CN103114974B - 分配载荷路径的齿轮箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及并公开一种用于风力涡轮机的齿轮箱，其包括：第一行星齿轮组；和第二行星齿轮组，其具有与第一行星齿轮组相同的传动比；以及，载荷分配器，其用于在第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间分配扭矩，其中，载荷分配器适于提供滑动以用于消减第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间在旋转位置上的偏差，并且其中，第一行星齿轮组和第二行星齿轮组以分配载荷布置被联接，以用于将扭矩从转子轴传递到高速轴。
Description
技术领域
本发明主要涉及用于风力涡轮机的方法和系统，并且更具体而言涉及与用于风力涡轮机的齿轮箱有关的方法和系统。
背景技术
至少一些已知的风力涡轮机包括塔架和安装在塔架上的机舱。转子可旋转地安装到机舱并且由轴联接到发电机。多个叶片从转子延伸。叶片定向成使得在叶片上经过的风转动转子并使轴旋转，从而驱动发电机以发电。
至少一些已知的风力涡轮机包括齿轮箱以将扭矩从转子轴传递到高速轴。转子轴由风力涡轮机的转子叶片驱动。高速轴联接到发电机。
近年来，已经开发出具有增加的标称功率的风力涡轮机。增加的标称功率需要具有增加的外径的齿轮箱以用于将扭矩从转子叶片传递到发电机。随着其外径的增长，齿轮箱变得日益昂贵。而且，风力涡轮机的机舱中的可用空间受到限制。US2010/0120573A1公开了一种行星齿轮箱，其具有多个太阳小齿轮，且在载荷路径之间分配的载荷具有有限的平衡。
因此，希望有一种齿轮箱，其能够利用在至少两个齿轮组之间平衡分配载荷的分配载荷布置将扭矩以围绕用于高扭矩的增加的外径的方式从转子轴传递到高速轴。
发明内容
在一个方面，提供了一种用于风力涡轮机的齿轮箱，其包括：第一行星齿轮组；第二行星齿轮组，其具有与第一行星齿轮组相同的传动比；以及，载荷分配器(loadsplitter)，其用于在第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间分配扭矩，其中，载荷分配器适于提供滑动以用于消减第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间在旋转位置上的偏差，并且其中，第一行星齿轮组和第二行星齿轮组联接在分配载荷布置中，以用于将扭矩从转子轴传递到高速轴。
在另一方面，提供了一种风力涡轮机，其包括：转子；转子轴，其与转子连接；高速轴；发电机，其与高速轴连接；以及齿轮箱，其将转子轴与高速轴连接，齿轮箱包括：第一载荷路径和第二载荷路径，载荷路径将转子轴与高速轴连接；以及载荷分配器，其用于在两个载荷路径之间分配转子轴的扭矩，其中，载荷分配器包括由V形带连接的第一滑轮和第二滑轮。
在又一方面，提供了一种操作风力涡轮机的方法，该方法包括：提供电动机械；提供转子；提供齿轮箱，其用于连接转子与发电机，其中，齿轮箱包括两个载荷路径；以及使用载荷分配器在两个载荷路径之间分配转子的扭矩，其中，载荷分配器适于提供滑动以用于消减(absorb)载荷路径之间在旋转位置或速度上的偏差。
本发明的另外的方面、优点和特征从从属权利要求、描述和附图显而易见。
附图说明
在说明书的其余部分中并参考附图更具体地描述了本发明全面并使之能够实施的公开内容，包括对于本领域的普通技术人员来说的最佳模式，在附图中：
图1是示例性风力涡轮机的透视图。
图2是图1所示风力涡轮机的一部分的放大剖视图。
图3是示例性齿轮箱的剖视图；以及
图4是示例性齿轮箱的剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施例，其一个或多个示例在附图中示出。在附图的以下描述中，相同的附图标记是指相同的部件。一般而言，仅描述相对于各个实施例的区别。每个示例以说明方式给出且并不意味着限制。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于其它实施例或结合其它实施例使用以得到另外的实施例。本公开旨在包括这些修改和变型。
