專利名稱：具有完全一體的倍增器的風(fēng)輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪機(jī)，特別是風(fēng)輪機(jī)的傳動(dòng)。
背景技術(shù)：
用于風(fēng)輪機(jī)傳動(dòng)機(jī)械部件的多種不同設(shè)計(jì)方式過(guò)去已經(jīng)提起過(guò)。下 面是其中三種方式的描述。
1. 傳統(tǒng)的兩軸方案。在這種設(shè)計(jì)中，主軸受兩個(gè)徑向力載荷軸承支 撐，也就是說(shuō)產(chǎn)生非對(duì)稱轉(zhuǎn)子力矩的風(fēng)能，例如傾斜力矩和盤(pán)旋力矩， 通過(guò)一對(duì)徑向軸承力傳遞到主框架上。主軸通過(guò)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩和推力、以及 由于非對(duì)稱性轉(zhuǎn)子力矩和轉(zhuǎn)子自重造成的彎曲力矩而承受載荷。最近的
專利申請(qǐng)，如W003031811和US2003/0201647，也描述了一種耦合機(jī)構(gòu)， 其中轉(zhuǎn)子軸在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙上通過(guò)兩個(gè)軸承得以支撐。
2. —軸方案。在這種設(shè)計(jì)中，旋翼轂通過(guò)一個(gè)承載主軸承的力矩直 接連接在主框架上，也就是說(shuō)不需要一個(gè)長(zhǎng)主軸。專利申請(qǐng)W002079644 公開(kāi)了這種風(fēng)輪機(jī)。專利W004046582特別描述了一種渦輪，其中倍增器 直接與旋翼轂耦合，通過(guò)安裝在倍增器上的軸承，將由葉片產(chǎn)生的力和 力矩傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)中。
3. 非旋轉(zhuǎn)軸方案。在這種設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子通過(guò)具有兩個(gè)徑向承載主軸 承的非旋轉(zhuǎn)空心軸與主框架相連，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩再通過(guò)位于非旋轉(zhuǎn)空心軸內(nèi) 的旋轉(zhuǎn)軸傳遞至倍增器中。采用這種方案，非對(duì)稱轉(zhuǎn)子力矩、推力和轉(zhuǎn) 子重量通過(guò)非轉(zhuǎn)動(dòng)空心軸傳遞到主框架上，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)子的重量在主軸
上不構(gòu)成疲勞載荷。專利申請(qǐng)W09611338和專利US4527072、 US0563600 公開(kāi)了這種風(fēng)輪機(jī)。
上述所提到的傳動(dòng)中沒(méi)有一種能順利地解決了本行業(yè)所需的高能風(fēng) 輪機(jī)產(chǎn)生的需求。本發(fā)明設(shè)法去滿足這些需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)，其包括旋翼轂、至少一級(jí)的行星 式倍增器、高速軸、發(fā)電機(jī)和支撐主框架，所述支撐主框架具有如下特 征
a) 其還包括一個(gè)與主框架相連的非旋轉(zhuǎn)軸，所述主框架通過(guò)兩個(gè)徑 向載荷軸承支撐旋翼轂；
b) 旋翼轂和倍增器存在用于耦合的裝置，以致傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)旋翼轂 直接傳遞到倍增器上。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下面示意圖的詳細(xì)說(shuō)明得以理解，但不 局限于所附附圖中的具體實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明風(fēng)輪機(jī)的第一種實(shí)施例的側(cè)視橫截面圖； 圖2是圖1中沿剖面線A-A '所示風(fēng)輪機(jī)的橫截面圖； 圖3是本發(fā)明風(fēng)輪機(jī)的第二種實(shí)施例的側(cè)視橫截面圖； 圖4是本發(fā)明風(fēng)輪機(jī)的第三種實(shí)施例的側(cè)視橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
傳統(tǒng)的風(fēng)輪機(jī)中傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部件由旋翼轂，主軸和倍增器構(gòu)成，所述 主軸由一或兩個(gè)主軸承支撐，所述倍增器通過(guò)高速軸與發(fā)電機(jī)連接，而
倍增器箱體與風(fēng)輪機(jī)的主框架連接。這些結(jié)構(gòu)部件的基本目的是將由轉(zhuǎn) 子產(chǎn)生的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)中，并且為了獲得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的合適旋 轉(zhuǎn)速度而增加軸速度。其次目的是將轉(zhuǎn)子的重量、推力和非對(duì)稱轉(zhuǎn)子力 矩傳遞到主框架中，此處非對(duì)稱轉(zhuǎn)子力矩也就是傾斜力矩和盤(pán)旋力矩， 并進(jìn)一步傳遞到塔和基座中。
