CN218625266U - 一种风力发电机及其行星传动齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机及其行星传动齿轮箱，涉及风力发电设备技术领域，行星传动齿轮箱包括一级行星传动结构、二级行星传动结构、输出轴和齿轮箱。其中，一级行星传动结构包括一级行星轮、一级太阳轮和连接动力装置的一级行星架，一级太阳轮的同一轴段位置于外周面设有第一轮齿、于内周面设有第二轮齿，一级行星架、第一轮齿均与一级行星轮啮合；二级行星传动结构包括二级行星架、二级行星轮和二级太阳轮，二级行星架与第二轮齿啮合，二级行星架、二级太阳轮均与二级行星轮啮合；输出轴与二级太阳轮连接，以接收二级太阳轮的动力；一级行星架、二级行星架和输出轴均可转动的设置于齿轮箱。大大缩短齿轮箱的轴向空间，集成度较高。

Description

一种风力发电机及其行星传动齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及风力发电设备技术领域，更具体地说，涉及一种行星传动齿轮箱。此外，本实用新型还涉及一种包括上述行星传动齿轮箱的风力发电机。

背景技术

风力发电机组中的风电齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。

随着工业发展，高集成度、高扭矩密度、高紧凑性、大速比的风电齿轮箱在行业内受到广泛推崇，大多数是行星级与平行级的组合，但是这样的齿轮传动结构轴向尺寸过长，整个齿轮箱的体积巨大。

综上所述，如何避免风电齿轮箱的轴向尺寸过长，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种行星传动齿轮箱，该行星传动齿轮箱大大缩短齿轮箱的轴向空间，集成度较高。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述行星传动齿轮箱的风力发电机。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种行星传动齿轮箱，包括：

一级行星传动结构，包括一级行星轮、一级太阳轮和连接动力装置的一级行星架，所述一级太阳轮的同一轴段位置于外周面设有第一轮齿、于内周面设有第二轮齿，所述一级行星架、所述第一轮齿均与所述一级行星轮啮合；

二级行星传动结构，包括二级行星架、二级行星轮和二级太阳轮，所述二级行星架与所述第二轮齿啮合，所述二级行星架、所述二级太阳轮均与所述二级行星轮啮合；

输出轴，与所述二级太阳轮连接，以接收所述二级太阳轮的动力；

齿轮箱，所述一级行星架、所述二级行星架和所述输出轴均可转动的设置于所述齿轮箱。

优选的，所述一级行星架的内周面设有轴承，所述齿轮箱设有支撑部，所述轴承套接于所述支撑部。

优选的，所述一级行星架与所述齿轮箱之间、所述二级行星架与所述齿轮箱之间均设有两个配对使用的圆锥滚子轴承，且配对使用的两个所述圆锥滚子轴承的内圈直径大的一端朝向同一个方向设置。

优选的，所述输出轴的端部连接发电机转子，所述齿轮箱连接发电机定子，所述发电机转子的转动切割所述发电机定子形成磁场的磁感线。

优选的，所述二级太阳轮的同一轴段位置于外周面设有第三轮齿、于内周面设有第四轮齿，所述第三轮齿与所述二级行星轮啮合；

还包括三级行星传动结构和三级行星架，所述三级行星架与所述第四轮齿啮合，所述三级太阳轮、所述三级行星架均与所述三级行星轮啮合；

所述输出轴与所述三级太阳轮连接，以接收所述三级太阳轮的动力。

优选的，所述一级太阳轮设有所述第二轮齿的内孔一端设有环形凸台，所述二级行星架与所述一级太阳轮啮合的一端设有定距环，所述定距环的周面靠近所述二级行星架的位置设有环形凹槽，所述环形凸台沿轴向可活动的卡接于所述环形凹槽。

优选的，所述环形凸台的端面与所述二级行星架的端面之间设有耐磨垫片，以降低所述环形凸台对所述二级行星架的磨损。

优选的，所述第二轮齿为花键齿。

优选的，所述一级行星传动结构、所述二级行星传动结构、所述输出轴均设有共轴线且连通的中心通孔。

一种风力发电机，包括上述任一项所提供的行星传动齿轮箱。

本实用新型提供的一种行星传动齿轮箱，一级行星传动结构中，一级行星架为一个具有内孔的管套结构，其可转动的安装在齿轮箱的内部，可实现的，在齿轮箱的侧壁孔中设置轴承，一级行星架插接在轴承的中心孔中，从而得以实现可转动安装，且一级行星架连接动力装置，从而为齿轮箱输入动力；一级太阳轮设置在一级行星架的内孔中，且一级太阳轮的转动中心轴与一级行星架的转动中心轴共线；一级行星轮设置在一级太阳轮与一级行星架的中间，且一级行星架的内孔设有轮齿，一级行星轮的周面设有轮齿，一级太阳轮的周面设有第一轮齿，从而一级行星轮可以与一级行星架、一级太阳轮啮合。

