CN105940218B - 用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备 - Google Patents

用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105940218B
CN105940218B CN201580005867.9A CN201580005867A CN105940218B CN 105940218 B CN105940218 B CN 105940218B CN 201580005867 A CN201580005867 A CN 201580005867A CN 105940218 B CN105940218 B CN 105940218B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
wind power
joint component
shaft
power plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580005867.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105940218A (zh
Inventor
藤原英树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Publication of CN105940218A publication Critical patent/CN105940218A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105940218B publication Critical patent/CN105940218B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • F16D41/067—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/60—Shafts
    • F05B2240/61—Shafts hollow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/30—Arrangement of components
    • F05B2250/31—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05B2250/311—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being in line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F05B2260/4023—Transmission of power through friction drives through a friction clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D2041/0608—Races with a regular polygon shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

本发明提供用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备。接头部件包括：与增速器的输出轴一体地旋转的第一转子；与发电机的输入轴一体地旋转的第二转子；以及设置在第一转子和第二转子之间的单向离合器。容易扭转并弹性变形的扭转促进部被设置在第一转子的将动力从输出轴传递到单向离合器的部分处。

Description

用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备
技术领域
本发明的方面涉及用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备。
背景技术
作为风力发电设备，已知这样的设备，该设备配备有通过接收风力而旋转的叶片；连接到叶片的主轴；用于增加主轴的旋转的增速器；和包括输入轴的发电机，该输入轴经由接头部件被连接到增速器的输出轴。在这个风力发电设备中，叶片接收风力并且主轴旋转，主轴的旋转被增速器增加以驱动发电机，由此产生电力。在该说明书中的以下解释中，风力意味着由叶片接收的风力。
在这种风力发电设备中，当风速和风向改变并且风力降低时，增速器的输出轴的旋转降低，并且这个降低的旋转经由接头部件传递到发电机的输入轴。因此，发电机的输入轴的旋转减速。因此，发电机的输出降低，由此引起发电效率不良的问题。为了解决这个问题，该申请的发明人已经提出了一项发明，其中为接头部件设置了单向离合器(参考专利文献1)。
