CN103670952B - 风力发电机传动装置及风力发电机 - Google Patents

风力发电机传动装置及风力发电机 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种风力发电机传动装置及风力发电机,该风力发电机传动装置包括叶片轮毂、至少一个回转支承及增速传动部分,所述叶片轮毂通过所述回转支承与所述增速传动部分相连接。该风力发电机传动装置中采用回转支承替代了现有技术中的主轴和主轴两端的轴承及轴承座,并且回转支承的外齿或内齿与增速箱的输入齿轮啮合就能实现一级增速,因此可以简化传动链,进而使得风力发电机的重量和体积减小,易于风力发电机的拆装、起吊及维护。

Description

风力发电机传动装置及风力发电机
技术领域
[0001]本发明涉及风力发电机技术领域,尤其涉及一种风力发电机传动装置及具有该风 力发电机传动装置的风力发电机。
背景技术
[0002] 请参阅图1,目前,现有的风力发电机的传动装置为:叶片轮毂1’ 一主轴2’ 一增速 箱3’ 一发电机4’。叶片轮毂1’安装在主轴2’上,主轴2’的一端通过轴承及轴承座5’固定在 机架上,另一端与增速箱3’的输入端相连。增速箱3’将主轴2’传来的低速大扭矩转变输出 为高速低扭矩,增速箱3’的输出端与发电机4’连接,从而实现发电。
[0003] 现有技术中,主轴是风机传动装置必不可少的部件,原因在于,增速箱的体积、重 量受到限制,其输入端的承载能力有限,难以承受叶片轮毂产生的倾翻力矩和载荷,因而在 增速箱与叶片轮毂之间需要连接主轴。为了进一步减少增速箱输入端的载荷,一般尽量增 加主轴的长度。但是,主轴长度的增加会使传动装置的传递路线过长,增加了传动装置结构 的复杂性;并且输入到增速箱扭矩很大,且要实现传动比约为100的增速,必然导致增速箱 体积和重量都很庞大,从而使得发电机传动系统的重量和体积过大,不利于拆装和起吊,造 成安装维护不便的问题。
[0004] 因此,如何针对上述不足进行改进,以便更加适应使用需要,是本领域技术人员亟 待解决的技术问题。
发明内容
[0005] 为了克服现有技术的上述缺陷和不足,本发明的目的之一在于提供一种风力发电 机传动装置。
[0006] 该风力发电机传动装置包括叶片轮毂、回转支承及增速传动部分,所述叶片轮毂 通过所述回转支承与所述增速传动部分相连接。
[0007] 进一步地,还包括齿轮,所述回转支承的内圈设置于风力发电机的机架上,所述叶 片轮毂安装于所述回转支承的外圈上,所述齿轮安装于所述增速传动部分的输入端并与所 述回转支承的外圈的齿轮相啮合。
[0008] 进一步地,所述回转支承包括前端回转支承及后端回转支承,所述叶片轮毂安装 于所述前端回转支承的外圈上,所述后端回转支承的内圈设置于风力发电机的机架上,所 述前端回转支承的内圈与所述后端回转支承的内圈相连接,所述前端回转支承的外圈与所 述后端回转支承的外圈相连接,所述齿轮安装于所述增速传动部分的输入端并与所述后端 回转支承的外圈的齿轮相啮合。
[0009] 进一步地,还包括齿轮,所述回转支承的外圈设置于风力发电机的机架上,所述叶 片轮毂安装于所述回转支承的内圈上,所述齿轮安装于所述增速传动部分的输入端并与所 述回转支承的内圈的齿轮相啮合。
[0010] 进一步地,所述回转支承包括前端回转支承及后端回转支承,所述叶片轮毂安装 于所述前端回转支承的内圈上,所述前端回转支承的外圈和后端回转支承的外圈都设置于 风力发电机的机架上,所述前端回转支承的内圈与所述后端回转支承的内圈相连接,所述 齿轮安装于所述增速传动部分的输入端并与所述后端回转支承的内圈的齿轮相啮合。
[0011] 进一步地,还包括齿轮,所述回转支承的外圈设置于所述增速传动部分的箱体上, 所述叶片轮毂安装于所述回转支承的内圈上,所述齿轮安装于所述增速传动部分的输入端 并与所述回转支承的内圈的齿轮相啮合。
[0012] 进一步地,所述前端回转支承的内圈与所述后端回转支承的内圈通过第一筒体或 螺栓相连接,所述前端回转支承的外圈与所述后端回转支承的外圈通过第二筒体或螺栓相 连接。
