CN103388563A - 风力发电设备的优化的发电机传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电设备（2）的发电机传动机构（1），包括驱动轴（3）和从动轴（4），其中在驱动轴（3）和从动轴（4）之间布置太阳轮（5）和空心轴（6）作为行星齿轮级的共同作用的传动部件，其中该太阳轮（5）还能够以内圆周面（7）套装到空心轴（6）的外圆周面（8）上，并且其中所述太阳轮（5）和空心轴（6）具有压配合并且在太阳轮（5）的内圆周面（7）和空心轴（6）的外圆周面（8）之间布置了提高摩擦值的机构。

Description

风力发电设备的优化的发电机传动机构
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备的发电机传动机构，其包括驱动轴和从动轴，其中在驱动轴和从动轴之间布置太阳轮以及空心轴作为行星齿轮级的共同作用的传动部件，其中所述太阳轮还可以用内圆周面套装到空心轴的外圆周面上。
本发明的应用领域延伸到传动机构尤其行星齿轮传动机构上，如其在风力发电设备的传动系中出现的一样。此外，这种发电机传动机构的重要特征是尺寸以及重量。在此，在设计传动部件时除了材料选择以及结构方面也涉及存在的力以及扭矩，该力和扭矩作用到传动机构上。这种传动机构承受特殊的应力，该应力由于其结构位置以及不规律变换的载荷谱而引起。
背景技术
由DE 10 2010 031 161 A1中得知一种存在于风力发电设备的传动系中的传动机构。该传动机构包括传动机构壳体、带有太阳轮的行星齿轮级、带有可旋转地支承在其中的行星齿轮的行星齿轮架以及空心轮。太阳轮与多个行星齿轮啮合并且在输出侧通过构造成空心轴的太阳轮轴导出所述扭矩。所述行星齿轮可旋转地支承在行星齿轮架中并且除了太阳轮也还与空心轮啮合。
由EP 2 199 607 A1中获知另一种用于设有转子的风力发电设备的带有在壳体中环绕的行星齿轮级的传动机构。该行星齿轮级由与转子连接的行星齿轮架以及多个通过行星轴承支承在行星齿轮架中的行星齿轮构成，其中所述行星齿轮架具有两个通过接片相互连接的侧壁。所述行星齿轮一方面与中间的太阳轮轴啮合并且另一方面与固定地和传动机构壳体连接的空心轮啮合。
由普遍公开的现有技术中获知，在存在的风力发电设备的传动机构中，中心轴构造成一体的。太阳轮也可以构造成两部分的，其中通过花键实现从太阳轮到空心轴的力传递。键槽的制造是耗费的并且要求许多结构空间。常规的压配合由于太阳轮和空心轴的薄横截面而不能用于传递的大的扭矩。
由DE 10 2009 023 402 A1中获知一种成形体，其包括基底以及在基底表面的至少一部分上施加的提高摩擦值的涂层，该涂层包括主要是无机的粘结剂母体以及嵌入其中的硬质材料颗粒。粘结剂母体的厚度小于硬质材料颗粒的平均颗粒大小，使得硬质材料颗粒从粘结剂母体中突出。所述成形体可以用作连接元件用来提高摩擦地、力锁合地连接部件。
此外，提高摩擦的涂层尤其适合于形成压配合或者夹紧连接，作为用于螺纹连接的固定元件，也适合用于对螺纹连接进行直接涂层以进行螺纹防松。在涂层的和未涂层的成形体之间，在夹紧时通过提高摩擦的涂层形成微形状锁合，其中由此提高了静摩擦值。
由EP 2 075 466 B1中获知一种风力涡轮机的低速的主轴与所述风力涡轮机的传动机构的输入轴之间的连接。低扭转的主轴上的连接面以及输入轴上相应的连接面是对置的通过预紧机构相互挤压的表面，其中在连接面上存在永久的载荷。此外，在轴向的连接面之间设置提高摩擦的机构，其中该提高摩擦的机构包括涂层，该涂层具有提高摩擦的粉末，该粉末包含由金刚石形成的微粒。此外，包含提高摩擦的粉末的涂层可以直接施加到连接面之一上或者施加到安装在连接面之间的垫圈上。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种传动机构、尤其风力发电设备的发电机传动机构，该传动机构在其重量以及可承载性方面得到优化。
该任务从按权利要求1前序部分所述的发电机传动机构出发结合其特征性特征得到解决。本发明的有利的改进方案从下面的从属权利要求中获知。
按本发明，所述太阳轮和空心轴具有压配合，其中在太阳轮的内圆周面与空心轴的外圆周面之间布置提高摩擦值的机构。
根据优选实施方式，在太阳轮的内圆周表面和空心轮的外圆周表面之间作为提高摩擦值的机构使空心轴在外圆周面上打毛并且/或者使太阳轮在内圆周面上打毛。可以机械或化学地、然而也可以通过激光加工地进行打毛。由此提高了太阳轮与空心轴之间的摩擦值并且由此也提高了太阳轮与空心轴之间的粘结力。
