CN106593780A - 一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构 - Google Patents

一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构 Download PDF

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赵登利
吕超
刘勇
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明公开了一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构，包括齿轮箱，所述齿轮箱和发电机通过第一连接件连接成一体结构；所述齿轮箱内设置行星轮系，行星轮系与太阳轮一端啮合，太阳轮另一端穿过发电机的驱动轴，且与联轴器连接；所述联轴器与发电机的驱动轴固定连接。本发明用于齿轮箱和发电机的集成设计，该集成设计传动结构具有结构紧凑、传动链总长度短、重量轻及可靠性高等特点。本发明的传动结构中设置有联轴器，可以有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。

Description

一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构。
背景技术
随着风力发电技术的发展，大功率风力风电机组成为未来发展趋势。因半直驱机组兼具直驱机组和双馈机组的优势，在风力发电机组向大型化发展过程中，半直驱机组技术发展不断受到青睐。
半直驱机组多为紧凑型机组，齿轮箱和发电机采用集成设计方案，齿轮箱多为一级或两级行星传动，齿轮箱和发电机集成设计相比传统分离设计结构，具有传动链较短、机舱重量较轻及结构紧凑等特点。
目前齿轮箱和发电机集成设计应用较多的结构是齿轮箱一级或二级太阳轮通过花键连接直接驱动发电机轴，因没有联轴器，多没有考虑轴电流的影响和齿轮箱的过载保护。另外对于齿轮箱和发电机直接相连，无联轴器的机组，也有增加力矩限制器的方案，力矩限制器安装在发电机轴上，可以有效保护齿轮箱，但是存在力矩限制器打滑次数过多导致失效的风险。如力矩限制器失效，齿轮箱和发电机需要分开，重新更换力矩限制器，维护成本较高，风险较大。因此解决齿轮箱过载保护和轴电流的影响是齿轮箱和发电机集成设计的关键技术。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，针对大功率半直驱机组齿轮箱和发电机集成设计关键技术，提供一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构，解决齿轮箱过载保护和轴电流的影响。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构，包括齿轮箱，所述齿轮箱和发电机通过第一连接件连接成一体结构；所述齿轮箱内设置行星轮系，行星轮系与太阳轮一端啮合，太阳轮另一端穿过发电机的驱动轴，且与联轴器连接；所述联轴器与发电机的驱动轴固定连接。
所述联轴器第一端与涨紧套配合，所述涨紧套与太阳轮连接。
所述发电机的驱动轴端部设置驱动轴法兰，驱动轴法兰与联轴器连接。
所述联轴器第二端与联轴器法兰连接，所述联轴器法兰通过第二连接件与驱动轴法兰连接。
所述发电机的驱动轴为空心结构。
所述齿轮箱为半直驱齿轮箱。
所述发电机上固定制动器，所述联轴器上固定制动盘，所述制动器和制动盘相配合。非制动状态下，制动器(摩擦片)和制动盘脱离，是不接触的；制动状态下，制动器(摩擦片)抱死制动盘。
所述联轴器上还设置有中间管和力矩限制器。
所述发电机的驱动轴配合设置于太阳轮中部，所述联轴器配合设置于太阳轮端部。
所述发电机的驱动轴位于发电机机体内部，所述联轴器第一端设置于发电机机体后端盖处。
所述制动器固定于发电机机体的后端盖上。
所述行星轮系包括一级行星齿轮，所述一级行星齿轮安设于行星齿轮轴上。
所述行星轮系还包括二级行星齿轮，所述二级行星齿轮也安设于行星齿轮轴上，二级行星齿轮与太阳轮啮合。
本发明的有益效果为：
本发明用于齿轮箱和发电机的集成设计，该集成设计传动结构具有结构紧凑、传动链总长度短、重量轻及可靠性高等特点。
本发明的传动结构中设置有联轴器，可以有效解决齿轮箱的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机与齿轮箱对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。
本发明的传动结构中，太阳轮穿过发电机的驱动轴与联轴器连接，通过联轴器将动力传递给发电机的驱动轴，可以解决齿轮箱过载保护和轴电流的影响；同时联轴器安装在发电机的后端，维护方便且维护成本较低。
附图说明
图1为本发明的结构主视图；
图2为本发明的结构右视图；
图3为本发明的结构俯视图；
