DE102015223447B4 - Gehäuse einer Getriebestufe für ein Generatorgetriebe einer Windkraftanlage - Google Patents

Abstract

Gehäuse (15) einer Getriebestufe (5) für ein Generatorgetriebe (3) einer Windkraftanlage (1), wobei das Gehäuse (15) einstückig mit einem Planetenträger (13) der Getriebestufe (5) ausgebildet ist und eine zylindrische Außenwand (16) aufweist, welche einen im Querschnitt wellenförmigen Bereich (19) mit konstanter Materialstärke umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenförmige Bereich (19) eine rippenförmige Versteifungsstruktur in Längsrichtung des Gehäuses (15) ausbildet.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse einer Getriebestufe für ein wenigstens einstufiges Generatorgetriebe einer Windkraftanlage.
• Stand der Technik
• Derartige Generatorgetriebe kommen insbesondere in Windkraftanlagen zum Einsatz, wobei es sich typischerweise um Planetengetriebe handelt, welche eine langsame Drehzahl eines Rotors der Windkraftanlage ins Schnelle übersetzen, um einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zu betreiben. Hierfür kommen meist mehrstufige Planetengetriebe zum Einsatz.
• Die DE 10 2011 104 291 A1 zeigt ein zweistufiges Planetengetriebe für eine Windenergieanlage, wobei eine zweite Stufe des Planetengetriebes in einem Gehäuse eingebaut ist, welches einstückig mit einem Planetensteg ausgebildet ist. Das Gehäuse ist als Gussgehäuse ausgebildet und wurde auf einer Drehmaschine komplettbearbeitet hergestellt.
• DE 10 2011 104 291 A1 offenbart einen einstückig mit einem Gehäuse ausgebildeten Planetensteg.
• Aus DE 10 2012 012 140 A1 ist Gehäuse für ein Getriebe bekannt, das eine gehäuseversteifende Struktur mit einer in Umfangsrichtung eines Getriebegehäuseteils ausgerichteten Wellenstruktur und/oder einer in radialer Richtung eines Getriebegehäuseteils ausgerichtete Sickenstruktur aufweist.
• US 2015 / 0 829 40 A2 lehrt ein mit Abflachungen versehenes Getriebegehäuse. Die Abflachungen befinden sich in einer Seitenwand des Getriebegehäuses und dienen der Dämpfung von Schwindungen.
• Eine Außenplanetenachse für ein Kraftfahrzeug mit außenseitig angeordneten Planetengetrieben ist aus DE 10 2005 025 252 A1 bekannt. Deren Planetenräder sind mit einem Deckelabschnitt einer Glockennabe verbunden. Die Glockennabe erstreckt sich von dem Deckelabschnitt topfförmig in einen Mantelabschnitt, welcher endseitig mit einer Radnabe verbunden ist. Die Glockennabe weist in dem Mantelabschnitt eine in Umfangsrichtung variierende Wanddicke auf, um Schwingungen im Mantelabschnitt zu dämpfen.
• Es ist weiterhin bekannt, eine Außenseite eines als Gussteil ausgebildeten Gehäuses einer zweiten Getriebestufe eines Planetengetriebes mit einer Struktur aus aufgesetzten Längsrippen zu verstärken, was bereits zu einer gewissen Versteifung des Gehäuses beiträgt. Allerdings können die Biegesteifigkeit sowie das Schwingungsverhalten des Gehäuses noch optimiert werden. Weiterhin können die aufgrund der Rippenstruktur unterschiedlichen Querschnitte Probleme beim Gießen bereiten.
• Offenbarung der Erfindung
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann daher darin bestehen, ein Gehäuse der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine verbesserte Steifigkeit und ein optimiertes Schwingungsverhalten aufweist und leichter herzustellen ist.
• Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
• Das erfindungsgemäße Gehäuse einer Getriebestufe für ein Generatorgetriebe einer Windkraftanlage ist einstückig mit einem Planetenträger der Getriebestufe ausgebildet und weist eine zylindrische Außenwand auf, welche einen im Querschnitt wellenförmigen Bereich mit konstanter Materialstärke umfasst.
• Bei dem Generatorgetriebe kann es sich insbesondere um ein zumindest einstufiges Umlaufrädergetriebe bzw. Planetengetriebe handeln. Das Planetengetriebe kann auf seiner rotorseitigen Stirnseite mit einer Nabe eines Rotors verbunden sein, der über das Planetengetriebe einen Generator antreibt, welcher auf einer der rotorseitigen Stirnseite gegenüberliegenden Rotorseite des Planetengetriebes angeordnet ist. Bei der Getriebestufe kann es sich insbesondere - von der Rotorseite bzw. der Antriebsseite aus betrachtet - um eine zweite Stufe eines zweistufigen Planetengetriebes handeln.
