CN101929429A - 风力发电的桨距驱动用减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电的桨距驱动用减速装置，其抑制润滑剂泄漏，并且防止驱动源侧的轴和减速机构部的输入轴的连接部中的微振磨损。在风力发电的桨距驱动用减速装置(G1)中，具有减速装置(G1)的驱动源(16)和对驱动源(16)的旋转进行减速的减速机构部(18)，减速机构部(18)由润滑脂进行润滑，通过驱动源侧的轴(30)与减速机构部(18)的输入轴(32)相对地在径向具有缝隙的同时相互连接的浮动连接而进行连结，并且成为浮动连接的部分(36)由封装在封闭空间的油进行润滑。

Description

风力发电的桨距驱动用减速装置

技术领域

本申请主张基于2009年6月22日申请的日本专利申请第2009-147967号的优先权。将该申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。

本发明涉及一种风力发电的浆距(pitch)驱动用减速装置。

背景技术

根据专利文献1，示出有如图9所示的风力发电的浆距驱动用减速装置1。风车的中空状转子头2可旋转地支承在未图示的风车主体。并且，浆距风车叶片3可旋转地连接在转子头2。在浆距风车叶片3的半径方向内端部连接有浆距驱动用减速装置1。该减速装置1设为如下结构，即驱动源4的旋转由减速机构部5减速，并从连接在该减速机构部5的输出轴(省略图示)的输出小齿轮6输出。在浆距风车叶片3的半径方向内端部内周形成有与减速装置1的输出小齿轮6啮合的内齿轮7。在该减速装置1内为防止本身零部件的磨耗而填充有润滑剂。

专利文献1：日本特开2005-9373号公报(权利要求1、段落[0013]、[0014]、图1)

然而，在风力发电的浆距驱动用减速装置的情况下，由于阵风、台风等风力，从减速装置的输出侧施加了没有预料到的大荷载，其结果，有时该大载荷影响到减速装置。作为该对策之一采用使驱动源的输出轴与减速机构的输入轴之间具有缝隙而吸收由大的加重引起的冲击并且灵活地容许伴随此的双轴间的偏移的浮动连接。由于浆距驱动用减速装置朝向各种方向，所以从防止润滑剂泄漏的观点考虑，减速装置以润滑脂进行润滑。但是，在进行风车的旋转运动时，存在浮动连接部的缝隙在双轴之间产生微小滑动而引起微振磨损的危险。

发明内容

本发明鉴于这些危险而完成，其课题在于，提供一种抑制润滑剂泄漏，并且能够防止在驱动源侧的轴和减速机构部的输入轴的连接部中的微振磨损的风力发电的浆距驱动用减速装置。

本发明通过设成如下结构解决上述课题，即在风力发电的浆距驱动用减速装置中，具有该减速装置的驱动源、对该驱动源的旋转进行减速的减速机构部，该减速机构由润滑剂进行润滑，通过所述驱动源侧的轴与减速机构部的输入轴相对地在径向具有缝隙的同时互相连接的浮动连接而进行连结，并且该成为浮动连接的部分由封装在封闭空间的油进行润滑。

在本发明中，通过“驱动源侧的轴与减速机构部的输入轴相对地在径向具有缝隙并且相互连接的浮动连接”连结，“成为该浮动连接的部分由封装在封闭空间的油进行润滑”。本发明从该用途(风力发电的浆距驱动)考虑，在传递“成为浮动连接的部分”以外的高转矩的减速机构部等采用润滑脂润滑，并且在(无需传递那样较高的转矩)“浮动连接部”采用“封装在封闭空间的油润滑”。由此，从与用途的关系考虑有效地同时实现权衡利弊关系的“润滑剂泄漏的抑制”和“微振磨损的防止”。即，“油”比润滑脂柔软且几乎为液状，所以可以充分进入“成为浮动连接的部分”的狭窄的缝隙部分而提高双轴间的润滑性，其结果，能够防止在双轴之间产生的微振磨损。并且，油仅使用于(容积狭窄的)成为浮动连接的部分，所以容易密闭，产生油泄漏的可能性极低。并且，即使泄漏了所有的油，也并不是大量的油，而且，成为浮动连接的部分通过机械性连接，动力本身可以无障碍地继续传递到减速机构部，并且减速机构部(泄漏的危险小的)由润滑脂可靠地进行润滑，所以可以维持十分安全且顺利的连续运转。由此，最低限度地抑制润滑剂的泄漏的同时，并且维持安全性的同时能够防止成为浮动连接的部分的磨损。

