CN113195888A - 风力涡轮机的发电机-齿轮箱总成 - Google Patents

Abstract

风力涡轮机的发电机‑齿轮箱总成。风力涡轮机(100)的发电机‑齿轮箱总成(200)包括：发电机(240)，其具有发电机转子(245)；齿轮箱(220)，其包括输出轴(230)；连接总成(300)。连接总成包括：轴毂抵接表面(310)，其被设置在输出轴(230)的端部(235)处且包括多个轴螺栓孔(315)；轴毂(320)，其与发电机转子(245)相关联且包括主体(325)和第一连接部分(340)，第一连接部分具有面朝轴毂抵接表面(310)的轴抵接表面(345)及延伸穿过第一连接部分(340)的至少一个延长槽(360)。延长槽(360)的数量少于或等于轴螺栓孔(315)的数量。多个紧固件将轴毂(320)固定地连接至轴毂抵接表面(310)，各个紧固件皆延伸穿过相应的延长槽(360)和轴螺栓孔(315)。有利地，轴毂组件带有延长槽以适应固定紧固件的布置降低了必须将笨重的驱动轴或发电机转子操纵到确切位置以使彼此接合的可能性。由于槽是延长的，因此当将驱动轴设置成在组装期间抵接第一法兰时，轴毂抵接表面的轴螺栓孔更有可能与第一法兰的延长槽对准，因而更有可能在驱动轴与转子之间进行连接。

Description

风力涡轮机的发电机-齿轮箱总成

技术领域

本发明涉及将风力涡轮机的齿轮箱的输出轴固定地连接至风力涡轮机的发电机的连接总成(connection assembly)、以及将风力涡轮机的齿轮箱的输出轴连接至风力涡轮机的发电机的方法。本发明还涉及发电机-齿轮箱总成(generator-gearbox assembly)和风力涡轮机。

背景技术

组装风力涡轮机的一个非常具有挑战性的方面在于将齿轮箱输出端连接至风力涡轮机的发电机输入端。

常规地，发电机转子和齿轮箱是借助于螺栓连接在齿轮箱的输出轴处的。在输出轴的外端处，通常以某一布置设置多个螺栓孔。在这样的配置中，发电机的转子的连接部件具有对应数量和布置的螺栓孔。为了连接发电机和齿轮箱的输出轴，将输出轴设置成抵接发电机的连接部件。然后输出轴和/或发电机转子需要进行移动和/或旋转，使得输出轴的螺栓孔和发电机转子的螺栓孔完美对准。只有这样，螺栓才能穿过输出轴和发电机两者的螺栓孔并且被牢固地固定。为了确保固定连接，螺栓必须穿过输出轴的各个螺栓孔以及发电机的各个螺栓孔。

在风力涡轮机动力总成的组装期间，发电机的转子和齿轮箱输出轴通常被锁定到随机位置，并且仅可以在有限程度上进行移动或旋转。零件的重量以及安装这些零件的紧密空间使得准确操纵变得更加困难。通常，不管怎样仅输出轴可以旋转最大4度，并且需要特殊的工具来实现这一点。结果，相对于发电机的螺栓孔将输出轴设置在正确位置以进行附接是非常困难的。

正是在这种背景下设计了本发明。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种风力涡轮机的发电机-齿轮箱总成，该发电机-齿轮箱总成包括：发电机，该发电机具有采用发电机转子的形式的旋转部件；齿轮箱，该齿轮箱包括输出轴；以及连接总成。该连接总成包括：轴毂(hub)抵接表面，该轴毂抵接表面设置在输出轴的端部处并且具有多个轴螺栓孔；轴毂，该轴毂与发电机转子相关联并且包括主体和第一连接部分，该第一连接部分具有面朝轴毂抵接表面的轴抵接表面以及延伸穿过第一连接部分的至少一个延长槽(elongated slot)。延长槽的数量少于或等于轴螺栓孔的数量。多个紧固件将轴毂固定地连接至轴毂抵接表面，各个紧固件皆延伸穿过相应的延长槽和轴螺栓孔。

注意，在本讨论中，连接部分可以是圆形法兰。

将轴毂设置为固定附接至旋转部件并且具有带延长槽的第一法兰减少了必须将笨重的驱动轴操纵到确切位置以附接至旋转部件的可能性。由于槽是延长的，因此，当将驱动轴设置成在组装期间抵接第一法兰时，轴毂抵接表面的轴螺栓孔更有可能与第一法兰的延长槽对准，因而更有可能在驱动轴与旋转部件之间进行连接。如果延长槽的数量小于或等于轴螺栓孔的数量，则槽可以做得更大，并且轴毂抵接表面的轴螺栓孔更有可能与第一法兰的延长槽对准，因此可以进行牢固连接。

在每两个相邻的槽之间，存在桥接部分，根据该桥接部分的宽度和相对于轴毂抵接表面的旋转位置，该桥接部分可以覆盖一个或更多个轴螺栓孔。在具有多个槽的情况下，桥接部分的数量将等于槽的数量。当桥接部分的宽度使得这些桥接部分绝不会覆盖多于一个轴螺栓孔并且轴螺栓孔的数量是槽的数量的倍数时，只有两种旋转配置是可能的。桥接部分正好终止于两个轴螺栓孔之间并且所有轴螺栓孔均可以容纳紧固件的一种构造。以及各个桥接部分皆部分或全部挡住一个轴螺栓孔的一种配置。在后一种配置中，可以容纳紧固件的轴螺栓孔的数量等于轴螺栓孔的数量减去槽的数量。如果槽的数量不是槽的数量的倍数，则被挡住的轴螺栓孔的数量将介于零与总槽数量之间。