使用这个单向离合器从而当增速器的输出轴的旋转速度高于发电机的输入轴的旋转速度时，输入轴和输出轴被彼此连接从而能够一体地旋转，并且从而当输出轴的旋转速度低于输入轴的旋转速度时，在输出轴和输入轴之间的连接被解除。进而，在风力降低并且增速器的输出轴的旋转速度降低的情形中，利用单向离合器，在发电机的输出轴和输入轴之间的连接被解除，由此发电机的输入轴的旋转不被突然减速而是输入轴能够利用发电机的沉重的转子的惯性连续地旋转，并且输入轴的平均旋转速度增加并且发电效率被提高。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2013-60825
发明内容
本发明所要解决的问题
关于配备有上述单向离合器的接头部件，在本申请人已经进一步认真地进行研究的同时已经发现了新的问题。更具体地，在上述风力发电设备中，在风力降低并且增速器的输出轴和发电机的输入轴之间的连接被解除之后，风力突然增加并且输出轴的旋转速度突然增加并且变得高于输入轴的旋转速度的情形中，利用单向离合器在输出轴和输入轴之间的重新连接有时被瞬时执行。在此情形中，设想到由于被瞬时执行的重新连接的反作用(反向作用)，所以大的脉冲扭矩被沿着与输出轴的旋转方向相反的方向从单向离合器瞬时施加到增速器的输出轴。因此，大的机械应力可能被施加到增速器，并且可能不利地影响增速器的耐久性，并且已经作为新的问题发现了这一点。推测在风力和风向突然改变的区域中这种现象将显著地发生。
相应地，本发明的方面意图提供一种用于风力发电设备的接头部件和一种风力发电设备，它们能够解决以下问题，即，当风力突然改变时，由于施加到增速器的大的机械应力造成的对增速器的耐久性的不利影响可能发生。
解决问题的手段
本发明的第一方面提供一种用于风力发电设备的接头部件，所述接头部件用于所述风力发电设备，所述风力发电设备通过由来自增速器的输出轴的扭矩使发电机的输入轴旋转而产生电力，所述接头部件包括：第一转子，所述第一转子与所述输出轴一体地旋转；第二转子，所述第二转子与所述第一转子共轴地设置，并且所述第二转子与所述输入轴一体地旋转；和单向离合器，所述单向离合器被设置在所述第一转子和所述第二转子之间，当所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度时，所述单向离合器将所述第一转子和所述第二转子彼此连接从而所述第一转子和所述第二转子能够一体地旋转，并且当所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度时，所述单向离合器解除在所述第一转子和所述第二转子之间的连接，其中在所述第一转子的将动力从所述输出轴传递到所述单向离合器的部分处，设置扭转促进部，所述扭转促进部容易被扭曲并弹性变形。
利用这种构造，在风力增加、第一转子的旋转速度增加并且第一转子的旋转速度变得高于单向离合器中的第二转子的旋转速度的情形中，第一转子和第二转子彼此连接从而能够一体地旋转。
进而，在第一转子的旋转速度增加之后风力变得恒定、第一转子的旋转速度变得恒定并且第一转子的旋转速度变得等于第二转子的旋转速度的情形中，第一转子和第二转子继续一体地旋转。
另一方面，在第一转子的旋转速度增加之后风力降低、第一转子的旋转速度降低并且第一转子的旋转速度变得低于第二转子的旋转速度的情形中，在第一转子和第二转子之间的连接被切断。
在切断之后风力突然增加并且第一转子的旋转速度突然增加并且变得高于第二转子的旋转速度的情形中，在第一转子和第二转子之间的重新连接有时由单向离合器瞬时执行。在此情形中，由于被瞬时执行的重新连接的反作用(反向作用)，指向增速器的大的脉冲扭矩被沿着与第一转子的旋转方向相反的方向从单向离合器瞬时施加到第一转子。
此时，利用根据本发明的第一方面的构造，设置在第一转子的动力被从输出轴传递到单向离合器的部分中的扭转促进部被扭曲并且弹性变形，并且指向增速器的脉冲扭矩降低，由此能够抑制大的脉冲扭矩被施加到增速器。因此，由于由上述脉冲扭矩引起并且施加到增速器的大的机械应力造成的对增速器的耐久性的不利影响能够受到抑制。
进而，优选的是：所述扭转促进部存在于所述第一转子的从所述输出轴侧上的端部到与所述单向离合器的布置位置在轴向方向上对应的位置的部分中，并且使得在所述扭转促进部处的抗扭转刚度低于在从所述第二转子的在所述输入轴侧上的端部到与所述单向离合器的所述布置位置在所述轴向方向上对应的位置的部分处的抗扭转刚度。
利用这种构造，在第一转子中包括并且为了减小指向增速器的脉冲扭矩而要求的部分被用作抗扭转刚度低的扭转促进部。
进而，所述扭转促进部的轴向长度被设定为比接头部件本体部的全部轴向长度的一半长，所述接头部件本体部包括所述第一转子和所述第二转子。
利用这种构造，获得了在轴向方向上长的扭转促进部。换言之，获得了一种构造，其中容易通过在扭转促进部处的扭转吸收上述脉冲扭矩。
而且，优选的是所述扭转促进部由中空轴部形成。
因为中空轴的抗扭转刚度低于实心轴并且扭转促进部由中空轴部形成，所以能够利用简单的构造降低在扭转促进部处的抗扭转刚度。
本发明的第二方面提供一种风力发电设备，所述风力发电设备包括：主轴，通过风力使所述主轴旋转；增速器，所述增速器包括输出轴，从所述输出轴输出所述主轴的经增速的旋转；发电机，所述发电机包括输入轴，当所述输出轴的旋转被输入时，使所述输入轴旋转，并且所述发电机通过所述输入轴的旋转而产生电力；和根据第一方面的用于风力发电设备的接头部件，所述接头部件被设置在所述输出轴和所述输入轴之间，以使得在所述输出轴和所述输入轴之间的扭矩传递成为可能。