发明效果

根据本发明，可以提供抑制润滑剂的泄漏并且能够防止驱动源侧的轴和减速机构部的输入轴的连接部中的微振磨损的风力发电的浆距驱动用减速装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的一例所涉及的风力发电的浆距驱动用减速装置的纵剖视图。

图2是图1的向视II部的放大图。

图3是本发明的第2实施方式的一例所涉及的风力发电的浆距驱动用减速装置的纵剖视图。

图4是本发明的第3实施方式的一例所涉及的风力发电的浆距驱动用减速装置的纵剖视图。

图5是本发明的其他实施方式的一例所涉及的风力发电的浆距驱动用减速装置的纵剖视图。

图6是表示风力发电系统的发电单元的简要的斜视图。

图7是风力发电系统的发电单元的转子头部的纵剖视图。

图8是图7的向视VIII部的放大图。

图9是用于以往的风力发电装置的浆距驱动装置的减速装置。

图中：G1-减速装置，16-电动机(驱动源)，18-减速机构部，30-驱动源侧的轴，32-输入轴，36-浮动连接部(成为浮动连接的部分)。

具体实施方式

为明确减速装置G1的用途，为了方便，对风力发电机的浆距驱动装置401进行说明。

图6表示风力发电系统的发电单元402的简要的斜视图。图7表示组装有上述实施方式所涉及的减速装置G1的风力发电系统的简要侧视图，并且在图8表示图7的向视VIII部的放大图。

在本实施方式中，在浆距驱动装置401的减速装置G1应用了本发明。使用于风力发电的中空状的转子头404被支承为能够以与发电单元402(吊舱)大致水平的旋转轴的中心进行旋转。由于该转子头404连接在未图示的增速机及发电机，所以通过该转子头404旋转来进行(风力)发电。

该转子头404在本身的周向具有风车叶片414(参照图7)。这些风车叶片414的半径方向内端部通过轴承408可旋转地连接在转子头404。并且，在风车叶片414的内周形成多个内齿410，构成回转内齿齿轮412，兼用为轴承408的内圈。

在转子头404安装有与风车叶片414相同数的浆距驱动装置401。该浆距驱动装置401主要由驱动源(电动机)16、减速机构部18及与该输出小齿轮20啮合的回转内齿齿轮412构成。该浆距驱动装置401通过驱动电动机16，将该旋转动力由减速机构部18减速的同时使输出小齿轮20旋转。该输出小齿轮20与回转内齿齿轮412啮合，并能够将旋转动力传递到风车叶片414。由此，变更相对于转子头404的风车叶片414的螺距角，能够使风车叶片414朝向所希望的方向，能有效地接收风压。

然而，由于所述风车叶片414易受风压，所以在强风等时有时受到较大的负载。这种过大负载通过回转内齿齿轮412及输出小齿轮20传递到减速装置G1内部，对旋转轴(电动机侧的轴(驱动源侧的轴)30或减速机构部18的输入轴32等)带来较大挠曲或变形，有损坏减速装置G1的危险。

为对应该变形，不紧固地连接电动机侧的轴30和减速机构部18的输入轴32而在双轴30、32之间进行“设置允许相对地向径向移动的若干缝隙”而连接(以下，称为“浮动连接”)。由此，吸收在双轴30、32之间产生的芯偏移等而可以继续使用减速装置G1。

