CN208831602U - 一种新型结构的风电偏航减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型结构的风电偏航减速器，包括三级行星齿轮变速机构和蜗轮蜗杆传动机构，电机的高速级动力输出采用蜗轮蜗杆传动机构将动力输出给第一级行星齿轮变速机构，传动比大；另外，减速器轴线与电机轴线垂直且不共面，降低了减速器的整体高度。蜗轮蜗杆传动机构安装在上机体，三级行星齿轮变速机构安装在支撑体内，分开成可拆卸的两部分，可在输出载荷和电机不变的情况下，更换整个上机体及其内部的蜗轮蜗杆参数，达到改变输出转速的目的，适用区间更广，操作也方便。动力最后通过安装在下机体的输出齿轮输出，支撑体与下机体连接法兰、下机体与风机机舱地板连接法兰共用同一螺栓连接，无需另外设计下机体与风机机舱地板连接法兰。

Description

一种新型结构的风电偏航减速器

技术领域

本实用新型涉及风电偏航减速器技术领域，具体为一种结构紧凑的新型风电偏航减速器。

背景技术

风能是一种清洁、实用、经济和环境友好的可再生能源，与其它可再生能源一道，可以为人类发展提供可持续的能源基础。在未来能源系统中，风电具有重要的战略地位。风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组(简称风电机组) 是将风能转化为电能的机械。风轮是风电机组最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。桨叶具有良好的空气动力外形，在气流作用下能产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能，再通过增速齿轮箱驱动发电机，将机械能转变成电能。为了保证风电机组的高效运转，必须使用风电偏航减速器调整轮毂方向，使桨叶具有最佳的迎风方向。

目前，国内的风电偏航减速器都是采用多级行星齿轮传动，现有的风电偏航减速器为四级或五级NGW行星齿轮传动，在减速器径向尺寸限制情况下，每级行星齿轮传动比较小，导致经传动后的转速变化较小。另外，传统的偏航减速器与电机为同轴安装型式，使得偏航减速器整机高度较高，迫使风电机组的机舱设计的较高，结构不够紧凑。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，为了解决经传动后转速变化小、偏航减速器整机结构不够紧凑的问题，本实用新型提供了一种传动级数少、传动比大、结构紧凑、减速器轴线与电机轴线垂直且不共面，在输出载荷和电机不变的情况下，可变传动比的新型结构风电偏航减速器。

经研究发现，对于风电偏航减速器而言，第一级齿轮载荷很小，可以设计为更大的传动比，可以使整个减速器有更大的传动比。本实用新型采用蜗轮蜗杆传动，来增加传动。

本实用新型提供的新型结构的风电偏航减速器，包括第一、第二、第三三级行星齿轮变速机构，其特征在于，还包括蜗轮蜗杆传动机构，通过蜗轮蜗杆传动机构将动力输出给第一级行星齿轮变速机构。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，三级行星变速机构的每一级均包括一个太阳轮、围绕太阳轮并且与其啮合的多个行星轮、与行星轮数量对应的行星轴、固定连接多个行星轮的行星架；相邻各级之间，本级行星架与下一级太阳轮通过花键进行连接；第一级行星齿轮变速机构的太阳轮输入动力，第三级行星齿轮变速机构的行星架固定连接输出齿轮输出动力。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，三级行星齿轮变速机构安装在支撑体内，蜗轮蜗杆传动机构安装在上机体内，上机体与支撑体通过螺栓连接。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，还包括电机座，电机座与上机体之间有定位止口，二者用螺栓连接；电机座内设有输入接套，输入接套穿过定位止口通过角接触球轴承安装在上机体内；蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮轴、蜗轮和与蜗轮啮合的蜗杆，蜗杆与输入接套通过过盈配合连接在一起，蜗轮通过花键连接安装在蜗轮轴上，蜗轮轴通过球轴承安装在一蜗轮轴端盖内，蜗轮轴端盖固定扣合在上机体顶端。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，所述电机座与输入接套之间的空隙安装油封用来密封润滑油。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，所述输出齿轮通过上轴承和下轴承安装在一下机体内。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，所述支撑体下端与下机体通过螺栓连接，且螺栓部分向下穿出下机体。