利用这种构造，因为使用包括包括扭转促进部的第一转子的用于风力发电设备的接头部件，所以当风力突然改变时，能够抑制大的机械应力被施加到增速器。
本发明的优点
根据本发明的一个方面，由于当风力突然改变时施加到增速器的大的机械应力导致的对增速器的耐久性的不利影响能够被抑制。
附图简要说明
图1是示出配备有根据本发明的实施例的用于风力发电设备的接头部件的风力发电设备的概略侧视图。
图2是示出在图1中所示的增速器和发电机的概略侧视图。
图3是示出用于图2所示风力发电设备的接头部件的半截面视图。
图4是沿着图3中的箭头A截取的截面视图。
具体实施方式
将在下面参考附图描述根据本发明的优选实施例。图1是示出配备有根据本发明的实施例的用于风力发电设备的接头部件的风力发电设备的概略侧视图。如在图1中所示，风力发电设备1被构造成通过使用来自增速器3的输出轴35的扭矩旋转发电机4的输入轴41而产生电力，并且根据本发明的实施例的用于风力发电设备的接头部件7被用于如上所述地构造的风力发电设备1。
将具体地描述风力发电设备1；风力发电设备1配备有叶片(风力接收部件)11、柱12和机舱13。叶片11由设置在主轴2的末端处的多个叶片形成并且在接收风力时旋转主轴2。机舱13配备有主轴2、用于支撑主轴2的支撑机构15、用于增速主轴2的旋转的增速器3、用于使用由增速器3增速的旋转的动力产生电力的发电机4等。柱12支撑机舱13，从而机舱13能够绕柱12沿着上下方向延伸的轴向中央水平转动。
图2是示出增速器3和发电机4的概略侧视图。如在图2中所示，发电机4是例如使用感应发电机构造的，并且包括：输入轴41，由增速器3增速的旋转被输入该输入轴41从而输入轴41旋转；内置在发电机4中的转子42；未示出的定子等。转子42被连接到输入轴41从而能够与其一体地旋转，并且发电机4被构造使得输入轴41旋转以驱动转子42，由此产生电力。另外，在输入轴41上，设置用于制动输入轴41的制动器44。
增速器3配备有齿轮机构(旋转传递机构)30，主轴2的旋转被输入到齿轮机构30，并且在齿轮机构30中，旋转被增速。这个齿轮机构30配备有行星齿轮机构31和高速级齿轮机构32，由行星齿轮机构31增速的旋转被输入到高速级齿轮机构32，并且在高速级齿轮机构32中，旋转被进一步增速。
行星齿轮机构31包括内部齿轮(环形齿轮)31a、多个行星齿轮31b和与行星齿轮31b接合的太阳齿轮31c，所述多个行星齿轮31b由连接到主轴2从而能够与主轴2一体地旋转的行星齿轮架(未示出)保持。利用这种构造，当行星齿轮架与主轴2一起旋转时，经由行星齿轮31b，太阳齿轮31c旋转，并且旋转被传递到高速级齿轮机构32的低速轴33。
高速级齿轮机构32配备有：包括低速齿轮33a的低速轴33；包括第一中间齿轮34a和第二中间齿轮34b的中间轴34；以及包括高速齿轮35a的输出轴35。
低速轴33由具有例如大致1m的直径的大的旋转轴形成，并且被与主轴2共轴地设置。低速轴33在轴向方向上的两个端部可旋转地受滚子轴承36a和36b支撑。
中间轴34被与低速轴33平行设置，并且中间轴在轴向方向上的两个端部可旋转地受滚子轴承37a和37b支撑。中间轴34的第一中间齿轮34a与低速齿轮33a接合，并且第二中间齿轮34b与高速齿轮35a接合。
输出轴35被与中间轴34平行设置并且输出旋转扭矩。输出轴35在轴向方向上的一个端部35b侧和另一端部(输出端部)35c侧分别可旋转地受滚子轴承38和39支撑。
利用上述构造，根据行星齿轮机构31的传动比、低速齿轮33a和第一中间齿轮34a之间的传动比以及第二中间齿轮34b和高速齿轮35a之间的传动比，主轴2的旋转被三级增速，并且从输出轴35的输出端部35c输出旋转。换言之，主轴2利用风力的旋转被增速器3三级增速并且被从输出轴35输出，由此发电机4被输出轴35的旋转扭矩驱动。
在增速器3的输出轴35和发电机4的输入轴41之间，配备用于风力发电设备的接头部件(接头装置、接头结构、联接器)7，从而能够在输出轴35和输入轴41之间传递扭矩。在该实施例中，接头部件7被设置在增速器3侧上而非用于输入轴41的制动器44侧上。
图3是示出接头部件7的半截面视图，并且图4是沿着图3中的箭头A截取的截面视图。如在图3和4中所示，接头部件7包括第一转子50、第二转子51、单向离合器52和一对滚动轴承8和9。单向离合器52与滚动轴承8和9被设置在第一转子50和第二转子51之间。
第一转子50被与输出轴35共轴地设置，凸缘54被设置在第一转子50在输出轴35侧上的端部50a处，并且使用键55使得凸缘54和第一转子50能够一体地旋转。使用键56而保持在输出轴35上的凸缘57使用呈螺栓和螺母的形式的紧固部件58固定到凸缘54。利用螺栓60，盖59被固定到第一转子50的在输出轴35侧上的端部50a，并且键55的端面被盖59覆盖。
第一转子50在轴向方向上的全部长度上是中空轴。使得第一转子50的径向厚度(壁厚)T1小于第一转子50的内周面的半径R和第二转子51的径向厚度(壁厚)T2；径向厚度T1被设定为例如大约20mm，并且径向厚度T2被设定为例如大约30mm。另外，优选的是：第一转子50的材料具有低的抗扭转刚度，并且由例如用作机器结构使用的碳钢的S25C、钛或纤维增强塑料(FRP)制成。