优选地，连接总成还包括垫圈，并且垫圈包括多个垫圈螺栓孔。紧固件可以依次延伸穿过垫圈螺栓孔、延长槽以及轴螺栓孔。与槽的延长形状相比，可以将垫圈螺栓孔整形成与螺栓的形状和尺寸相匹配，从而允许螺栓端头围绕垫圈螺栓孔的整个圆周接触垫圈。这种垫圈可以提供比螺栓直接插入延长槽中时更牢固的连接。

出于本论述的目的，术语“垫圈”应被解释为类似垫片的部件，它充当两个组件之间的中间部件，以平衡这两个组件之间的压应力。因此，垫圈可以是可以被容纳在单个螺栓上的小材料环。另选地，垫圈可以是更大的环或环节段，它被几个孔穿透，这些孔中的各个孔皆适于容纳贯穿其的螺栓。

垫圈螺栓孔的数量可以等于轴螺栓孔的数量。利用这样的垫圈，并且在不挡住任何轴螺栓孔的配置下，所有垫圈螺栓孔均可以容纳螺栓。在轴螺栓孔中的一个或更多个轴螺栓孔被挡住的配置下，更少的螺栓孔可以容纳螺栓。对于更标准化的组装过程，可以优选始终使用等于轴螺栓孔的数量减去槽的数量的螺栓的数量。当这意味着不使用多于一个完全可进入的轴螺栓孔时，未使用的轴螺栓孔优选围绕垫圈的圆周对称分布。

另选地，垫圈螺栓孔的数量可以等于轴螺栓孔的数量减去延长槽的数量。由于仅使用该数量的螺栓就足以确保连接总成的牢固连接，因此不会遗漏缺失的孔。通过围绕垫圈的圆周对称分布缺失的孔，确保所使用的螺栓也对称分布。因此，这种特殊的垫圈可以很容易地决定使用哪些轴螺栓孔来实现最佳牢固连接。

在优选实施方式中，轴螺栓孔的数量等于延长槽的数量的倍数。这使得可以有相同数量的螺栓穿过各个延长槽，从而可以确保连接总成的对称平衡。

紧固件/螺栓的数量可以等于轴螺栓孔的数量。这仅在当驱动轴被设置成在组装期间抵接轴毂时，轴毂抵接表面的轴螺栓孔与第一法兰的延长槽完美对准的情形下是可能的。另选地，螺栓的数量可以等于轴螺栓孔的数量减去延长槽的数量。这更有可能是仅当驱动轴被设置成在组装期间抵接轴毂时，轴毂抵接表面的轴螺栓孔与第一法兰未对准的场景。无论螺栓的数量是等于轴螺栓孔的数量还是等于轴螺栓孔的数量减去延长槽的数量，连接总成都提供牢固连接。

在优选实施方式中，轴螺栓孔是围绕轴毂抵接表面的一个或更多个同心圆分布的。这使得能够简化连接总成的安装。轴螺栓孔可以围绕轴毂抵接表面的一个或更多个同心圆大致均匀分布。这确保了对称地平衡化连接总成。

第一法兰可以从所述主体的轴端起延伸，并且轴毂可以包括从所述主体的旋转部件端部起延伸的第二法兰，该第二法兰用于将轴毂固定地附接至旋转部件。第二法兰是优选的，因为它简化了将轴毂固定地附接至旋转部件的过程。第二法兰的圆周可以大于第一法兰的圆周。这是因为将轴毂尽可能靠近地固定至外圆周旋转部件和轴毂抵接表面的外圆周对于牢固连接是有利的，并且因为旋转部件通常比轴毂抵接表面大得多。所述主体可以具有大致截头圆锥形状的部分。这确保载荷在贯穿连接总成对称地平衡。在截头圆锥状主体部分的情况下，截头圆锥状主体部分的约45度的壁角度提供了通过轴毂的更好通路，这在接近可维修组件(诸如传感器)方面是有利的。应注意，其它角度也是可接受的，例如约40度。而且，更大的角度(例如60度或以上)可以在从主体过去后接近组件方面提供进一步的优势。出于本公开的目的，所表达的角度被认为取自主体壁区段的线到转子的旋转轴线(该旋转轴线通常是水平的)。

所述主体还可以包括辅助组件部分，该辅助组件部分向辅助组件提供连接区。辅助组件部分可以与截头圆锥状主体部分相邻。辅助组件部分和截头圆锥状主体部分一起可以位于第一法兰与第二法兰之间。

本发明延伸至风力涡轮机的发电机-齿轮箱总成，该发电机-齿轮箱总成包括：发电机，该发电机具有发电机转子；齿轮箱，该齿轮箱包括输出轴；以及上面提到的连接总成；其中，连接总成的轴毂抵接表面被设置在输出轴的端部处，并且连接总成的轴毂的主体被固定地附接至发电机的发电机转子。

