EP4665973A1 - Antriebsanorndung für eine windkraftanlage - Google Patents

Antriebsanorndung für eine windkraftanlage

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EP4665973A1
EP4665973A1 EP24700774.3A EP24700774A EP4665973A1 EP 4665973 A1 EP4665973 A1 EP 4665973A1 EP 24700774 A EP24700774 A EP 24700774A EP 4665973 A1 EP4665973 A1 EP 4665973A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
bearing
rotor shaft
fixed
bearing arrangement
Prior art date
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Pending
Application number
EP24700774.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andy Maes
David Vleurinck
Rui Sun
Albin K Mathews
Maarten OOMS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Wind Power Antwerpen NV, ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Wind Power Antwerpen NV
Publication of EP4665973A1 publication Critical patent/EP4665973A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • F03D15/101—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members of the epicyclic or planetary type
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    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
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    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement according to the preamble of claim 1.
  • a drive train for a wind turbine is known from EP 2 067 990 A2.
  • This comprises a rotor shaft, a planet carrier that is connected to the rotor shaft in a rotationally fixed manner, a rotor shaft bearing, a planet carrier bearing, a gearbox housing and torque supports that are connected to the gearbox housing in a rotationally fixed manner.
  • the rotor shaft is rotatably mounted in an engine nacelle by means of the rotor bearing.
  • the torque supports are also fixed in the engine nacelle.
  • the planet carrier bearing is attached to the rotor side starting from the planet carrier.
  • the planet carrier is rotatably mounted in the gearbox housing via this bearing.
  • the invention is based on the object of improving the drive train of a wind turbine. This object is achieved by a drive arrangement according to claim 1. Preferred developments emerge from the subclaims and the following description.
  • the drive arrangement is designed for use in a wind turbine.
  • the drive arrangement forms part of the drive train.
  • the drive train includes all means involved in transmitting a torque flow from a rotor that is in the wind and driven by the wind to a generator of the wind turbine.
  • the rotor shaft arrangement consists of a rotor shaft and a planet carrier.
  • the term rotor shaft refers to a shaft that is or can be connected to the rotor in a rotationally fixed manner.
  • the rotor shaft can be designed to be joined to the rotor or can be joined to the rotor, for example by means of a screw flange.
  • the planet carrier is connected to the rotor shaft in a rotationally fixed manner. This connection can be designed in one or more parts.
  • the rotor shaft and the planet carrier are preferably screwed together.
  • a bearing arrangement is an arrangement with one or more bearings.
  • the bearings of a bearing arrangement are characterized by the fact that at least one bearing of each of two adjacent bearings of the bearing arrangement is in contact with each other directly or via a spacer, such as an intermediate ring.
  • the at least two bearing rings of the adjacent bearings can be connected to each other in one piece, touch each other or touch the spacer.
  • a bearing that does not have a bearing ring that is in contact with a bearing ring of a bearing of the bearing arrangement directly or via a spacer does not belong to the bearing arrangement.
  • a nacelle-fixed means is a means that is fixed or can be fixed in the nacelle in a rigid manner, i.e. without the possibility of relative movement between the means and a nacelle of the wind turbine.
  • the nacelle-fixed means can be a machine support.
  • the rotor shaft arrangement is supported in the gearbox housing by means of the second bearing arrangement. This means that the rotor shaft arrangement and the gearbox housing support each other via the second bearing arrangement.
  • the outer bearing rings of the second bearing arrangement are preferably joined to the transmission housing or integrated in one piece into the transmission housing.
  • the inner bearing rings of the second bearing arrangement are preferably joined to the rotor shaft arrangement, i.e. to the rotor shaft and/or the planet carrier, or integrated in one piece into the rotor shaft arrangement, i.e. to the rotor shaft and/or the planet carrier.
  • the invention provides a fixed-loose bearing of the rotor shaft arrangement and the housing arrangement in the nacelle-fixed means.