[0013] 进一步地,所述前端回转支承的内圈与所述后端回转支承的内圈通过第一筒体或 螺栓相连接。
[0014] 进一步地,还包括齿轮,所述回转支承包括前端回转支承及后端回转支承,所述叶 片轮毂安装于所述前端回转支承的内圈上,所述前端回转支承的外圈设置于风力发电机的 机架上,所述后端回转支承的内圈与所述前端回转支承的内圈相连接,所述后端回转支承 的外圈设置于所述增速传动部分的箱体上,所述齿轮安装于所述增速传动部分的输入端并 与所述后端回转支承的内圈的齿轮相啮合。
[0015] 进一步地,所述前端回转支承的内圈与所述后端回转支承的内圈通过第一筒体或 螺栓相连接。
[0016] 进一步地,所述增速传动部分还包括设置于所述增速传动部分的输入端的第一齿 轮、与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮及与所述第二齿轮相连接的中间轴,由所述中间轴 传递动力到所述增速传动部分的输出端。
[0017] 进一步地,所述回转支承的外圈设置于所述增速传动部分的箱体上,所述叶片轮 毂设置于所述回转支承的内圈上,所述叶片轮毂上的轮毂轴与所述增速传动部分的输入端 相连接。
[0018] 进一步地,所述前端回转支承与所述后端回转支承之间还设置有中部回转支承。
[0019] 进一步地,所述增速传动部分为增速箱。
[0020] 本发明的目的二在于提供一种设置有所述风力发电机传动装置的风力发电机。
[0021] 本发明的风力发电机传动装置中采用回转支承替代了现有技术中的主轴和主轴 两端的轴承及轴承座,并且回转支承的外齿或内齿与增速箱的输入齿轮啮合就能实现一级 增速,因此可以简化传动链,进而使得风力发电机的重量和体积减小,易于风力发电机的拆 装、起吊及维护。
[0022] 本发明提供的一种设有上述风力发电机传动装置的风力发电机,由于上述风力发 电机传动装置具有上述技术效果,因此,该风力发电机也具有相应的技术效果。另外,采用 上述风力发电机传动装置后,能够采用体积更小、重量更小的机舱总成。
附图说明
[0023] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0024]图1所示为现有技术中一种典型风力发电机传动装置的结构示意图。
[0025]图2所^为本发明第一实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
[0026]图3所f为本发明第二实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
[0027]图4所^为本发明第三实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
[0028]图5所^为本发明第四实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
[0029]图6所^为本发明第五实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
[0030]图7所示为本发明第六实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
[0031]图8及图9所示为图1-7中各个实施例的风力发电机传动装置的增速箱内部结构的 示意图。 <
[0032]图10所示为本发明第七实施例的风力发电机传动装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有甘他 实施例,都属于本发明保护的范围。 /'
[0034]请参阅图2,本发明第一实施例提供一种风力发电机传动装置,其设置于风力发电 机中,该风力发电机传动装置包括叶片轮毂1、回转支承2、齿轮3及增速传动部分。