但是，随着采用该浮动连接，双轴30、32伴随风车的旋转重复轴向的往返移动或振动等。其结果，发生在双轴30、32之间产生微振磨损的危险。

在此，从与用途(风车的旋转运动)的关系考虑，整理用于浆距驱动用减速装置G1的润滑剂的特有问题点，若对减速装置G1进行润滑脂润滑，则虽然与油润滑相比不易产生泄漏，但却容易产生微振磨损。另一方面，若对减速装置G1进行油润滑，则能够防止微振磨损，但却容易产生油泄漏。即，在浆距驱动用减速装置G1中，润滑剂泄漏的抑制与微振磨损的防止的关系成为若追求一方则不得不牺牲另一方的二律背反的关系(折衷的关系)。

因此，在该实施方式中，关于减速装置G1及润滑剂，构成为以封装在封闭空间的油对成为浮动连接的部分进行润滑，并且以润滑脂对其以外的部分进行润滑。以下进行详细叙述。

图1示出本发明的实施方式所涉及的减速装置G1的纵剖视图。并且，图2示出以图1的向视II表示的放大图。

首先，对减速装置G1的结构进行说明。

减速装置G1所具备的电动机16的旋转，由减速装置G1的减速机构部18进行减速，并从与减速机构部18的输出轴48连接的输出小齿轮20输出。

如上述，电动机侧的轴30和减速机构部18的输入轴32成为浮动连接。该浮动连接部36成为花键结构。相对于电动机轴(省略图示)在电动机16的负载侧具备有制动器85。在本实施方式中，由于在电动机16的负载侧具有制动器85，所以制动器85的输出轴相当于驱动源侧的轴。另外，该制动器85为与后述的制动器285相同结构的制动器(在图1中省略图示：对详细的内容利用图4后述。)

浮动连接部36及减速机构部18被配置在罩46的内部。罩46由上部罩38、下部罩44、第1外壳40及第2外壳42构成。

对减速机构部18进行说明。

减速机构部18具备有所谓分配式内啮合行星齿轮式减速机构。

减速机构部18的输入轴32如上述浮动连接在电动机侧的轴30。在减速机构部18的输入轴32固定有小正齿轮41，在该小正齿轮41啮合有3个(仅图示1个)正齿轮39。3根(仅图示1根)偏心轴体50分别通过该3个正齿轮39进行旋转。偏心体52、54相对于各自的偏心体轴50以偏心的状态组装。偏心体52、54相互具有180度的偏心相位。外齿轮56、58通过滚子61、62嵌入在偏心体52、54。外齿轮56、58与内齿轮60内啮合。内齿轮60的内齿由安装在第1、第2外壳40、42的圆柱形的外销构成。内齿轮60的内齿的数(外销的数)比外齿轮56、58的外齿的数仅多1个。

所述偏心体轴50通过滚子轴承64、66旋转自如地支承在第1、第2法兰体68、70。该第1、第2法兰体68、70由螺栓72连接。第1法兰体68通过被设在本身与第1外壳40之间的轴承74旋转自如地支承。减速机构部18的输入轴32通过轴承95(95A、95B)被旋转支承，输出轴48通过轴承71被旋转支承。

在此，对润滑剂和防止该润滑剂泄漏的机构进行说明。

浮动连接部36由油进行润滑。

由上部罩38、第1外壳40及油封96A、96B、99形成成为油蓄存部97的封闭空间，油被封装在该油蓄存部97。

更具体地，在油蓄存部97的负载侧(减速机构部18侧)，并且在设于轴承95的反负载侧的油封配置部96，一对油封96A、96B配置在第1外壳40与被设在减速机构部18的输入轴32上的套筒33之间。另一方面，在油蓄存部97的反负载侧(电动机16侧)，油封99配置在电动机侧的轴30与上部罩38之间。由此，上部罩38、第1外壳40及油封96A、96B、99能够形成密封油蓄存部97的油的空间。

优选油蓄存部97的容积为输入轴32的浮动连接部36的容积以上的大小并且为不足3倍。

在本实施方式中，将减速机构部18的输入轴32的直径(在花键的情况下，为节圆直径)设成D、连结有双轴30、32的长度设成Y时，浮动连接部36的容积成为πD2Y/4(参照图2)。