本发明还延伸至包括上面提到的发电机-齿轮箱总成的风力涡轮机。

根据本发明的另一方面，提供了一种将风力涡轮机的齿轮箱的输出轴连接至风力涡轮机的发电机的方法；所述方法包括以下步骤：在输出轴的端部处设置轴毂抵接表面，轴毂抵接表面包括多个轴螺栓孔；设置轴毂，该轴毂与发电机转子相关联并且包括主体以及从该主体起延伸的第一法兰，第一法兰具有抵接轴毂抵接表面的轴抵接表面、以及延伸穿过第一法兰的一个或更多个延长槽，延长槽的数量少于或等于轴螺栓孔的数量；将轴毂抵接表面设置成抵接轴抵接表面；设置垫圈，该垫圈包括多个垫圈螺栓孔；将垫圈设置成与第一法兰相邻；旋转垫圈，直到垫圈螺栓孔的至少一部分与延长槽对准并且与轴螺栓孔对准；设置多个紧固件；将紧固件依次插入通过垫圈螺栓孔、延长槽以及轴螺栓孔；以及牢固地紧固紧固件。

在该方法中，插入所述多个紧固件的步骤可以包括：识别通过所述一个或更多个延长槽完全可见的轴螺栓孔以用于插入相应紧固件，其中，该识别步骤是在发电机转子相对于轴毂抵接表面不旋转的情况下实现的。因此，轴毂抵接表面中的所有必要的螺栓式连接均可以通过延长槽来进行识别，这意味着螺栓孔变得完全可见，而不是必须物理地旋转转子的笨重组件或者齿轮箱轴。

附图说明

下面参照附图，仅通过示例的方式对本发明的上述和其它方面进行描述，其中：

图1是包括机舱和转子的风力涡轮机的示意图；

图2是图1的机舱和转子的示意图，机舱包括发电机-齿轮箱总成；

图3是图2的发电机-齿轮箱总成的至少一部分的剖面；

图4是图2的发电机-齿轮箱总成的输出轴的一部分的示意图；

图5是根据本发明的实施方式的图2的发电机-齿轮箱总成的轴毂的立体图；

图6是根据本发明的实施方式的图2的发电机-齿轮箱总成的轴毂的立体图；

图7是根据本发明的实施方式的图2的发电机-齿轮箱总成的轴毂和输出轴的立体图；

图8是根据本发明的实施方式的图2的发电机-齿轮箱总成的轴毂和输出轴的正视图；

图9是可以被用作根据本发明的连接总成的一部分的垫圈的示意图；

图10是根据本发明的实施方式的图2的发电机-齿轮箱总成的连接总成的立体图；以及

图11是轴毂的另选配置的立体图。

在附图中，相同的特征由相同的标号指示。

具体实施方式

风力涡轮机使用具有多个转子叶片的大型转子将风的动能转换成电能。典型的水平轴风力涡轮机(HAWT)包括：塔、处于塔顶的机舱、被安装至机舱的旋转轴毂或“转子”以及被联接至轴毂的多个风力涡轮机转子叶片。根据风向，机舱和转子叶片通过用于旋转机舱的偏航系统以及用于旋转叶片的变桨距系统(pitch system)来转动并引导到最佳方向。机舱容纳风力涡轮机的许多功能组件，例如包括发电机、齿轮箱、传动系统和转子制动器组件、以及用于将转子处的机械能转换成电能以提供给电网的转换器设备。齿轮箱逐步增加低速主轴的转速并且驱动齿轮箱输出轴。齿轮箱输出轴又驱动发电机，该发电机将齿轮箱输出轴的旋转转换成电力。由发电机生成的电力然后可以在被供应给适当的消费者(例如电网配电系统)之前根据需要被转换。不使用齿轮箱的所谓“直接驱动”风力涡轮机也是已知的。在直接驱动风力涡轮机中，发电机是由连接至转子的轴直接驱动的。

现在将描述本发明的具体实施方式，其中将详细讨论许多特征以便提供对如权利要求中限定的本发明构思的透彻理解。然而，对于技术人员显见的是，可以在没有具体细节的情况下实施本发明，并且在一些情况下，不详细描述公知的方法、技术以及结构，以免不必要地模糊本发明。

为了将本发明的实施方式置于合适的背景中，首先将参照图1，图1例示了可以实现本发明的实施方式的典型水平轴风力涡轮机(HAWT)100。在该背景下应注意的是，风力涡轮机100可以是陆上的或海上的。而且，尽管所讨论的风力涡轮机被称为具有“水平轴线”，但是本领域技术人员应意识到，出于实践的目的，所述轴线通常略微倾斜，以防止在强风情况下转子叶片与风力涡轮机塔之间发生接触。

图1示出了风力涡轮机100，该风力涡轮机包括塔120、转子140以及机舱160。机舱160通过偏航系统(未示出)可旋转地安装在塔120上，以使转子140能够偏航到风向中。转子140可旋转地安装在机舱160上。转子140包括转子轴毂145以及被联接至转子轴毂145的三个转子叶片150。

机舱160容纳风力涡轮机100的许多功能组件，包括传动系统、发电设备和转子制动器组件、以及用于将风的机械能转换成电能以提供给电网配电系统的转换器设备。如图2和图3所示，机舱160容纳转子轴170，该转子轴在转子轴170的转子端175处固定地连接至转子轴毂145。机舱160还包括发电机-齿轮箱总成200，该发电机-齿轮箱总成在转子轴170的齿轮箱端180(与转子端175相对)处固定地连接至低速转子轴170。