[0035]回转支承通常包括内圈、外圈及设置于内圈、外圈之间的滚动体,部分回转支承在 其外圈的外周壁上设有外齿,或在内圈的内周壁上设有内齿。在本发明实施例中,该回转支 承2包括内圈21及与该内圈M转动配合的外圈其中,该内圈m设置于风力发电机的机架 9上,该叶片轮毂1与该外圈22相连接。需要说明的是,该机架9可以是风力发电机的壳体的 一部分或者与壳体相固定。该内圈21通过螺栓固定在该机架9上,该外圈22通过螺栓与该叶 片轮毂1相连接。该外圈22的齿轮与该齿轮3相啮合,具体地,该外圈22上设有用于与该齿轮 3相啮合的外齿。该齿轮3安装于该增速传动部分的输入端,该齿轮3与该外圈22的外齿相啮 合以向该增速传动部分的输入端传递扭矩。该齿轮3的外径小于该外圈22的外径,即外圈22 的外齿与该齿轮3相啮合时,该齿轮3的外径小于该外圈22齿轮的外径。
[0036] 该增速传动部分为增速箱4,该增速箱4内部具有平行轴齿轮传动机构和/或行星 齿轮传动机构,使得该增速箱4本身具有一级或多级增速功能。该齿轮3设置于该增速箱4的 输入轴41 (增速传动部分的输入端)上。该增速箱4的输出轴42与发电机(图未示)相连接。 [0037]在使用过程中,风力发电机的叶片在风能的作用下进行转动,从而使得叶片轮毂1 驱动与其相连接的外圈22进行转动。该外圈22带动与其相啮合的齿轮3转动,从而实现第一 级增速。该齿轮3再将扭矩传递至该输入轴41以使行该增速箱4运转,该增速箱4内的平行轴 齿轮传动机构和/或行星齿轮传动机构可实现第二级增速或第N级增速,并将动力输出给发 电机,从而使发电机产生电流。
[0038]第一实施例的风力发电机传动装置中采用回转支承替代了现有技术中的主轴和 主轴两端的轴承及轴承座,并且回转支承外圈和齿轮啮合就可以实现一级增速。另外,由于 回转支承的长度远小于主轴的长度,因此可以减小该传动装置的长度,简化传动链,进而使 得风力发电机的重量和体积减小,易于风力发电机的拆装、起吊及维护。回转支承还参与了 增速的作用,将叶片轮毂的大扭矩低转速转化为小扭矩高转速,有助于减少增速传动部分 的规模和体枳,同样有助于风力发电机机舱体积的小型化。
[0039]^请参阅图3,本发明第二实施例提供的风力发电机传动装置与第一实施例结构大 致相同,不同点在于:回转支承的外圈22设置于风力发电机的机架9上,叶片轮毂1安装于回 转支承的内圈21上,齿轮3安装于增速箱4的输入轴41并与回转支承的内圈21的齿轮相啮 合。
[0040]请参阅图4,本发明第三实施例提供的风力发电机传动装置也包括叶片轮毂丨、回 转支承2、齿轮3及增速传动部分,其中,回转支承2的外圈22设置于增速箱4的箱体40上,内 圈21通过螺栓与叶片轮毂丨相连接。齿轮3设置于增速箱4的输入轴41上并与内圈21的齿轮 相啮合。
[0041]请参阅图5,本发明第四实施例提供一种风力发电机传动装置,其设置于风力发电 机中,该风力发电机传动装置包括叶片轮毂1、前端回转支承211、后端回转支承212、齿轮3 及增速传动部分。
[0042] 该前端回转支承211包括内圈2111及与该内圈2111转动配合的外圈2112。该外圈 2112通过螺栓与该叶片轮毂1相连接。
[0043] 该后端回转支承212包括内圈2121及与该内圈2121转动配合的外圈2122。该内圈 2121设置于风力发电机的机架9上并与该内圈2111相连接,该外圈2112与该外圈2122相连 接,因此,该外圈2112与该外圈2122可一同相对该内圈2111及该内圈2121转动。
[0044] 该内圈2111与该内圈2121可通过第一筒体81相连接,该外圈2112与该外圈2122可 通过第二筒体82相连接。上述连接方式可采用焊接等方式。
[0045]该齿轮3安装于该增速传动部分的输入端并与该外圈2122的齿轮相啮合。具体地, 该外圈2122上设有用于与该齿轮3相啮合的外齿。该齿轮3安装于该增速传动部分的输入 端,该齿轮3与该外圈2122的外齿相啮合以向该增速传动部分的输入端传递扭矩。该齿轮3 的外径小于该外圈2122齿轮的外径,即外圈2122的外齿与该齿轮3相啮合时,该齿轮3的外 径小于该外圈2122齿轮的外径,因此该齿轮3与该外圈2122之间可形成第一级增速。
[0046] 该增速传动部分与第一实施例中的增速传动部分相同,在此不再赘述。