可选或优选的，上述风电偏航减速器中，所述下机体与支撑体通过定位销和螺栓连接，下机体的端部扣合一通盖，输出齿轮穿过通盖，且二者之间的连接部位安装油封。

本发明提供的风电偏航减速器，具有如下有益效果：

(1)蜗轮蜗杆传动：减速器高速级采用蜗轮蜗杆传动，传动比大。

(2)上机体与支撑体腔体分离，在输出载荷和电机不变的情况下，可更换整个上机体及其内部的蜗轮蜗杆参数，达到改变输出转速的目的。

(3)由于采用蜗轮蜗杆传动机构，使得减速器轴线与电机轴线垂直且不共面，降低减速器整体高度。

(4)支撑体与下机体连接法兰、下机体与风机机舱地板连接法兰共用同一螺栓进行连接，无需另外设计下机体与风机机舱地板连接法兰；

(5)运动传递路线：电机输出轴的自转运动通过键连接传递到输入接套做自转运动；输入接套的自转运动通过过盈配合传递到蜗杆做自转运动；蜗杆的自转运动通过与蜗轮啮合传递到与蜗轮轴连接的第一级太阳轮；随后通过三级行星齿轮传动传递到输出齿轮做自转运动。

附图说明

图1为实施例1所示风电偏航减速器的内部结构剖面示意图；

图2为图1上部的横向剖面示意图；

图3为实施例1所示风电偏航减速器的外部结构立体图；

图中：

1-输出齿轮；2-通盖；3-下机体；4-行星轴C；5-行星轮C；6-支撑体；7-行星轴B；8-行星轮B；9-行星轮A；10-行星轴A；11-上机体；12-蜗轮轴；13-蜗轮轴端盖；14-蜗轮；15-蜗杆；16-太阳轮A；17-行星架A；18-太阳轮B；19- 行星架B；20-行星架C；21-太阳轮C；22-圆螺母；23-轴承A；24-轴承B；25- 输入接套；26-电机座。

具体实施方式

如图1所示，一种新型结构的风电偏航减速器，从上到下依次包括：上机体 11、支撑体6和下机体3。上机体11内安装蜗轮蜗杆传动机构，支撑体6内安装第一级行星齿轮变速机构、第二级行星齿轮变速机构和第三级行星齿轮变速机构(组成三级行星变速机构)，上机体与支撑体通过螺栓连接。下机体3内通过轴承安装输出齿轮1。

请参考图2和图3，上机体11外部连接一电机座26可安装电机，电机座26 内容置一输入接套25，输入接套25一端可与电机动力输出部件连接，另一端用于连接蜗轮蜗杆传动机构传递输出的动力。电机座26与上机体11之间有定位止口，二者用螺栓连接。输入接套25穿过定位止口通过角接触球轴承安装在上机体11内。电机座26与输入接套25之间的空隙安装油封用来密封润滑油。

继续参见图1和图2，上机体11内的蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮轴12、蜗轮14和与蜗轮14啮合的蜗杆15，蜗杆15与输入接套25通过过盈配合连接在一起，蜗轮14通过花键连接安装在蜗轮轴12上，蜗轮轴12通过球轴承安装在一蜗轮轴端盖13内，蜗轮轴端盖13固定扣合在上机体11顶端。

上机体与支撑体6之间有定位止口，用螺栓连接。

支撑体6内的三级行星变速机构的每一级均包括一个太阳轮、围绕太阳轮并且与其啮合的多个行星轮、与行星轮数量对应的行星轴、固定连接多个行星轮的行星架；相邻各级之间，本级行星架与下一级太阳轮通过花键进行连接；第一级行星齿轮变速机构的太阳轮A16输入动力，第三级行星齿轮变速机构的行星架 C20固定连接输出齿轮1输出动力。

具体的，第一级行星齿轮变速机构包括与蜗轮轴同轴的太阳轮A16，围绕太阳轮A16设置并与其啮合的三个行星轮A9，每个行星轮A9中心花键连接固定一个行星轴A10，三个行星轴A10通过轴承连接在一个行星架A17上，行星架 A17花键固定连接到第二级行星齿轮变速机构的太阳轮B18。

太阳轮B18周围啮合设置三个行星轮B8，每个行星轮B8中心花键连接固定一个行星轴B7，三个行星轴B7通过轴承连接在一个行星架B19上，行星架 B19花键固定连接到第三级行星齿轮变速机构的太阳轮C21。

太阳轮C21周围啮合设置三个行星轮C5，每个行星轮C5中心花键连接固定一个行星轴C4，三个行星轴C4通过轴承连接在一个行星架C20上，行星架 C20通过花键固定连接到下机体3内的输出齿轮1上。

支撑体6下端与下机体3之间有定位止口，通过螺栓连接，且螺栓部分向下穿出下机体。下机体3与风机机舱地板连接法兰共用同一螺栓进行连接，无需另外设计下机体与风机机舱地板连接法兰。也就是说，穿出下机体的螺栓，可直接穿入机舱地板中。