发电机-齿轮箱总成200包括齿轮箱220和发电机240。齿轮箱220被固定地连接至转子轴170的齿轮箱端180并且包括沿纵向轴线L延伸的输出轴230。齿轮箱220还包括齿轮级225，该齿轮级逐步增加转子轴的相对较慢旋转，以使输出轴230以更适合发电机240的更高速度旋转。高速输出轴230在输出轴230的前端235(与齿轮箱220的齿轮225相对)处固定地连接至发电机240。

发电机240被配置成使用输出轴230的旋转能量来发电。为此，发电机240包括：发电机转子245，该发电机转子被固定地连接至输出轴230并且随着输出轴230的旋转而旋转；以及包括关联的绕组(未示出)的发电机定子250。

根据本发明，为了将齿轮箱220的输出轴230固定地连接至发电机240，发电机-齿轮箱总成200包括连接总成300。连接总成300包括轴毂抵接表面310、轴毂320以及多个螺栓(未示出)，下面对其中每一个进行详细描述。在一个实施方式中，连接总成300包括采用垫圈形式的中间构件或“联接部件”，该中间构件确保连接总成300的更牢固连接。

如图4所示，轴毂抵接表面310被设置在输出轴230的前端235处。轴毂抵接表面310可以根据需要与输出轴230成一体，固定地附接至输出轴230或者可拆卸地附接至输出轴230。换一种方式表达，轴毂抵接表面310可以设置在与输出轴230不同的组件上。为了在输出轴230与发电机转子245之间实现最佳转矩传递，轴毂抵接表面310与输出轴230之间需要旋转紧密连接。

轴毂抵接表面310包括多个轴螺栓孔315。轴螺栓孔315是围绕轴毂抵接表面310的圆圈分布的，并且优选地位于轴毂抵接表面310的外圆周附近，以便允许最大数量的螺栓(未示出)和最牢固的可能连接总成300。轴螺栓孔315是围绕轴毂抵接表面310的圆圈大致均匀分布的。圆形和对称布置最适合承载高载荷。

此时应注意，轴毂320可以直接或间接地抵接输出轴230的轴毂抵接表面310，因为可以包括一个或更多个中间部件，诸如前述垫圈。另一示例是可以包括一个或更多个摩擦垫片。而且，这样的中间部件对于将轴230固定至轴毂的螺栓可以是通用的，但是各个螺栓皆可以包括其自己的相应中间部件(例如，各个螺栓上设置的小垫圈)。

现在将参考图5、图6、图7以及图8来描述轴毂320。图5和图8皆以立体图示出轴毂320，而图6和图7皆示出了轴毂320的剖面。应意识到，图6、图7以及图8中的轴毂310的视图是从与图5相反的观察方向观察的。

轴毂320包括沿着纵向轴线L延伸的主体325。轴毂320被设置为固定地附接至输出轴230的轴毂抵接表面310。为此，轴毂320包括从主体325的轴端326起延伸的大致圆形的第一连接部分或“法兰”340。第一法兰340大致在垂直于纵向轴线L的平面中延伸。在图4至图8中，第一法兰340在第一法兰340的外边缘处毗连主体325。第一法兰340还可以在第一法兰340的内边缘处毗连主体325，可是这会使在连接总成300的组装期间将第一法兰340固定地附接至轴毂抵接表面310的过程变复杂，因为与轴毂主体325的锐角可能会使螺栓更难被触及和紧固。

此时应注意，尽管法兰340是沿轴向方向相对较薄的组件，但是如图所示，这不应被视为限制。而是相反，法兰340的功能应当被认为是最重要的。法兰340的作用是使得轴毂能够连接至输出轴230，因此该功能可以由更厚尺寸的法兰或“连接部分”来提供。因此，本文所使用的术语“法兰”不应被排它地解释为需要相对较薄的径向延伸表面或轴环，而应涵盖使得轴毂主体325能够通过一系列螺栓连接至轴抵接表面310的连接部分的其它构造，如将描述的。

第一法兰340包括轴抵接表面345，该轴抵接表面用于抵接输出轴230的轴毂抵接表面310。在一个实施方式中，第一法兰340包括垫圈抵接表面350(与轴抵接表面345相反)，该垫圈抵接表面用于抵接垫圈380。第一法兰340还包括多个延长槽360，该延长槽延伸通过或穿透第一法兰340。如可以在图5至图8中看出，延长槽360在第一法兰340处围绕圆圈成弧形。重要的是，第一法兰340的延长槽360的布置对应于轴毂抵接表面310的轴螺栓孔315的布置。即，它们可以被认为共用相同的“节圆直径(pitch circle diameter)”。

第一法兰340的任意两个延长槽360之间的弧长优选不大于轴毂抵接表面310的任意两个轴螺栓孔315之间的弧长，因为否则第一法兰340的材料就可能同时覆盖所述轴螺栓孔315中的多于一个轴螺栓孔。为了法兰340的最佳结构强度，使用具有圆形边缘365的延长槽360可能是有益的。虽然第一法兰340中的延长槽360的数量可以从轴毂320到轴毂320改变，但是为了确保平衡连接总成300，特定轴毂320中的所有槽360优选地具有相同的长度。另选地，两个或更多个不同长度的槽360可以围绕法兰340的圆周对称地设置。