第二转子51被设置成与第一转子50共轴。第二转子51包括位于第一转子50的径向外侧上的圆筒部51a和从圆筒部51a的在输入轴41侧上的端部沿着径向向外侧延伸的凸缘部分51b。圆筒部51a由圆筒形部件形成，并且沿着径向方向与第一转子50的轴向中央部及轴向中央部的在输入轴41侧上的部分重叠。
使用呈螺栓和螺母的形式的紧固部件63将凸缘部分51b固定到使用键61等保持在输入轴41上的凸缘62。第二转子51的材料例如是轴承钢(SUJ2)。
进而，使得第一转子50的抗扭转刚度低于第二转子51的抗扭转刚度。
单向离合器52被设置在第一转子50和第二转子51之间。单向离合器52配备有内环71、外环72、设置在内环71的外周面71a和外环72的内周面72a之间的多个滚子(接合元件)73、用于沿着周向方向以预定间隔保持滚子73的环形保持器74和将滚子73朝向在周向方向上的一侧弹性赋势的多个弹性部件75(见图4)。
在该实施例中，在图3中，滚子73在单向离合器52中的轴向中央位置(即由滚子73、内环71和外环72形成的连接部分(接合部)的轴向中央位置)被定义为单向离合器52的布置位置P1。
单向离合器52的布置位置P1从第一转子50的轴向中央位置C位于输入轴41侧上。换言之，单向离合器52不被设置在输出轴35和输入轴41之间的中央处，而是被设置成离输入轴41侧较近(在图3中的右侧上)。
内环71被装配在第一转子50的在离输入轴41近的一侧上的部分上并固定于此，并且与第一转子50一体地旋转。在第二转子51的圆筒部51a在轴向方向上的几乎中央部分处的区域C具有用作单向离合器52的外环72的功能，并且区域C的内周面被用作外环72的内周面72a。
在该实施例中，沿着周向方向设置具有圆筒形状且数目是八个的滚子73。
保持器74以相等的间隔保持滚子73。保持器74包括在轴向方向上彼此对置的一对环形部74a，并且还包括在两个环形部74a之间在轴向方向上延伸并且沿着周向方向被以相等间隔布置的多个支柱部74b(见图4)。这些支柱部74b用于连接所述两个环形部74a。进而，在所述两个环形部74a之间并且在沿着周向方向彼此相邻的该一对支柱部74b之间形成凹口74c，并且每一个滚子73被单独容纳在每一个凹口74c中。
由压缩弹簧形成的弹性部件75被单独容纳在保持器74的每一个凹口74c中并且被安装在支柱部74b处。
在图4中，在内环71的外周面71a上形成平的且与滚子73一样多(八个)的凸轮面71a1，并且外环72的内周面72a是圆筒面。在内环71的凸轮面71a1和外环72的圆筒面72a之间，沿着周向方向形成多个(八个)楔形空间S。而且，滚子73被单独设置在每一个楔形空间S中，并且弹性部件75将滚子73在使得楔形空间S更窄的方向上赋势。滚子73的外周面用作与内环71的凸轮面71a1及外环72的内周面72a接触的接触面73a，并且接触面73a在宽度方向(轴向方向)上笔直地形成。
在图3中，该一对滚动轴承8和9被设置在滚子73在轴向方向上的两侧上，并且被设置在第一转子50和第二转子51的圆筒部51a之间，由此支撑第一转子50和第二转子51从而能够彼此旋转。
滚动轴承8和9是配备有内环81和91、外环82和92以及可旋转地设置在内环81和91与外环82和92之间的多个圆柱滚子83和93的圆柱滚子轴承。
内环81和91被装配在第一转子50上，并且在内环81和91的外周面上形成内环滚道面81a和91a。在第二转子51的圆筒部51a在轴向方向上的两个端部侧上的区域B和区域D具有用作滚动轴承8和9的外环82和92的功能，并且区域B和D的内周面用于用作外环82和92的外环滚道面82a和92a。圆柱滚子83和93被可旋转地设置在外环滚道面82a和92a与内环滚道面81a和91a之间。
一对环形部件85和86被装配在第一转子50的外周面上并且被固定于此。在输出轴35侧上的环形部件85在轴向方向上接触滚动轴承8的内环81的在输出轴35侧上的端部，并且在输入轴41侧上的环形部件86在轴向方向上接触滚动轴承9的内环91的在输入轴41侧上的端部。密封部件87和88被介入环形部件85和86的外周面和第二转子51的圆筒部51a的在轴向方向上的两个端部的内周面之间。
进而，在第一转子50中，第一转子50的在输出轴35侧上的端部(图3中的左端部)50a到与单向离合器52的布置位置P1在轴向方向上对应的对应位置P2的部分(即第一转子50的将动力从输出轴35传递到单向离合器52的部分)被用作容易扭曲并弹性变形的扭转促进部50b。换言之，扭转促进部50b具有类似扭杆的弹簧功能。上述扭转弹性变形是绕第一转子50的中心线的变形。
特别地，在该实施例中，使得在扭转促进部50b处的抗扭转刚度低于在从第二转子51在输入轴41侧上的端部51c到与单向离合器52的布置位置P1在轴向方向上对应的对应位置P3的部分(这个部分此后被称为在第二转子51侧上的部分)处的抗扭转刚度。
表述“使得在扭转促进部50b处的抗扭转刚度低于在第二转子51侧上的部分处的抗扭转刚度”的句子意味着，在包括处于第一转子50和第二转子51被连接从而能够一体地旋转的锁定状态(在以后描述)下的单向离合器52的接头部件(接头部件7)的本体部被扭曲并且弹性变形的情形中，“在扭转促进部50b处在周向方向上的相对移位量(扭转量、扭转角度)大于在第二转子51侧上的部分处在周向方向上的相对移位量(扭转量、扭转角度)”。