  • the first bearing arrangement is designed as a fixed bearing. This means that the rotor shaft arrangement is axially fixedly mounted in the nacelle-fixed means by means of the first bearing arrangement. The first bearing arrangement thus forms an abutment against any axial displacements of the rotor shaft arrangement relative to the nacelle-fixed means.
  • the axial position of the rotor shaft arrangement relative to the nacelle-fixed means is preferably also clearly defined by the first bearing arrangement. In this case, the first bearing arrangement also acts as an abutment against radial displacements of the rotor shaft arrangement relative to the nacelle-fixed means.
  • the one or more torque supports are fixed in the nacelle-fixed means in a rotationally fixed manner. This makes it possible to generate a drive torque with the housing arrangement via the rotor shaft arrangement and, if applicable, other gear elements, is supported via the torque supports in the nacelle-fixed means.
  • the torque supports are fixed in the nacelle-fixed means so that they can be moved axially.
  • the torque supports can be moved axially relative to the nacelle-fixed means by at least a limited distance.
  • a further aspect of the invention provides for a reverse design of the first bearing arrangement and the fixing of the torque supports in the nacelle-fixed means as fixed and floating bearings. Accordingly, the first bearing arrangement is designed as a floating bearing and the fixing of the torque supports in the nacelle-fixed means as a fixed bearing.
  • first bearing arrangement as a floating bearing enables an axial displacement of the rotor shaft arrangement relative to the nacelle-fixed means by at least a limited distance.
  • torque supports are fixed in the nacelle-fixed means so that they cannot be axially displaced.
  • the second bearing arrangement is also designed as a fixed bearing. This means that the second bearing arrangement forms an abutment against any axial displacement of the rotor shaft arrangement and the housing arrangement relative to one another. Due to the second bearing arrangement being designed as a fixed bearing, the rotor shaft arrangement and the housing arrangement cannot be axially displaced relative to one another.
  • a double-row tapered roller bearing forms the second bearing arrangement.
  • Such a bearing can withstand high loads even with small diameters.
  • first bearing arrangement and/or the second bearing arrangement are arranged on the rotor side with respect to the planet carrier. This means that the first bearing arrangement and/or the second bearing arrangement are on the same side of the planet carrier or on the same side of a radial plane which intersects the planet carrier, such as the rotor and the rotor shaft.
  • the rotor shaft arrangement is supported exclusively by means of the first bearing arrangement and the second bearing arrangement. This means that there is no bearing with which the rotor shaft arrangement is supported that is not part of the first bearing arrangement or the second bearing arrangement.
  • a third bearing arrangement is provided for supporting the rotor shaft arrangement.
  • the gear housing has at least one spring element with a radial direction of action.
  • the spring element is therefore elastically deformable in at least one radial direction, i.e. orthogonal to the axis of rotation.
  • the spring element is elastically deformable in any radial direction.
  • the spring element can be designed as a membrane, for example, which is rotationally symmetrical to the axis of rotation and has an S-shaped cross section.
  • the planet carrier is mounted in the spring element by means of the third bearing arrangement.
  • the planet carrier is supported in the gearbox housing via the third bearing arrangement and the spring element. While the first bearing arrangement and the second bearing arrangement serve to position the rotor shaft arrangement, the weight of the areas of the gearbox housing extending from the torque supports on the generator side is supported in the rotor shaft arrangement via the third bearing arrangement.
  • the rotor shaft assembly is preferably supported exclusively by means of the first bearing assembly, the second bearing assembly and the third bearing assembly. This means that there is no bearing with which the rotor shaft assembly is supported that is not part of the first bearing assembly, part of the second bearing assembly or part of the third bearing assembly.
  • the third bearing arrangement is arranged on the generator side with respect to the planet carrier.
  • the third bearing arrangement is located According to further development, this means on the same side of the planet carrier or a radial plane which intersects the planet carrier as the generator.
  • Fig. 1 shows the schematic structure of a drive train
  • Fig. 2 the design of the drive train
  • Fig. 3 shows a section.
  • a rotor 101 of a wind turbine is mounted on a rotor shaft 103.