在图7和图8中，输出轴230的轴毂抵接表面310被示出为抵接第一法兰340的轴抵接表面345。第一法兰340和轴毂抵接表面310同心地设置。在该实施方式中，第一法兰340中的延长槽360的数量小于轴中的轴螺栓孔315的数量，并且槽长度足够大以始终允许进入轴螺栓孔315中的至少两个轴螺栓孔，而不考虑第一法兰340相对于轴毂抵接表面310的相对取向。此外，轴螺栓孔315的数量是延长槽360的数量的倍数，确保可以将相同数量的螺栓插入通过各个延长槽360以实现平衡连接。

在图8所示的“完美对准的”最佳相对取向中，正好三个轴螺栓孔315可完全进入延长槽360中的各个延长槽。在这种配置中，可以插入各个延长槽360的螺栓(未示出)的数量等于轴螺栓孔315的数量除以延长槽360的数量。

如果图8的轴毂320旋转一小角度，则延长槽360和轴螺栓孔315将“发生未对准”：即，轴螺栓孔315中的一些轴螺栓孔被第一法兰340部分或完全挡住，使得螺栓(未示出)不能穿过延长槽360以及这些轴螺栓孔315中的各个轴螺栓孔。当以这种方式发生未对准时，可以安装的螺栓(未示出)的数量等于轴螺栓孔315的数量减去延长槽360的数量。换一种方式表达，可以插入各个延长槽360的螺栓的数量等于可用螺栓的总量除以延长槽360的数量。

在减少第一法兰340的延长槽360的数量并因此也减少延长槽360之间的法兰材料的总量方面，当第一法兰被设置成抵接轴毂抵接表面310时，较少的轴螺栓孔315被第一法兰340挡住。然而，具有更少但更长的延长槽360的第一法兰340也可能更易碎。

轴毂320还被设置为固定附接至发电机240的发电机转子245。为此，轴毂320包括大致圆形第二连接部分或“法兰”370(最佳参见图7和图8)，该第二连接部分或“法兰”370从主体325的发电机端327(与轴端326相反)起延伸。就像第一法兰340一样，第二法兰370大致在垂直于纵向轴线L的平面中延伸。即，第一法兰340和第二法兰345平行延伸。在图4至图8中，第二法兰370在第二法兰370的内边缘处毗连主体325。第二法兰370还可以在第二法兰370的外边缘处毗连主体325，可是这会使在连接总成300的组装期间将第二法兰370固定地附接至发电机240的过程变复杂，因为与轴毂主体325的锐角可能会使螺栓更难被触及和紧固。

可以设想，实践的配置将是轴毂320作为与发电机转子245分开的组件，这就是所例示的实施方式被示出为包括第二法兰370的原因。然而，应注意，情况不必如此并且轴毂320可以是发电机转子245的支承结构的组成组件。在任一情况下，轴毂320可以被认为与发电机转子245“相关联”。

第二法兰370借助于发电机螺栓(未示出)固定地附接至发电机240。为此，第二法兰370包括法兰螺栓孔375，如图7所示，并且发电机转子245包括定子螺栓孔(未示出)。定子螺栓孔位于发电机转子245的外圆周附近，以利用最大数量的发电机螺栓(未示出)并且确保最强可能连接。

轴毂320被设置成使得第二法兰370的圆周大于第一法兰340的圆周，这是因为轴和轴毂抵接表面310小于发电机240和发电机转子245。将第一法兰340和第二法兰345大致同心地设置以用于平衡和更高效地转变旋转力。轴毂320的主体325在第一法兰340与第二法兰370之间延伸，并因此，轴毂320的主体是大致截头圆锥主体325。主体325可以是实心的，如图8和图7所示，或者它可以设置有允许通过主体进入的合适孔，诸如圆形开口330(如图5所示)或网格状结构335(如图6所示)。

应注意，在所例示的实施方式中，截头圆锥主体的壁区段与发电机的主轴线(即，旋转轴向L)限定了约45度的角度，该主轴线通常是水平的。这是有益的，因为它有助于维护工作获得通过主体325的通路，例如接近可能需要调节或移除的组件或传感器。45度的角度只是一示例，因而应意识到其它角度是可接受的，小于或大于45度。例如，40度的角度仍然可以提供有用的通路，60度的角度可以提供改进的通路。

另选地，轴毂320不包括第二法兰370，并且轴毂320通过轴毂325的主体325直接固定地附接至发电机240。在另一实施方式中，轴毂320可以与发电机240成一体。

现在参照图9描述区段380。应注意，垫圈也可以被称为中间部件、部件或垫圈部件。然而，为简单起见，此处将使用术语“垫圈”。

由于第一法兰340的各个延长槽360大于轴的各个轴螺栓孔315，因此使用垫圈380以便为连接总成300提供更牢固的连接可能是有益的。垫圈380可以是大致圆形盘385并且可以具有大致圆形开口390：即，垫圈380可以大致是环形的，以便减轻重量和所使用的材料量。

在该实施方式中，垫圈380包括围绕垫圈380的圆圈分布的垫圈螺栓孔395。垫圈螺栓孔395优选地具有与轴螺栓孔315相同的尺寸并且与所使用的螺栓的直径匹配。重要的是，许多垫圈螺栓孔395的布置对应于轴毂抵接表面310的相应轴螺栓孔315的布置以及第一法兰340的延长槽360。因此，螺栓可以穿过垫圈孔、延长槽以及轴螺栓孔，从而提供在连接总成300中紧密配合所需的夹紧和摩擦。