第一转子50的除了扭转促进部50b之外的其余部50c(即从第一转子50的对应位置P2到在输入轴41侧上的端部50a的部分)被认为是不要求特别地考虑扭转弹性变形的部分。
将进一步描述扭转促进部50b。如上所述，在第一转子50中，在轴向方向上与单向离合器52的布置位置P1对应的对应位置P2被用作边界，并且允许这个边界的输出轴35侧用作扭转促进部50b。
另外，因为对应位置P2被设置在第一转子50的轴向中央位置C的输入轴41侧上，所以扭转促进部50b的轴向长度L1被设定为比包括第一转子50和第二转子51的接头部件(接头部件7)的本体部的全部轴向长度L的一半长。第一转子50的其余部50c的轴向长度被设定为L2。
利用包括如上所述构造的单向离合器52和扭转促进部50b的接头部件7，在风力增加、第一转子50的旋转速度增加并且第一转子50的旋转速度变得高于单向离合器52中的第二转子51的旋转速度的情形中，内环71趋向于在一个方向(图4中的逆时针方向)上相对于外环72相对地旋转。
在此情形中，利用弹性部件75的赋势力，使滚子73在使得楔形空间S更窄的方向上稍微移动，并且滚子73的接触面73a压力接触内环71的外周面71a和外环72的内周面72a，由此单向离合器52被维持在使滚子73接合在内环71和外环72之间的状态下。作为结果，内环71和外环72能够在所述一个方向上一体地旋转，由此第一转子50和第二转子51能够彼此连接从而能够一体地旋转。其中转子彼此连接从而能够一体地旋转的这个状态被称为“锁定状态”。
进而，在第一转子50的旋转速度增加之后风力变得恒定、第一转子50的旋转速度变得恒定并且第一转子50的旋转速度变得等于第二转子51的旋转速度的情形中，滚子73被保持在接合在内环71和外环72之间的状态(锁定状态)下。因此，单向离合器52被维持在内环71和外环72在所述一个方向上一体地旋转的状态下，并且第一转子50和第二转子51继续一体地旋转。
另一方面，在第一转子50的旋转速度增加之后风力降低、第一转子50的旋转速度降低并且第一转子50的旋转速度变得低于第二转子51的旋转速度的情形中，内环71趋向于在另一个方向(图4中的顺时针方向)上相对于外环72相对地旋转。在此情形中，滚子73抵抗弹性部件75的赋势力而在使得楔形空间S更宽的方向上稍微移动，由此在滚子73与内环和外环71和72之间的接合被解除。因为以此方式解除滚子3的接合，所以在第一转子50和第二转子51之间的连接被切断。连接被切断的这个状态被称为“解锁状态”。
然后，在单向离合器52中切断之后风力突然增加并且第一转子50的旋转速度突然增加并且变得高于第二转子51的旋转速度的情形中，滚子73与内环71和外环72瞬时接合，由此第一转子50瞬时连接到第二转子51。在此情形中，由于被瞬时执行的重新连接的反作用(反向作用)，指向增速器3的大的脉冲扭矩被在与第一转子50的旋转方向相反的方向上从单向离合器52瞬时施加到第一转子50。
此时，在根据该实施例的第一转子50中，设置在将动力从输出轴35传递到单向离合器52的部分中的扭转促进部50b被扭曲并弹性变形，并且指向增速器3的脉冲扭矩降低。因此，能够抑制大的脉冲扭矩被施加到增速器3的输出轴35。因此，由于由上述脉冲扭矩引起并且施加到增速器3的大的机械应力造成的对增速器3的耐久性的不利影响能够被抑制。
进而，在上述重新连接之后，第一转子50的扭转促进部50b利用其弹性恢复力恢复到它的初始状态。
如上所述，在该实施例中，第一转子50的将动力从输出轴35传递到单向离合器52的部分(即在第一转子50中包括且为了减小施加到增速器3的脉冲扭矩而要求的部分)被用作容易被扭曲并弹性变形的扭转促进部50b。
而且，在结构力学方面，即使轴具有相同的外径，中空轴的抗扭转刚度仍然低于实心轴。因此，在该实施例中，扭转促进部50b由中空轴部形成。因为扭转促进部50b如上所述由中空轴部形成，所以能够通过使用简单的构造降低在扭转促进部50b处的抗扭转刚度。
另外，在该实施例中，扭转促进部50b的轴向长度L1如上所述被设定为比接头部件(接头部件7)的本体部的全部轴向长度L的一半长，由此获得了在轴向方向上长的扭转促进部50b。换言之，获得了这样的构造，其中容易通过在扭转促进部50b处的扭转吸收上述脉冲扭矩。
第一转子50和第二转子51可以由彼此不同的材料制成，从而第一转子50的抗扭转刚度变得低于第二转子51的抗扭转刚度。例如，第一转子50可以由具有低的抗扭转刚度的材料制成，并且另一方面，可以通过着重于材料成本和强度来选择第二转子51的材料。换言之，第一转子50的材料的抗扭转刚度可以小于第二转子51的材料的抗扭转刚度。
本发明能够通过作出适当的变型实施而不受到上述实施例限制。例如，虽然在该实施例中第二转子51被设置在第一转子50的外周侧上，但是该布置可以颠倒；第一转子50可以由圆筒形部件形成并且具有轴形状的第二转子51可以被设置在圆筒形部件的内周侧上。即使在此情形中，第一转子50也设有扭转促进部50b，并且扭转促进部50b被构造成抗扭转刚度比在第二转子51侧上的部分低。进而，风力发电设备1不限于图1所示的水平轴线型而是可以是竖直轴线型的。
本申请基于在2014年1月30日提交的日本专利申请(特愿2014-015584)，并且其内容在这里通过引用并入。