  • the rotor shaft 103 is connected in a rotationally fixed manner to a planet carrier 105.
  • a first bearing arrangement 107 and a second bearing arrangement 109 serve to support the rotor shaft 103.
  • the rotor shaft 103 is supported in a machine support (not shown in Fig. 1) by means of the first bearing arrangement 107.
  • the rotor shaft 103 is supported inside a two-armed torque support 111 by means of the second bearing arrangement 109.
  • the torque support 111 is connected to a gear housing 115 via one or more spring elements 113. Together with the torque support 111, the gear housing 115 encapsulates the planet carrier 105. The planet carrier 105 is therefore located in a cavity formed by the torque support 111 and the gear housing 115.
  • the first bearing arrangement 107 forms a fixed bearing.
  • the first bearing arrangement 107 therefore fixes the rotor shaft 103 in the machine carrier so that it cannot move axially.
  • the two arms of the torque support 111 are supported in the machine support via floating bearings 117.
  • the floating bearings 117 allow an axial displacement of the torque support 111 relative to the machine support.
  • the weight of the gear housing 115 generates a torque in the floating bearings 117, the direction vector of which runs in the horizontal direction orthogonal to a rotation axis of the rotor shaft 103 and the planet carrier 105.
  • This torque is supported by one or more spring elements 119 in the planet carrier 105.
  • the spring elements 119 are designed to be flexible in the radial direction. They extend between the gear housing 115 and a hub 121, which the planet carrier 105 forms on the generator side.
  • the hub 121 is rotatably mounted in the spring elements 119 by means of a further bearing arrangement.
  • Fig. 2 illustrates the design of the drive train.
  • the machine carrier is identified in Fig. 2 with the reference number 201.
  • the planet carrier 105 forms a shaft stub 203 on the rotor side.
  • the second bearing arrangement 109 is arranged on the shaft stub 203.
  • the shaft stub 203 is screwed to the rotor shaft 103 in a rotationally fixed manner.
  • Fig. 2 shows a third bearing arrangement 205 which absorbs the weight of the gear housing 115.
  • the third bearing arrangement 205 is designed as a single-row tapered roller bearing. Accordingly, forces extending axially from the gear housing 115 in the direction of the rotor as well as radial forces on the planet carrier 105 can be supported via the third bearing arrangement 205.
  • the arms of the torque support are each supported by a bolt 207 in the machine support.
  • the arms of the torque support 113 each form an eye 209 that encloses the respective bolt 207.
  • the machine support 201 forms a second eye 211 and a third eye 213.
  • the second eye 211 and the third eye 213 also enclose the bolt 207.
  • the bolt 207 runs i.e. through the first eye 209, the second eye 211 and the third eye 213.
  • the first eye 209 is arranged between the second eye 211 and the third eye 213. Starting from the first eye 209, the second eye 211 is located on the rotor side.
  • the third eye 213 is arranged on the generator side, starting from the first eye 209.
  • Fig. 3 shows a spring element 119 integrated in one piece into the gear housing 115.
  • the spring element 119 is designed as a membrane that is rotationally symmetrical to the axis of rotation of the rotor shaft 103 and the planet carrier 105. In the cross section shown in Fig. 3, the membrane follows a curved course. This results in flexibility in the radial direction.
  • Machine carrier shaft end bearing arrangement bolt eye eye eye

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanorndung für eine Windkraftanlage, mit einer Rotorwellenanordnung (103, 105) bestehend aus einer Rotorwelle (103) und einem Planetenträger (105), der drehfest mit der Rotorwelle (103) verbunden ist, mit einer ersten Lageranordnung (107), mit einer zweiten Lageranordnung (109), mit einer Gehäuseanordnung (111, 115) bestehend aus einem Getriebegehäuse (115) und einer oder mehreren Drehmomentstützen (111), die drehfest in dem Getriebegehäuse (115) fixiert sind, und mit einem gondelfesten Mittel (201); wobei die Rotorwellenanordnung (103, 105) mittels der ersten Lageranordnung (107) in dem gondelfesten Mittel (201) und mittels der zweiten Lageranordnung (109) in dem Getriebegehäuse (115) gelagert ist. Die erste Lageranordnung (107) ist als Festlager ausgebildet und die ein oder mehreren Drehmomentstützen (111) sind axial verschiebbar in dem gondelfesten Mittel (201) fixiert.