下机体3内通过上轴承A23和下轴承B24安装一输出齿轮1，下机体与输出齿轮1之间的空隙分别用润滑油和润滑脂填充，润滑油和润滑脂之间用油封27 隔开。下机体3的端部扣合一通盖2，输出齿轮1穿过通盖2，且二者之间的连接部位安装油封27。对于减速器高速级及齿轮部分，采用润滑油浸泡式润滑，可以对齿轮和轴承进行充分的润滑，减少发热量，降低噪音，提高减速器运行平稳性和整体寿命；由于输出轴轴承转速非常低，采用润滑脂润滑，可以增加油膜厚度，提高轴承的整体寿命；

工作原理：

电机座26安装电机，电机动力输出轴与输入接套25连接，将动力通过输入接套25传递给蜗杆15，蜗杆15通过与蜗轮14的啮合运动将动力传递给蜗轮14，蜗轮14与太阳轮A16花键固定连接，动力传递给太阳轮A16，完成第一级动力传输。

太阳轮A16带动行星轮A9转动，行星轮A9带动行星轴A10转动，三个行星轴A10同时转动，带动行星架A17转动，行星架A17转动速度变小，完成第一级减速。

行星架A17继续将一级减速后的动力传输给太阳轮B18，太阳轮B18带动行星轮B8转动，行星轮B8带动行星轴B7转动，三个行星轴B7同时转动，带动行星架B19转动，行星架B19转动速度在太阳轮B18转动速度的基础上再变小，完成第二级减速。

行星架B19继续将二级减速后的动力传输给太阳轮C21，太阳轮C21带动行星轮C5转动，行星轮C5带动行星轴C4转动，三个行星轴C4同时转动，带动行星架C20转动，行星架C20转动速度在太阳轮C21转动速度的基础上再变小，完成第三级减速。

本发明中，电机的高速级动力输出采用蜗轮蜗杆传动，传动比大。另外，由于采用蜗轮蜗杆传动机构，也使得减速器轴线与电机轴线垂直且不共面，降低了减速器的整体高度。

在减速器的整体装置中，上机体和支撑体分开设计成可拆卸的两部分，可以在输出载荷和电机不变的情况下，更换整个上机体及其内部的蜗轮蜗杆参数，达到改变输出转速的目的，适用区间更广，操作也方便。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型结构的风电偏航减速器，包括第一、第二、第三三级行星齿轮变速机构，其特征在于，还包括蜗轮蜗杆传动机构，通过蜗轮蜗杆传动机构将动力输出给第一级行星齿轮变速机构。

2.根据权利要求1所述的风电偏航减速器，其特征在于，三级行星变速机构的每一级均包括一个太阳轮、围绕太阳轮并且与其啮合的多个行星轮、与行星轮数量对应的行星轴、固定连接多个行星轮的行星架；相邻各级之间，本级行星架与下一级太阳轮通过花键进行连接；第一级行星齿轮变速机构的太阳轮输入动力，第三级行星齿轮变速机构的行星架固定连接输出齿轮输出动力。

3.根据权利要求1或2所述的风电偏航减速器，其特征在于，三级行星齿轮变速机构安装在支撑体内，蜗轮蜗杆传动机构安装在上机体内，上机体与支撑体通过螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的风电偏航减速器，其特征在于，还包括电机座，电机座与上机体之间有定位止口，二者用螺栓连接；电机座内设有输入接套，输入接套穿过定位止口通过角接触球轴承安装在上机体内；蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮轴、蜗轮和与蜗轮啮合的蜗杆，蜗杆与输入接套通过过盈配合连接在一起，蜗轮通过花键连接安装在蜗轮轴上，蜗轮轴通过球轴承安装在一蜗轮轴端盖内，蜗轮轴端盖固定扣合在上机体顶端。

5.根据权利要求4所述的风电偏航减速器，其特征在于，所述电机座与输入接套之间的空隙安装油封用来密封润滑油。

6.根据权利要求2所述的风电偏航减速器，其特征在于，所述输出齿轮通过上轴承和下轴承安装在一下机体内。

7.根据权利要求6所述的风电偏航减速器，其特征在于，三级行星齿轮变速机构安装在支撑体内，蜗轮蜗杆传动机构安装在上机体内，上机体与支撑体通过螺栓连接；所述支撑体下端与下机体通过螺栓连接，且螺栓部分向下穿出下机体。

8.根据权利要求6所述的风电偏航减速器，其特征在于，三级行星齿轮变速机构安装在支撑体内，蜗轮蜗杆传动机构安装在上机体内，上机体与支撑体通过螺栓连接；所述下机体与支撑体通过定位销和螺栓连接，下机体的端部扣合一通盖，输出齿轮穿过通盖，且二者之间的连接部位安装油封。