根据另一优选实施方式，在太阳轮的内圆周面与空心轴的外圆周面之间作为提高摩擦值的机构布置了提高摩擦值的薄膜。该提高摩擦值的薄膜安置到中间表面上并且随后将太阳轮推到空心轴上。太阳轮与空心轴之间的压配合负责形成不可旋转的固定。
根据另一优选实施方式，在太阳轮的内圆周面和空心轮的外圆周面之间作为提高摩擦值的机构布置了提高摩擦值的涂层。提高摩擦值的涂层可以要么涂到太阳轮上，要么涂到空心轴上，然而也可以涂到这两个部件上，并且实现了太阳轮和空心轴之间不可旋转的固定。这种提高摩擦值的涂层可以是稳定化合的转换层例如磷酸盐层。
优选所述提高摩擦值的薄膜以及提高摩擦值的涂层包含由碳化物、氮化物和/或金刚石组成的硬颗粒。该硬颗粒在将太阳轮压到空心轴上时嵌入相应的圆周面内并且形成了微形状锁合。由此，在太阳轮-空心轴-连接中取消了花键。由此，由于太阳轮和空心轴之间显著提高的摩擦值可以传递大的扭矩，其中由于压配合不仅节省了重量而且也节省了结构空间。
此外提出，所述太阳轮由材料18CrNiMo6制成并且空心轴由材料42CrMo4制成。由于两部分式的太阳轮轴，所述高负荷的太阳轮可以由比空心轴更高品质并且更耐久的材料制成。也可以考虑使用其它合金，其中所述太阳轮在每种实施方式中由比空心轮更高品质的材料制成。
本发明的技术构思在于，太阳轮具有至少一个纵向孔和至少一个横向孔，其中所述至少一个纵向孔布置在太阳轮的端面上并且所述至少一个横向孔布置在太阳轮的内圆周面上。优选所述至少一个纵向孔和所述至少一个横向孔构造成盲孔，其中所述至少一个横向孔通入所述至少一个纵向孔中。
此外优选的是，所述至少一个纵向孔和所述至少一个横向孔形成了通道，该通道可以通过太阳轮的端面上的纵向孔用流体进行加载，从而简化太阳轮在空心轴上的装配和拆卸。由此，在将太阳轮装配到空心轮上时以及从空心轮上拆卸下来时由于在中间表面中构成的流体薄膜而使得增加的摩擦值意义不大。此外甚至简化了装配和拆卸。
附图说明
下面根据附图与本发明优选实施例的描述一起详细示出其它改善本发明的措施。附图示出：
图1是具有按本发明设计的发电机传动机构的风力发电设备的示意性侧视图，以及
图2是按本发明的在太阳轮与空心轴之间的压配合的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了风力发电设备2连同其重要部件的侧视图。该风力发电设备2具有塔架15，在该塔架上布置了机器壳体形式的可围绕垂直轴线旋转地得到支承的吊舱16。在该吊舱16中不可转动地固定发电机传动机构1，其中该发电机传动机构1具有驱动轴3和从动轴4。该发电机传动机构1的驱动轴3与具有多个转子叶片18的转子19的轮毂17连接。从动轴4与发电机20形式的有待驱动的驱动装置进行旋转连接。
如此设计所述发电机传动机构4，从而将驱动轴5的缓慢的旋转运动转换成从动轴6的快速的旋转运动。为此，所述发电机传动机构4具有一个或者多个行星齿轮级，所述行星齿轮级通过终端的正齿轮传动机构与从动轴6共同作用。借助于风力发电设备1产生电能，其措施是由风力置于旋转运动之中的转子将作用到驱动轴5上的旋转运动导入发电机传动机构4中。该发电机传动机构4将旋转运动转换成更快的旋转运动，并且最后通过从动轴6将用于产生电流的快速的旋转运动传递到发电机9上。
在图2中可以看到空心轴6和太阳轮5。该空心轴6和太阳轮5是图1中风力发电设备2的发电机传动机构1的传动部件。所述太阳轮5可以用内圆周面7套装到空心轴6的外圆周面8上，其中在太阳轮5与空心轴6之间存在压配合。此外，在太阳轮5和空心轴6之间布置了提高摩擦值的薄膜9。该提高摩擦值的薄膜9具有带有硬颗粒尤其金刚石的提高摩擦值的涂层10。金刚石在装配时压入太阳轮5的内圆周面7中以及空心轴6的外圆周面8中。
所述太阳轮5具有纵向孔11和横向孔12，其中纵向孔11布置在太阳轮5的端面13上，并且横向孔12布置在太阳轮5的内圆周面7上。构造成盲孔的纵向孔11轴向从太阳轮5的端面13延伸。相反，横向孔12径向从太阳轮5的内圆周面7延伸，其中横向孔12通入纵向孔11中。由此，横向孔12和纵向孔11在流体技术方面相互连接并且形成了流体可以流过的通道14。通过纵向孔11中的螺纹21可以装配引导流体的管道，从而在将太阳轮5装配到空心轴6上以及从上面拆卸时提供流体。该流体流过太阳轮5与空心轴6之间的通道14，其中在该中间面内形成了流体薄膜，使得由提高摩擦值的薄膜9提高的摩擦值不会影响太阳轮5到空心轴6上的装配和拆卸。此外，通过将流体置入中间表面中实现了太阳轮5在空心轴6上的滑动并且由此简化了装配和拆卸。
