CN105386948B - 驱动系和具有该驱动系的风力发电设备 - Google Patents

驱动系和具有该驱动系的风力发电设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种驱动系(5)，其具有：具有传动装置壳体(10)的传动装置(11)；具有发电机壳体(12)的发电机(13)；和润滑油系统，该润滑油系统具有油箱(15，19，21)并且至少设计用于对布置在传动装置壳体(10)的内部的齿啮合区域和/或轴承进行润滑，其中，油箱(15，19，21)布置在发电机壳体(12)的内部或者构造在发电机壳体(12)的外侧面处。此外，本发明还涉及一种具有这种驱动系(4)的风力发电设备(1)。

Description

驱动系和具有该驱动系的风力发电设备
技术领域
本发明涉及一种驱动系，具有：具有传动装置壳体的传动装置；具有发电机壳体的发电机；和润滑油系统，该润滑油系统具有油箱并且至少设计用于对布置在传动装置壳体的内部的齿啮合区域和/或轴承进行润滑。此外，本发明涉及一种具有这种驱动系的风力发电设备。
背景技术
开头所述类型的风力发电设备在现有技术中以不同的设计方案而公知。作为主要组成部件，该设备通常包括塔架、能转动地固定在塔架的上端部处的承载平台和布置在承载平台上的驱动系。驱动系包括由风驱动的旋转叶片，该旋转叶片固定在支承在轴承座处的旋转叶片轴处。旋转叶片轴通过至少一个连接件与传动装置的传动装置输入轴连接。传动装置的输出轴又与发电机连接，精确地讲是与布置在发电机壳体中的发电机转子连接。发电机连接至变频器处，其设计用于控制发电机并且用于将发电机产生的电能馈送到电网中。
在风力发电设备的运行期间，通过旋转叶片从风流获得能量，旋转叶片由此被转动地驱动。旋转叶片的转动运动通过旋转叶片轴传递到传动装置处，该传动装置用于提高转速。转速的提高的优点在于，发电机能够利用增加的转速而较小地设计，这不仅在稳定性方面而且在风力发电设备的成本方面都具有优点。传动装置多数情况下设计成多级的，其中，在较大的设备中至少对于至少缓慢转动的级的缓慢转动的传动级来说首先使用行星齿轮装置。该传动装置的输出轴又驱动了发电机，该发电机将机械能转化成电能，然后该电能通过变频器馈送到电网中。
为了对布置在传动装置壳体内部的齿啮合区域和/或轴承进行润滑，公知的驱动系配备有润滑油系统，其油箱或者布置在传动装置壳体的内部或者作为外部的油箱设置在传动装置的直接相邻的周围环境中，也就是说，相对于在壳体和发电机之间的假想分割面布置在传动装置的一侧上。随着外部的储备箱的情况，传动装置特别地配备了多个行星齿轮级而没有圆周齿轮级，因为由缺失的圆柱齿轮箱而决定了对于必要油量不存在足够的结构空间。
在这两种情况中，油箱的结构上的设计和放置通常是极其耗费和昂贵的，因为提供必要的结构空间是困难的。
发明内容
由该现有技术出发，本发明的目的在于，实现一种开头所述类型的、具有替换性构造的驱动系，尤其是具有优化的润滑油系统。
为了实现该目的，本发明提出了一种开头所述类型的驱动系，其特征在于，油箱布置在发电机壳体的内部或者形成在发电机壳体的外侧面处。换句话说，油箱和发电机壳体根据本发明形成一个单元。基于以下事实，即在驱动系中，发电机在多数情况中都占据比传动装置更少的空间，通过根据本发明地集成了油箱和发电机，在结构范畴内极大地简化了油箱的设计和布置，这是极其值得期望的。此外，根据本发明的驱动系能够以小的空间体积、少的组件和很少的成本进行制造。另外的优点在于，润滑油在网络中断时能够通过发电机的空转损失来预加热，由此能够放弃为此目的通常所设置的单独的加热装置。
根据本发明的一个变体，油箱至少部分地布置在静态的油位的上方。优点在于，在运行期间油被泵入到油箱中，这导致了在传动装置壳体的内部的油位下降并进而导致效率上升。此外，能够以简单的方式和方法实现紧急润滑性能，因为润滑油能过在重力的影响下能够由油箱导向至待润滑的区域。
根据另外一个变体，油箱至少部分地布置在静态的油位的下方。油箱的这种布置是如下有利的，即油能够在重力的影响下自动地流入到油箱中。
根据本发明的优选的设计方案，油箱相对于发电机的发电机轴的轴线同心地布置。在这种情况中，油箱基本上环形地围绕发电机轴延伸，由此非常良好地利用了现有的结构空间。此外，油箱部分地既布置在静态油位的上方也布置在其下方，由此获得上述的优点。
有利的是，至少一个传动级通过行星齿轮装置来形成。行星齿轮装置相对于圆柱齿轮传动装置的特征尤其在于较小的轴承反作用力，从而利用其能够实现更有效率的驱动系。有利的是，没有传动级通过圆柱齿轮传动装置来形成。
优选的是，传动装置壳体和发电机壳体彼此连接，尤其是彼此法兰连接。以这种方式实现了驱动系的非常紧凑的结构形式。
