CN105864364A - 一种复合行星式风力发电机齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合行星式风力发电机齿轮箱，其特征在于该复合行星齿轮箱包括主轴系统、外行星系统、外齿圈、内齿圈、内行星系统和输出轴系统；所述主轴系统包括主传动轴、主轴支撑和齿圈配合转盘，主传动轴的左端与叶轮连接，右端固连有齿圈配合转盘，靠近齿圈配合转盘的主传动轴上套装有主轴支撑；所述齿圈配合转盘外侧设有若干数量的齿牙；所述外齿圈的外表面设有齿牙，外齿圈内部镶嵌有内齿圈；所述内齿圈内部设有齿牙，内齿圈上的齿牙与齿圈配合转盘外侧的齿牙相匹配；所述外行星系统包括外行星固定盘、外行星架和同轴双齿轮行星轮，所述外行星固定盘的外侧面与齿轮箱外壳固定相连，外行星固定盘的内侧穿入主轴支撑上。

Description

一种复合行星式风力发电机齿轮箱

技术领域

本发明涉及风力发电传动技术领域，具体是一种复合行星式风力发电机齿轮箱。

背景技术

随着环境污染的不断加剧，对清洁能源的开发利用逐渐兴起，其中风能是应用最为广泛的清洁能源，风力发电机作为转化风能的重要装置成为了研究热点，但随着风力发电机装机量的不断增加，对风力发电机的开发安装成本节约显得尤为重要，现有风力发电机由于其主要传动装置安装在高空中的机舱内，给风机的吊装及后期维护带来极大的不便，通过减小风机传动系统的重量，可以大大减小风机的安装及维护成本，能够为社会带来更高的经济效益。

由于行星齿轮可以实现功率分流，行星齿轮箱具有传动比大、传动效率高、体积小等特点。所以现有兆瓦级风力发电机均采用行星齿轮传动方式。随着风力发电机发电量的增大，要求传动齿轮箱具有更高的传动比，故有些齿轮箱采用多级行星轮并排逐级传动的方式，这在一定程度增大了齿轮箱的体积，占用了机舱更大的空间。

申请号为201510000856.3的中国专利公开了一种风力发电机齿轮箱装置，该装置将齿轮箱中三根轴采用折叠式结构，减小了齿轮箱的宽度，使得风力发电机宽度变小，减小了迎风面积及尺寸；利用齿轮箱低速轴作为风力发电机主轴，减少了单独的主轴结构，结构更加紧凑，减小了风力发电机的长度；专利号为ZL200910234101的中国专利公开了一种风力发电机增速齿轮箱，该齿轮箱前几级均为双圆弧圆柱人字螺旋齿轮传动，相对于现有普遍采用的以行星齿轮传动为主的增速箱，由于低速级(1-3级)采用传动效率高的双圆弧圆柱人字螺旋齿轮，后续级采用行星传动的组合模式，从而组合了双圆弧圆柱人字螺旋齿轮传动，与行星齿轮传动各有优点,有效一次寿命长，传动效率高，体积小。可见，现有技术是从减小齿轮尺寸或改变齿轮本身结构形式入手来减小齿轮体积的，但是虽然在一定程度上达到了减小体积的效果，但是并不能保证其具有较高的传动比。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种复合行星式风力发电机齿轮箱。该齿轮箱采用两级行星传动，主轴系统和内齿圈固定配合，内齿圈镶嵌在外齿圈中，和外齿圈固定配合，主轴系统带动内齿圈和外齿圈一同转动，当外齿圈转动时带动同轴双齿轮行星轮转动，同轴双齿轮行星轮将动力传递给内行星轮系统，内行星轮系统通过与内齿圈和输出轴系统上的输出太阳轮的配合，将动力输出；其中内行星轮系统镶嵌在外行星系统中，这样在实现了较大传动比的同时大大节约了空间。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种复合行星式风力发电机齿轮箱，其特征在于该复合行星齿轮箱包括主轴系统、外行星系统、外齿圈、内齿圈、内行星系统和输出轴系统；