附图标记的说明
1：风力发电设备
2：主轴
3：增速器
4：发电机
7：接头部件
35：输出轴
41：输入轴
50：第一转子
50a：端部
50b：扭转促进部
50c：其余部
51：第二转子
52：单向离合器
L：全部轴向长度
L1：轴向长度
P1：布置位置
P2：对应位置
P3：对应位置

Claims (7)

1.一种用于风力发电设备的接头部件，所述接头部件用于所述风力发电设备，所述风力发电设备通过由来自增速器的输出轴的扭矩使发电机的输入轴旋转而产生电力，所述接头部件包括：
第一转子，所述第一转子与所述输出轴一体地旋转；
第二转子，所述第二转子与所述第一转子共轴地设置，并且所述第二转子与所述输入轴一体地旋转；和
单向离合器，所述单向离合器被设置在所述第一转子和所述第二转子之间，当所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度时，所述单向离合器将所述第一转子和所述第二转子彼此连接从而所述第一转子和所述第二转子能够一体地旋转，并且当所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度时，所述单向离合器解除在所述第一转子和所述第二转子之间的连接，
其中在所述第一转子的将动力从所述输出轴传递到所述单向离合器的部分处，设置扭转促进部，所述扭转促进部容易被扭曲并弹性变形。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电设备的接头部件，
其中所述扭转促进部存在于所述第一转子的从所述输出轴侧上的端部到与所述单向离合器的布置位置在轴向方向上对应的位置的部分中，并且
其中使得在所述扭转促进部处的抗扭转刚度低于在从所述第二转子的在所述输入轴侧上的端部到与所述单向离合器的所述布置位置在所述轴向方向上对应的位置的部分处的抗扭转刚度。
3.根据权利要求2所述的用于风力发电设备的接头部件，
其中所述扭转促进部的轴向长度被设定为比接头部件本体部的全部轴向长度的一半长，所述接头部件本体部包括所述第一转子和所述第二转子。
4.根据权利要求1所述的用于风力发电设备的接头部件，
其中所述扭转促进部由中空轴部形成。
5.根据权利要求2所述的用于风力发电设备的接头部件，
其中所述扭转促进部由中空轴部形成。
6.根据权利要求3所述的用于风力发电设备的接头部件，
其中所述扭转促进部由中空轴部形成。
7.一种风力发电设备，包括：
主轴，通过风力使所述主轴旋转；
增速器，所述增速器包括输出轴，从所述输出轴输出所述主轴的经增速的旋转；
发电机，所述发电机包括输入轴，当所述输出轴的旋转被输入时，使所述输入轴旋转，并且所述发电机通过所述输入轴的旋转而产生电力；和
根据权利要求1至6中的任何一项所述的用于风力发电设备的接头部件，所述接头部件被设置在所述输出轴和所述输入轴之间，以使得在所述输出轴和所述输入轴之间的扭矩传递成为可能。
CN201580005867.9A 2014-01-30 2015-01-22 用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备 Expired - Fee Related CN105940218B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014015584A JP6237273B2 (ja) 2014-01-30 2014-01-30 風力発電装置用継手部材及び風力発電装置
JP2014-015584 2014-01-30
PCT/JP2015/051602 WO2015115286A1 (ja) 2014-01-30 2015-01-22 風力発電装置用継手部材及び風力発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105940218A CN105940218A (zh) 2016-09-14
CN105940218B true CN105940218B (zh) 2019-05-31

Family

ID=53756862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580005867.9A Expired - Fee Related CN105940218B (zh) 2014-01-30 2015-01-22 用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10233906B2 (zh)
EP (1) EP3101276A4 (zh)
JP (1) JP6237273B2 (zh)
CN (1) CN105940218B (zh)
WO (1) WO2015115286A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6191387B2 (ja) 2013-08-29 2017-09-06 株式会社ジェイテクト 継手構造及び風力発電装置
JP2015169143A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 株式会社ジェイテクト 発電装置及びこれに用いる軸継手装置