垫圈380中的垫圈螺栓孔395的数量优选等于轴螺栓孔315的数量或轴螺栓孔315的数量减去延长槽360的数量。当垫圈螺栓孔395的数量等于轴螺栓孔315的数量时，垫圈380的垫圈螺栓孔395的布置对应于轴毂抵接表面310的轴螺栓孔315的布置。当垫圈螺栓孔395的数量等于轴螺栓孔315的数量减去延长槽360的数量时，除了每第n个垫圈螺栓孔395缺失外，垫圈380的垫圈螺栓孔395的布置对应于轴毂抵接表面310的轴螺栓孔315的布置，其中，n是轴螺栓孔315的数量除以延长槽360的数量。因此，连接力总是环绕垫圈380均匀分布的。

因为垫圈380是松动零件，所以它可以自由旋转，直到垫圈螺栓孔395与通过延长槽360可见的轴螺栓孔315对准。垫圈380允许容易地连接输出轴230和发电机240，这是因为只有垫圈380需要旋转以形成附接而不是输出轴230或发电机转子245，并且因为垫圈380比输出轴230或发电机转子245更容易操纵。

图10示出了抵接第一法兰340的垫圈抵接表面350的垫圈380、以及第一法兰340的抵接输出轴230的轴毂抵接表面310的轴抵接表面345。第一法兰340、轴毂抵接表面310以及垫圈380全部大致同心地设置。该垫圈380缺少每第三个垫圈螺栓孔395。尽管不可见，但是因为它夹在轴毂320与齿轮箱输出轴230的轴毂抵接表面310之间，所以第一法兰340具有数量与垫圈380中“缺失”的垫圈螺栓孔395的数量相等的延长槽360，并且轴毂抵接表面310具有数量等于垫圈螺栓孔395的数量加上延长槽360的数量的轴螺栓孔315。

由于第一法兰340的任意两个相邻的延长槽360之间的弧长小于轴毂抵接表面310的任意两个相邻的轴螺栓孔315之间的弧长，因此每当输出轴230和第一法兰340被设置为抵接时，与延长槽360的数量相等的数量的轴螺栓孔315可以被第一法兰340挡住。

通过设置垫圈380以使垫圈螺栓孔395与未被挡住的轴螺栓孔315对准，并且将螺栓依次插入通过垫圈380的垫圈螺栓孔395、通过第一法兰340以及通过轴毂抵接表面310中的未被挡住的轴螺栓孔315，实现了轴毂320与轴毂抵接表面310之间的固定连接。在该配置中，垫圈380的圆圈中的不存在垫圈螺栓孔395的部位与第一法兰340中的延长槽360之间的部位对准。

尽管没有使用所有轴螺栓孔315来进行连接，但是这样的布置是非常牢固的。无需轴毂320和输出轴230完美对准即可实现这种牢固的连接。由于操纵输出轴230或发电机转子245非常困难，因此这种完美对准几乎总是不太可能。

在延长槽360和轴螺栓孔可以完美对准的同时，不需要使用与轴螺栓孔的数量相等的数量的螺栓来确保牢固的连接。实际上，这就是为什么根据本发明总是可以使用具有等于轴螺栓孔的数量减去延长槽的数量的垫圈螺栓孔的数量的垫圈的原因。

另选地，可以使用垫圈380，该垫圈具有与轴毂抵接表面310的轴螺栓孔315的数量和空间布置相对应的垫圈螺栓孔395的数量和空间布置。然而，被两个延长槽360之间的法兰材料挡住的垫圈螺栓孔395不能被用于插入螺栓(未示出)。

连接总成300的示例性实施方式包括：具有二十一个轴螺栓孔315的轴毂抵接表面310、具有三个延长槽360的第一法兰340、以及具有二十一个或十八个垫圈螺栓孔395的垫圈380。即使在延长槽360和轴螺栓孔315未对准时，也可以使用十八个螺栓，从而确保输出轴230与发电机240之间的连接非常牢固。

现在，对组装上述连接总成300以及将输出轴230连接至发电机240的方法进行描述。

该方法包括以下步骤：在输出轴230的端部处设置轴毂抵接表面310。这可以包括由输出轴230一体地形成轴毂抵接表面310，将限定轴毂抵接表面310的组件固定地附接至输出轴230，或者将轴毂抵接表面310可移除地附接至输出轴230。

该方法然后包括以下步骤：设置轴毂320，以及将轴毂320固定地附接至发电机240。这可以包括：将轴毂320的第二法兰370固定地附接至发电机240，或者将轴毂320的主体325直接连接至发电机240。另选地，轴毂320可以在设置轴毂抵接表面310之前连接至发电机240，或者轴毂320由发电机240一体地形成而不需要被附接。

然后，输出轴230的轴毂抵接表面310被设置成抵接轴毂320的轴抵接表面345。在这个位置中，轴毂抵接表面310和第一法兰340被尽可能同心地设置。此时，延长槽360和轴螺栓孔315最有可能未对准，使得与延长槽360的数量相等的数量的轴螺栓孔315被第一法兰340挡住。接下来，该方法包括以下步骤：设置垫圈380，以及将该垫圈设置成与第一法兰340相邻。垫圈380被设置成抵接轴毂320的垫圈抵接表面350，在那里垫圈可以容易地旋转。

