转子轴的一个端部上。转子轴可转动地安装在风力涡轮机顶部上的机舱内的支撑结构中。这样，转子形成外伸结构，所述外伸结构将转矩传递到变速箱，但是另外由于毂和桨叶的重量而传递周期性的弯曲载荷。

为了解决该问题，已知提供一种具有向前伸出的框架的风力涡轮机塔，所述框架能够沿着塔的纵向轴线转动以跟随风向变化。具有多个桨叶的转子毂可转动地安装在所述框架上，并且设置(柔性的)联接元件以联接转子毂和位于所述框架内的转子轴。在图6中已经示意性地示出这种风力涡轮机。在图6中，风力涡轮机100在所述框架的远端处包括毂110，所述毂110可转动地安装在框架170上。框架170安装在塔180上。联接元件120将转子轴130联接到毂110。转子轴130的转动借助变速箱140转换成输出轴150的快速转动，所述输出轴150的快速转动驱动发电机160。在图5中，框架170包括前部分170a和后部分170b。

就包括安装在框架上的毂在内的这种构造而言，由于毂和桨叶的重量所产生的载荷直接经由框架传递到塔，而转子轴仅将转矩传递到变速箱(和/或发电机)。

为了减小由传动系占据的体积，已知在所述向前伸出的框架内设置行星齿轮传动装置。US 6,459,165公开了一种具有两级行星齿轮传动装置的风力涡轮机，其中毂的转矩通过直接连接到转子毂的齿圈传递到行星齿轮传动装置的第一级。WO 2007/082970公开了一种具有行星齿轮传动装置的风力涡轮机，其中齿圈与风力涡轮机的毂成一体地形成以将毂的转矩传递到行星齿轮。这些现有技术的系统使风力涡轮机传动系更加紧凑并且可以具有减小尺寸的机舱。机舱的这种尺寸减小代表着节约成本和塔的顶部处的重量节省。然而，由于毂与齿圈成一体地形成或者毂与齿圈直接连接，所以行星齿轮传动装置的安装和行星齿轮传动装置的修理变得更加复杂。

因而，仍然需要一种具有改进的齿轮传动系统的风力涡轮机。本发明的目的是提供一种具有改进的齿轮传动系统的风力涡轮机，所述风力涡轮机是较紧凑的，但是至少部分地缓和与先前提及的现有技术系统相关的问题。

发明内容

通过根据权利要求1所述的风力涡轮机实现本发明的目的，即，所述风力涡轮机包括：毂，所述毂承载一个或多个桨叶；框架；和行星齿轮传动装置，其用于传递毂的转矩，所述毂在框架的远端处或者框架的远端附近可转动地安装在框架上，其中，毂的转矩通过所述齿轮传动装置的行星架引入到行星齿轮传动装置中，所述行星架位于所述框架的远端处或所述框架的远端附近。

毂可转动地安装在框架上。毂的转矩通过位于框架的远端处或框架的远端附近的行星齿轮传动装置被引入到该行星齿轮传动装置中。首先，这样使风力涡轮机的传动系变得紧凑和轻便，这是因为传动系基本不包括低速轴。其次，该构造简化了传动系元件的安装和修理，这是因为行星齿轮传动装置的行星架布置在其它齿轮传动元件的旁边。这样，与毂连接的齿轮传动装置的元件相对于其它齿轮传动元件轴向地(而不是如同在某些现有技术的解决方案中那样径向地)布置。

在本发明的某些实施例中，所述行星架与所述毂成一体地形成。在其它实施例中，所述行星架是与所述毂操作地连接的独立部件。行星架与毂一体形成会使毂-行星架组件具有较小的重量。或者，行星架可以是直接附装在毂处的部件或者可以是通过一个或多个结构元件连接到毂的部件。这种布置可以较容易制造，并且在修理时可以更加容易接近齿轮传动装置。此外，期望的是毂的有害的变形不会传递到齿轮传动装置，使得齿轮传动装置可以具有延长的使用寿命。如果所述毂和所述行星架之间的连接件包括至少一个弹性元件，或者如果行星齿轮传动装置的静止部件柔性地联接到所述框架，则可以实现上述优点。