所述主轴系统包括主传动轴、主轴支撑和齿圈配合转盘，主传动轴的左端与叶轮连接，右端固连有齿圈配合转盘，靠近齿圈配合转盘的主传动轴上套装有主轴支撑；所述齿圈配合转盘外侧设有若干数量的齿牙；所述外齿圈的外表面设有齿牙，外齿圈内部镶嵌有内齿圈；所述内齿圈内部设有齿牙，内齿圈上的齿牙与齿圈配合转盘外侧的齿牙相匹配；

所述外行星系统包括外行星固定盘、外行星架和同轴双齿轮行星轮，所述外行星固定盘的外侧面与齿轮箱外壳固定相连，外行星固定盘的内侧穿入主轴支撑上，且与主轴支撑的左端面固定连接，外行星固定盘的右端与外行星架固定连接，在外行星架内安装有三个同轴双齿轮行星轮，三个同轴双齿轮行星轮均可自由转动，每个同轴双齿轮行星轮上包括两个齿轮，即左端齿轮和右端齿轮，左端齿轮与外齿圈上的齿牙相啮合；

所述内行星系统包括内行星轮、内行星轮架和中间太阳轮，所述内行星轮架内部沿圆周方向上均匀分布有三个内行星轮，三个内行星轮在内行星轮架上可以自由转动，内行星轮架的左端插入内齿圈，且三个内行星轮均与内齿圈上的齿牙相啮合，内行星轮架的右端固定连接有中间太阳轮，中间太阳轮与同轴双齿轮行星轮的右端齿轮啮合传动；

所述输出轴系统包括输出太阳轮、输出轴和输出轴支撑，输出轴的左端固定连接输出太阳轮，输出太阳轮穿过中间太阳轮与三个内行星轮相配合，输出轴的右端套装有输出轴支撑。

与现有技术相比，本发明复合行星式风力发电机齿轮箱的有益效果是，复合式行星齿轮具备了两组行星轮系的传动效果，但却只占用了一组行星轮系的空间，在实现了较大的传动比的同时减小了齿轮箱体积，使其更加容易吊装，可减小机舱体积，具有结构简单，稳定性好，制造成本低廉和使用寿命长等特点，适于实际应用推广。

附图说明

图1是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的整体结构示意图；

图2是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的纵向剖视结构示意图；

图3是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的主轴系统1的立体结构图；

图4是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的外行星系统2的立体结构示意图；

图5是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的外齿圈3的立体结构示意图；

图6是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的内齿圈4的立体结构示意图；

图7是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的内行星系统5的立体结构示意图；

图8是本发明复合行星式风力发电机齿轮箱一种实施例的输出轴系统6的立体结构示意图；

图中，1主轴系统、2外行星系统、3外齿圈、4内齿圈、5内行星系统、6输出轴系统、1.1主传动轴、1.2主轴支撑、1.3齿圈配合转盘、2.1外行星固定盘、2.2外行星架、2.3同轴双齿轮行星轮、5.1内行星轮、5.2内行星轮架、5.3中间太阳轮、6.1输出太阳轮、6.2输出轴、6.3输出轴支撑。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细叙述本发明。实施例是以本发明所述技术方案为前提进行的具体实施，给出了详细的实施方式和过程。但本申请的权利要求保护范围不限于下述的实施例描述。

本发明复合行星式风力发电机齿轮箱(简称复合行星齿轮箱或齿轮箱，参见图1-8)包括主轴系统1、外行星系统2、外齿圈3、内齿圈4、内行星系统5和输出轴系统6；

所述主轴系统1(参见图3)包括主传动轴1.1、主轴支撑1.2和齿圈配合转盘1.3，主传动轴1.1的左端与叶轮连接，右端固连有齿圈配合转盘1.3，靠近齿圈配合转盘1.3的主传动轴1.1上套装有主轴支撑1.2，主轴支撑1.2起到支撑转动的作用，主传动轴1.1和固连在一起的齿圈配合转盘1.3一同转动；所述齿圈配合转盘1.3外侧设有若干数量的齿牙；所述外齿圈3(参见图5)的外表面设有齿牙，外齿圈3内部镶嵌有内齿圈4；所述内齿圈4(参见图6)内部设有齿牙，内齿圈4上的齿牙与齿圈配合转盘1.3外侧的齿牙相匹配；