本文所述实施例包括能够产生高功率的风力涡轮机。更具体而言，实施例的齿轮箱能够传递高扭矩，其中，齿轮箱的尺寸适于将齿轮箱布置在机舱内。此外，一些实施例未必需要转换器。
如本文所用，术语“齿轮箱”旨在表示将转子连接到风力涡轮机的电动机械以用于传输功率的任何装置。在实施例中，电动机械为风力发电机。如本文所用，术语“叶片”旨在表示当相对于周围流体运动时提供反作用力的任何装置。如本文所用，术语“风力涡轮机”旨在表示由从风能产生的旋转能产生电能的任何装置，并且更具体而言，是将从风的动能转换来的机械能转换成电能的装置。
图1是示例性风力涡轮机10的透视图。在示例性实施例中，风力涡轮机10为水平轴线风力涡轮机。备选地，风力涡轮机10可为竖直轴线风力涡轮机。在示例性实施例中，风力涡轮机10包括从支持系统14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的轮毂20和联接到轮毂20且从轮廓20向外延伸的至少一个转子叶片22。在示例性实施例中，转子18具有三个转子叶片22。在备选实施例中，转子18包括多于或少于三个的转子叶片22。在示例性实施例中，塔架12由管状钢制成以限定在支撑系统14和机舱16之间的腔体(图1中未示出)。在备选实施例中，塔架12为具有任何合适高度的任何合适类型的塔架。
转子叶片22围绕轮毂20以便于旋转转子18，以便使来自风的动能能够转变为可用机械能且随后电能。转子叶片22通过将叶根部分24在多个载荷传递区域26处联接到轮毂20而配合到轮毂20。载荷传递区域26具有轮毂载荷传递区域和叶片载荷传递区域(两者在图1中均未示出)。引入到转子叶片22的载荷经由载荷传递区域26被传递至轮毂20。
在一个实施例中，转子叶片22具有从大约15米(m)至大约91m的长度。备选地，转子叶片22可具有使风力涡轮机10能够如本文所述起作用的任何合适长度。例如，叶片长度的其它非限制性示例包括10m或以下、20m、37m或大于91m的长度。当风从方向28冲击转子叶片22时，转子18围绕旋转轴线30旋转。当转子叶片22旋转并经受离心力时，转子叶片22也经受各种力和力矩。因此，转子叶片22可从中立或非偏转位置偏转和/或旋转至偏转位置。
此外，转子叶片22的桨距角或叶片桨距(即，决定转子叶片22相对于风的方向28的透视(perspective)的角度)可由桨距调整系统32改变以通过调整至少一个转子叶片22相对于风向量的角位置而控制由风力涡轮机10产生的载荷和电力。示出转子叶片22的桨距轴线34。在风力涡轮机10操作期间，桨距调整系统32可改变转子叶片22的叶片桨距使得转子叶片22移动至顺浆位置，使得至少一个转子叶片22相对于风向量的透视提供将朝风向量定向的转子叶片22的最小表面积，其便于降低转子18的旋转速度和/或便于转子18的停转。
在示例性实施例中，每个转子叶片22的叶片桨距由控制系统36单独地控制。备选地，所有转子叶片22的叶片桨距可由控制系统36同时控制。此外，在示例性实施例中，当方向28改变时，可围绕偏航轴线38控制机舱16的偏航方向以相对于方向28而定位转子叶片22。
在示例性实施例中，控制系统36示出为集中在机舱16内，但控制系统36可为遍布风力涡轮机10、在支撑系统14上、在风电场内和/或在远程控制中心处的分布系统。控制系统36包括处理器40，处理器40构造成执行本文所述方法和/或步骤。此外，本文所述其它部件中的许多包括处理器。如本文所用，术语“处理器”不限于在本领域中被称为计算机的集成电路，而是广泛地表示控制器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换地使用。应当理解，处理器和/或控制系统也可包括存储器、输入通道和/或输出通道。
在本文所述实施例中，存储器可包括但不限于诸如随机存取存储器(RAM)的计算机可读介质和诸如闪存的计算机可读非易失性介质。备选地，也可使用软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁性光盘(MOD)和/或数字多用盘(DVD)。另外，在本文所述实施例中，输入通道包括但不限于传感器和/或与操作者界面相关联的计算机外围装置，例如鼠标和键盘。此外，在示例性实施例中，输出通道可包括但不限于控制装置、操作者界面监视器和/或显示器。
