CN101839213A - 风力发电机的偏航驱动装置用的减速机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不使用油润滑而使用润滑脂润滑的风力发电机的偏航驱动装置用的减速机。在风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置(G1)中，具备多级的减速机构(40、41)的同时，被配置固定于风力发电单元(1)上，以使高速级的减速机构(40)成为上侧、低速级的减速机构(41)成为下侧，并且构成为在整个第1、第2减速机构(40、41)中进行润滑脂润滑的同时，对高速级的第1减速机构(40)设置供脂润滑脂的润滑脂供脂口(51)。

Description

风力发电机的偏航驱动装置用的减速机

技术领域

本申请主张基于2009年3月16日申请的日本专利申请第2009-63489号的优先权。其申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。

本发明涉及风力发电机的偏航驱动装置用的减速机。

背景技术

风力发电机的偏航驱动装置用的减速机要求1/1200～1/1800左右的减速比，因此由多级的减速机构构成。各减速机构中使用油润滑(例如，参照专利文献1)。

根据专利文献1，在减速机与外侧壳体的上侧之间以及外侧壳体的下端的基底部之间分别介入安装油封，从而形成用于填充润滑油的封闭空间。而且在该润滑油的油面与外侧壳体的上侧壁之间形成空气蓄存部。即使减速机的温度上升，封闭空间内的润滑油膨胀，也可以由空气蓄存部中的空气的压缩来吸收，防止润滑油的泄漏。

专利文献1：日本特开2003-83400号公报(段落[0019]、[0027])

然而，风力发电机为将称为“风”的自然能转换成电能的发电机，所以有时遭受预料不到的巨大荷载。此时，巨大的外力从输出齿轮传递到减速机，从而引起减速机弹性变形等。由此，在润滑油的填充空间产生间隙，有时产生润滑油的泄漏。

而且，上述减速机具有多级的减速机构，所以填充的润滑油的量很多。因此，若从润滑油的填充空间产生泄漏，则导致大量的润滑油往外部泄漏，从而有对风力发电机整体带来很大的恶劣影响的危险。

发明内容

本发明是鉴于这种问题而完成的，其课题在于提供一种通过改变构思而消除油润滑的不良状况的风力发电机的偏航驱动装置用的减速机。

在本发明中，通过设成如下结构解决上述问题：在风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置中，具备多级的减速机构，并且被配置固定于风力发电单元上，以使高速级的减速机构成为上侧、低速级的减速机构成为下侧，并且，构成为在上述整个多级的减速机构中进行润滑脂润滑，并且在高速级的减速机构设置有供给润滑脂的供脂口。

在本发明中，并不是从防止油泄漏的观点出发，而是从用于风力发电机用的偏航驱动装置的减速机的用途来进行能够润滑脂润滑的逆转性构思的结果，从而形成的。根据本发明，在轴向的上下配置减速机构的基础上，整个级成为润滑脂润滑，所以不需采用漏油对策用的密封结构，并且即使在最上级的高速级也可以可靠地从设置在靠近处的供脂口提供充足量的润滑脂，因此可确保高的润滑性能。

发明的效果

根据本发明可以提供能够排除复杂结构的密封，并且可防止润滑剂泄漏的风力发电机的偏航驱动装置用的减速机。

附图说明

图1是本发明的一实施方式例所涉及的风力发电机用旋转减速装置的纵剖视图。

图2是图1所示的风力发电机用旋转减速装置的第1减速机构的放大图。

图3是本发明的另外一实施方式例所涉及的风力发电机用旋转减速装置的纵剖视图。

图4是本发明的再另外一实施方式例所涉及的风力发电机用旋转减速装置的纵剖视图。

图5是组装上述实施方式所涉及的动力传递装置的风力发电系统的简要侧视图。

图6是表示该风力发电系统的发电单元的简要立体图。

附图标记的说明

图1中：47：输入轴；G1：减速装置；37：接头法兰；95：油封；40：第1减速机构；41：第2减速机构；192：润滑脂保持部；147：输入轴；150：外齿轮；158：内齿轮；149：滚子；152：颈缩部；193：润滑脂蓄存部；132：输出轴；94：排脂口；96：油封；97：油封；88：套圈；24：输出小齿轮；66C：轴承；136：输出法兰；160：内销；162：内滚子；145：内销孔；156：外壳；146：偏心体；166：轴承；93：润滑脂蓄存部；52：颈缩部；51：供脂口；