二级行星传动结构中，二级行星架为一个具有内孔的管套结构，其可转动的安装在齿轮箱的内部；二级太阳轮设置在二级行星架的内孔中，且二级太阳轮的转动中心轴与二级行星架的转动中心轴共线；二级行星轮设置在二级太阳轮与二级行星架的中间，且二级行星架的内孔设有轮齿，二级行星轮的周面设有轮齿，二级太阳轮的周面设有轮齿，从而二级行星轮可以与二级行星架、二级太阳轮啮合；此外，一级太阳轮的中心通孔中设有第二轮齿，二级行星架的外周面设有轮齿，从而二级行星架的外轮齿与一级太阳轮的第二轮齿啮合，以接收一级行星传动结构输出的动力。

输出轴连接二级太阳轮，则输出轴可以接收二级行星传动结构输出的动力。

该行星传动齿轮箱的动力传输过程如下，动力装置驱动下使一级行星架转动，通过一级行星轮后由一级太阳轮输出，二级行星架接收一级太阳轮的动力输出实现转动，通过二级行星轮后由二级太阳轮输出，最终，与二级太阳轮连接的输出轴与一级行星传动结构、二级行星传动结构同轴转动。由于第一轮齿、第二轮齿设置在一级太阳轮的同一轴段位置，大大缩短齿轮箱的轴向空间，提高集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的行星传动齿轮箱的具体实施例的示意图；

图2为本实用新型所提供具体实施例的局部放大示意图。

图1-图2中，附图标记包括：

1为一级行星传动结构、11为一级太阳轮、111为第一轮齿、112为第二轮齿、113为环形凸台、12为一级行星架、2为二级行星传动结构、21为二级行星架、211为凹槽、22为二级太阳轮、221为第三轮齿、222为第四轮齿、3为输出轴、4为齿轮箱、5发电机转子、6为发电机定子、7为定距环、71为环形凹槽、8为耐磨垫片、81为凸台、9为三级行星传动结构、91为三级太阳轮、92为三级行星架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种行星传动齿轮箱，该行星传动齿轮箱大大缩短齿轮箱的轴向空间，集成度较高。

本实用新型的另一核心是提供一种包括上述行星传动齿轮箱的风力发电机。

请参考图1至图2，图1为本实用新型所提供的行星传动齿轮箱的具体实施例的示意图；图2为本实用新型所提供具体实施例的局部放大示意图。

本实用新型提供了一种行星传动齿轮箱，包括一级行星传动结构1、二级行星传动结构2、输出轴3和齿轮箱4。其中，一级行星传动结构1包括一级行星轮、一级太阳轮11和连接动力装置的一级行星架12，一级太阳轮11的同一轴段位置于外周面设有第一轮齿111、于内周面设有第二轮齿112，一级行星架12、第一轮齿111均与一级行星轮啮合；二级行星传动结构2包括二级行星架21、二级行星轮和二级太阳轮22，二级行星架21与第二轮齿112啮合，二级行星架21、二级太阳轮22均与二级行星轮啮合；输出轴3与二级太阳轮22连接，以接收二级太阳轮22的动力；一级行星架12、二级行星架21和输出轴3均可转动的设置于齿轮箱4。

具体的，一级行星传动结构1中，一级行星架12为一个具有内孔的管套结构，其可转动的安装在齿轮箱4的内部，可实现的，在齿轮箱4的侧壁孔中设置轴承，一级行星架12插接在轴承的中心孔中，从而得以实现可转动安装，且一级行星架12连接动力装置，从而为齿轮箱4输入动力；一级太阳轮11设置在一级行星架12的内孔中，且一级太阳轮11的转动中心轴与一级行星架12的转动中心轴共线；一级行星轮设置在一级太阳轮11与一级行星架12的中间，且一级行星架12的内孔设有轮齿，一级行星轮的周面设有轮齿，一级太阳轮11的周面设有第一轮齿111，从而一级行星轮可以与一级行星架12、一级太阳轮11啮合。