Description

Antriebsanorndung für eine Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus EP 2 067 990 A2 ist ein Antriebsstrang einer Wind Kraftanlage bekannt. Dieser umfasst eine Rotorwelle, einen Planetenträger, der drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, ein Rotorwellenlager, ein Planetenträgerlager, ein Getriebegehäuse und drehfest mit dem Getriebegehäuse verbundene Drehmomentstützen. Die Rotorwelle ist mittels des Rotorlagers drehbar in einer Triebwerksgondel gelagert. In der Triebwerksgondel sind auch die Drehmomentstützen fixiert. Das Planetenträgerlager ist ausgehend von dem Planetenträger rotorseitig angebracht. Über dieses Lager ist der Planetenträger drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antriebsstrang einer Windkraftanlage zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsanordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und nachfolgender Beschreibung.
Die Antriebsanordnung ist für die Verwendung in einer Wind Kraftanlage ausgebildet. In der Windkraftanlage bildet die Antriebsanordnung einen Teil des Antriebsstrangs. Der Antriebsstrang umfasst sämtliche Mittel, die an der Übertragung eines Drehmomentflusses von einem im Wind stehenden und vom Wind angetriebenen Rotor zu einem Generator der Windkraftanlage beteiligt sind.
Zu der Antriebsanordnung gehören eine Rotorwellenanordnung, eine erste Lageranordnung, eine zweite Lageranordnung, eine Gehäuseanordnung und ein gondelfestes Mittel.
Die Rotorwellenanordnung besteht aus einer Rotorwelle und einem Planetenträger. Mit Rotorwelle wird eine Welle bezeichnet, die drehfest mit dem Rotor verbunden oder verbindbar ist. Insbesondere kann die Rotorwelle ausgebildet sein, mit dem Rotor gefügt zu werden oder mit dem Rotor gefügt sein, etwa mittels eines Schraubflansches. Der Planetenträger ist drehtest mit der Rotorwelle verbunden. Diese Verbindung kann ein- oder mehrstückig ausgestaltet sein. Bevorzugt sind die Rotorwelle und der Planetenträger miteinander verschraubt.
Eine Lageranordnung ist eine Anordnung mit einem oder mehreren Lagern. Die Lager einer Lageranordnung zeichnen sich dadurch aus, dass jeweils mindestens ein Lagerung jeweils zweier benachbarter Lager der Lageranordnung direkt oder über einen Abstandhalter, etwa einen Zwischenring, miteinander in Kontakt stehen. Die mindestens zwei Lagerringe der benachbarten Lager können einstückig miteinander verbunden sein, sich berühren oder jeweils den Abstandhalter berühren. Ein Lager, das keinen Lagerring aufweist, der mit einem Lagerring eines Lagers der Lageranordnung direkt oder über einen Abstandhalter in Kontakt steht, gehört nicht zu der Lageranordnung.
Die Gehäuseanordnung besteht aus einem Getriebegehäuse und einer oder mehreren Drehmomentstützen, die drehtest in dem Getriebegehäuse fixiert sind. Insbesondere können die Drehmomentstützen starr, das heißt ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen dem Getriebegehäuse und den Drehmomentstützen in dem Getriebegehäuse fixiert sein. Vorzugsweise sind die Drehmomentstützen einstückig mit dem Getriebegehäuse oder mit einem Teil des Getriebegehäuses, vorzugsweise mit einer Wandung des Getriebegehäuses, verbunden.
Ein gondelfestes Mittel ist ein Mittel, das starr, das heißt ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen dem Mittel und einer Gondel der Windkraftanlage, in der Gondel fixiert oder fixierbar ist. Insbesondere kann es sich bei dem gondelfesten Mittel um einen Maschinenträger handeln.