图2中：40：第1减速机构；39：套圈；95：油封；56：外壳；92：润滑脂保持部；50：外齿轮；54：法兰；53：滚柱；46：销；58：内齿轮；75：螺栓；52：颈缩部；49：滚子；47：输入轴(连接轴)；32：输出轴；36：输出法兰；93：润滑脂蓄存部；60：内销；62：内滚子；45：内销孔；46：偏心体；51：供脂口；66：轴承；

图3中：Mo：电动机；G2：减速装置；247：输入轴；295：油封；298：正齿轮；297：偏心体轴；250：外齿轮；246：偏心体；258：内齿轮；236：输出法兰；252：颈缩部；293：润滑脂蓄存部；232：输出轴；296：油封；297：油封；224：输出小齿轮；288：套圈；266C：轴承；292：润滑脂保持部；241：第2减速机构；251B：供脂口；240：第1减速机构；251A：供脂口；

图4中：Mo：电动机；351：供脂口；393：润滑脂蓄存部；352：颈缩部；336：输出法兰；332：输出轴；336C：轴承；394：排脂口；396：油封；397：油封；324：输出小齿轮；388：套圈；399：花键部；343：第4减速机构；342：第3减速机构；341：第2减速机构；340：第1减速机构；392：润滑脂保持部；G3：减速装置；

图5中：10：风力发电机；12：发电单元；18：头锥；11：圆柱支柱；

图6中：18：头锥(nose cone)；10：风力发电机；24：输出小齿轮；12：发电单元；Mo：电动机；G1：减速装置；28：回旋内齿轮；11：圆柱支柱；14：偏航驱动装置；36：轴心；

具体实施方式

为了明确减速装置G1的用途，权宜之计是首先对风力发电机的偏航驱动装置进行说明。将该偏航驱动装置示于图5、图6。

在本实施方式中，在偏航驱动装置14的减速装置G1中应用了本发明。偏航驱动装置14具备电动机Mo、对该电动机Mo的旋转进行减速的减速装置G1、安装于该减速装置G1的输出轴132的输出小齿轮24以及与该输出小齿轮24所啮合的回旋内齿轮28。图6的例子中，描绘有4个减速装置G1，分别被固定在发电单元12的本体侧。另一方面，4个减速装置G1的各输出小齿轮24所啮合的回旋内齿轮28被固定在圆柱支柱11侧，并构成未图示的偏航轴承的内圈。偏航轴承的外圈(省略图示)被固定在发电单元12的本体侧。由此结构，电动机Mo使输出小齿轮24通过减速装置G1旋转，从而与该输出小齿轮24啮合的回旋内齿轮28进行旋转，并可以使发电单元12整体以圆柱支柱11的轴心36(图6)为中心回旋。其结果，可以将头锥18朝向所希望的方向(例如迎风的方向)，可以有效地接收风压。

接着，利用附图1、图2对减速装置G1进行详细说明。

图1表示本发明的实施方式所涉及的减速装置G1的纵剖视图。另外，图2表示减速装置G1的第1减速机构40的放大图。

另外，在各图中，图面的上侧相当于实际组装时的“上侧”。

首先，对减速装置G1的结构进行说明。

该减速装置G1在功能上需要高减速比，所以向上下方向串联连结对电动机Mo(参照图6)的旋转进行减速的2级(多级)的减速机构(第1、第2减速机构40、41)。减速装置G1被配置固定于发电单元12，以使高速级40成为上侧、低速级(输出小齿轮24)成为下侧。电动机Mo的旋转通过该第1、第2减速机构40、41被减速，并传递到被安装在第2减速机构41的输出轴132的前端的输出小齿轮24。