二级行星传动结构2中，二级行星架21为一个具有内孔的管套结构，其可转动的安装在齿轮箱4的内部；二级太阳轮22设置在二级行星架21的内孔中，且二级太阳轮22的转动中心轴与二级行星架21的转动中心轴共线；二级行星轮设置在二级太阳轮22与二级行星架21的中间，且二级行星架21的内孔设有轮齿，二级行星轮的周面设有轮齿，二级太阳轮22的周面设有轮齿，从而二级行星轮可以与二级行星架21、二级太阳轮22啮合；此外，一级太阳轮11的中心通孔中设有第二轮齿112，二级行星架21的外周面设有轮齿，从而二级行星架21的外轮齿与一级太阳轮11的第二轮齿112啮合，以接收一级行星传动结构1输出的动力。

输出轴3连接二级太阳轮22，输出轴3可以接收二级行星传动结构2输出的动力。

该行星传动齿轮箱的动力传输过程如下，动力装置驱动下使一级行星架12转动，通过一级行星轮后由一级太阳轮11输出，二级行星架21接收一级太阳轮11的动力输出实现转动，通过二级行星轮后由二级太阳轮22输出，最终，与二级太阳轮22连接的输出轴3与一级行星传动结构1、二级行星传动结构2同轴转动。由于第一轮齿111、第二轮齿112设置在一级太阳轮11的同一轴段位置，大大缩短齿轮箱4的轴向空间，提高集成度。

需要说明的是，该行星传动齿轮箱中科设置多个一级行星传动结构1，如图1所示，设置了两个一级行星传动结构1。

在上述实施例的基础之上，一级行星架12的内周面设有轴承，齿轮箱4设有支撑部，轴承套接于支撑部。

具体的，如图1所示，轴承的外圈与一级行星架12的内周面贴合，轴承的内圈与齿轮箱4的支撑部贴合，如此设置一级行星架12无需延伸一段轴径以设置轴承，有效缩短轴向空间。

优选的，轴承设置在一级行星架12的内孔的端部，避免悬臂，减小一级行星架12的径向受力，支撑刚性较好。

在上述实施例的基础之上，一级行星架12与齿轮箱4之间、二级行星架21与齿轮箱4之间均设有两个配对使用的圆锥滚子轴承，且配对使用的两个圆锥滚子轴承的内圈直径大的一端朝向同一个方向设置。

具体的，如图1所示，一级行星架12与齿轮箱4之间、二级行星架21与齿轮箱4之间均设置两个配对使用的圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承由齿轮箱4支撑，从而得以实现将二级行星架21可转动的安装在齿轮箱4的内部；配对使用的两个圆锥滚子轴承的内圈直径大的端部朝向同一个方向安装，如此设置的两个配对使用的圆锥滚子轴承的承载能力较强。

在上述实施例的基础之上，输出轴3的端部连接发电机转子5，齿轮箱4连接发电机定子6，发电机转子5的转动切割发电机定子6形成磁场的磁感线。

具体的，发电机定子6设置在齿轮箱4的内侧壁上，在齿轮箱4的内部形成磁场；发电机转子5设置在输出轴3的端部，从而发电机转子5可随输出轴3转动，则发电机转子5在随输出轴3转动时切割磁感线会产生感应电流，可选的，如图1所示，通过螺栓将发电机转子5固定在输出轴3的端部，当然，还可以采用其他任意固定装置，只要可以设置到输出轴3上面的发电机转子5可以随输出轴3转动即可。

使用时，发电机转子5随输出轴3转动，切割发电机定子6形成的磁场的磁感线，产生感应电流，由于发电机转子5设置在输出轴3上面，则发电机转子5不需要设置一端轴径与发电机转子5轴承匹配以支撑发电机转子5的转动，有效缩短该行星传动齿轮箱的轴向空间。

需要说明的是，不限制发电机定子6在齿轮箱4侧壁、发电机转子5在输出轴3端部的安装位置和安装方向等，只要发电机转子5的转动可以切割发电机定子6形成磁场的磁感线即可。

在上述实施例的基础之上，二级太阳轮22的同一轴段位置于外周面设有第三轮齿221、于内周面设有第四轮齿222，第三轮齿221与二级行星轮啮合；还包括三级行星传动结构9，其包括三级行星轮、三级太阳轮91和三级行星架92，三级行星架92与第四轮齿222啮合，三级太阳轮91、三级行星架92均与三级行星轮啮合；输出轴3与三级太阳轮91连接，以接收三级太阳轮91的动力。