Die Rotorwellenanordnung ist mittels der ersten Lageranordnung in dem gondelfesten Mittel gelagert. Vorzugsweise sind die äußeren Lagerringe der ersten Lageranordnung mit dem gondelfesten Mittel gefügt oder einstückig in das gondelfeste Mittel integriert. Entsprechend sind die inneren Lagerringe der ersten Lageranordnung bevorzugt mit der Rotorwellenanordnung gefügt oder einstückig in die Rotorwellenanordnung integriert.
Bevorzugt ist die Rotorwelle mittels der ersten Lageranordnung in dem gondelfesten Mittel gelagert. In dem Fall sind die inneren Lagerringe der ersten Lageranordnung mit der Rotorwelle gefügt oder einstückig in die Rotorwelle integriert.
Mittels der zweiten Lageranordnung ist die Rotorwellenanordnung in dem Getriebegehäuse gelagert. Dies bedeutet, dass die Rotorwellenanordnung und das Getriebegehäuse sich über die zweite Lageranordnung gegeneinander abstützen.
Die äußeren Lagerringe der zweiten Lageranordnung sind bevorzugt mit dem Getriebegehäuse gefügt oder einstückig in das Getriebegehäuse integriert. Die inneren Lagerringe der zweiten Lageranordnung sind bevorzugt mit der Rotorwellenanordnung, das heißt mit der Rotorwelle und/oder dem Planetenträger, gefügt oder einstückig in die Rotorwellenanordnung, das heißt in die Rotorwelle und/oder den Planetenträger, integriert.
Um axiale, das heißt in Richtung einer Drehachse der Rotorwellenanordnung gerichtete Verspannungen zu vermeiden, sieht die Erfindung eine Fest-Loslagerung der Rotorwellenanordnung und der Gehäuseanordnung in dem gondelfesten Mittel vor. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die erste Lageranordnung als Festlager ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Rotorwellenanordnung mittels der ersten Lageranordnung axialfest in dem gondelfesten Mittel gelagert ist. Die erste Lageranordnung bildet also ein Widerlager gegenüber jeglichen axialen Verschiebungen der Rotorwellenanordnung relativ zu dem gondelfesten Mittel. Bevorzugt ist darüber hinaus auch die axiale Position der Rotorwellenanordnung relativ zu dem gondelfesten Mittel durch die erste Lageranordnung eindeutig definiert. In dem Fall wirkt die erste Lageranordnung auch gegenüber radialen Verschiebungen der Rotorwellenanordnung relativ zu dem gondelfesten Mittel als Widerlager.
Die ein oder mehreren Drehmomentstützen sind drehfest in dem gondelfesten Mittel fixiert. Dadurch ist es möglich, ein Antriebsmoment, mit dem Gehäuseanordnung über die Rotorwellenanordnung und gegebenenfalls weitere Getriebeglieder beaufschlagt wird, über die Drehmomentstützen in dem gondelfesten Mittel abzustützen.
Die Drehmomentstützen sind gemäß dem Aspekt der Erfindung axial verschiebbar in dem gondelfesten fixiert. Dadurch sind die Drehmomentstützen gegenüber dem gondelfesten Mittel mindestens um eine begrenzte Strecke axial verschiebbar.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine umgekehrte Ausgestaltung der ersten Lageranordnung und der Fixierung der Drehmomentstützen in dem gondelfesten Mittel als Fest- und Loslager vor. Entsprechend ist die erste Lageranordnung als Loslager und die Fixierung der Drehmomentstützen in dem gondelfesten Mittel als Festlager ausgebildet.
Die Ausbildung der ersten Lageranordnung als Loslager ermöglicht eine axiale Verschiebung der Rotorwellenanordnung relativ zu dem gondelfesten Mittel mindestens um eine begrenzte Strecke. Die Drehmomentstützen sind hingegen gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung axial unverschiebbar in dem gondelfesten Mittel fixiert.