DE102017008878A1 (de) * 2017-09-21 2019-03-21 Imo Holding Gmbh Hauptlagereinheit für die Rotorwelle einer Windkraftanlage und Windkraftanlage
DE102018104627A1 (de) * 2018-02-28 2019-10-10 Wobben Properties Gmbh Generator einer Windenergieanlage, Windenergieanlage mit selbigem, Verfahren zum Arretieren eines Generators sowie Verwendung einer Arretiervorrichtung
CN113394912B (zh) * 2021-06-02 2022-05-10 厦门彼奥动力科技有限公司 一种用于柴油发电机组的柔性传动系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2177125Y (zh) * 1993-05-05 1994-09-14 孔庆堂 两端带轴承的桃形楔块式单向超越离合器
US6099255A (en) * 1994-10-17 2000-08-08 Lee; Wai Cheung Fluid power storage device
CN102017370A (zh) * 2008-02-21 2011-04-13 马格诺麦克斯有限公司 风涡轮传动系
CN102996366A (zh) * 2011-09-12 2013-03-27 株式会社捷太格特 发电设备
CN104254704A (zh) * 2012-04-24 2014-12-31 埃博集团有限公司 风力涡轮扭矩限制离合器系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2300259A1 (fr) * 1975-02-05 1976-09-03 Mecanique Et Metallurg Ste Gle Perfectionnements aux accouplements elastiques
DE19961643A1 (de) * 1999-12-21 2001-06-28 Canders Wolf R Schwungrad mit Speichern von Rotationsenergie
US6583528B2 (en) * 2000-06-19 2003-06-24 Indigo Energy, Inc. High performance composite flywheel
DE10119427A1 (de) 2001-04-20 2002-10-24 Enron Wind Gmbh Kopplungsvorrichtung für eine Windkraftanlage
JP4663922B2 (ja) * 2001-07-23 2011-04-06 株式会社ジェイテクト 駆動力伝達装置
JP2003056451A (ja) * 2001-08-20 2003-02-26 Seiko Epson Corp 風車発電装置
EP1647418B1 (en) * 2004-10-13 2012-06-27 Nsk Ltd. Hub unit with wheel support and bearing ring, and method of manufacturing the hub unit
EP1939479B1 (en) * 2006-09-28 2012-07-11 JTEKT Corporation Torque limiter-incorporating one-way clutch
DE102008009351A1 (de) 2008-02-14 2009-08-20 Innovative Windpower Ag Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung in einem Triebstrang
US8944947B2 (en) * 2008-03-26 2015-02-03 Jtekt Corporation Pulley unit
US8257210B2 (en) * 2008-05-27 2012-09-04 Jtekt Corporation Rotation urging mechanism and pulley device
GB0920148D0 (en) * 2009-11-17 2009-12-30 Magnomatics Ltd Magnetically geared machine for marine generation
IT1397081B1 (it) 2009-11-23 2012-12-28 Rolic Invest Sarl Impianto eolico per la generazione di energia elettrica
US8932017B2 (en) 2010-08-18 2015-01-13 Ebo Group, Inc. Wind turbine torque limiting clutch system