所述外行星系统2(参见图4)包括外行星固定盘2.1、外行星架2.2和同轴双齿轮行星轮2.3，所述外行星固定盘2.1的外侧面与齿轮箱外壳(图中未画出)固定相连，外行星固定盘2.1的内侧穿入主轴支撑1.2上，且与主轴支撑1.2的左端面固定连接，外行星固定盘2.1的右端与外行星架2.2固定连接，在外行星架2.2内安装有三个同轴双齿轮行星轮2.3，三个同轴双齿轮行星轮2.3均可自由转动，每个同轴双齿轮行星轮2.3上包括两个齿轮，即左端齿轮和右端齿轮，左端齿轮与外齿圈3上的齿牙相啮合；

所述内行星系统5(参见图7)包括内行星轮5.1、内行星轮架5.2和中间太阳轮5.3，所述内行星轮架5.2内部沿圆周方向上均匀分布有三个内行星轮5.1，三个内行星轮5.1在内行星轮架5.2上可以自由转动，内行星轮架5.2的左端插入内齿圈4，且三个内行星轮5.1均与内齿圈4上的齿牙相啮合，内行星轮架5.2的右端固定连接有中间太阳轮5.3，中间太阳轮5.3与同轴双齿轮行星轮2.3的右端齿轮啮合传动；

所述输出轴系统6(参见图8)包括输出太阳轮6.1、输出轴6.2和输出轴支撑6.3，输出轴6.2的左端固定连接输出太阳轮6.1，输出太阳轮6.1穿过中间太阳轮5.3与三个内行星轮5.1相配合，输出轴6.2的右端套装有输出轴支撑6.3，输出轴6.2在输出太阳轮6.1的带动下最终输出动力。

本发明复合行星式风力发电机齿轮箱的工作原理和过程如下：所述主传动轴用于连接叶轮接收并传递风能提供的动力，当主轴系统1转动时，带动外齿圈3和内齿圈4一同转动，由于在外行星固定盘2.1的作用下外行星架2.2是固定不动的，则此时同轴双齿轮行星轮2.3将会带动中间太阳轮5.3转动，进而带动内行星轮架5.2转动，由于内行星轮架5.2的公转，此时内行星轮5.1产生公转加自转运动，带动啮合的输出太阳轮6.1转动，由于输出太阳轮6.1和输出轴6.2是固连的，最终实现动力输出，由于在齿轮箱中具有两组行星齿轮传动，内行星系统5占用的是外齿圈3的内部空间(参见图2)，形成了复合式行星轮传动，这样就实现了节约空间减小体积的效果。

本发明复合行星式风力发电机齿轮箱具有两组行星齿轮传动，即外行星系统2和内行星系统5，所述内齿圈镶嵌在外齿圈内，并与内行星轮系及输出轴系统配合，内行星系统5占用的是外齿圈3的内部空间，所述外齿圈与外行星轮系配合，这样使得两个行星轮系在空间上重合，传动结构紧凑，占用空间小，大大减小了齿轮箱的体积，同时具有传动效率高，稳定性好，寿命长等优点。本发明行星齿轮的传动比显著高于平行轴齿轮，现有技术中使用行星齿轮传动时，会占用较大体积，本申请在使用行星传动的前提下显著缩小了齿轮箱的体积。

实施例1

本实施例复合行星式风力发电机齿轮箱包括主轴系统1、外行星系统2、外齿圈3、内齿圈4、内行星系统5和输出轴系统6；

所述主轴系统1包括主传动轴1.1、主轴支撑1.2和齿圈配合转盘1.3，主传动轴1.1的左端与叶轮连接，右端固连有齿圈配合转盘1.3，靠近齿圈配合转盘1.3的主传动轴1.1上套装有主轴支撑1.2；所述齿圈配合转盘1.3外侧设有若干数量的齿牙；所述外齿圈3的外表面设有齿牙，外齿圈3内部镶嵌有内齿圈4；所述内齿圈4内部设有齿牙，内齿圈4上的齿牙与齿圈配合转盘1.3外侧的齿牙相匹配；