增加風(fēng)輪機(jī)尺寸的一個(gè)主要問(wèn)題是主軸承布置相對(duì)于傳統(tǒng)的兩軸承 方案和一軸承方案變得出奇地昂貴，以及技術(shù)上復(fù)雜性。非旋轉(zhuǎn)軸方案 也產(chǎn)生問(wèn)題，當(dāng)加大尺寸時(shí)，旋轉(zhuǎn)內(nèi)部軸和轂之間的連接變得復(fù)雜。
本發(fā)明推薦的圖1和圖2中所示的第一實(shí)施例中的傳動(dòng)解決了這個(gè) 問(wèn)題，并在此給出解釋。
所述傳動(dòng)包括旋轉(zhuǎn)的旋翼轂ll、行星式倍增器17、高速軸19、發(fā)
電機(jī)20和支撐主框架21，所述旋翼轂通過(guò)葉片軸承15與一或多個(gè)葉片 13相連，所述行星式倍增器在箱體47內(nèi)有第一級(jí)裝置，如果存在其它級(jí) 齒輪，則位于箱體49中。
根據(jù)本發(fā)明，旋翼轂11包括齒圈23，所述齒圈將傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到第 一級(jí)行星齒輪25，所述第一級(jí)行星齒輪的布置是為了位于主框架21外部 的外表面穿過(guò)適宜的孔37，所述傳動(dòng)包括非旋轉(zhuǎn)軸29，所述非旋轉(zhuǎn)軸與 主框架21相連，所述主框架通過(guò)兩個(gè)軸承31， 33支撐旋翼轂11。在本 實(shí)施例中所述非旋轉(zhuǎn)軸29具有與旋翼轂11內(nèi)部形狀相似的外部形狀， 但是普通的技術(shù)人員可以輕易地理解到它們的形狀可能是不同的。
非旋轉(zhuǎn)軸29，如同現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)3中的非旋轉(zhuǎn)軸，通過(guò)兩個(gè)徑向載 荷主軸承31， 33，將非對(duì)稱性轉(zhuǎn)子力矩、推力和轉(zhuǎn)子重量傳遞到主框架 21上，此時(shí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)非旋轉(zhuǎn)軸29外部的旋翼轂11直接傳遞到倍增 器17上，也就是說(shuō)不需要內(nèi)部旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩承載軸。
這種布置的一個(gè)重要的結(jié)果是轉(zhuǎn)子的重量在非旋轉(zhuǎn)軸29中不構(gòu)成疲 勞載荷。另外也能預(yù)測(cè)到旋翼轂ll相對(duì)大多傳統(tǒng)方案會(huì)更輕，傳統(tǒng)方案 中由于旋翼轂11在兩個(gè)部分受到支撐，具有在轂和主軸之間的法蘭連接。
實(shí)際上在葉片根部的張力和壓力幾乎能通過(guò)兩個(gè)主軸承31， 33直接地傳 遞到非旋轉(zhuǎn)軸29上。
傳統(tǒng)方案中，倍增器有固定的齒圈和旋轉(zhuǎn)行星架，而當(dāng)齒圈23與旋 翼轂11旋轉(zhuǎn)時(shí)，在推薦方案中的行星齒輪25直接固定在主框架21上。 因此產(chǎn)生的第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)比變得更小(傳統(tǒng)倍增器為n:n+l，其中 n是齒圈和太陽(yáng)輪直徑之比)。然而，根據(jù)本發(fā)明由于沒(méi)有行星架，倍增 器17結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
圖3中示意的第二實(shí)施例，傳動(dòng)部件如此布置以致為了維修目的， 第一級(jí)行星齒輪可以完全拆卸下來(lái)。箱體47和齒圈23通過(guò)托板41， 43 用螺栓連接在主框架21、非旋轉(zhuǎn)軸29和輪轂11上。
在齒圈23和第一級(jí)行星齒輪箱47之間的第三軸承(未圖示)，此 軸承與行星齒輪不接觸，為了在拆卸操作過(guò)程中固定齒圈23，所述第三 軸承可以包括在其中。為了在第一級(jí)行星齒輪的拆卸操作過(guò)程中避免使 用超大型起重機(jī)來(lái)拆卸轉(zhuǎn)子， 一種特殊的相對(duì)主框架21固定的轉(zhuǎn)子固定 系統(tǒng)(未圖示)也可以包括在其中。
在圖4所示的第三實(shí)施例中，傳動(dòng)部件也布置成為了維護(hù)目的以便 于第一級(jí)行星齒輪能夠完全拆卸。然而在第二實(shí)施例中倍增器17的第一 行星齒輪級(jí)裝置的箱體47置于旋翼轂11的前部，在第三實(shí)施例中箱47 位于旋翼轂ll的后部(從發(fā)動(dòng)機(jī)方向看)。在此例中，箱體47通過(guò)螺 栓53固定在非旋轉(zhuǎn)軸29上，齒圈23通過(guò)螺栓51固定在旋翼轂11上， 外部套蓋55通過(guò)螺栓57與齒圈23連接。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是有較大傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩和彎曲力矩的低速旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具 有大的直徑來(lái)限制材料應(yīng)力，而有較小傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的高速旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有較 小的直徑。