在本实施方式中，油蓄存部97的容积被设为浮动连接部36的容积的约1.3倍左右。

油从安装在第1外壳40的侧面的油供给口93供给。该油供给口93为带盖的贯通孔。

另一方面，支承减速机构部18的内部及电动机侧的轴30的轴承92(92A、92B)由润滑脂进行润滑。作为润滑轴承92的润滑脂，使用稠度号码为2号(稠度：265～295)的润滑脂。该润滑脂被填充在减速机构部18和轴承92(92A、92B)。

由第1外壳40、第2外壳42及油封96、94(94A、94B)形成成为润滑脂蓄存部98的封闭空间，润滑脂被封装在该润滑脂蓄存部98。

油封94及润滑脂蓄存部98设置在减速机构部18的负载侧。

接着，对减速装置G1的作用进行说明。

在减速机构部18中，以同相位组装在3根偏心体轴50的偏心体52、54以相同的旋转速度同时旋转，由此外齿轮56、58摆动旋转。

在该实施方式中，由于内齿轮60被固定在第1、第2外壳40、42，所以减速机构部18的输入轴32的旋转通过小正齿轮41和正齿轮39传递到偏心体轴50，若偏心体轴50旋转1次，则外齿轮56、58摆动1次，而与内齿轮60的啮合位置仅偏移1个齿(与齿数差对应的量)。其结果，外齿轮56、58相对于该内齿轮60仅相对旋转相当于该齿数差的角度。外齿轮56、58与内齿轮60之间的相对旋转作为3根偏心轴体50的绕轴心的公转成分从第2法兰体70输出。由于第2法兰体70与输出轴48向旋转方向成为一体化，所以通过输出轴48使输出小齿轮20旋转，而能够从减速装置G1输出动力。由此，以该旋转动力变更风车叶片414的螺距角而可以使风车叶片414朝向所希望的方向(角度)。

即使施加过大负载，浮动连接部36也可以良好地吸收电动机侧的轴30与减速机构部18的输入轴32的轴心的偏移。

接着，对润滑剂和防止润滑剂泄漏的机构的作用进行说明。

浮动连接部36由油进行润滑。由于油与润滑脂相比粘度较低，所以可以进入到更细小的间隙，而可以均匀地覆盖啮合部分(电动机侧的轴30与减速机构18的输入轴32啮合的面)。具体地，油进入电动机侧的轴30的内花键部与减速机构18的输入轴32的外花键部之间的缝隙，在双轴30、32之间形成油膜，而能够防止微振磨损(对详细的内容后述)。

油被封装于由上部罩38、第1外壳40及油封96A、96B、99形成的油蓄存部97。

关于油蓄存部97的负载侧(油蓄存部97的减速机构部18侧)，由于一对油封96A、96B对置(使各自的唇部朝向反方向)地配置，所以其结果能够防止从油蓄存部97向减速机构部18内部产生的油泄漏及从减速机构部18内部向油蓄存部97产生的润滑脂的泄漏。

并且，关于油蓄存部97的反负载侧(电动机16侧)，由于配置有油封99的同时轴承92由润滑脂进行润滑，所以能够分隔油蓄存部97与制动器85内部的空间。从而，能够防止油从油蓄存部97向制动器85侧泄漏。

由于轴承92由润滑脂进行润滑，所以与油封99的效果相结合，可以进一步降低油从油蓄存部97向制动器85侧泄漏的危险性。

由于该油蓄存部97的容积为浮动连接部36的容积以上，并且为不足3倍，对形成信赖度高的封闭空间为不过大，且为不过小的量，所以浮动连接部36被充分润滑而不仅可以将劣化维持为极小，也可以防止油的早期劣化。

即使万一油全部从浮动连接部36流出，其量也只是浮动连接部36的容积的不足3倍的量，并不是对减速机构G1的连续运转的安全性带来影响的量，而且以花键连接结构的动力传递可以立即进行(只是容易产生磨损)，所以减速装置G1的运行本身可以毫无问题地继续进行。