Auch die zweite Lageranordnung ist in einer bevorzugten Weiterbildung als Festlager ausgebildet. Dies bedeutet, dass die zweite Lageranordnung ein Widerlager gegenüber jeglichen axialen Verschiebungen der Rotorwellenanordnung und der Gehäuseanordnung relativ zueinander bildet. Aufgrund der als Festlager ausgebildeten zweiten Lageranordnung sind die Rotorwellenanordnung und die Gehäuseanordnung relativ zueinander axial unverschiebbar.
Bevorzugt bildet ein doppelreihiges Kegelrollenlager die zweite Lageranordnung. Ein derartiges Lager ist auch bei geringen Durchmessern hoch belastbar.
Die erste Lageranordnung und/oder die zweite Lageranordnung sind bezüglich des Planetenträgers in einer bevorzugten Weiterbildung rotorseitig angeordnet. Dies bedeutet, dass die erste Lageranordnung und/oder die zweite Lageranordnung sich auf derselben Seite des Planetenträgers beziehungsweise auf derselben Seite einer radialen Ebene, welche den Planetenträger schneidet, befinden wie der Rotor und die Rotorwelle.
Die Rotorwellenanordnung ist in einer bevorzugten Weiterbildung ausschließlich mittels der ersten Lageranordnung und der zweiten Lageranordnung gelagert. Dies bedeutet, dass es kein Lager gibt, mit dem die Rotorwellenanordnung gelagert ist, das nicht Teil der ersten Lageranordnung oder der zweiten Lageranordnung ist.
In einer alternativ bevorzugten Weiterbildung ist eine dritte Lageranordnung zur Lagerung der Rotorwellenanordnung vorgesehen. Das Getriebegehäuse weist weiterbildungsgemäß mindestens ein Federelement mit radialer Wirkrichtung auf. Das Federelement ist also in mindestens eine radiale Richtung, das heißt orthogonal zu der Drehachse, elastisch verformbar. Vorzugsweise ist das Federelement in jede radiale Richtung elastisch verformbar. Das Federelement kann etwa als eine Membran ausgestaltet sein, die zu der Drehachse rotationssymmetrisch und im Querschnitt S-förmig ausgestaltet ist.
Mittels der dritten Lageranordnung ist der Planetenträger in dem Federelement gelagert. Über die dritte Lageranordnung und das Federelement stützt sich der Planetenträger also in dem Getriebegehäuse ab. Während die erste Lageranordnung und die zweite Lageranordnung dazu dienen, die Rotorwellenanordnung zu positionieren, wird über die dritte Lageranordnung die Gewichtskraft der ausgehend von den Drehmomentstützen sich generatorseitig erstreckenden Bereiche des Getriebegehäuses in der Rotorwellenanordnung abgestützt.
Die Rotorwellenanordnung ist bevorzugt ausschließlich mittels der ersten Lageranordnung, der zweiten Lageranordnung und der dritten Lageranordnung gelagert. Dies bedeutet, dass es kein Lager gibt, mit dem die Rotorwellenanordnung gelagert ist, und das nicht Teil der ersten Lageranordnung, Teil der zweiten Lageranordnung oder Teil der dritten Lageranordnung ist.
Die dritte Lageranordnung ist in einer bevorzugten Weiterbildung bezüglich des Planetenträgers generatorseitig angeordnet. Die dritte Lageranordnung befindet sich weiterbildungsgemäß also auf derselben Seite des Planetenträgers beziehungsweise einer radialen Ebene, welche den Planetenträger schneidet, wie der Generator.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbaut eines Antriebsstrangs;
Fig. 2 die Ausgestaltung des Antriebsstrangs; und
Fig. 3 einen Ausschnitt.
Gemäß Fig. 1 ist ein Rotor 101 einer Windkraftanlage auf einer Rotorwelle 103 angebracht. Die Rotorwelle 103 ist drehfest mit einem Planetenträger 105 verbunden.