在第一和第二實(shí)施例中，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是倍增器的第一級(jí)完 全與主框架結(jié)合，也就是說(shuō)此裝置沒(méi)有分體式箱體，因而減少了整個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)的重量。
盡管結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例本發(fā)明已得到充分說(shuō)明，明顯可知在本發(fā)明 范圍內(nèi)可以作出修改，這種修改并不局限于所述實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)局限 于下面權(quán)利要求的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)，其包括旋翼轂(11)、至少一級(jí)的行星式倍增器(17)、高速軸(19)、發(fā)電機(jī)(20)和支撐主框架(21)，其特征在于a)所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括連接在主框架(21)上的非旋轉(zhuǎn)軸(29)，所述主框架通過(guò)兩個(gè)軸承(31，33)支撐旋翼轂(11)；b)旋翼轂(11)和倍增器(17)之間存在用于耦合的裝置，以致傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)所述非旋轉(zhuǎn)軸(29)外部的旋翼轂(11)直接傳遞到倍增器(17)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)，其特征在于旋翼轂(ll) 包括將傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到倍增器(17)第一級(jí)行星齒輪(25)的齒圈(23)， 如此布置是為了它們的外表面位于主框架(21)的外部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)，其特征在于所述倍增 器(17)設(shè)置在包括第一級(jí)裝置的第一箱體(47)中和可選擇地包括其 余級(jí)裝置的第二箱體(49)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)，其特征在于第一箱體 (17)位于旋翼轂(11)的前部(從發(fā)動(dòng)機(jī)方向看)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于第一箱體(47) 包括與主框架(21)、非旋轉(zhuǎn)軸(29)和旋翼轂(11)之間的螺栓連接， 以致第一級(jí)裝置為了維修目的能夠拆卸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于第一箱體(17) 位于旋翼轂(11)的后部(從發(fā)動(dòng)機(jī)方向看)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于第一箱體(47)與非旋轉(zhuǎn)軸(29)螺栓聯(lián)結(jié)，齒圈(23)與旋翼轂(11)螺栓聯(lián)結(jié)，以 便為了維護(hù)目的，第一級(jí)裝置能夠拆卸下來(lái)。
全文摘要
一種風(fēng)輪機(jī)傳動(dòng)，其包括旋翼轂(11)、非旋轉(zhuǎn)軸(29)、至少一級(jí)的行星式倍增器(17)、高速軸(19)、發(fā)電機(jī)(20)和支撐主框架(21)，其中所述非旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)兩個(gè)徑向載荷軸承(31，33)支撐轂(11)，在所述支撐主框架上，旋翼轂(11)和倍增器(17)存在用于耦合的裝置，以致傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)旋翼轂(11)直接傳遞到倍增器(17)上，所述旋翼轂位于非旋轉(zhuǎn)軸(29)的外部。倍增器第一級(jí)裝置通過(guò)機(jī)構(gòu)與所述裝置結(jié)合，可以允許為了維護(hù)目的將其拆卸下來(lái)。
文檔編號(hào)F03D11/02GK101375052SQ200780003142
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者埃里克·尼姆 申請(qǐng)人:歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司