具体的，二级行星传动结构2中，二级太阳轮22的周面设置的用于与二级行星轮啮合的轮齿为第三轮齿221；三级行星传动结构9中，三级行星架92为一个具有内孔的管套结构，其可转动的安装在齿轮箱4的内部；三级太阳轮91设置在三级行星架92的内孔中，且三级太阳轮91的转动中心轴与三级行星架92的转动中心轴共线；三级行星轮设置在三级太阳轮91与三级行星架92的中间，且三级行星架92的内孔设有轮齿，三级行星轮的周面设有轮齿，三级太阳轮91的周面设有轮齿，从而三级行星轮可以与三级行星架92、三级太阳轮91啮合；此外，二级太阳轮22的中心通孔中设有第四轮齿222，三级行星架92的外周面设有轮齿，从而三级行星架92的外轮齿与二级太阳轮22的第四轮齿222啮合，以接收二级行星传动结构2输出的动力。

进一步的，依照上述一级行星传动结构1、二级行星传动结构2设置的原理，还可以设置更多个行星传动结构。

在上述任一项实施例的基础之上，一级太阳轮11设有第二轮齿112的内孔的一端设有环形凸台113，二级行星架21与一级太阳轮11啮合的一端设有定距环7，定距环7的周面靠近二级行星架21的位置设有环形凹槽71，环形凸台113沿轴向可活动的卡接于环形凹槽71。

具体的，第二轮齿112设置在一级太阳轮1的内孔中，一级太阳轮11的内孔的一端设有环形凸台113，二级行星架21的端部设有定距环7，且定距环7靠近二级行星架21的一端的周面设有环形凹槽71，且环形凹槽71与定距环7设置环形凹槽71这一端的端面贯通。

组装过程如下，将二级行星架21插入一级太阳轮11的内孔，使太阳轮的第二轮齿112与二级行星架21的外轮齿啮合，然后将定距环7放置在二级行星架21的端部，且环形凸台113嵌入环形凹槽71内，进而将定距环7固定在行星架的端部。组装完成后，如图2所示，环形凸台113嵌装在环形凹槽71的内部，需要说明的是，不限制环形凸台113、环形凹槽71的截面形状，只要保证组装后环形凸台113嵌装在环形凹槽71的内部且可沿轴向活动即可。

使用时，环形凸台113在环形凹槽71内沿轴向移动，环形凹槽71的端面与二级行星架21的端面组合，实现对一级太阳轮11的轴向限位，且环形凸台113的端面与二级行星架21的端面接触得以传递轴向力。一级太阳轮11使用环形凸台113实现轴向限位，有效缩短轴向空间，且承载能力强，机构简单，设置在太阳轮的端部，便于制造和安装，制造和维护成本较低。

进一步，环形凸台113与一级太阳轮11的第二轮齿112均设置在一级太阳轮11的内孔中，在对一级太阳轮11的二级轮齿进行硬化处理的同时，可以对环形凸台113做硬化处理，提高环形凸台113的承载能力和稳定性。

在上述实施例的基础之上，环形凸台113的端面与二级行星架21的端面之间设有耐磨垫片8，以降低环形凸台113对二级行星架21的磨损。

具体的，耐磨垫片8设置在环形凸台113的端面与二级行星架21的端面之间，且如图2所示，环形凸台113在环形凹槽71内向右移动，最终环形凸台113的端面会与耐磨垫片8的端面抵接，需要说明的是，不限制耐磨垫片8的形状、材质等，只要保证环形凸台113的端面不会与行星架的端面直接接触即可。

优选的，在行星架的安装定距环7的端部周面设置安装槽，将耐磨垫片8套接在二级行星架21的外面，则可以限制耐磨垫片8不会随着一级太阳轮11或者二级行星架21的运动而离开预设位置，确保耐磨垫片8始终起作用。

使用时，环形凸台113在环形凹槽71内沿轴向移动，环形凹槽71的端面与耐磨垫片8的端面组合，实现对太阳轮的轴向限位，且环形凸台113的端面与耐磨垫片8接触、耐磨垫片8与二级行星架21的端面接触得以传递轴向力；由于一级太阳轮11无论轴向移动还是周向转动，环形凸台113与耐耐磨垫片8直接接触，然后耐磨垫片8与行星架直接接触，因此，可以降低一级太阳轮11运动过程中对二级行星架21的磨损。

进一步，增大耐磨垫片8的直径，则环形凸台113与耐磨垫片8接触的端面面积变大，从而提高环形凸台113的稳定性和承载能力。

更进一步，耐磨垫片8的一端面设有凸台81，二级行星架21安装定距环7的这一端的端面设有凹槽211，组装时，将耐磨垫片8的凸台81插入二级行星架21的凹槽211内，实现对耐磨垫片8安装位置的定位，且限制耐磨垫片8不会沿径向随意移动，确保环形凸台113的端面与二级行星架21的端面之间始终设有耐磨垫片8以降低磨损的功能。需要说明的是，不限制耐磨垫片8的凸台81和二级行星架21的凹槽211的截面形状、长度等，只要可以实现上述耐磨垫片8的功能即可。