US9097239B2 (en) 2010-08-18 2015-08-04 Ebo Group, Inc. Wind turbine torque limiting clutch system
JP5397411B2 (ja) * 2011-05-17 2014-01-22 株式会社日本自動車部品総合研究所 流体ブレーキ装置及びバルブタイミング調整装置
JP5857561B2 (ja) 2011-09-12 2016-02-10 株式会社ジェイテクト 発電装置
JP6015061B2 (ja) * 2011-09-12 2016-10-26 株式会社ジェイテクト 発電装置
JP2014015584A (ja) 2012-07-11 2014-01-30 Sanyo Chem Ind Ltd 粘度指数向上剤組成物および潤滑油組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2177125Y (zh) * 1993-05-05 1994-09-14 孔庆堂 两端带轴承的桃形楔块式单向超越离合器
US6099255A (en) * 1994-10-17 2000-08-08 Lee; Wai Cheung Fluid power storage device
CN102017370A (zh) * 2008-02-21 2011-04-13 马格诺麦克斯有限公司 风涡轮传动系
CN102996366A (zh) * 2011-09-12 2013-03-27 株式会社捷太格特 发电设备
CN104254704A (zh) * 2012-04-24 2014-12-31 埃博集团有限公司 风力涡轮扭矩限制离合器系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10233906B2 (en) 2019-03-19
EP3101276A1 (en) 2016-12-07
JP2015140780A (ja) 2015-08-03
CN105940218A (zh) 2016-09-14
US20170009748A1 (en) 2017-01-12
JP6237273B2 (ja) 2017-11-29
WO2015115286A1 (ja) 2015-08-06
EP3101276A4 (en) 2017-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105940218B (zh) 用于风力发电设备的接头部件和风力发电设备
AU2011311151B2 (en) Gear, motor-gear unit, vehicle, generator with a gear, and force transmitting element
EP3425777B1 (en) Compound harmonic gear
CN103307140A (zh) 浮动辅助辊式超越离合器
KR101611586B1 (ko) 동심 다축 액추에이터
CN104428563A (zh) 带轮结构体
CN105873783B (zh) 用于混合动力车辆的驱动装置
JP2013231448A (ja) 一方向クラッチ及び発電装置
EP3141777A1 (en) Wave generator for wave gear device and production method for wave generator
CN106068382A (zh) 发电装置和在发电装置中使用的轴联接装置
WO2015091406A1 (en) Planetary gear, wind generator comprising a planetary gear and use of a planetary gear
CN202914580U (zh) 具有缓冲功能的单向传动装置
CN203146711U (zh) 一种以谐波减速器和交叉子轴承组合的机械力矩传动关节
CN104816629B (zh) 车辆用动力传递装置
CN103670947B (zh) 扭矩限制器、风车及风力发电装置
CN203374738U (zh) 减速传动轴承
CN103502690B (zh) 减速装置
KR101640000B1 (ko) 3방향 하중의 지지가 가능한 감속 유니트
JP6326252B2 (ja) 減速機の軸受予圧機構
CN102927157A (zh) 具有缓冲功能的单向传动装置
CN106499778A (zh) 减速机构
CN105308316B (zh) 发电设备及旋转部分支承结构
KR101872432B1 (ko) 헬릭스 기어의 추력에 의한 베어링의 마모를 방지하기 위한 감속기
CN107143633A (zh) 滚轮传动之小功率无级变速器及其方法
JP4965397B2 (ja) 摩擦型遊星動力伝達機構及びその設計方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190531

Termination date: 20200122