TWI526639B - 風力機齒輪箱結構 - Google Patents

Description

風力機齒輪箱結構

本發明係有關一種齒輪箱結構，特別是指一種安裝於風力機機艙底座的齒輪箱結構，係將齒輪箱結構利用上、下殼體組合，配合行星齒輪組合的構造以進行維修作業。

隨著強調綠能和環保的訴求，近年來風力發電逐漸被廣泛地開發及應用在日常生活和工業設備上。其中，風力機即為一綠色環保的新興能源，但由於風力機長年的運轉，而增速齒輪箱為風力發電機中重要之動力元件，其功能在於將葉片轉動之能量傳輸至發電機，在動力傳遞過程為增加轉速，將葉片主軸輸入之轉速提升，使輸出軸進入發電機能以最高效率運轉發電。因此，必須針對風力機設備做定期的機械維修以及養護作業，保持風力機的性能處在最佳的運轉狀況，並延長風力機的使用年限。

由於在維修保養風力機時，必須使用特殊的吊車來拆開齒輪箱殼體，而在進行吊拆作業時，不僅租用的吊裝設備費用昂貴外，且於吊拆或拆裝過程中，容易產生碰撞導致齒輪或其他元件的損傷。有鑑於習用的風力機齒輪箱維修不便的種種問題，乃亟需一種可以降低齒輪箱吊裝成本，以及避免行星齒輪組合拆裝損傷的風力機齒輪箱結構。

為了改善前述習知風力機在維修時，齒輪箱無法在機艙內檢修必須以昂貴吊裝設備將齒輪箱由風力機機艙吊拆裝到地面廠房檢修，且利用內視鏡(endoscopy)檢視機艙上的損傷費時費力且效果不彰，以及行星齒輪組合之行星齒輪與環齒輪吊拆裝時容易造成損傷等等缺點。本發明提供了一種風力機齒輪箱結構，係包含：一上殼體、一下殼體、複數個齒輪箱安裝介面、一行星齒輪組合、一低速軸組合、一中速軸組合以一高速軸組合。其中，上殼體具有一與機艙底座平行的安裝面，下殼體具有一與機艙底座平行的安裝面，上殼體和下殼體分別藉由與機艙底座平行的安裝面相互組合；上殼體具有複數個吊環供機艙上的吊裝設備和勾吊拆裝，下殼體連接行星齒輪組合、扭力臂以及複數個齒輪箱安裝介面；藉由複數個齒輪箱安裝介面將齒輪箱裝設於複數個齒輪箱安裝座，複數個齒輪箱安裝座再固設於風力機機艙底部。

再者，風力機齒輪箱的行星齒輪組合，包含：一行星架單元、一低速軸軸承蓋、一扭力臂、以及一環齒輪。其中，行星架單元包含：行星架、複數個行星齒輪及複數個行星軸；行星架於其凸緣端具有導引倒角，行星架並設有複數個螺孔可鎖定吊環螺栓，供吊裝設備吊勾拆裝行星架組合；低速軸軸承蓋軸承端亦具有導引倒角，低速軸軸承蓋與環齒輪及扭力臂連結，使低速軸軸承蓋軸承端的導引倒角朝向行星架軸承端且可與行星架凸緣端導引倒角配合導引。

