CN212672367U - 一种垂直轴风力发电机的增速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴风力发电机的增速箱，包括沿竖直方向设置的箱体，箱体内从下往上依次设有相连的动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件；动力输入构件位于箱体底部，且箱体底部侧边设有缺口供动力输入构件与外部齿轮啮合，以传递输入动力；动力传递构件设有行星增速器。采用本实用新型，动力输入构件在缺口处可与外部齿轮啮合，此处动力输入构件通过缺口可直接与垂直轴风机的主轴进行啮合即主轴同时与多台齿轮箱啮合相连并将动力传递至发电机发电，即采用多个小兆瓦级齿轮箱传递动力以实现整机大兆瓦级，减小了使用齿轮箱的规格，降低了安装维护成本；同时动力传递构件采用行星轮以向上传输动力。

Description

一种垂直轴风力发电机的增速箱

技术领域

本实用新型涉及一种增速箱，特别是一种垂直轴风力发电机的增速箱。

背景技术

随着风电行业迅速发展，增速齿轮箱设计生产逐步向大兆瓦级发展，由原始0.2MW发展至2MW，到现在的5MW、6MW甚至12MW；随着兆瓦级的提升，不但齿轮箱的工艺生产难度成指数增加，而且齿轮箱的维护费用也是成倍增长。同时，风电行业中垂直轴风力发电机的应用也越来越广，垂直轴风力发电机相对于水平轴风力发电机优点多，例如齿轮箱及发电机位于塔架底部，结构简单，故障频率低，安装及维护费用低，因此垂直轴风机是目前风电行业发展的趋势。现今垂直轴风机可竖直将风能传递至塔筒的最底部，但是缺乏直接作用于垂直轴风机的风力发电齿轮箱。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术中缺乏直接作用于垂直轴风机的增速齿轮箱的问题，提供一种可直接作用于垂直轴风机的垂直轴风力发电机的增速箱。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种垂直轴风力发电机的增速箱，包括沿竖直方向设置的箱体，箱体内从下往上依次设有相连的动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件；动力输入构件位于箱体底部，且箱体底部侧边设有缺口供动力输入构件与外部齿轮啮合，以传递输入动力；动力传递构件设有行星增速器。

采用上述技术方案的本实用新型，箱体的底部侧边设有缺口，使得动力输入构件在该处可与外部齿轮啮合，以传递输入动力，此处动力输入构件通过缺口可直接与垂直轴风机的主轴进行啮合，此时风机的主轴周向可通过同时与多个齿轮进行啮合分流，即主轴同时与多台齿轮箱啮合相连并将动力传递至发电机发电，即采用多个小兆瓦级齿轮箱传递动力以实现整机大兆瓦级，减小了使用齿轮箱的规格，降低了安装维护成本；同时动力传递构件采用行星轮以向上传输动力；因此，动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件相互配合、依次连接，从下向上传输动力，且增速箱的结构简单，因此故障频率低，安装维护成本低。

进一步地，动力输入构件包括位于下箱体中且设有贯穿下箱体的输入轴，输入轴呈齿轮轴结构，输入轴通过下段的齿轮部与外部齿轮啮合，输入轴通过上段的花键传递动力；输入轴通过轴承可旋转的设在箱体中。动力输入构件中的输入轴用以传输动力，输入轴竖直放置且上下两段分别设有齿轮和花键结构，分别作为动力输入构件的动力输入结构和动力输出结构，确保动力传递可靠。

进一步地，轴承为调心滚子轴承。输入轴承受的径向载荷大，易引起啮合偏载现象，而调心滚子轴承具有自动调心功能，能减少啮合偏载状况的发生，有效提高输入轴的齿轮强度，提高了输入轴的寿命。

进一步地，动力传递构件包括从下往上为连接在一起的一级行星增速器和二级行星增速器，一级行星增速器的输出端与二级行星增速器的输入端形成一体或同步转动固定连接。一级行星增速器与二级行星增速器结构可靠，达到增速效果显著的两级增速目的。