本文所述处理器处理从多个电气装置和电子装置传输的信息，这些装置可包括但不限于传感器、促动器、压缩机、控制系统和/或监视装置。这样的处理器可以物理地定位在例如控制系统、传感器、监视装置、台式计算机、膝上型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)柜和/或分布式控制系统(DCS)柜。RAM和存储装置存储并转移将由(多个)处理器执行的信息和指令。RAM和存储装置也可用来在(多个)处理器执行指令期间存储并提供临时变量、静态(即，不变)信息和指令或其它中间信息到处理器。被执行的指令可包括但不限于风力涡轮机控制系统控制命令。指令序列的执行不限于硬件电路和软件指令的任何具体组合。
图2是风力涡轮机10的一部分的放大剖视图。在示例性实施例中，风力涡轮机10包括机舱16和可旋转地联接到机舱16的轮毂20。更具体而言，轮毂20由转子轴44(有时被称为主轴或低速轴)、齿轮箱46、高速轴48和联轴器50可旋转地联接到定位在机舱16内的发电机42。在示例性实施例中，转子轴44设置成与纵向轴线116同轴。转子轴44的旋转可旋转地驱动齿轮箱46，齿轮箱46接着驱动高速轴48。高速轴48通过联轴器50可旋转地驱动发电机42，并且高速轴48的旋转便于由发电机42产生电能。齿轮箱46和发电机42由支撑件52和支撑件54支撑。
机舱16还包括偏航驱动机构56，偏航驱动机构56可用来使机舱16和轮毂20在偏航轴线38(图1中示出)上旋转以控制转子叶片22相对于风的方向28的透视。机舱16还包括至少一个气象桅杆58，气象桅杆58包括风向标和风速计(图2中均未示出)。桅杆58提供信息给控制系统36，该信息可包括风向和/或风速。在示例性实施例中，机舱16还包括主前支撑轴承60和主后支撑轴承62。
前支撑轴承60和后支撑轴承62便于径向支撑和对齐转子轴44。前支撑轴承60在轮毂20附近联接到转子轴44。后支撑轴承62在齿轮箱46和/或发电机42附近定位在转子轴44上。备选地，机舱16包括使风力涡轮机10能如本文所公开的那样起作用的任意多个支撑轴承。转子轴44、发电机42、齿轮箱46、高速轴48、联轴器50和任何相关联的紧固、支撑和/或固定装置有时被称为传动系64，所述装置包括但不限于支撑件52和/或支撑件54以及前支撑轴承60和后支撑轴承62。
在示例性实施例中，轮毂20包括桨距组件66。桨距组件66包括一个或多个桨距驱动系统68和至少一个传感器70。每个桨距驱动系统68联接到相应的转子叶片22(图1中示出)以用于调节相关联的转子叶片22沿桨距轴线34的叶片桨距。图2仅示出三个桨距驱动系统68中的一个。
在示例性实施例中，桨距组件66包括至少一个桨距轴承72，桨距轴承72联接到轮毂20和相应的转子叶片22(图1中示出)以用于使相应的转子叶片22围绕桨距轴线34旋转。桨距驱动系统68包括桨距驱动马达74、桨距驱动齿轮箱76和桨距驱动小齿轮78。桨距驱动马达74联接到桨距驱动齿轮箱76，使得桨距驱动马达74将机械力施加到桨距驱动齿轮箱76。桨距驱动齿轮箱76联接到桨距驱动小齿轮78，使得桨距驱动小齿轮78由桨距驱动齿轮箱76旋转。桨距轴承72联接到桨距驱动小齿轮78，使得桨距驱动小齿轮78通过桨距轴承72旋转。更具体而言，在示例性实施例中，桨距驱动小齿轮78联接到桨距轴承72，使得桨距驱动齿轮箱76的旋转使桨距轴承72和转子叶片22围绕桨距轴线34旋转以改变叶片22的叶片桨距。
桨距驱动系统68联接到控制系统36以用于在收到来自控制系统36的一个或多个信号之后调整转子叶片22的叶片桨距。在示例性实施例中，桨距驱动马达74是由电能和/或液压系统驱动的任何合适的马达，该马达使桨距组件66能够如本文所述起作用。备选地，桨距组件66可包括任何合适的结构、构型、布置和/或部件，例如但不限于液压缸、弹簧和/或伺服机构。此外，桨距组件66可由任何合适手段驱动，例如但不限于：液压流体；和/或机械功率，例如但不限于感应弹簧力(inducedspring force)和/或电磁力。在某些实施例中，桨距驱动马达74由从轮毂20的旋转惯性提取的能量和/或向风力涡轮机10的部件供应能量的存储的能源(未示出)来驱动。