通常，油比润滑脂容易从封闭空间向外部泄漏，所以导致用于密封油的密封成本费用与密封润滑脂时相比变高。因此，若基于油的润滑部分增多，则相应地导致装置整体的密封成本费用上升。在这方面，由于减速装置G1仅将浮动连接部36设成油润滑，所以抑制密封的成分费用且可以廉价地防止油泄漏。

另一方面，包括减速机构部18的浮动连接部36以外的部分，与油作比较由粘性高的润滑脂进行润滑，并且因伴随长期使用的劣化而粘性降低的润滑脂被储存在润滑脂蓄存部98。因此，即使减速装置G1随着转子头404的旋转朝向各方向，润滑脂也难以从减速机构部18向油蓄存部97或外部空间泄漏。

即，减速装置G1内部的润滑剂(油、润滑脂)作为整体变得不易从减速装置G1向外部空间泄漏。

另外，由于在本实施方式中将制动器85设置在电动机16的负载侧，所以电动机侧的轴30可以不承受制动器转矩，在转矩传递方面优选。

从以上观点可知，可以提供廉价地抑制油泄漏并且能够防止电动机侧的轴30与减速机构部18的输入轴32的微振磨损的安全的风力发电的浆距驱动用减速装置G1。

接着，对其他实施方式进行说明。

在图3表示其他实施方式所涉及的减速装置G2的剖视图。

由于本实施方式所涉及的减速装置G2也与上述减速装置G1(图1)大致相同，所以仅对具有相同或类似功能的部件附加与减速装置G1后两位数字相同的符号而省略重复说明。

在本实施方式中，也在由上部罩138、第1外壳140及油封196(196A、196B)、199形成的油蓄存部197填充油，浮动连接部136以油进行润滑。另一方面，浮动连接部136以外的减速机构部118等以润滑脂进行润滑。由此，能够提供与上述实施方式相同地廉价并且安全地抑制润滑剂泄漏，并且能够防止电动机侧的轴130与减速机构部118的输入轴132的微振磨损的风力发电的浆距驱动用减速装置G2。

在本实施方式中，在插入第1外壳140的输入轴132的孔的内周与输入轴132之间不仅配置有油封196，而且还配置有轴承195，所以第1外壳140的电动机116侧的厚壁T相应地变厚，构成较深的油蓄存部197。由此，可以将填充的油量设成比减速装置G1的油蓄存部(97)多，浮动连接部136以油进行充分的润滑。

在本实施方式中，由于通过2个轴承171、173双支承比减速装置G1的输出轴(48)长的减速机构部118的输出轴148，所以轴承171、173之间的距离变长，可以将润滑脂蓄存部198B设置在轴承171与轴承173之间。其结果，可以大幅增多能够容纳在减速机构部118的负载侧的润滑脂的量。

并且，通过更简洁地形成第1法兰体168的形状，并且排除减速装置G1的轴承(74)，在减速机构部118的电动机116侧设置润滑脂蓄存部198A。

由此，与减速装置G1相比润滑脂蓄存部198(198A、198B)的整体容量变大，所以能够进一步降低润滑脂泄漏。

并且，通过采用上述结构，能够得到如以下的次要效果。在浮动连接部136中，与允许电动机侧的轴130和减速机构部118的输入轴132的轴心的偏移相结合，加长轴承171、173之间的距离，由此可以进一步提高相对于存在从输出轴148输入的危险的径向负荷的耐冲击性。并且，由于可排除在前面的实施方式中的轴承74，所以能够使减速机构部118的负载侧的构造进一步变得简洁。

在图4表示另一其他实施方式所涉及的减速装置G3的剖视图。

在本实施方式中，也可以通过由被封装在油蓄存部297(由油封296A、296B、299形成的封闭空间)的油润滑浮动连接部236，并且由润滑脂润滑减速机构部218，从而得到与上述实施方式相同的效果。

该浮动连接部236使用联接器(专用的轴连接)265而构成。通过使用了连接器265的电动机侧的轴230与减速机构218的输入轴232的连结方法，能够扩展减速机构部218与电动机216之间的空间，并可以进一步加大油蓄存部297的容积。在该实施方式中，大胆地将油蓄存部297的容积扩展至浮动连接部236的容积的3倍以上来增多能够填充的油的量。