Zur Lagerung der Rotorwelle 103 dienen eine erste Lageranordnung 107 und eine zweite Lageranordnung 109. Mittels der ersten Lageranordnung 107 ist die Rotorwelle 103 in einem in Fig. 1 nicht dargestellten Maschinenträger gelagert. Mittels der zweiten Lageranordnung 109 ist die Rotorwelle 103 im Inneren einer zweiarmigen Drehmomentstütze 111 gelagert.
Die Drehmomentstütze 111 ist über ein oder mehrere Federelemente 113 mit einem Getriebegehäuse 115 verbunden. Zusammen mit der Drehmomentstütze 111 kapselt das Getriebegehäuse 115 den Planetenträger 105. Der Planetenträger 105 befindet sich also in einem Hohlraum, der durch die Drehmomentstütze 11 1 und das Getriebegehäuse 115 gebildet wird.
Die erste Lageranordnung 107 bildet ein Festlager. Durch die erste Lageranordnung 107 wird also die Rotorwelle 103 axial unverschiebbar in dem Maschinenträger fixiert. Die beiden Arme der Drehmomentstütze 111 stützen sich über Loslager 117 in dem Maschinenträger ab. Die Loslager 117 erlauben eine axiale Verschiebung der Drehmomentstütze 11 1 relativ zu dem Maschinenträger.
Die Gewichtskraft des Getriebegehäuses 115 erzeugt in den Loslagern 1 17 ein Drehmoment, dessen Richtungsvektor in horizontaler Richtung orthogonal zu einer Drehachse der Rotorwelle 103 und des Planetenträgers 105 verläuft. Dieses Drehmoment wird über ein oder mehrere Federelemente 119 in dem Planetenträger 105 abgestützt.
Die Federelemente 119 sind in radialer Richtung nachgiebig ausgestaltet. Sie erstrecken sich zwischen dem Getriebegehäuse 115 und einer Nabe 121 , welche der Planetenträger 105 generatorseitig ausbildet. Die Nabe 121 ist mittels einer weiteren Lageranordnung drehbar in den Federelementen 119 gelagert.
Fig. 2 verdeutlicht die Ausgestaltung des Antriebsstrangs. Der Maschinenträger ist in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 201 gekennzeichnet. Der Planetenträger 105 bildet rotorseitig einen Wellenstumpf 203 aus. Auf dem Wellenstumpf 203 ist die zweite Lageranordnung 109 angeordnet. Weiterhin ist der Wellenstumpf 203 drehfest mit der Rotorwelle 103 verschraubt.
In Fig. 2 ist eine dritte Lageranordnung 205 dargestellt, welche die Gewichtskraft des Getriebegehäuses 115 aufnimmt. Wie in Fig. 3 ersichtlich, ist die dritte Lageranordnung 205 als einreihiges Kegelrollenlager ausgestaltet. Entsprechend können über die dritte Lageranordnung 205 ausgehend von dem Getriebegehäuse 115 axial in Richtung des Rotors verlaufende Kräfte sowie Radialkräfte an dem Planetenträger 105 abgestützt werden.
Die Arme der Drehmomentstütze stützen sich über jeweils einen Bolzen 207 in dem Maschinenträger ab. Dazu bilden die Arme der Drehmomentstütze 113 jeweils ein Auge 209, das den jeweiligen Bolzen 207 umschließt. Der Maschinenträger 201 bildet jeweils ein zweites Auge 211 und ein drittes Auge 213. Auch das zweite Auge 211 und das dritte Auge 213 umschließen den Bolzen 207. Der Bolzen 207 verläuft also durch das erste Auge 209, das zweite Auge 211 und das dritte Auge 213 hindurch.
Das erste Auge 209 ist zwischen dem zweiten Auge 211 und dem dritten Auge 213 angeordnet. Ausgehend von dem ersten Auge 209 befindet sich das zweite Auge 211 rotorseitig. Das dritte Auge 213 ist ausgehend von dem ersten Auge 209 generatorseitig angeordnet.