桨距组件66还包括一个或多个超速控制系统80，其用于在转子超速期间控制桨距驱动系统68。在示例性实施例中，桨距组件66包括至少一个超速控制系统80，超速控制系统80可通信地联接到相应的桨距驱动系统68以用于独立于控制系统36而控制桨距驱动系统68。在一个实施例中，桨距组件66包括多个超速控制系统80，多个超速控制系统80各自可通信地联接到相应的桨距驱动系统68以独立于控制系统36而操作相应的桨距驱动系统68。超速控制系统80还可通信地联接到传感器70。在示例性实施例中，超速控制系统80通过多个电缆82联接到桨距驱动系统68和传感器70。备选地，超速控制系统80使用任何合适的有线和/或无线通信装置可通信地联接到桨距驱动系统68和传感器70。在风力涡轮机10的正常操作期间，控制系统36控制桨距驱动系统68以调整转子叶片22的桨距。在一个实施例中，当转子18在转子超速下操作时，超速控制系统80接替控制系统36，使得控制系统36不再控制桨距驱动系统68，并且超速控制系统80控制桨距驱动系统68以将转子叶片22移动至顺浆位置，从而减缓转子18的旋转。
发电机84联接到传感器70、超速控制系统80和桨距驱动系统68以将电源提供给桨距组件66。在示例性实施例中，发电机84在风力涡轮机10操作期间向桨距组件66提供连续的电源。在备选实施例中，发电机84在风力涡轮机10的电能损失事件期间向桨距组件66提供电力。电能损失事件可包括电网损失、涡轮机电气系统故障、和/或风力涡轮机控制系统36的失效。在电能损失事件期间，发电机84操作以向桨距组件66提供电能，使得桨距组件66能在电能损失事件期间操作。
在示例性实施例中，桨距驱动系统68、传感器70、超速控制系统80、电缆82和发电机84各自定位在由轮毂20的内表面88限定的腔体86中。在特定实施例中，桨距驱动系统68、传感器70、超速控制系统80、电缆82和/或发电机84直接或间接联接到内表面88。在备选实施例中，桨距驱动系统68、传感器70、超速控制系统80、电缆82和发电机84相对于轮毂20的外表面90定位并且可以直接或间接联接到外表面90。
图3是齿轮箱46的示例性实施例与风力涡轮机10的示例性实施例的其它部件一起的示意图。齿轮箱46包括第一行星齿轮组310和第二行星齿轮组320。第一行星齿轮组310和第二行星齿轮组320具有相同的传动比。第一行星齿轮组310和第二行星齿轮组320的分配载荷布置在齿轮箱46中用于将扭矩从风力涡轮机10的转子轴44传递到风力涡轮机10的高速轴48。
本文所述实施例典型地包括用于连接转子轴与高速轴的两个载荷路径。两个载荷路径或分配载荷布置用来在两个载荷路径之间划分从转子轴传递到高速轴的扭矩。这样，由第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一个或由载荷路径中的每一个传递的扭矩相比仅沿一个载荷路径的传递而减小。因此，可以使用例如具有相比没有分配载荷布置的布置更小的直径的更小齿轮组。实施例的典型载荷分配器适于提供用于消减在第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间在旋转位置或速度上的偏差的滑动。在本文中，术语“速度的偏差”应被解译为包括在术语“旋转位置上的偏差”中。通过允许滑动，可以实现在两个载荷路径之间基本上相等的分配。典型实施例使用滑轮作为载荷分配器的滑动构件。在皮带和绳轮或锥形轮之间可以产生滑动。典型的载荷分配器包括CVT(连续可变变速器)。示例性皮带包括V形带或链条。根据实施例的滑轮可包括可以独立地旋转的绳轮。这意味着示例性实施例的滑轮之一可在垂直于旋转轴线的平面中被分割。典型的载荷分配器包括滑轮或锥形CVT。示例性锥形CVT包括一个锥体和轮。锥形CVT的另外的实施例包括两个锥体。实施例中使用的典型锥形CVT提供滑动。通过使用带有皮带的滑轮，滑轮的绳轮和皮带或另一个扭矩传递装置之间的滑动可以消减旋转位置或速度上的小角度偏差。