进一步地，一级行星增速器的增速箱由沿竖直方向依次排列的下箱体、第一内齿圈和中箱体组成，第一内齿圈的两端分别与下箱体和中箱体固定连接。第一内齿圈呈外露状成为行星增速箱的独立部分，减小了行星增速箱的径向尺寸，即减小了整机的体积。

进一步地，一级行星增速器包括第一行星架、第一行星轮和第一太阳轮，第一行星架通过花键配合结构与动力输入构件呈同轴转动地固定连接；并构成一级行星增速器的输入端；第一行星轮可转动地设在第一行星架上，并同时与第一内齿圈和第一太阳轮啮合，第一太阳轮呈齿轮轴结构，并具有花键结构，该齿轮轴的花键段构成一级行星增速器的输出端。以利用技术成熟的一级行星变速结构实现增速。

进一步地，二级行星增速器的增速箱由沿竖直方向依次排列的中箱体、第二内齿圈和上箱体组成，第二内齿圈的两端分别与中箱体和上箱体固定连接。第二内齿圈呈外露状成为行星增速箱的独立部分，减小了行星增速箱的径向尺寸，即减小了整机的体积。

进一步地，二级行星增速器包括第二行星架、第二行星轮和第二太阳轮，第二行星架通过花键配合结构与一级行星增速器的输出端呈同轴转动地固定连接，并构成二级行星增速器的输入端；第二行星轮可转动地设在第二行星架上，并同时与第二内齿圈和第二太阳轮啮合，第二太阳轮呈齿轮轴结构，并具有花键结构，该齿轮轴的花键段构成二级行星增速器的输出端。以利用技术成熟的一级行星变速结构实现增速。

进一步地，动力输出构件的增速箱由上箱体和固定在上箱体上方的输出箱体组成，输出箱体横向开设有通孔供输出箱体的动力输出构件穿出。动力输出构件实现动力的横向输出，便于输出构件与发电机转子轴连接。

进一步地，动力传递构件还包括相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮与行星增速器的输出端同轴固定连接，从动锥齿轮与主动锥齿轮形成增速传动结构，且二者的轴向互相垂直；从动锥齿轮一体成型或固定连接在输出轴上。动力输出构件通过锥齿轮啮合实现动力的传递，并将动力从水平方向传出，并进一步提高增速效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：箱体的底部侧边设有缺口，使得动力输入构件在该处可与外部齿轮啮合，以传递输入动力，此处动力输入构件通过缺口可直接与垂直轴风机的主轴进行啮合，此时风机的主轴周向可通过同时与多个齿轮进行啮合分流，即主轴同时与多台齿轮箱啮合相连并将动力传递至发电机发电，即采用多个小兆瓦级齿轮箱传递动力以实现整机大兆瓦级，减小了使用齿轮箱的规格，降低了安装维护成本；同时动力传递构件采用行星轮以向上传输动力；因此，动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件相互配合、依次连接，从下向上传输动力，且增速箱的结构简单，因此故障频率低，安装维护成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型垂直轴风力发电机的增速箱剖视图。

图2示出了图1的外部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1箱体；11下箱体；12第一内齿圈；13中箱体；14第二内齿圈；15上箱体；16输出箱体；

21输入轴；22轴承；

3一级行星增速器；31第一行星架；32第一行星轮；33第一太阳轮；

4二级行星增速器；41第二行星架；42第二行星轮；43第二太阳轮；

51主动锥齿轮；52从动锥齿轮；53输出轴；6发电机。

具体实施方式

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1与图2，一种垂直轴风力发电机的增速箱，包括沿竖直方向设置的箱体1，箱体1内从下往上依次设有相连的动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件；动力输入构件位于箱体1底部，且箱体1底部侧边设有缺口供动力输入构件与外部齿轮啮合，以传递输入动力；动力传递构件设有行星增速器。