本发明不限制于前面所描述的优选实施例。更确切地说，也可以由此考虑变型方案，该变型方案由下面权利要求的保护范围包括在内。如此，例如也可以代替一个纵向孔11和一个横向孔12，使得太阳轮5包括一个纵向孔11以及多个通入纵向孔11中的横向孔12。此外，可以构造在太阳轮5的整个内圆周上延伸的槽形式的横向孔12。
要补充地指出，“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一个”不排除复数。此外要指出，参照上面实施例之一描述的特征或步骤也可以以和上面所描述的其它实施例的其它特征或步骤进行组合的方式进行使用。权利要求中的附图标记不视作限制。
附图标记列表
1      发电机传动机构
2      风力发电设备
3      驱动轴
4      从动轴
5      太阳轮
6      空心轮
7      内圆周面
8      外圆周面
9      提高摩擦值的薄膜
10     提高摩擦值的涂层
11     纵向孔
12     横向孔
13     端面
14     通道
15     塔架
16     吊舱
17     轮毂
18     转子叶片
19     转子
20     发电机
21    螺纹。

Claims (10)

1.风力发电设备（2）的发电机传动机构（1），包括驱动轴（3）和从动轴（4），其中在驱动轴（3）和从动轴（4）之间布置太阳轮（5）和空心轴（6）作为行星齿轮级的共同作用的传动部件，其中该太阳轮（5）还能够以内圆周面（7）套装到空心轴（6）的外圆周面（8）上，其特征在于，所述太阳轮（5）和空心轴（6）具有压配合并且在太阳轮（5）的内圆周面（7）和空心轴（6）的外圆周面（8）之间布置了提高摩擦值的机构。
2.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，在太阳轮（5）的内圆周面（7）和空心轴（6）的外圆周面（8）之间作为提高摩擦值的机构布置了提高摩擦值的薄膜（9）。
3.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，在太阳轮（5）的内圆周面（7）和空心轴（6）的外圆周面（8）之间作为提高摩擦值的机构布置了提高摩擦值的涂层（10）。
4.按权利要求2或3所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，所述提高摩擦值的薄膜（9）和提高摩擦值的涂层（10）包含由碳化物、氮化物和/或金刚石构成的硬颗粒。
5.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，在太阳轮（5）的内圆周面（7）和空心轴（6）的外圆周面（8）之间作为提高摩擦值的机构使得空心轴（6）在外圆周面（8）上打毛并且/或者使得太阳轮（5）在内圆周面（7）上打毛。
6.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，所述太阳轮（5）具有至少一个纵向孔（11）和至少一个横向孔（12），其中所述至少一个纵向孔（11）布置在太阳轮（5）的端面（13）上并且至少一个横向孔（12）布置在太阳轮（5）的内圆周面（7）上。
7.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，所述至少一个纵向孔（11）和所述至少一个横向孔（12）构造成盲孔，其中所述至少一个横向孔（12）通入所述至少一个纵向孔（11）中。
8.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，所述至少一个纵向孔（11）和所述至少一个横向孔（12）形成了通道（14），该通道能够通过太阳轮（5）的端面（13）上的纵向孔（11）用流体进行加载，从而简化了太阳轮（5）在空心轴（6）上的装配和拆卸。
9.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，所述太阳轮（5）由材料18CrNiMo6制成。
10.按权利要求1所述的发电机传动机构（1），
其特征在于，所述空心轴（6）由材料42CrMo4制成。
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