在本文所述典型实施例中，扭矩被至少基本上相等地分配。术语“基本上相等地”通常涉及在载荷路径之间或第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间最大散度(divergence)+/-50％或+/-20％的载荷分配。其它典型实施例具有在载荷路径或齿轮组之间+/-10％或+/-5％的最大散度。在示例性实施例中，实现了在载荷路径或齿轮组之间+/-3％或+/-2％的最大散度。由此，所有齿轮组可以以基本上相同的能力操作。
在图4中，示出了示例性实施例的剖视图。齿轮箱46包括用于在行星齿轮组310和320之间分配扭矩的载荷分配器。载荷分配器包括第一滑轮321，其中，第一绳轮(sheave)322与第一行星齿轮组310连接，并且第一滑轮321的第二绳轮324与第二行星齿轮组320连接。第一绳轮322连接到第一输出轴332，第一输出轴332又连接到第一行星齿轮组310的第一太阳齿轮334。第一太阳齿轮334由第一行星齿轮336驱动。第一行星齿轮336布置在行星轮轴338上。行星轮轴338安装在公共行星架340上。第二绳轮324连接到第二输出轴342，第二输出轴342又连接到第二太阳齿轮344。第二太阳齿轮344由第二行星齿轮组320的第二行星齿轮346驱动。第二行星齿轮346围绕与第一行星齿轮336相同的轮轴338旋转。
示例性实施例包括作为载荷分配器的滑轮。示例性滑轮包括第一绳轮和第二绳轮，其中绳轮中的每一个分别与两个行星齿轮组中的一个连接。通常，滑轮的绳轮可彼此独立地旋转。在旋转位置或速度上的小角度偏差可通过在绳轮和连接滑轮与第二滑轮的皮带之间的滑动而消减。在典型实施例中，绳轮与行星齿轮组的太阳齿轮连接。其它示例性实施例包括在绳轮和行星齿轮组的相应的行星架或相应的齿圈之间的连接。在示例性实施例中，绳轮由第一输出轴和第二输出轴与相应的行星齿轮组连接。
通常，两个载荷路径或两个齿轮组的扭转刚度之间的最大散度为+/-50％或+/-20％或+/-10％。示例性实施例具有+/-5％或+/-2％的两个载荷路径或两个齿轮组的扭转刚度之间的最大散度。载荷路径之一的扭转刚度通常涉及在转子轴和滑轮或滑轮的相应绳轮之间的扭转刚度。在示例性实施例中，载荷路径的扭转刚度通过选择连接太阳齿轮与第一绳轮的输出轴的几何参数来调整。可为了调整扭转刚度而改变的典型几何参数为：输出轴的长度、外径或内径。这样，可以实现刚度匹配。这可以导致绳轮和皮带之间的较小滑动。在典型实施例中，行星齿轮组布置成轴向布置。利用这种布置，行星齿轮组的太阳齿轮通常布置成使得它们围绕相同轴线旋转。其它示例包括布置成平行或太阳齿轮围绕不同轴线旋转的布置的行星齿轮组。特别是对于具有行星齿轮组的轴向布置的实施例而言，可以使用用于行星齿轮组的公共齿圈或公共外壳。这有助于简化的构造。通过将行星齿轮组布置成轴向布置，可实现非常紧凑的齿轮箱。
通常，第二行星齿轮组的第二太阳齿轮连接到第二输出轴，其中，第二输出轴布置成与第一输出轴同轴。第一行星齿轮组的第一太阳齿轮通常连接到第一输出轴。在另外的示例性实施例中，输出轴布置在不同的轴线上，其中，绳轮可由附加的齿轮组驱动或者可被直接驱动。通过将输出轴同轴布置，第一输出轴可提供为中空轴以涵盖第二输出轴的至少一部分。这样，可以实现非常紧凑的齿轮箱，其中，两个或所有行星齿轮组布置在第一滑轮的一侧上。另外的实施例包括布置在第一滑轮的两侧上的行星齿轮组。这样，可以避免中空轴。
图4的齿轮箱46包括公共外壳350，其中布置有用于第一行星齿轮组310的第一固定齿圈352和用于第二行星齿轮组320的第二固定齿圈354。
第一滑轮321经由V形带362连接到第二滑轮360。滑轮321和360具有相同尺寸。在另外的示例性实施例中，第二滑轮具有相比第一滑轮的直径更小的直径。这样，可以减小作用在第一滑轮上的扭矩和作用在V形带上的力。
第二滑轮360包括用于轴向偏移第二滑轮360的绳轮364的偏移装置。第二滑轮360的绳轮364可偏移使得可以改变滑轮-皮带布置的传动比。这样，有时可以舍弃转换器。