该方法然后包括以下步骤：旋转垫圈380直到垫圈螺栓孔395的至少一部分与延长槽360并且与轴螺栓孔对准，即，直到至少数量等于轴螺栓孔315的总数量减去延长槽360的数量的垫圈螺栓孔315对准未被挡住的轴螺栓孔315。该方法然后包括以下步骤：设置螺栓(未示出)；将螺栓依次插入通过垫圈螺栓孔395、延长槽360以及轴螺栓孔315；以及牢固地紧固螺栓。

情况通常是这样的，如果延长槽360和轴螺栓孔315没有完美对准，则使用的螺栓(未示出)的数量等于轴螺栓孔315的总数量减去延长槽360的数量。巧合的是，如果延长槽360和轴螺栓孔315完美对准，则使用数量与轴螺栓孔315的数量相同的螺栓，或者使用数量等于轴螺栓孔315的总数量减去延长槽360的数量的螺栓。两种选择都确保了输出轴230与轴毂抵接表面310之间的牢固连接。

本领域技术人员应意识到，本发明仅通过示例的方式进行了描述，并且可以采用多种另选方法。

例如，在一个实施方式中，第一法兰仅具有一个延长槽360，该延长槽沿圆圈完全围绕第一法兰340延伸。该实施方式尽管在技术上可行，但是可能不是太优选的，这是因为仅具有一个槽360的第一法兰340更难操纵。

在另一实施方式中，轴螺栓孔315、延长槽360以及垫圈380是围绕两个或更多个同心圆分布的，从而允许更牢固的连接。

在上述实施方式中，使用了术语“螺栓”来指被用于将轴毂连接至轴的机械螺纹紧固件。然而，应注意，在本发明内可以使用其它合适的机械紧固件，例如螺钉、螺杆或螺柱。而且，可以使用不同紧固件的混合。由于需要在轴毂主体325与该轴毂主体所附接至的组件之间施加压缩力，因此螺纹紧固件是优选的。然而，诸如销钉的非螺纹紧固件可以与螺纹紧固件组合使用。

在另一实施方式中，第一法兰340中的延长槽360的数量等于输出轴中的轴螺栓孔315的数量。由于延长槽360是延长的，因此这种布置允许输出轴230和轴毂在组装期间的轻微未对准。轴螺栓孔315不必正好在延长槽360的中心对正。然而，如果法兰材料部分或完全挡住轴螺栓孔315，则齿轮箱输出轴230(和/或发电机转子345)必须旋转一小角度，以便不挡住轴螺栓孔315。虽然这在自动对准延长槽360和轴螺栓孔315方面可能不是理想的实施方式，但是它确实确保所有轴螺栓孔315都可以实际被使用，并且获得更牢固的连接。

应注意，尽管本发明是参照被连接至风力涡轮机发电机的转子部分的风力涡轮机输出轴来描述的，但是本发明不限于这种特定的应用。连接总成300也可以适于将其它驱动轴固定地连接至旋转部件。在难以将驱动轴与第二旋转部件旋转对准的任何情形下，这种连接总成300的优点将是显而易见的。

在所例示的实施方式中，轴毂320包括在第一连接法兰340与第二连接法兰370之间延伸的截头圆锥主体325。然而，可以设想其它配置。图11示出了这些另选配置中的一种配置，其中与前面附图相同的部分用相同的标号标记。

在该实施方式中，轴毂320包括：第一连接法兰340、第二连接法兰370以及在第一连接法兰与第二连接法兰之间延伸的主体325。以相同的方式，第一法兰340被延长槽360穿过以附接至与齿轮箱输出轴相关联的轴毂抵接表面310(图11中未示出)。

主体325具有截头圆锥形的并且在朝着第二法兰370延伸时从第一法兰340径向向外张开的部分325a。然而，在该实施方式中，应注意，截头圆锥部分325a没有像先前实施方式的情况那样并入第二法兰370中。而是相反，在这个实施方式中，所述主体包括具有恒定直径的另一部分325b，并且在截头圆锥区段325a的径向外边缘与第二法兰370之间沿轴向方向延伸。注意，恒定直径部分325b的直径大于截头圆锥部分325a的直径，因此限定了一对相反的轴向面对的圆形连接表面/法兰398。恒定直径部分325b可以提供辅助功能。例如，恒定直径部分325b的径向外表面可以为发电机制动器布置提供摩擦表面或夹紧表面。在所例示的实施方式中，所述法兰398中的一个法兰设置有一系列孔400(为清楚起见，仅示出了这些孔中的两个孔)，这些孔例如可以与合适的机械紧固件配合以将制动器盘固定至主体325。其它配置也是可以的。恒定直径部分325b因此可以被认为是主体325的辅助组件部分，因为该恒定直径部分允许将辅助组件接合、联接或固定至主体325。

在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，这些和其它变化都是可以的。

Claims (18)