[0047] 在使用过程中,风力发电机的叶片在风能的作用下进行转动,从而使得叶片轮毂1 驱动与其相连接的外圈2112进行转动。该外圈2112通过该第二筒体82带动该外圈2122转 动,该外圈2122驱动该齿轮3转动,从而实现第一级增速。该齿轮3再将扭矩传递至该输入轴 41以使增速箱4运转,该增速箱4内的平行轴齿轮传动机构和/或行星齿轮传动机构可实现 第二级增速或第N级增速,并通过增速箱4的输出轴42将动力输出给发电机,从而使发电机 产生电流。
[0048] 第四实施例的风力发电机传动装置中采用两个回转支承替代了现有技术中的主 轴和主轴两端的轴承及轴承座,使得两个回转支承可承受较大的倾覆力矩,从而提高了风 力发电机传动装置的可靠性以及使用寿命。
[0049]需要说明的是,在第四实施例中也可以采用两个以上的回转支承,包括前端回转 支承、后端回转支承及连接该前端回转支承与该后端回转支承的中部回转支承,每两个相 邻的回转支承的内圈与内圈相连接,每两个相邻的回转支承的外圈与外圈相连接,连接方 式可参见上述的实施例。这样采用多个回转支承可以进一步提高回转支承的承载能力。 [0050] 另外,还需要说明的是,在第四实施例中,内圈2111与该内圈2121可通过螺栓连 接,该外圈2112与该外圈2122可通过螺栓连接。这样,不但可以进一步减小该风力发电机传 动装置的长度,简化传动链,而且使风力发电机的重量和体积减小。
[0051]请参与图6,本发明第五实施例提供的风力发电机传动装置与第四实施例结构大 致相同,不同点在于:叶片轮毂1安装于前端回转支承211的内圈2111上,前端回转支承211 的外圈2112和后端回转支承212的外圈21M都设置于风力发电机的机架9上,前端回转支承 211的内圈2111与后端回转支承212的内圈2121相连接,齿轮3安装于增速箱4的输入轴41上 并与后端回转支承212的内圈2121的齿轮相啮合,增速箱4的输出轴42与发电机相连接。其 中,该内圈2111与该内圈2121可通过第一筒体81或螺栓相连接。
[0052]请参阅图7,本发明第六实施例提供的风力发电机传动装置可以看作是第三实施 例与第五实施例的组合,具体结构如下:
[0053]本发明第六实施例提供的风力发电机传动装置包括叶片轮毂1、前端回转支承 211、后端回转支承212、齿轮3及增速传动部分。其中,前端回转支承211的外圈2112置于风 力发电机的机架9上,叶片轮毂1安装于所述前端回转支承211的内圈2111,后端回转支承 212的内圈2121与该内圈2111相连接,后端回转支承212的外圈2122设置于增速箱4的箱体 40上。齿轮3设置于增速箱4的输入轴41上并与内圈2121的齿轮相啮合。其中,该内圈2111与 该内圈2121可通过第一筒体81相连接。另外,该内圈2111与该内圈2121也可通过螺栓连接。 这样,不但可以进一步减小该风力发电机传动装置的长度,简化传动链,而且使风力发电机 的重量和体积减小。
[0054] 请参阅图8及图9,在上述六个实施例中,该增速箱4内还可以包括设置于输入轴41 上的第一齿轮43、与所述第一齿轮43相啮合的第二齿轮44及与所述第二齿轮44相连接的中 间轴45,由所述中间轴45传递动力到所述增速传动部分的输出轴42(输出端)。其中,图8中 的增速箱4为图2、图3、图5及图6中增速箱4的具体结构;图9中的增速箱4为图4及图7中增速 箱4的具体结构。需要说明的是,该中间轴45可以是与该输出轴42为同一根轴,也可以通过 平行轴齿轮传动机构和/或行星齿轮传动机构与该输出轴42相连接。
[0055] 请参阅图10,本发明第七实施例提供一种风力发电机传动装置,其设置于风力发 电机中,该风力发电机传动装置包括叶片轮毂1、回转支承2及增速传动部分。
[0056] 该回转支承2包括外圈22及与该外圈22转动配合的内圈21。该增速传动部分与第 一实施例中的增速传动部分相同,在此不再赘述。该外圈22设置于该增速箱4的箱体40上, 该叶片轮毂1设置于该内圈21上,该叶片轮毂1上的轮毂轴11与该增速箱4的输入轴(图未 示)相连接,该增速箱4的输出轴42与发电机相连接。