另外的实施例包括用于两个滑轮的固定绳轮。其它示例性实施例包括具有用于其绳轮的偏移装置的第一滑轮。其它示例性实施例包括用于两个滑轮的绳轮的偏移装置。这样，可以实现宽广的传动比范围。
第二滑轮360连接到高速轴48。高速轴48又与发电机42连接，如图2所示。在所示示例性实施例中，发电机42包括同步电机。同步电机以低廉的成本提供高功率。在另外的实施例中，发电机包括异步电机。
图4所示示例性实施例提供了轴向布置的行星齿轮组310和320的总长度与齿轮组310和320的外径大约1∶1的比率。
典型实施例提供实际布置的行星齿轮组的总长度与齿轮组的外径大于0.5或大于0.7或大于0.9的比率。这样的比率提供了紧凑的齿轮箱。
典型实施例为轴向布置的行星齿轮组提供了紧凑性。示例性实施例使用用于滑轮中的至少一个的绳轮的偏移装置在两个滑轮之间提供变速传动。另外的实施例将紧凑性与变速传动结合。通过使用变速传动的滑轮的绳轮作为载荷分配器，在两个载荷路径上或在两个行星齿轮组上的扭矩份额被平衡。皮带的滑动通常被接受以用于平衡载荷。滑动可使用两个载荷路径的扭转刚度的匹配而减小。
该书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。虽然在前文中公开了各种具体实施例，但本领域的技术人员应认识到，权利要求的精神和范围允许同样有效的修改。特别地，上文所述相互排他性的特征可彼此结合。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种用于风力涡轮机的齿轮箱，包括：
a)第一行星齿轮组；
b)第二行星齿轮组，其具有与所述第一行星齿轮组相同的传动比；以及
c)载荷分配器，其用于在所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间分配扭矩，其中，所述载荷分配器适于提供滑动以用于消减所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间在旋转位置上的偏差；
其中，所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组以分配载荷布置被连接以用于将扭矩从转子轴传递到高速轴。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，第一滑轮的第一绳轮与所述第一行星齿轮组连接，并且所述第一滑轮的第二绳轮与所述第二行星齿轮组连接。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱，其中，所述第一行星齿轮组的第一输出轴连接到所述第一滑轮的第一绳轮，并且所述第二行星齿轮组的第二输出轴连接到所述第一滑轮的所述第二绳轮。
4.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组布置成轴向布置。
5.根据权利要求3所述的齿轮箱，其中，所述第二行星齿轮组的第二太阳齿轮连接到所述第二输出轴，所述第二输出轴布置成与所述第一输出轴同轴，其中，所述第一行星齿轮组的第一太阳齿轮连接到所述第一输出轴。
6.根据权利要求5所述的齿轮箱，其中，所述第一输出轴为中空以包含所述第二输出轴的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，还包括第二滑轮，所述第二滑轮与所述第一滑轮连接。
8.根据权利要求7所述的齿轮箱，其中，所述第二滑轮连接到所述高速轴。
9.根据权利要求7所述的齿轮箱，其中，所述第一滑轮和所述第二滑轮中的至少一个包括用于它们的绳轮的轴向偏移的偏移装置。
10.根据权利要求7所述的齿轮箱，其中，所述第二滑轮具有相比所述第一滑轮的直径更小的直径。
11.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组包括公共行星架，所述公共行星架承载所述第一行星齿轮组的所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮组的所述第二行星齿轮。