优选的，动力输入构件包括位于下箱体11中且设有贯穿下箱体11的输入轴21，输入轴21呈齿轮轴结构，输入轴21通过下段的齿轮部与外部齿轮啮合，输入轴21通过上段的花键传递动力；输入轴21通过轴承22可旋转的设在箱体中。

优选的，轴承22为调心滚子轴承。

优选的，动力传递构件包括从下往上为连接在一起的一级行星增速器3和二级行星增速器4，一级行星增速器3的输出端与二级行星增速器4的输入端形成一体或同步转动固定连接。

优选的，一级行星增速器3的增速箱由沿竖直方向依次排列的下箱体11、第一内齿圈12和中箱体13组成，第一内齿圈12的两端分别与下箱体11和中箱体13固定连接。

优选的，一级行星增速器3包括第一行星架31、第一行星轮32和第一太阳轮33，第一行星架31通过花键配合结构与动力输入构件呈同轴转动地固定连接；并构成一级行星增速器3的输入端；第一行星轮32可转动地设在第一行星架31上，并同时与第一内齿圈12和第一太阳轮33啮合，第一太阳轮33呈齿轮轴结构，并具有花键结构，该齿轮轴的花键段构成一级行星增速器3的输出端。

优选的，二级行星增速器4的增速箱由沿竖直方向依次排列的中箱体13、第二内齿圈14和上箱体15组成，第二内齿圈14的两端分别与中箱体13和上箱体15固定连接。

优选的，二级行星增速器4包括第二行星架41、第二行星轮42和第二太阳轮43，第二行星架41通过花键配合结构与一级行星增速器3的输出端呈同轴转动地固定连接，并构成二级行星增速器4的输入端；第二行星轮42可转动地设在第二行星架41上，并同时与第二内齿圈14和第二太阳轮43啮合，第二太阳轮43呈齿轮轴结构，并具有花键结构，该齿轮轴的花键段构成二级行星增速器4的输出端。

优选的，动力输出构件的增速箱由上箱体15和固定在上箱体15上方的输出箱体16组成，输出箱体16横向开设有通孔供输出箱体16的动力输出构件穿出。

优选的，动力输出构件由输出轴53构成；动力传递构件还包括相互啮合的主动锥齿轮51和从动锥齿轮52，主动锥齿轮51与行星增速器的输出端53同轴固定连接，从动锥齿轮52与主动锥齿轮51形成增速传动结构，且二者的轴向互相垂直；从动锥齿轮52一体成型或固定连接在输出轴53上。

如图1与图2，箱体1在竖直方向从下向上依次由下箱体11、第一内齿圈12、中箱体13、第二内齿圈14、上箱体15和输出箱体16组成，同时下箱体11形成了整个箱体1和发电机6的基座，增强了下箱体11承受径向载荷的能力，提高了箱体1抗变形的能力，进而减小由箱体1变形引起的齿轮箱件偏载现象，也提高了发电机6与箱体1的连接精度。

箱体1的底部侧边设有缺口，使得动力输入构件在该处可与外部齿轮啮合，以传递输入动力，此处动力输入构件通过缺口可直接与垂直轴风机的主轴进行啮合，此时风机的主轴可通过与多个齿轮进行啮合分流，同时与多台齿轮箱连接传递动力至发电机6并发电，即采用多个小兆瓦级齿轮箱传递动力实现整机大兆瓦级，减小了使用齿轮箱的规格，降低了安装维护成本；同时动力传递构件采用行星轮以向上传输动力；因此，动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件相互配合、依次连接，从下向上传输动力，且增速箱的结构简单，因此故障频率低，安装维护成本低。

一级行星增速器3采用全浮动连接，具体为第一行星架31通过花键与输入轴21相连，减少了第一行星架31两端轴承的使用，使得一级行星增速器3结构更加紧凑，也可对输入轴21收到的径向载荷起到缓冲的作用，减小齿轮偏载的情况，能缓冲齿轮件受到的冲击载荷作用。