有利的是，发电机具有发电机冷却循环，并且润滑油系统与发电机冷却循环作用连接。相应地，润滑油能够通过发电机冷却循环来冷却。因此，对于润滑油的冷却来说不需要特殊的冷却循环。
根据本发明的一个设计方案，润滑油系统附加地设计用于对布置在传动装置壳体的外部的驱动系组件进行润滑，尤其是对旋转叶片轴的轴承座进行润滑和/或对布置在发电机壳体中的并且容纳了发电机轴的轴承进行润滑。尤其是使用单个润滑油系统对驱动系的全部组件进行润滑。
有利的是，润滑油系统的导油管路通过空心的发电机轴形成。这使得向容纳了发电机轴的轴承输送油变得简单。在非永磁发电机的情况中，另外的优点通过经由被冷却的发电机轴对发电机转子进行冷却来实现。
此外，本发明还实现了一种具有之前描述的类型的根据本发明的驱动系的风力发电设备。
附图说明
本发明的另外的特征和优点根据下面参考附图对根据本发明的设计方案的风力发电设备的描述变得明确。图中示出：
图1是根据本发明的第一设计方案的风力发电设备的驱动系的示意图；
图2是根据本发明的第二设计方案的风力发电设备的驱动系的示意图；和
图3是根据本发明的第三设计方案的风力发电设备的驱动系的示意图。
下面，相同的参考标号表示相同的或者相同地设计的部件和组件。
具体实施方式
图1示出了风力发电设备1，其连接到供电网2处。作为主要组成部件，风力发电设备1包括塔架3、能转动地固定在塔架3的上端部处的承载平台4、布置在承载平台4上的驱动系5、和变频器6，变频器同样定位在承载平台4上并且通过变压器7连接至供电网2。驱动系5具有由风驱动的旋转叶片8，该旋转叶片固定在支承在轴承座处的旋转叶片轴9处。旋转叶片轴9伸入到传动装置11的传动装置壳体10中。该传动装置11具有多个传动级，其分别通过行星齿轮装置形成。传动装置11的输出轴与未详细示出的发电机转子连接，其布置在发电机13的发电机壳体12的内部。发电机又连接至变频器6，其设计用于控制发电机13并且用于将发电机13产生的能量馈送到电网2中。
传动装置壳体10现在法兰连接到发电机壳体12处，其中在传动装置11和发电机13之间的接口通过参考标号14示出。
为了对驱动系5的组件、尤其是对布置在发电机壳体12内部的齿啮合区域和/或轴承、对布置在发电机壳体12内部的和容纳了发电机转子的轴承、轴承座和可能的其他驱动系组件进行润滑，驱动系5配备有未详细示出的润滑油系统。类似于已知的润滑油系统，该润滑油系统能够包括润滑油泵；管、软管或者通道的形式的润滑油管路；润滑油分配器；喷油装置或者类似物。此外，润滑油系统还具有油箱15，其用于为润滑油系统供应润滑油。现在，油箱15在发电机壳体12的内部布置在传动装置11的静态油位6的下方并且与发电机冷却循环17作用连接。
在风力发电设备1的运行期间，通过旋转叶片8从风流获得能量，由此转动地驱动了旋转叶片8。旋转叶片的转动运动通过旋转叶片轴9传递到传动装置11处，传动装置用于提高转速。传动装置11的未进一步示出的输出轴又驱动了发电机13，其将机械能转化为电能，该电能然后通过变频器6和变压器7馈送到电网2中。
基于以下事实，即油箱15布置在发电机壳体12的内部，油箱15的设计和布置是毫无困难的，因为发电机13提供了足够的构造空间。此外，油箱能够以仅仅很少的部件来实现。油箱15在静态的油位16下方的定位带来以下优点，即油能够自动地在重力的影响下流入到油箱15中。
图2示出了根据本发明的第二实施方式的风力发电设备18，其与图1中示出的风力发电设备1的区别仅仅在于油箱19的定位，油箱在静态的油位16的上方固定在发电机壳体12的外侧面。这具有以下优点，即在运行期间油被泵入到油箱19中，这导致了在传动装置壳体10内部的油位下降并进而导致效率提高。但是替代地，油箱19也能够在静态的油位的下方固定在发电机壳体上。这具有以下优点，即油如之前所描述的那样能够在重力的影响下流入到油箱中。根据另外的变体，油箱15的壁至少能够通过传动装置壳体12来形成，由此能够节省材料。
图3示出了根据本发明的第三实施方式的风力发电设备20，其与图1中示出的风力发电设备1的区别同样在于油箱21的布置。该油箱21现在定位在发电机壳体12的内部。然而，油箱21与油箱15相反地相对于容纳了发电机转子22的发电机轴23的轴线同心地布置。相应地，油箱21基本上环形地围绕发电机轴23延伸，由此极其良好地充分利用了现有的构造空间。此外，油箱21部分地既布置在静态的油位6的上方也布置在其下方，由此基于前两个实施方式所描述的优点彼此组合。在图1至3中示出的风力发电设备1，18和20中，润滑油系统的导油管路能够通过空心地构造的发电机轴形成，这尤其简化了对容纳了发电机轴的轴承的润滑。
尽管在细节上通过优选的实施例详细地说明并阐述了本发明，但是本发明并不局限于公开的实例并且本领域技术人员能够由此推导出另外的变体，而不脱离本发明的保护范畴。

