[发明专利]流体发电设备的传动系

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体发电设备、尤其风力发电设备或者海流发电设备的传动系，包括带有至少一个转子叶片的转子轮毂和具有多个行星级的传动机构，该传动机构将与转子轮毂连接的转子轴的旋转运动变换传递到随后的发电机的驱动件上，其中转子轮毂、传动机构和发电机彼此同轴地布置。

背景技术

由EP2031273A1公开了这样一种风力发电设备的传动系，其中转子轮毂的旋转运动借助与转子轮毂连接的转子轴能够导入到传动机构中。于是通过该传动机构将转子轴的旋转运动变换传递到随后的发电机的发电机轴上，其中传动机构为此目的由两个依次的行星级组成。在此，第一行星级的太阳轮与转子轴一体地构造，而第一行星级的齿圈则固定在周围的壳体上，从而将第一行星级的太阳轮的旋转运动变换转换成第一级的行星架的旋转运动，该行星架在轴向延长部处同时也构成第二行星级的行星架。于是在第二行星级侧，行星齿轮与同样静止的齿圈以及与发电机轴耦接的太阳轮啮合。因此，总体上转子轴的缓慢的旋转运动能够变换为快速的并由此适当的旋转运动来运行发电机。转子轮毂、传动机构和发电机在此彼此同轴地安置。

发明内容

基于前面介绍的现有技术，本发明的任务在于，提供一种流体发电设备的传动系，其中能够以紧凑的方式和方法实现转子轴的旋转运动通过传动机构到随后的发电机的驱动件上的适当变换或者说变速

该任务由权利要求1的前序部分结合其特征得以解决。所属的从属权利要求分别描述了本发明的有利的改进方案。

根据本发明，流体发电设备的传动系包括带有至少一个转子叶片的转子轮毂和具有多个行星级的传动机构。在此，通过该传动机构将与转子轮毂连接的转子轴的旋转运动变换传递到接在该传动机构后面的发电机的驱动件上，其中转子轮毂、传动机构和发电机彼此同轴地布置。在本发明的意义上，所述发电机在此能够是轴流式电机(Axialflussmaschine)、具有他激励的同步发电机、具有他激励以及在一个轴上共同转动的激励机的同步发电机、具有永磁体或者说磁激励的同步发电机或者具有超导体的同步发电机。此外，该发电机能够构造为同步发电机也能够构造为横流式电机。此外能够考虑在此将同步发电机构造为外动子或者内动子。在传动机构方面，构造为同步发电机的发电机能够完全或部分地包围传动机构又或者能够完全或部分地集成到该传动机构中。此外在本发明的意义上，在发电机的轴上设置有制动系统。该制动系统在此能够要么位于发电机输入轴上要么当发电机直接安装在传动机构上时设置在发电机往回的区域内。

本发明现在包括的技术原理是，将传动机构构造为具有三个行星级的功率分支的传动机构。传动机构的这种构造以及在流体发电设备的传动系内的安置在此具有以下优点，即以这种方式和方法能够实现结构非常紧凑的传动机构，通过该传动机构基于沿轴向结构非常细长的功率分支能够实现将转子轮毂的旋转运动适当地变换成用于发电机驱动件的快速的旋转运动。结合转子轮毂、传动机构和发电机的同轴布置，由此能够实现沿径向和沿轴向紧凑构造的传动系(Antriebsstrang)。在本发明的意义上，在此通过功率分支的传动机构尤其能够实现i＝20-50范围内的传动比。

根据本发明，具有三个行星级的、功率分支的传动机构在此如此构造，使得传动机构的与转子轴耦接的驱动件与第一行星级的行星架和第二行星级的齿圈连接。此外，第一行星级的齿圈固定并且第一行星级的太阳轮与第一轴耦接，该第一轴接下来与第三行星级的行星架连接。此外，第二行星级的行星架固定并且第二行星级的太阳轮通过第二轴与第三行星级的齿圈连接。最后第三行星级的太阳轮还与传动机构的从动件连接。功率分支的传动机构的这种构造的优点在于，在传动机构的结构形式特别紧凑的情况下能够实现适当的变换。

根据本发明一种有利的实施方式，转子轴通过主轴承支承在周围的支承结构内，容纳传动机构的传动机构壳体在两侧通过转矩支撑结构与该支承结构连接。传动系在三个点上的这种支承在此具有以下优点，即在转子轴的区域内由此设置仅一个支承位置，这相应降低了用于构造根据本发明的传动系的制造花费。

作为这种构造方案的替代方案，转子轴通过两个沿轴向前后安置的主轴承支承在周围的支承结构内，其中容纳传动机构的传动机构壳体在两侧通过转矩支撑结构与该支承结构连接。也就是说在这种情况下传动系支承在四个点上，从而使得通过转子轮毂引起的弯曲力矩和横向力通过转子轴的这两个主轴承并通过在传动机构两侧的转矩支撑结构承受并且导入到支承结构内。也就是说使得传动机构仅还承受扭矩。通过设置两个主轴承在此能够在结构上相应小地构造所述主轴承。