• Durch die wellenförmigen Bereiche wird die Steifigkeit des Gehäuses deutlich verbessert, wobei die wellenförmigen Bereiche eine rippenförmige Versteifungsstruktur in Längsrichtung des Gehäuses der Getriebestufe ausbilden. Die konstante Materialstärke in dem wellenförmigen Bereich erleichtert zudem die Gießbarkeit des bevorzugt als Gussteil ausgeführten Gehäuses. Der wellenförmige Bereich kann insbesondere mehrere gleichartige Wellenberge und Wellentäler aufweisen, an welche außenseitig weitere Elemente des Gehäuses einstückig angeformt sein können. Der Planetenträger ist bevorzugt als ein Planetensteg ausgeführt, welcher einteilig mit dem ortsfesten, das heißt nicht rotierenden, Gehäuse verbunden ist.
• Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich der wellenförm ige Bereich entlang des gesamten Umfangs der zylindrischen Außenwand erstreckt. Dabei können Wellentäler und Wellenberge des wellenförmigen Bereichs eine symmetrische Außenkontur der zylindrischen Außenwand ausbilden. Mit anderen Worten können entlang des Außenumfangs des Gehäuses Wellen, besonders bevorzugt gleichartige Wellen, aneinandergereiht werden. Dadurch kann ein besonders gleichmäßig biegesteifes Gehäuse bereitgestellt werden.
• Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die zylindrische Außenwand keinen durchgängigen wellenförmigen Bereich umfassen, sondern mehrere über den Umfang der zylindrischen Außenwand verteilte wellenförmige Bereiche aufweisen, wodurch besonders flexibel weitere Elemente des Gehäuses in die zylindrische Außenwand integriert und das Auftreten von Resonanzschwingungen besonders sicher vermieden werden können.
• Das erfindungsgemäße Generatorgetriebe umfasst ein vorstehend beschriebenes Gehäuse einer Getriebestufe eines Generatorgetriebes. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage umfasst ein vorstehend beschriebenes Generatorgetriebe.
• Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von nicht maßstabsgetreuen Figuren näher dargestellt.
• Ausführungsbeispiele
• Es zeigt:
• 1 eine schematische Seitenansicht eines oberen Teils einer Windkraftanlage mit einem Planetengetriebe,
• 2 eine schematische Vorderansicht eines Teils einer zweiten Stufe des Planetengetriebes nach 1,
• 3 eine perspektivische Teilansicht der zweiten Getriebestufe des Planetengetriebes nach 1 mit einem erfindungsgemäßen Gehäuse und
• 4 eine perspektivische Querschnitts-Darstellung der Getriebestufe nach 3.
• 1 zeigt eine Windkraftanlage 1 mit einer Nabe 2 eines nicht dargestellten Rotors. Die Windkraftanlage 1 umfasst ein zweistufiges Generatorgetriebe in Form eines Umlaufrädergetriebes bzw. eines Planetengetriebes 3 mit einer ersten Getriebestufe 4 und einer zweiten Getriebestufe 5. Die erste Getriebestufe 4 des Planetengetriebes 3 wird über einen drehfest mit der Nabe 2 verbundenen rotierenden Ansatz 6 eines nicht weiter dargestellten Planetenträgers von der Nabe 2 angetrieben. Ein Generator 7 mit einer Schleifringeinheit 8 wird auf der der Nabe 2 entgegengesetzten Seite des Planetengetriebes 3 von dem Planetengetriebe 3 angetrieben, welches zusammen mit dem Generator 7 über ein Azimutlager 9 auf einem Turm 10 der Windkraftanlage 1 gelagert ist.
• 2 zeigt einen möglichen Aufbau eines Teils der zweiten Stufe 5 des Planetengetriebes 3, wobei die zweite Stufe 5 prinzipiell ein äußeres rotierendes Hohlrad 11 mit einer Innenverzahnung aufweist, welche mit einer Außenverzahnung dreier rotierender Planetenräder 12 in Eingriff steht bzw. kämmt. Die drei Planetenräder 12 sind in einem Planetenträger in Form eines Planetenstegs 13 (3 und 4) drehbar gelagert und kämmen mit einem zentralen rotierenden Sonnenrad 14.
• 3 und 4 zeigen ein ortsfestes Gehäuse 15 der zweiten Getriebestufe 5. Der Planetensteg 13 der Getriebestufe 5 ist einstückig mit dem ortsfesten Gehäuse 15 ausgebildet, das heißt das Gehäuse 15 und der Planetensteg 13 sind als ein integrales, nicht rotierendes Bauteil ausgeführt. Das Gehäuse 15 wurde in einem Stück durch Gießen hergestellt. Das Gehäuse 15 weist eine zylindrische Außenwand 16 auf, welche wellenförmig gestaltet ist, wobei sich mehrere gleiche Wellentäler 17 und Wellenberge 18 äquidistant entlang des gesamten Umfangs der zylindrischen Außenwand 16 abwechseln.
• Die Wellentäler 17 und Wellenberge 18 verlaufen in axialer Richtung des Gehäuses 15 und damit auch des Getriebeabschnitts 5 sowie des Generatorgetriebes 3. Die Wellentäler 17 und Wellenberge 18 bilden dabei einen durchgängigen wellenförmigen Bereich 19 der zylindrischen Außenwand 16 aus, wobei der wellenförmige Bereich 19 entlang des Umfangs der zylindrischen Außenwand 16 im Wesentlichen eine konstante Materialstärke aufweist. Mit „im Wesentlichen“ ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass der Querschnitt dort lokal unterschiedlich ist, wo zusätzliche Elemente außen einteilig an die zylindrische Außenwand 16 angeformt sind. Die Kontur der Wellenform ist somit als Ganzes symmetrisch ausgestaltet.
• Bezugszeichenliste