1.一种风力涡轮机(100)的发电机-齿轮箱总成(200)，所述发电机-齿轮箱总成包括：

发电机(240)，所述发电机具有发电机转子(245)；

齿轮箱(220)，所述齿轮箱包括输出轴(230)；以及

连接总成(300)，所述连接总成(300)包括：

轴毂抵接表面(310)，所述轴毂抵接表面被设置在所述输出轴(230)的端部(235)并且包括多个轴螺栓孔(315)；

轴毂(320)，所述轴毂与所述发电机转子(245)相关联并且包括主体(325)和第一连接部分(340)，所述第一连接部分具有面朝所述轴毂抵接表面(310)的轴抵接表面(345)以及延伸通过所述第一连接部分(340)的至少一个延长槽(360)，延长槽(360)的数量小于或等于轴螺栓孔(315)的数量；以及

多个紧固件，所述多个紧固件将所述轴毂(320)固定地连接至所述轴毂抵接表面(310)，各个紧固件皆延伸通过相应的延长槽(360)和轴螺栓孔(315)。

2.根据权利要求1所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述第一连接部分(340)具有延伸通过所述第一连接部分的多个延长槽(360)，其中，各个紧固件皆延伸通过延长槽(360)和轴螺栓孔(315)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述连接总成(300)还包括垫圈(380)，所述垫圈包括多个垫圈螺栓孔(395)，并且其中，各个紧固件依次延伸通过垫圈螺栓孔(395)、所述或各个延长槽(360)以及轴螺栓孔(315)。

4.根据任一前述权利要求所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述轴螺栓孔(315)是围绕所述轴毂抵接表面(310)的一个或更多个同心圆分布的。

5.根据权利要求4所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述轴螺栓孔(315)围绕所述轴毂抵接表面(310)的所述一个或更多个同心圆大致均匀分布。

6.根据任一前述权利要求所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述第一连接部分(340)从所述主体(325)的轴端(326)起延伸，并且所述轴毂(320)包括第二连接部分(370)，所述第二连接部分从所述主体(325)的旋转部件端(237)起延伸以用于将所述轴毂(320)固定地附接至所述发电机转子(245)。

7.根据权利要求6所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述第二连接部分(370)的圆周大于所述第一连接部分(340)的圆周，并且所述主体(325)具有大致截锥形状的部分(325a)。

8.根据权利要求7所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述主体的截锥部分具有限定了至少40°的角度的壁角度。

9.根据权利要求7或8所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述主体(325)还包括辅助组件部分(325b)，所述辅助组件部分向辅助组件提供连接区。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述主体(325)包括一个或更多个检修孔(330；335)。

11.根据权利要求10所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述一个或更多个检修孔(330：335)是圆孔。

12.根据权利要求10所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，所述一个或更多个检修孔(330：335)形式上为网格状。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的发电机-齿轮箱总成(200)，其中，一个或更多个垫圈被联接在所述轴毂抵接表面(310)与所述第一连接部分(340)之间。

14.一种风力涡轮机(100)，所述风力涡轮机包括根据任一前述权利要求所述的发电机-齿轮箱总成(200)。

15.一种将风力涡轮机(100)的齿轮箱(220)的输出轴(230)连接至所述风力涡轮机(100)的发电机(240)的方法，所述方法包括以下步骤：

在所述输出轴(230)的端部处设置轴毂抵接表面(310)，所述轴毂抵接表面(310)包括多个轴螺栓孔(315)；

设置与所述发电机(240)的发电机转子(245)相关联的轴毂(320)，所述轴毂(320)包括主体(325)以及从所述主体(325)起延伸的第一法兰(340)，所述第一法兰(340)具有抵接所述轴毂抵接表面(310)的轴抵接表面(345)、以及延伸通过所述第一法兰(340)的一个或更多个延长槽(360)，延长槽(360)的数量小于或等于轴螺栓孔(315)的数量；

将所述轴毂抵接表面(310)设置成抵接所述轴抵接表面(345)；

设置多个紧固件；

将所述紧固件依次插入通过所述延长槽(360)和所述轴螺栓孔(315)；以及

牢固地紧固所述紧固件。

16.根据权利要求15所述的将风力涡轮机(100)的齿轮箱(220)的输出轴(230)连接至所述风力涡轮机(100)的发电机(240)的方法，在插入所述紧固件之前，所述方法还包括以下步骤：

设置垫圈(380)，所述垫圈包括多个垫圈螺栓孔(395)，

将所述垫圈(380)设置成与所述第一法兰(340)相邻，

旋转所述垫圈(380)，直到所述垫圈螺栓孔(395)的至少一部分与所述延长槽(360)对准并且与所述轴螺栓孔(315)对准，

并且然后：

将所述紧固件依次插入通过所述垫圈螺栓孔(395)、所述延长槽(360)以及所述轴螺栓孔(315)。

17.根据权利要求15或16所述的将风力涡轮机(100)的齿轮箱(220)的输出轴(230)连接至所述风力涡轮机(100)的发电机(240)的方法，其中，插入所述多个紧固件的步骤包括以下步骤：识别通过所述一个或更多个延长槽(360)完全可见的所述轴螺栓孔(315)以用于插入相应紧固件，其中，所述识别步骤是在所述发电机转子(245)相对于所述轴毂抵接表面(310)不旋转的情况下实现的。

18.根据权利要求15至17所述的将风力涡轮机(100)的齿轮箱(220)的输出轴(230)连接至所述风力涡轮机(100)的发电机(240)的方法，所述方法还包括以下步骤：在插入所述紧固件之前，给所述多个紧固件中的各个紧固件设置相应的垫圈。

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