[0057] 在使用过程中,风力发电机的叶片在风能的作用下进行转动,从而使得叶片轮毂1 驱动与其相连接的轮毂轴11进行转动,同时,该内圈21在该叶片轮毂1的带动下相对该外圈 22转动。该轮毂轴11带动该增速箱4的输入轴转动,该增速箱4内的平行轴齿轮传动机构和/ 或行星齿轮传动机构可实现第一级增速或第N级增速,并通过该输出轴42将动力输出给发 电机,从而使发电机产生电流。
[0058] 第七实施例的风力发电机传动装置中同样采用回转支承替代了现有技术中的主 轴和主轴两端的轴承及轴承座,并且回转支承的外齿或内齿与增速箱的输入齿轮啮合就能 实现一级增速,因此可以简化传动链,进而使得风力发电机的重量和体积减小,易于风力发 电机的拆装、起吊及维护。本发明其他实施例还提供了一种风力发电机,设置有上述的风力 发电机传动装置。由于上述的风力发电机传动装置具有上述技术效果,因而该风力发电机 也同样具有上述的技术效果,其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似,其他部分的 具体实施过程可参见现有技术的相关描述,兹不赘述。另外,采用上述风力发电机传动装置 后,能够采用规模更小、重量更小的机舱总成。
[0059]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精 神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1. 一种风力发电机传动装置,其特征在于:包括叶片轮毂(1)、至少一个回转支承及增 速传动部分,所述叶片轮毂(1)通过所述回转支承与所述增速传动部分相连接; 还包括齿轮(3),所述回转支承的内圈(21)设置于风力发电机的机架(9)上,所述叶片 轮毂(1)安装于所述回转支承的外圈(22)上,所述齿轮(3)安装于所述增速传动部分的输入 端并与所述回转支承的外圈(22)的齿轮相啮合; 所述回转支承包括前端回转支承(211)及后端回转支承(212),所述叶片轮毂(1)安装 于所述前端回转支承(211)的外圈(2112)上,所述后端回转支承(212)的内圈(2121)设置于 风力发电机的机架(9)上,所述前端回转支承(211)的内圈(2111)与所述后端回转支承 (212)的内圈(2121)相连接,所述前端回转支承(211)的外圈(2112)与所述后端回转支承 (212)的外圈(2122)相连接,所述齿轮(3)安装于所述增速传动部分的输入端并与所述后端 回转支承(212)的外圈(2122)的齿轮相啮合。
2. 根据权利要求1所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述前端回转支承(211) 的内圈(2111)与所述后端回转支承(212)的内圈(2121)通过第一筒体(81)或螺栓相连接, 所述前端回转支承(211)的外圈(2112)与所述后端回转支承(212)的外圈(2122)通过第二 筒体(82)或螺栓相连接。
3. 根据权利要求1所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述增速传动部分还包括 设置于所述增速传动部分的输入端的第一齿轮(43)、与所述第一齿轮(43)相啮合的第二齿 轮(44)及与所述第二齿轮(44)相连接的中间轴(45),由所述中间轴(45)传递动力到所述增 速传动部分的输出端。
4. 根据权利要求1所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述前端回转支承与所述 后端回转支承之间还设置有中部回转支承。
5. 根据权利要求1所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述增速传动部分为增速 箱⑷。