12.根据权利要求4所述的齿轮箱，其中，所述轴向布置的第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的总长度与所述齿轮组的外径的比率大于0.5。
13.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，在所述齿轮箱的第一载荷路径和第二载荷路径之间的扭转刚度的最大散度为+/-50％，其中，所述第一载荷路径包括所述第一行星齿轮组和所述第一输出轴，并且所述第二载荷路径包括所述第二行星齿轮组和所述第二输出轴。
14.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述高速轴连接到发电机。
15.一种风力涡轮机，包括：
a)转子；
b)转子轴，其与所述转子连接；
c)高速轴；
d)发电机，其与所述高速轴连接；以及
e)齿轮箱，其连接所述转子轴与所述高速轴，所述齿轮箱包括：
i.第一载荷路径；
ii.第二载荷路径，所述这些载荷路径连接所述转子轴与所述高速轴；以及
iii.载荷分配器，其用于在所述两个载荷路径之间分配所述转子轴的扭矩，
其中，所述载荷分配器包括由V形带连接的第一滑轮和第二滑轮。
16.根据权利要求15所述的风力涡轮机，其中，所述第一滑轮的第一绳轮与所述第一载荷路径连接，并且所述第一滑轮的所述第二绳轮与所述第二载荷路径连接。
17.根据权利要求15所述的风力涡轮机，其中，两个载荷路径的扭转刚度的最大散度为+/-50％。
18.一种操作风力涡轮机的方法，所述方法包括：
a)提供发电机；
b)提供转子；
c)提供用于连接所述转子与所述发电机的齿轮箱，其中，所述齿轮箱包括两个载荷路径；以及
d)使用载荷分配器在所述两个载荷路径之间分配所述转子的扭矩，其中，所述载荷分配器适于提供滑动以用于消减所述载荷路径之间的旋转位置或速度上的偏差。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，还包括：
为所述载荷路径提供两个载荷路径的扭转刚度的+/-50％的最大散度。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，还包括：
提供包括第一滑轮的第一绳轮和所述滑轮的第二绳轮以及V形带的所述载荷分配器，以在所述第一绳轮或所述第二绳轮和所述V形带之间提供滑动，其中，所述第一绳轮连接到所述第一载荷路径，并且所述第二绳轮连接到所述第二载荷路径。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU800466A1 (ru) * | 1973-11-30 | 1981-01-30 | Ivachev Leonid M | Многопоточна планетарна передача |
| SU1290024A1 (ru) * | 1985-03-04 | 1987-02-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементного Машиностроения | Многопоточна планетарна передача |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU800466A1 (ru) * | 1973-11-30 | 1981-01-30 | Ivachev Leonid M | Многопоточна планетарна передача |
| SU1290024A1 (ru) * | 1985-03-04 | 1987-02-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементного Машиностроения | Многопоточна планетарна передача |
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