所述外行星系统2包括外行星固定盘2.1、外行星架2.2和同轴双齿轮行星轮2.3，所述外行星固定盘2.1的外侧面与齿轮箱外壳固定相连，外行星固定盘2.1的内侧穿入主轴支撑1.2上，且与主轴支撑1.2的左端面固定连接，外行星固定盘2.1的右端与外行星架2.2固定连接，在外行星架2.2内安装有三个同轴双齿轮行星轮2.3，三个同轴双齿轮行星轮2.3均可自由转动，每个同轴双齿轮行星轮2.3上包括两个齿轮，即左端齿轮和右端齿轮，左端齿轮与外齿圈3上的齿牙相啮合；

所述内行星系统5包括内行星轮5.1、内行星轮架5.2和中间太阳轮5.3，所述内行星轮架5.2内部沿圆周方向上均匀分布有三个内行星轮5.1，三个内行星轮5.1在内行星轮架5.2上可以自由转动，内行星轮架5.2的左端插入内齿圈4，且三个内行星轮5.1均与内齿圈4上的齿牙相啮合，内行星轮架5.2的右端固定连接有中间太阳轮5.3，中间太阳轮5.3与同轴双齿轮行星轮2.3的右端齿轮啮合传动；

所述输出轴系统6包括输出太阳轮6.1、输出轴6.2和输出轴支撑6.3，输出轴6.2的左端固定连接输出太阳轮6.1，输出太阳轮6.1穿过中间太阳轮5.3与三个内行星轮5.1相配合，输出轴6.2的右端套装有输出轴支撑6.3。

本实施例中所述齿圈配合转盘1.3上设有48个齿牙与内齿圈4配合传动；外行星系统2中的同轴双齿轮行星轮2.3上的左端齿轮齿数为30，与外齿圈3啮合，右端齿轮齿数为60，与内行星系统5上的中间太阳轮5.3啮合传动；外齿圈3的齿宽为45mm，齿数为105，与同轴双齿轮行星轮2.3上的左端齿轮啮合；内齿圈4的齿数为85，与内行星系统5中的内行星轮5.1配合传动；内行星轮5.2齿数为35，输出太阳轮6.1齿数为25，与内行星轮5.2配合，输出太阳轮6.1与输出轴6.2固定连接，输出轴6.2在输出太阳轮6.1的带动下最终输出动力。

本发明所述“左”、“右”等方位词是个相对概念，图1中输出轴系统6所在方向为右，外行星系统2所在方向为左。

本发明未述及之处适用于现有技术。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种复合行星式风力发电机齿轮箱，其特征在于该复合行星齿轮箱包括主轴系统、外行星系统、外齿圈、内齿圈、内行星系统和输出轴系统；

所述主轴系统包括主传动轴、主轴支撑和齿圈配合转盘，主传动轴的左端与叶轮连接，右端固连有齿圈配合转盘，靠近齿圈配合转盘的主传动轴上套装有主轴支撑；所述齿圈配合转盘外侧设有若干数量的齿牙；所述外齿圈的外表面设有齿牙，外齿圈内部镶嵌有内齿圈；所述内齿圈内部设有齿牙，内齿圈上的齿牙与齿圈配合转盘外侧的齿牙相匹配；

所述外行星系统包括外行星固定盘、外行星架和同轴双齿轮行星轮，所述外行星固定盘的外侧面与齿轮箱外壳固定相连，外行星固定盘的内侧穿入主轴支撑上，且与主轴支撑的左端面固定连接，外行星固定盘的右端与外行星架固定连接，在外行星架内安装有三个同轴双齿轮行星轮，三个同轴双齿轮行星轮均可自由转动，每个同轴双齿轮行星轮上包括两个齿轮，即左端齿轮和右端齿轮，左端齿轮与外齿圈上的齿牙相啮合；

所述内行星系统包括内行星轮、内行星轮架和中间太阳轮，所述内行星轮架内部沿圆周方向上均匀分布有三个内行星轮，三个内行星轮在内行星轮架上可以自由转动，内行星轮架的左端插入内齿圈，且三个内行星轮均与内齿圈上的齿牙相啮合，内行星轮架的右端固定连接有中间太阳轮，中间太阳轮与同轴双齿轮行星轮的右端齿轮啮合传动；

所述输出轴系统包括输出太阳轮、输出轴和输出轴支撑，输出轴的左端固定连接输出太阳轮，输出太阳轮穿过中间太阳轮与三个内行星轮相配合，输出轴的右端套装有输出轴支撑。