Zwischen dem ersten Auge 209 und dem zweite Auge 211 sowie zwischen dem ersten Auge 209 und dem dritten Auge 213 befindet sich jeweils ein Zwischenraum in Form eines freien Spalts. Die beiden Spalten ermöglichen eine axiale Verschiebung der Drehmomentstütze 113.
Fig. 3 zeigt ein einstückig in das Getriebegehäuse 115 integriertes Federelement 119. Das Federelement 119 ist als eine zu der Drehachse der Rotorwelle 103 und des Planetenträgers 105 rotationssymmetrische Membran ausgestaltet. In dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt folgt die Membran einem gekrümmten Verlauf. Dadurch ergibt sich eine Nachgiebigkeit in radialer Richtung.
Bezugszeichen
Rotor
Rotorwelle
Planetenträger Lageranordnung Lageranordnung Drehmomentstütze Federelement
Getriebegehäuse Loslager Federelement
Nabe
Maschinenträger Wellenstumpf Lageranordnung Bolzen Auge Auge Auge

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsanorndung für eine Windkraftanlage, mit einer Rotorwellenanordnung (103, 105) bestehend aus einer Rotorwelle (103) und einem Planetenträger (105), der drehfest mit der Rotorwelle (103) verbunden ist, mit einer ersten Lageranordnung (107), mit einer zweiten Lageranordnung (109), mit einer Gehäuseanordnung (111 ,
115) bestehend aus einem Getriebegehäuse (115) und einer oder mehreren Drehmomentstützen (111 ), die drehfest in dem Getriebegehäuse (115) fixiert sind, und mit einem gondelfesten Mittel (201 ); wobei die Rotorwellenanordnung (103, 105) mittels der ersten Lageranordnung (107) in dem gondelfesten Mittel (201 ) und mittels der zweiten Lageranordnung (109) in dem Getriebegehäuse (115) gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (107) als Festlager ausgebildet ist und die ein oder mehreren Drehmomentstützen (111 ) axial verschiebbar in dem gondelfesten Mittel (201 ) fixiert sind.
2. Antriebsanorndung für eine Windkraftanlage, mit einer Rotorwellenanordnung (103, 105) bestehend aus einer Rotorwelle (103) und einem Planetenträger (105), der drehfest mit der Rotorwelle (103) verbunden ist, mit einer ersten Lageranordnung (107), mit einer zweiten Lageranordnung (109), mit einer Gehäuseanordnung (111 ,
115) bestehend aus einem Getriebegehäuse (115) und einer oder mehreren Drehmomentstützen (111 ), die drehfest in dem Getriebegehäuse (115) fixiert sind, und mit einem gondelfesten Mittel (201 ); wobei die Rotorwellenanordnung (103, 105) mittels der ersten Lageranordnung (107) in dem gondelfesten Mittel (201 ) und mittels der zweiten Lageranordnung (109) in dem Getriebegehäuse (115) gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (107) als Loslager ausgebildet ist und die ein oder mehreren Drehmomentstützen (111 ) axial unverschiebbar in dem gondelfesten Mittel (201 ) fixiert sind.
3. Antriebsanorndung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lageranordnung (109) als Festlager ausgebildet ist.
4. Antriebsanorndung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (107) und/oder die zweite Lageranordnung (109) bezüglich des Planetenträgers (105) rotorseitig angeordnet ist.
5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwellenanordnung (103, 105) ausschließlich mittels der ersten Lageranordnung (107) und der zweiten Lageranordnung (109) gelagert ist.
6. Antriebsanorndung nach einem der Ansprüche 1 bis 4; gekennzeichnet durch eine dritte Lageranordnung (205); wobei das Getriebegehäuse (115) mindestens ein Federelement (119) mit radialer Wirkrichtung aufweist; wobei der Planetenträger (105) mittels der dritten Lageranordnung (205) in dem Federelement (119) gelagert ist.
7. Antriebsanorndung nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lageranordnung (205) bezüglich des Planetenträgers (105) generatorseitig angeordnet ist.
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