这是因为，由于在本实施方式中将制动器285设置在电动机216的与负载侧相反一侧，所以即使在发生油泄漏的情况下不良影响的发生程度也较低。通过该结构能够提供更进一步容易防止微振磨损的减速装置G3。

关于其他方式与图1所示的减速装置G1相同。

本发明也可以应用于上述的所谓分配式减速装置G1～G3以外的简单行星齿轮型减速装置G4。

在图5表示将本发明应用于简单行星齿轮型减速装置G4的实施方式。

该减速装置G4成为以共计4级的简单行星齿轮减速机构部318(318A～318D)来减速电动机316的旋转，并且将最终级的法兰370的旋转传递到与该法兰370成为一体化的输出轴348的结构。

在该实施方式中，也可以通过由被封装在油蓄存部397(由油封396A、396B、399形成的封闭空间)的油润滑浮动连接部336，并且以润滑脂润滑减速机构部318，由此得到与上述实施方式相同的效果。

并且，在各级的减速机构部318的负载侧设有润滑脂蓄存部398(398A～398F)。由此，可进一步提高防止润滑脂泄漏的功能。

另外，对能够应用本发明的减速装置的种类没有限制。

并且，支承配置在驱动源的负载侧的制动器的输出轴的轴承的润滑脂可以使用其他稠度号码的润滑脂。只要是具有作为减速机构的功能与防止泄漏的功能的范围，对稠度号码没有特别限制。

油蓄存部的形状即使是本实施方式所示的形状以外的形状，只要具有相同的效果，则并不特别限制形状。并且，油封的个数也不限于本实施方式中的片数。

作为浮动连接部的连结方法，在上述实施方式中示出花键连结、使用了作为减速装置以外的部件的连接器的连结，但也可以使用其他部件而构成浮动连接部，例如可以设成使用键来进行键连接。

并且，上述实施方式被设为仅在认为从防止润滑剂泄漏的观点来看为最佳的浮动连接部使用了油润滑，而在其以外的所有部分使用润滑脂的方式，但不限于该实施方式，只要在填充有大量润滑剂的减速机构部使用润滑脂润滑，则在浮动连接部以外的部分存在成为油润滑的部分也可。

另外，实施方式所记载的构成部件或要素中，即使没有特别记载，只要构成部件的尺寸、材质、形状、其他相对配置等没有特别限制，则其宗旨并不是将该发明的范围仅限定于此。

Claims (7)

1.一种风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

具有该减速装置的驱动源和对该驱动源的旋转进行减速的减速机构部，

该减速机构部由润滑脂进行润滑，

该驱动源侧的轴与减速机构部的输入轴通过相对地在径向具有缝隙的同时相互连接的浮动连接而进行连结，并且，

成为该浮动连接的部分由封装在封闭空间的油进行润滑。

2.如权利要求1所述的风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

支承所述驱动源侧的轴的轴承由润滑脂进行润滑。

3.如权利要求2所述的风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

润滑支承所述驱动源侧的轴的轴承的润滑脂的稠度为265～295。

4.如权利要求1所述的风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

还设有与成为所述浮动连接的部分连通而填充用于润滑成为该浮动连接的部分的油的油蓄存部。

5.如权利要求4所述的风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

所述油蓄存部的容积大于所述输入轴的成为所述浮动连接的部分的容积，并且不足3倍。

6.如权利要求4或5所述的风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

还具有覆盖所述减速机构部的外周的罩，

在该罩设有支承所述减速机构部的输入轴的轴承、用于在该轴承的与负载一侧相反的一侧设置油封的油封配置部、设置在该油封配置部的与负载一侧相反的一侧的所述油蓄存部。

7.如权利要求6所述的风力发电的浆距驱动用减速装置，其特征在于，

为防止来自所述油蓄存部和所述减速机构部内部的两方向的润滑剂的泄漏，在所述油封配置部还设置一对油封，并且，

为防止从该油蓄存部向所述驱动源侧的油泄漏，在该油蓄存部的该驱动源侧还设置有油封。

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