具体的，增速箱整体的传力方向呈倒L形，通过箱体1内的动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件，实现动力从箱体1底部向上传输，并横向输出的功能。从动锥齿轮52连接在输出轴53上，或为输出轴53的一部分；输出轴53伸出输出箱体16，与发电机6连接。

本实用新型的范围并非由上述描述的实施方式来限定，而是由所附的权利要求书及其等价物来限定。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垂直轴风力发电机的增速箱，包括沿竖直方向设置的箱体(1)，其特征在于，所述箱体(1)内从下往上依次设有相连的动力输入构件、动力传递构件和动力输出构件；所述动力输入构件位于所述箱体(1)底部，且所述箱体(1)底部侧边设有缺口供所述动力输入构件与外部齿轮啮合，以传递输入动力；所述动力传递构件设有行星增速器。

2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述动力输入构件包括位于下箱体(11)中且设有贯穿所述下箱体(11)的输入轴(21)，所述输入轴(21)呈齿轮轴结构，所述输入轴(21)通过下段的齿轮部与外部齿轮啮合，所述输入轴(21)通过上段的花键传递动力；所述输入轴(21)通过轴承(22)可旋转的设在所述箱体中。

3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述轴承(22)为调心滚子轴承。

4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述动力传递构件包括从下往上为连接在一起的一级行星增速器(3)和二级行星增速器(4)，所述一级行星增速器(3)的输出端与所述二级行星增速器(4)的输入端形成一体或同步转动固定连接。

5.根据权利要求4所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述一级行星增速器(3)的增速箱由沿竖直方向依次排列的下箱体(11)、第一内齿圈(12)和中箱体(13)组成，所述第一内齿圈(12)的两端分别与所述下箱体(11)和所述中箱体(13)固定连接。

6.根据权利要求5所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述一级行星增速器(3)包括第一行星架(31)、第一行星轮(32)和第一太阳轮(33)，所述第一行星架(31)通过花键配合结构与所述动力输入构件呈同轴转动地固定连接；并构成所述一级行星增速器(3)的输入端；所述第一行星轮(32)可转动地设在所述第一行星架(31)上，并同时与所述第一内齿圈(12)和所述第一太阳轮(33)啮合，所述第一太阳轮(33)呈齿轮轴结构，并具有花键结构，该齿轮轴的花键段构成所述一级行星增速器(3)的输出端。

7.根据权利要求4所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述二级行星增速器(4)的增速箱由沿竖直方向依次排列的中箱体(13)、第二内齿圈(14)和上箱体(15)组成，所述第二内齿圈(14)的两端分别与所述中箱体(13)和所述上箱体(15)固定连接。

8.根据权利要求7所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述二级行星增速器(4)包括第二行星架(41)、第二行星轮(42)和第二太阳轮(43)，所述第二行星架(41)通过花键配合结构与所述一级行星增速器(3)的输出端呈同轴转动地固定连接，并构成所述二级行星增速器(4)的输入端；所述第二行星轮(42)可转动地设在所述第二行星架(41)上，并同时与所述第二内齿圈(14)和所述第二太阳轮(43)啮合，所述第二太阳轮(43)呈齿轮轴结构，并具有花键结构，该齿轮轴的花键段构成所述二级行星增速器(4)的输出端。

9.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述动力输出构件的增速箱由上箱体(15)和固定在所述上箱体(15)上方的输出箱体(16)组成，所述输出箱体(16)横向开设有通孔供所述输出箱体(16)的动力输出构件穿出。

10.根据权利要求9所述的垂直轴风力发电机的增速箱，其特征在于，所述动力输出构件由输出轴(53)构成；所述动力传递构件还包括相互啮合的主动锥齿轮(51)和从动锥齿轮(52)，所述主动锥齿轮(51)与所述行星增速器的输出轴(53)同轴固定连接，所述从动锥齿轮(52)与所述主动锥齿轮(51)形成增速传动结构，且二者的轴向互相垂直；所述从动锥齿轮(52)一体成型或固定连接在所述输出轴(53)上。

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