该第1、第2减速机构40、41沿上下方向被设置在中心轴向垂直方向延伸的外壳56、156的内部，并且越是下侧越成为低速级的减速机构。另外，如上所述，外壳56、156被安装在发电单元12(图5、图6)的本体侧。

由于第1、第2减速装置40、41使用了大致相同结构的内啮合型行星齿轮机构的减速机构，所以在此，作为代表对被配置在上侧的高速级的第1减速机构40进行说明，而对被配置在下侧的低速级的第2减速机构41省略重复说明。

该第1减速机构40具备2个外齿轮50(50A、50B)、该外齿轮50所内啮合的内齿轮58。外齿轮50偏心摆动的同时与内齿轮58内啮合，将由该内啮合产生的外齿轮50与该内齿轮58的相对旋转作为输出而被取出。

第1减速机构40的输入轴(兼连接轴)47由轴承66(66A、66B)所谓被双支承。输入轴47的该轴承66之间连结有2个偏心体46(46A、46B)。这些偏心体46以180度的相位差设置成使作用于输入轴47的荷载及力矩相互抵消。在该偏心体46的外周通过滚子49(49A、49B)组装有上述外齿轮50。

外齿轮50具有比内齿轮58仅少“1”的齿数。该外齿轮50具备贯穿外齿轮50的内销孔45。在内销孔45中间隙嵌合有内销60。在内销60的外侧作为滑动零件促进部件安装有内滚子62。该内销60与输出法兰36成为一体化，进一步通过该输出法兰36与第1减速机构40的输出轴32成为一体化。

相对于此，在内齿轮58中，滚柱状的销46由螺栓75被安装在法兰54上，并在各销的外周旋转自如地安装有滚柱53。

如上所述，由于第2减速机构41的结构本身与第1减速机构40大致相同，所以对相同或具有类似的功能的部件附加与第1减速机构40后两位数字相同的标记而省略重复说明。

另外，第2减速机构41的内齿轮158被一体地形成在外壳156的内周。

在此，在本实施方式中，为了防止由磨损或热引起的第1、第2减速机构40、41的各部件的劣化，作为润滑剂，使用不易产生从外壳56、156的内部向外部空间泄漏的润滑脂。

为此在本实施方式中，相对于作为最上部的高度级的第1减速机构40设置供给润滑脂的润滑脂供脂口51。该润滑脂供脂口51为带盖的贯穿口。

通过该供脂口51向第1减速机构40填充稠度为310～385的润滑脂(稠度号码为0号～1号的润滑脂)。在该实施方式中，外壳56内部的第1减速机构40通过从该润滑脂供脂口51填充的润滑脂而被润滑。

另一方面，在第2减速机构41中，在组装减速装置G1时(不使用供脂口51)，封装与填充于第1减速机构40的润滑脂相同的稠度310～385的润滑脂(稠度号码为0号～1号的润滑脂)。

另外，供脂时(或者更换润滑脂时)的剩余的润滑脂从设置在第2减速机构41的输出侧的排脂口94排出。

而且，在本实施方式中，在封装有第1、第2减速机构40、41的润滑脂的空间下部设置有缩小润滑脂的上下方向的通过面积的颈缩部52、152。

另外，在本实施方式中，设置由被形成在与内销60、160的输入侧侧面相接触的外壳56、156的内周上的凹部构成的润滑脂保持部92、192。而且，在第2减速机构41的输出侧设置有在外壳156的内部容纳劣化的润滑脂的润滑脂蓄存部93、193。

另外，图1的标记95、96、97为油封。油封95夹着套圈39安装在输入轴(兼连接轴)47和接头法兰37之间。油封96、97夹着套圈88被安装在第2减速机构41的输出轴132和外壳156之间。油封96、97通过并设而构成提高防止润滑脂向外部流出的功能的“密封机构”。另外，虽然可以在油封96、97的内部也使用相同的润滑脂，但也可以仅在该油封96、97的内部封装稠度较小的(稠度号码大：硬)润滑脂。