1

Windkraftanlage

2

Nabe

3

Planetengetriebe

4

erste Getriebestufe

5

zweite Getriebestufe

6

Ansatz

7

Generator

8

Schleifringeinheit

9

Azimutlager

10

Turm

11

Hohlrad

12

Planetenräder

13

Planetensteg

14

Sonnenrad

15

Gehäuse

16

zylindrische Außenwand

17

Wellental

18

Wellenberg

19

wellenförmiger Bereich

Claims (6)

1. Gehäuse (15) einer Getriebestufe (5) für ein Generatorgetriebe (3) einer Windkraftanlage (1), wobei das Gehäuse (15) einstückig mit einem Planetenträger (13) der Getriebestufe (5) ausgebildet ist und eine zylindrische Außenwand (16) aufweist, welche einen im Querschnitt wellenförmigen Bereich (19) mit konstanter Materialstärke umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenförmige Bereich (19) eine rippenförmige Versteifungsstruktur in Längsrichtung des Gehäuses (15) ausbildet.
2. Gehäuse (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wellenförmige Bereich (19) entlang des gesamten Umfangs der zylindrischen Außenwand (16) erstreckt.
3. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wellentäler (17) und Wellenberge (18) des wellenförmigen Bereichs (19) eine symmetrische Außenkontur der zylindrischen Außenwand (16) ausbilden.
4. Gehäuse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mehrere über den Umfang der zylindrischen Außenwand (16) verteilte wellenförmige Bereiche (19) aufweist.
5. Generatorgetriebe (3) mit einem Gehäuse (15) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
6. Windkraftanlage (1) mit einem Generatorgetriebe (3) nach Patentanspruch 5.

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