6.—种风力发电机传动装置,其特征在于,包括叶片轮毂(1)、至少一个回转支承及增 速传动部分,所述叶片轮毂(1)通过所述回转支承与所述增速传动部分相连接; 还包括齿轮(3),所述回转支承的外圈(22)设置于风力发电机的机架(9)上,所述叶片 轮毂(1)安装于所述回转支承的内圈(21)上,所述齿轮(3)安装于所述增速传动部分的输入 端并与所述回转支承的内圈(21)的齿轮相啮合; 所述回转支承包括前端回转支承(211)及后端回转支承(212),所述叶片轮毂(1)安装 于所述前端回转支承(211)的内圈(2111)上,所述前端回转支承(211)的外圈(2112)和后端 回转支承(212)的外圈(2122)都设置于风力发电机的机架⑼上,所述前端回转支承(211) 的内圈(2111)与所述后端回转支承(212)的内圈(2121)相连接,所述齿轮(3)安装于所述增 速传动部分的输入端并与所述后端回转支承(212)的内圈(2121)的齿轮相啮合。
7. 根据权利要求6所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述前端回转支承(211) 的内圈(2111)与所述后端回转支承(212)的内圈(2121)通过第一筒体(81)或螺栓相连接。
8. 根据权利要求6所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述增速传动部分还包括 设置于所述增速传动部分的输入端的第一齿轮(43)、与所述第一齿轮(43)相啮合的第二齿 轮(44)及与所述第二齿轮(44)相连接的中间轴(45),由所述中间轴(45)传递动力到所述增 速传动部分的输出端。
9. 根据权利要求6所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述前端回转支承与所述 后端回转支承之间还设置有中部回转支承。
10. 根据权利要求6所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述增速传动部分为增 速箱(4)。
11. 一种风力发电机传动装置,其特征在于,包括叶片轮毂(1)、至少一个回转支承及增 速传动部分,所述叶片轮毂(1)通过所述回转支承与所述增速传动部分相连接; 还包括齿轮(3),所述回转支承包括前端回转支承(211)及后端回转支承(212),所述叶 片轮毂(1)安装于所述前端回转支承(211)的内圈(2111)上,所述前端回转支承(211)的外 圈(2112)设置于风力发电机的机架⑼上,所述后端回转支承(212)的内圈(2121)与所述前 端回转支承(211)的内圈(2111)相连接,所述后端回转支承(212)的外圈(2122)设置于所述 增速传动部分的箱体上,所述齿轮(3)安装于所述增速传动部分的输入端并与所述后端回 转支承(212)的内圈(2121)的齿轮相啮合。
12. 根据权利要求11所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述前端回转支承 (211)的内圈(2111)与所述后端回转支承(212)的内圈(2121)通过第一筒体(81)或螺栓相 连接。
13. 根据权利要求11所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述增速传动部分还包 括设置于所述增速传动部分的输入端的第一齿轮(43)、与所述第一齿轮(43)相啮合的第二 齿轮(44)及与所述第二齿轮(44)相连接的中间轴(45),由所述中间轴(45)传递动力到所述 增速传动部分的输出端。
14. 根据权利要求11所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述前端回转支承与所 述后端回转支承之间还设置有中部回转支承。
15. 根据权利要求11所述的风力发电机传动装置,其特征在于,所述增速传动部分为增 速箱⑷。
16.—种风力发电机,其特征在于,所述风力发电机设置有如权利要求1-15中任一项所 述的风力发电机传动装置。
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