同样地，可以在轴承66C也注入稠度较小的(稠度号码大：硬)润滑脂。尤其是通过将较硬的(稠度小的)润滑脂填充到最下级的密封机构(油封96、97)或轴承66C中，从而能够更加良好地发挥防止泄漏的功能。

接着，对减速装置G1的作用进行说明。

首先，对第1、第2减速机构40、41的作用进行说明。

由于第1、第2减速机构40、41具有大致相同的减速作用，所以在此适当地进行总结说明。

由于第1、第2减速机构40、41的内齿轮58、158被固定在外壳56、156上，所以若输入轴47、147旋转1圈则外齿轮50、150摆动1次而与内齿轮58、158的啮合位置仅偏移与1齿对应的量(与齿数差对应的量)。其结果，外齿轮50、150相对于该内齿轮58、158仅相对旋转相当于该齿数差的角度(向与输入轴47、147的旋转相反方向自转)。对该内齿轮58、158的外齿轮50、150的相对旋转(自转)通过内销60、160从输出法兰36、136被取出，进而向与该输出法兰36、136成为一体化的输出轴32、132输出。

接着，对有关润滑的作用进行说明。

在该实施方式中，相对于作为最上部高速级的第1减速机构40设置供给润滑脂的润滑脂供脂口51。

第1减速机构(高速级)40能够封装润滑脂的容积小并且是高速旋转。另一方面，第2减速机构(低速级)41容积大并且是低速旋转。

为此，在第1减速机构40中由于润滑脂的封装量少而且为高速旋转，被剪断的次数多，所以在早期劣化，稠度下降。该劣化了的润滑脂滴落到第2减速机构41。与此相反，第2减速机构41由于润滑脂的封装量本身较多而且为低速旋转，被剪断的次数少，所以几乎不劣化，消耗少，几乎没有补充的必要性。因此，通过供脂口51仅向第1减速机构40供给新的润滑脂，第1、第2减速机构40、41都毫无问题地可长期使用润滑脂。

由此，可以谋求润滑脂的更换周期的长期化及更换作业的容易化。

而且，由于仅相对于第1减速机构40设置润滑脂的供脂口51，所以结果供脂口51的数量变少，可以谋求外壳56、156强度的确保及减速装置G1整体结构的简化。

在本实施方式中，由于对第1、第2减速机构40、41的润滑使用润滑脂，所以为极简易的结构的同时，基本上消除了“漏油”的不良状况的产生。

而且，通过具有润滑脂保持部92、192，使内销60、160的端部接触于该润滑脂保持部92、192内部的丰富的润滑脂，可以将以内销60、160为中心的润滑脂始终确保良好的品质。其结果可以谋求维护周期的长期化。

劣化了的低稠度的润滑脂向内销60、160等的下部流出。由于在该内销60、160的下部设置有润滑脂蓄存部93、193，所以劣化了的润滑脂被容纳在该润滑脂蓄存部93、193。

另外，在本实施方式中，在第1减速机构40的下部设有颈缩部52。由此，可以(以简单的结构)防止第1减速机构40内的润滑脂过度地向第2减速机构41侧流出。而且，在第2减速机构41的下部也设有颈缩部152，所以同样可以(以简易的结构)防止第2减速机构41内的润滑脂过度地向润滑脂蓄存部193侧流出。

另外，在本实施方式中，通过安装在第1减速机构40的上部的油封95，隔开电动机Mo内的空间和第1减速机构40内的空间。由此，可以防止供脂时润滑脂从减速装置G1向电动机Mo侧上升。

而且，配置在第2减速机构41的下部的油封96、97构成高度密封在外壳156和输出轴132之间产生的稍小的空间的密封机构。因此，可以防止润滑脂从减速装置G1向输出侧的泄漏。