在上述任一项实施例的基础之上，第二轮齿112为花键齿。具体的，第二轮齿112为花键齿，则与之匹配的一级行星架12、一级行星轮均设有与第二轮齿112啮合的花键齿，花键的浮动性好，且花键的小径可以设计的较大，接触应力较低，且缩短轴向空间。

在上述任一项实施例的基础之上，一级行星传动结构1、二级行星传动结构2、输出轴3均设有共轴线且连通的中心通孔。具体的，在一级行星传动结构1、二级行星传动结构2、输出轴3的转动中心轴的位置设置连通的通孔，可以提高扭矩，且降低材料和加工成本，便于搬运，再者使用时可在该中心通孔内部铺设线缆。

需要说明的是，不限制中心通孔的宽度、形状等，只要满足传动强度要求即可。

除了上述行星传动齿轮箱，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的行星传动齿轮箱的风力发电机，该风力发电机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，上文所述的“顶部、底部”以及方位词“上、下、左、右”都是基于说明书附图所定义的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的风力发电机及其行星传动齿轮箱进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种行星传动齿轮箱，其特征在于，包括：

一级行星传动结构(1)，包括一级行星轮、一级太阳轮(11)和连接动力装置的一级行星架(12)，所述一级太阳轮(11)的同一轴段位置于外周面设有第一轮齿(111)、于内周面设有第二轮齿(112)，所述一级行星架(12)、所述第一轮齿(111)均与所述一级行星轮啮合；

二级行星传动结构(2)，包括二级行星架(21)、二级行星轮和二级太阳轮(22)，所述二级行星架(21)与所述第二轮齿(112)啮合，所述二级行星架(21)、所述二级太阳轮(22)均与所述二级行星轮啮合；

输出轴(3)，与所述二级太阳轮(22)连接，以接收所述二级太阳轮(22)的动力；

齿轮箱(4)，所述一级行星架(12)、所述二级行星架(21)和所述输出轴(3)均可转动的设置于所述齿轮箱(4)。

2.根据权利要求1所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述一级行星架(12)的内周面设有轴承，所述齿轮箱(4)设有支撑部，所述轴承套接于所述支撑部。

3.根据权利要求1所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述一级行星架(12)与所述齿轮箱(4)之间、所述二级行星架(21)与所述齿轮箱(4)之间均设有两个配对使用的圆锥滚子轴承，且配对使用的两个所述圆锥滚子轴承的内圈直径大的一端朝向同一个方向设置。

4.根据权利要求1所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述输出轴(3)的端部连接发电机转子(5)，所述齿轮箱(4)连接发电机定子(6)，所述发电机转子(5)的转动切割所述发电机定子(6)形成磁场的磁感线。

5.根据权利要求1所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，

所述二级太阳轮(22)的同一轴段位置于外周面设有第三轮齿(221)、于内周面设有第四轮齿(222)，所述第三轮齿(221)与所述二级行星轮啮合；

还包括三级行星传动结构(9)，其包括三级行星轮、三级太阳轮(91)和三级行星架(92)，所述三级行星架(92)与所述第四轮齿(222)啮合，所述三级太阳轮(91)、所述三级行星架(92)均与所述三级行星轮啮合；

所述输出轴(3)与所述三级太阳轮(91)连接，以接收所述三级太阳轮(91)的动力。

6.根据权利要求1至5任一项所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述一级太阳轮(11)设有所述第二轮齿(112)的内孔一端设有环形凸台(113)，所述二级行星架(21)与所述一级太阳轮(11)啮合的一端设有定距环(7)，所述定距环(7)的周面靠近所述二级行星架(21)的位置设有环形凹槽(71)，所述环形凸台(113)沿轴向可活动的卡接于所述环形凹槽(71)。

7.根据权利要求6所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述环形凸台(113)的端面与所述二级行星架(21)的端面之间设有耐磨垫片(8)，以降低所述环形凸台(113)对所述二级行星架(21)的磨损。

8.根据权利要求1至5任一项所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述第二轮齿(112)为花键齿。

9.根据权利要求1至5任一项所述的行星传动齿轮箱，其特征在于，所述一级行星传动结构(1)、所述二级行星传动结构(2)、所述输出轴(3)均设有共轴线且连通的中心通孔。

10.一种风力发电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的行星传动齿轮箱。

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