Claims (18)

1.一种驱动系(5)，具有：具有传动装置壳体(10)的传动装置(11)；
具有发电机壳体(12)的发电机(13)；和润滑油系统，所述润滑油系统具有油箱(15，19，21)并且至少设计用于对布置在所述传动装置壳体(10)的内部的齿啮合区域和/或轴承进行润滑，其特征在于，所述油箱(15，19，21)布置在所述发电机壳体(12)的内部或者构造在所述发电机壳体(12)的外侧面处，所述油箱相对于所述发电机(13)的发电机轴(23)的轴线同心地布置。
2.根据权利要求1所述的驱动系(5)，其特征在于，所述油箱至少部分地布置在静态的油位(16)的上方。
3.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系(5)，其特征在于，所述油箱至少部分地布置在静态的油位(16)的下方。
4.根据权利要求1或2所述的驱动系(5)，其特征在于，至少一个传动级通过行星齿轮装置来形成。
5.根据权利要求3所述的驱动系(5)，其特征在于，至少一个传动级通过行星齿轮装置来形成。
6.根据权利要求1或2所述的驱动系(5)，其特征在于，没有传动级通过圆柱齿轮传动装置来形成。
7.根据权利要求5所述的驱动系(5)，其特征在于，没有传动级通过圆柱齿轮传动装置来形成。
8.根据权利要求1或2所述的驱动系(5)，其特征在于，所述传动装置壳体(10)和所述发电机壳体(12)彼此连接。
9.根据权利要求7所述的驱动系(5)，其特征在于，所述传动装置壳体(10)和所述发电机壳体(12)彼此连接。
10.根据权利要求9所述的驱动系(5)，其特征在于，所述传动装置壳体(10)和所述发电机壳体(12)彼此法兰连接。
11.根据权利要求1或2所述的驱动系(5)，其特征在于，所述发电机(13)具有发电机冷却循环(17)，并且所述润滑油系统与所述发电机冷却循环(17)作用连接。
12.根据权利要求10所述的驱动系(5)，其特征在于，所述发电机(13)具有发电机冷却循环(17)，并且所述润滑油系统与所述发电机冷却循环(17)作用连接。
13.根据权利要求1或2所述的驱动系(5)，其特征在于，所述润滑油系统附加地设计用于润滑布置在所述传动装置壳体(10)的外部的驱动系组件。
14.根据权利要求12所述的驱动系(5)，其特征在于，所述润滑油系统附加地设计用于润滑布置在所述传动装置壳体(10)的外部的驱动系组件。
15.根据权利要求14所述的驱动系(5)，其特征在于，所述润滑油系统设计用于对旋转叶片轴(9)的轴承座进行润滑和/或对布置在所述发电机壳体(12)中的并且容纳了发电机轴(23)的轴承进行润滑。
16.根据权利要求14所述的驱动系(5)，其特征在于，所述润滑油系统的导油管路通过空心的发电机轴来形成。
17.根据权利要求15所述的驱动系(5)，其特征在于，所述润滑油系统的导油管路通过空心的发电机轴来形成。
18.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的驱动系(5)的风力发电设备(1)。
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