接着，对本发明的其他的实施方式进行说明。

在图3中示出其他的实施方式的例子。

在该图3所示的实施方式中，对于第1减速机构240虽然与前面的实施方式(示于图1)的第1、或者第2减速机构40、41相同，但第2减速机构241的结构成为所谓分配式(振分タイプ)内啮合行星齿轮减速机构。即，该第2减速机构241主要包括：与第2减速机构241的输入轴247连结的3个(仅图示1个)正齿轮298、通过该3个正齿轮298分别旋转的3根(仅图示1个)偏心体轴297、被组装于各偏心体轴297并相对于偏心体轴297以同相位偏心的偏心体246、卡合在各偏心体246的外齿轮250、该外齿轮250所内啮合的内齿轮258。

在该第2减速机构241中，外齿轮250(如上述实施方式并不是通过被配置于中央的偏心体246进行摆动旋转)通过以同相位被组装于3根偏心体轴297的偏心体246的同时以相同的旋转速度旋转而进行摆动旋转。内齿轮258与外壳256成为一体化而被固定，外齿轮250与内齿轮258的相对旋转作为以3根偏心体轴297的轴心O为中心的公转成分而被从输出法兰236取出。输出法兰236在轴向与输出轴232成为一体化。

在本实施方式中，相对于作为最上部的高速级的第1减速机构240，在上侧设置润滑脂供脂口251A，在下侧设置润滑脂供脂口251B。第1减速机构240由从润滑脂供脂口251A填充的润滑脂进行润滑，第2减速机构241由从润滑脂供脂口251B填充的润滑脂进行润滑。从该供脂口251A、251B被供脂的润滑脂，与第1减速机构240和第2减速机构241均是相同的稠度为310～385的润滑脂(稠度号码为0号～1号的润滑脂)。

而且，在该实施方式中也与前面的实施方式同样地，在各减速机构240、241中设有润滑脂保持部292、润滑脂蓄存部293及颈缩部252(对于第1减速机构240不附加标记)。而且在第2减速机241的下部由油封296、297构成密封机构，并且在该密封机构(油封296、297)和轴承266C中封装较硬的润滑脂，从而进一步防止向减速装置G2外部的泄漏。

其他的结构基本上与已说明过的实施方式相同，所以在图中留下对相同或具有相同功能的部分附加后两位数相同的标记而省略重复说明。

这样本发明所使用的减速机构只要是在上下方向具备越靠下侧成为低速级的多级的减速机构的结构，则其具体的结构没有特别限定。例如，也可以应用于具有如图4所示的减速机构340、341、342、343的减速装置G3中。该减速装置G3成为将电动机Mo的旋转用合计4级的纯行星齿轮减速机构进行减速，将最终级的输出部件的旋转通过花键部399传递到输出轴332的结构。在该实施方式中，也在上下方向具备越靠下侧成为低速级的多级的减速机构340～343。

但是，在该实施方式中，相对于该多级的减速机构340～343每一个设置按该多级的减速机构340～343供给润滑脂的供脂口351(351A～351D)。

在本实施方式中，从相对于作为最上部的高速级的第1减速机构340而被设置在(具体为其上侧)的润滑脂供脂口351A供脂的仅为该第1减速机构340，而在第2～第4减速机构341～343中，分别从专用的供脂口351B、351C、351D供给专用润滑脂。纯行星齿轮机构的减速机构的情况下，尤其是高速级的第1减速机构340的动作变大(快)，所以不优选在整个减速机构340～343上使用相同的润滑脂。由此，随着从高速级向低速级，使用稠度小(稠度号码大：硬)的润滑脂。只要此关系成立，则可以使用4级均不同的稠度的润滑脂，也可以使用一部分相同的稠度的润滑脂。