图中，1齿轮箱，2发电机，3太阳轮，4第一连接件，5制动器，6联轴器，7第二连接件，8发电机驱动轴，9驱动轴法兰，10涨紧套，11联轴器法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1-图3所示，一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构，该结构包含齿轮箱1、发电机2、联轴器6、连接件等部件。
齿轮箱1为半直驱齿轮箱，为一级或两级行星结构，齿轮箱1动力由太阳轮3直接输出，太阳轮3一端为齿轮与行星轮系啮合，一端为光轴与联轴器6通过涨紧套连接，齿轮箱通1过第一连接件4与发电机2连接。齿轮箱太阳轮3为齿轮箱1的输出轴；发电机驱动轴8和发电机驱动轴法兰9组成发电机2的输入轴，发电机2后端面上设计有安装座，用于安装制动器5；联轴器6包含联轴器涨紧套10和联轴器法兰11。齿轮箱1的输入端为法兰结构或采用锁紧盘与风力发电机组主轴连接。
行星轮系只有一级齿轮时，仅设置一级行星齿轮，一级行星齿轮安设于行星齿轮轴上。一级行星齿轮与太阳轮3啮合。
行星轮系有两级齿轮时，设置两级行星齿轮，一级行星齿轮和二级行星齿轮均安设于行星齿轮轴上，二级行星齿轮与太阳轮3啮合。
发电机2为中速永磁发电机，发电机2从后端驱动，发电机驱动轴8为空心结构，齿轮箱1太阳轮3穿过发电机驱动轴8与联轴器6连接，从后端通过联轴器6驱动发电机2，发电机驱动轴8与联轴器6通过第二连接件7连接，发电机2前端与齿轮箱1通过第一连接件4连接，齿轮箱1和发电机2通过第一连接件4连接成一体结构；发电机2后端盖上预留制动器安装座，制动器5安装于制动器安装座上。
联轴器6第一端与涨紧套10配合，涨紧套10与太阳轮4端部连接。发电机驱动轴8端部设置驱动轴法兰9，联轴器6第二端与联轴器法兰11连接，联轴器法兰11通过第二连接件7与驱动轴法兰9连接。
联轴器6为膜片式或连杆结构式联轴器，联轴器上设置制动盘、与齿轮箱输出太阳轮连接的涨紧套、与发电机驱动轴连接的法兰、具有绝缘功能的中间管和起保护作用的力矩限制器。中间管和力矩限制器一般设置于联轴器的中间位置，可以达到过载保护。联轴器6具有绝缘、力矩保护及误差补偿功能，避免齿轮箱的过载及受轴电流影响，补偿发电机2与齿轮箱1对中误差。发电机2上固定制动器5，联轴器6上固定制动盘，制动器5和制动盘相配合，非制动状态下，制动器(摩擦片)和制动盘脱离，是不接触的；制动状态下，制动器(摩擦片)抱死制动盘。
发电机驱动轴8配合设置于太阳轮3中部，联轴器6配合设置于太阳轮3端部。发电机驱动轴8位于发电机2机体内部，联轴器6第一端设置于发电机2机体后端盖处。
第一连接件4可以为法兰，第一连接件4和第二连接件7也可以为螺栓或螺栓和圆柱销的组合，或螺栓和平键的组合等，用于齿轮箱与发电机、联轴器与发电机驱动轴的连接。
本发明的工作原理：
本发明是半直驱机组传动链结构设计的一种齿轮箱1和发电机2集成设计传动链结构，该传动结构可以有效解决齿轮箱1的过载保护及轴电流影响，可以补偿发电机2与齿轮箱1对中误差及齿轮箱太阳轮的浮动量。齿轮箱1和发电机2通过第一连接件4组装成一整体结构，齿轮箱太阳轮3为齿轮箱1的输出轴，一端与齿轮箱1的行星齿轮啮合；齿轮箱太阳轮3穿过发电机2的空心驱动轴8，与联轴器6的涨紧套10连接；联轴器6通过联轴器法兰11与发电机驱动轴法兰9通过第二连接件7连接。发电机驱动轴8和发电机驱动轴法兰9组成发电机的输入轴，齿轮箱1输入端传来的动力通过太阳轮3、联轴器6传递给发电机2的输入轴。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱与发电机集成设计传动结构，其特征是，包括齿轮箱，所述齿轮箱和发电机通过第一连接件连接成一体结构；所述齿轮箱内设置行星轮系，行星轮系与太阳轮一端啮合，太阳轮另一端穿过发电机的驱动轴，且与联轴器连接；所述联轴器与发电机的驱动轴固定连接。
2.如权利要求1所述的传动结构，其特征是，所述联轴器第一端与涨紧套配合，所述涨紧套与太阳轮连接。
3.如权利要求1所述的传动结构，其特征是，所述发电机的驱动轴端部设置驱动轴法兰，驱动轴法兰与联轴器连接；所述联轴器上还设置有中间管和力矩限制器。
4.如权利要求3所述的传动结构，其特征是，所述联轴器第二端与联轴器法兰连接，所述联轴器法兰通过第二连接件与驱动轴法兰连接。
5.如权利要求1所述的传动结构，其特征是，所述齿轮箱为半直驱齿轮箱；所述发电机上固定制动器，所述联轴器上固定制动盘，所述制动器和制动盘相配合。
6.如权利要求1所述的传动结构，其特征是，所述发电机的驱动轴为空心结构；所述发电机的驱动轴配合设置于太阳轮中部，所述联轴器配合设置于太阳轮端部。
7.如权利要求6所述的传动结构，其特征是，所述发电机的驱动轴位于发电机机体内部，所述联轴器第一端设置于发电机机体后端盖处。
8.如权利要求5所述的传动结构，其特征是，所述制动器固定于发电机机体的后端盖上。
9.如权利要求1所述的传动结构，其特征是，所述行星轮系包括一级行星齿轮，所述一级行星齿轮安设于行星齿轮轴上。
10.如权利要求9所述的传动结构，其特征是，所述行星轮系还包括二级行星齿轮，所述二级行星齿轮也安设于行星齿轮轴上，二级行星齿轮与太阳轮啮合。
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