具体地，填充到第1减速机构340的润滑脂的稠度优选为310～385。而且，填充到第4减速机构343的润滑脂的稠度优选为265～310。

由于第1减速机构340(高速侧)稠度大(稠度号码小：软)，所以不会成为以高速旋转的部件的阻力，由于稠度小，所以有时向下方泄漏，但在第4减速机构343(低速级)被接收，所以不会向减速装置G3外部泄漏。

另外，该润滑脂从排脂口394被排出。

由于输出侧的润滑脂比输入侧的润滑脂稠度小(硬)，所以不易产生润滑脂向输出侧的向外部的泄漏。而且，稠度小(硬)的润滑脂的旋转阻力容易变大，但在如偏航驱动用的用途中，接近输出侧的减速级为极其低旋转速度，所以完全不成问题。

而且，在该实施方式中，也在各减速机构340～343中设有润滑脂保持部392、颈缩部352及润滑脂蓄存部393(393A～393E)。并且，在第4减速机构343的下部设有层积油封396、397的密封机构，通过该密封机构(油封396、397)和轴承266C封装更硬的润滑脂，从而能得到与前面的实施方式相同的效果。

另外，在上述图4所示的实施方式中，随着从第1减速机构(高速级)340到第4减速机构(低速级)343，分别设置专用的供脂口351(351A～351D)，依次使用稠度小的润滑脂，但未必一定要按各级设专用的供脂口，例如仅对第2减速机构以后，也可以使用共同的供脂口而封装共同的润滑脂。

另一方面，在使用相同的润滑脂时，也可以按各级设置供脂口。

另外，在上述减速装置中，即使在高速级与低速级封装不同的润滑脂的情况下，也可以仅在最上部的减速机构设置供脂口。这是因为：在低速级，不仅润滑脂的封装量本身较多，而且为低速旋转并被剪断的次数少，所以润滑脂不像高速级那样劣化，消耗少，几乎不需要补充，所以组装减速装置时，不使用供脂口而仅进行封装就可以的情况较多。

而且，在减速机构如图1或图3所示的偏心摆动型减速装置那样，即使在高速级使用动作较小的减速机构的情况下，也可以在高速级和低速级使用不同的润滑脂。这是因为：由此，即，通过使用考虑到对减速比、旋转速度、或者泄漏的特性等的更适当的润滑脂，在各级能够得到更优选的润滑性能。

Claims (9)

1.一种风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

具备多级的减速机构，并且被配置固定于风力发电单元上，以使高速级的减速机构成为上侧、低速级的减速机构成为下侧，并且，

构成为在上述整个多级的减速机构中进行润滑脂润滑，并且在高速级的减速机构设置有供给润滑脂的供脂口。

2.如权利要求1所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

用于上述润滑脂润滑的润滑脂在上述高速级与低速级为相同的润滑脂。

3.如权利要求2所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速机，其特征在于，

上述润滑脂的稠度为310～385。

4.如权利要求1所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

用于上述多级的减速机构的润滑脂随着从高速级到低速级稠度变小。

5.如权利要求4所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

用于上述多级的减速机构中最上部的高速级的减速机构的润滑脂的稠度为310～385、用于上述多级的减速机构中的最下部的低速级的减速机构的润滑脂的稠度为220～295。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

在封装有润滑脂的空间的下部设有缩小润滑脂的上下方向的通过面积的颈缩部，该润滑脂用于上述多个减速机构的各级的减速机构的润滑脂润滑。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

上述多级的减速机构均为使用内啮合型行星齿轮机构的减速机构，

使用该内啮合型行星齿轮机构的减速机构为这样的机构：具备外齿轮、该外齿轮所内啮合的内齿轮，通过该外齿轮偏心摆动的同时与该内齿轮内啮合而产生的该外齿轮与该内齿轮的相对旋转作为输出而被取出。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

在上述多级的减速机构中最下部的减速机构的下部设置有防止润滑脂向下方流出的密封机构。

9.如权利要求1至8中的任一项所述的风力发电机的偏航驱动装置用的减速装置，其特征在于，

在上述多级的减速机构中至少最下部的减速机构的下部设置有润滑脂蓄存部。

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