10‧‧‧風力機齒輪箱

102‧‧‧葉片

103‧‧‧輸入軸

104‧‧‧輸出軸

105‧‧‧發電機

101‧‧‧機艙底座

11‧‧‧上殼體

111‧‧‧安裝面

112‧‧‧螺孔

113‧‧‧複數個吊環

12‧‧‧下殼體

121‧‧‧安裝面

122‧‧‧螺孔

20‧‧‧齒輪箱安裝介面

30‧‧‧齒輪箱安裝座

31‧‧‧防震塊

40‧‧‧行星齒輪組合

41‧‧‧行星架單元

411‧‧‧行星架

4111‧‧‧凸緣端

4112‧‧‧導引倒角

4113‧‧‧凹槽

4114‧‧‧密封環

412‧‧‧行星齒輪

413‧‧‧行星軸

414‧‧‧行星軸承

42‧‧‧低速軸軸承蓋

421‧‧‧內孔

422‧‧‧導引倒角

423‧‧‧凸塊

43‧‧‧環齒輪

431‧‧‧銷孔

44‧‧‧吊環螺栓

45‧‧‧行星架軸承

50‧‧‧扭力臂

501‧‧‧銷孔

60‧‧‧低速軸組合

601‧‧‧太陽齒輪

602‧‧‧軸承

603‧‧‧齒輪

61‧‧‧中速軸組合

611‧‧‧軸承

612‧‧‧齒輪

62‧‧‧高速軸組合

621‧‧‧軸承

622‧‧‧齒輪

第1圖為本發明風力機齒輪箱安裝於風力機的示意圖。

第2圖為本發明風力機齒輪箱藉由齒輪箱安裝座安裝於風力 機機艙底座的示意圖。

第3圖為本發明風力機齒輪箱組合構造示意圖。

第4圖為本發明風力機齒輪箱上殼體構造示意圖。

第5圖為本發明風力機齒輪箱下殼體構造示意圖。

第6圖為本發明風力機齒輪行星齒輪組合示意圖。

第7圖為第6圖齒輪行星齒輪局部放大圖。

為了詳細說明本發明的結構、組合和特徵，以下茲列舉具體實施例配合圖式說明，使所屬技術領域中具有通常知識者可以明瞭本發明的技術內容。惟所舉實施例僅作為說明範例之用，而非在於限定本發明。

請參閱圖式第1、2圖所示，風力機的機組體積相當龐大，而動力傳動的齒輪箱即是裝設於風力機機艙內。本發明的風力機齒輪箱10如圖所示係安裝於一風力機機艙100內的機艙底座101。

再請配合參閱第1、3圖，為本發明風力機齒輪箱組合構造示意圖，風力機齒輪箱10係包含：一上殼體11、一下殼體12、複數個齒輪箱安裝介面20、複數個齒輪箱安裝座30、一行星齒輪組合40、一扭力臂50、一低速軸組合60、一中速軸組合61以及一高速軸組合62；其中風力機葉片102之轉動扭矩經葉片輸入軸103輸入風力機齒輪箱10，風力機齒輪箱10再將高轉速之動力經輸出軸104帶動發電機105發電。

如第4，5圖所示，上殼體11具有一與機艙底座101平行的安裝面111，下殼體12具有一與機艙底座101平行的安裝面121，上殼體11和下殼體12分別藉由與機艙底座101平行的安裝面111、121相互組合；上殼體11 具有複數個吊環113供機艙上的吊裝設備和勾吊拆裝；下殼體12連接行星齒輪組合40、扭力臂50以及複數個齒輪箱安裝介面20後；再將風力機齒輪箱10安裝介面20裝設於齒輪箱安裝座30上，本發明安裝介面20使用一軸銷，將風力機齒輪箱10安裝於齒輪箱安裝座30上，齒輪箱安裝座30再鎖固於機艙底座101；齒輪箱上殼體11、下殼體12間設有低速軸組合60、中速軸組合61以及高速軸組合62。

請再參閱第6、7圖，為本發明行星齒輪組合示意圖，如圖所示，行星齒輪組合40包含：一行星架單元41、一低速軸軸承蓋42以及一環齒輪43。其中，行星架單元41包含：一行星架411、複數個行星齒輪412、複數個行星軸承414及複數個行星軸413；行星架411於其凸緣端4111環設有導引倒角4112，供套設低速軸軸承蓋42，行星架並設有複數個螺孔供吊環螺栓44鎖固，再藉由吊裝設備吊勾拆裝行星架411；低速軸軸承蓋42內孔421周緣環設有導引倒角422，導引倒角422係朝向行星架軸承45端。

請再參閱第4、5圖，於一實施例中，前述的上殼體11和下殼體12上開設有複數螺孔112、122，並以螺栓加以螺合；環齒輪43一端面周緣上開設有複數銷孔431，扭力臂50相對於環齒輪43端面周緣上的複數銷孔431，對應開設有複數銷孔501(見第6圖)，藉由定位銷穿過扭力臂50和環齒輪43的複數銷孔431、501加以套接定位。同時，上殼體11和下殼體12之間齒輪箱內部可容納潤滑油，作為傳動齒輪間的潤滑。

請參閱第2圖，於一實施例中，前述的扭力臂50藉由齒輪箱安裝介面20裝設於齒輪箱安裝座30，更包含一防震塊31，以吸收震動。

於一實施例中，如第6圖所示，行星架411內設有複數個行星 齒輪412，並分別與太陽齒輪601、環齒輪43配合傳動。複數個行星齒輪412以至少3個以上為佳。

於一實施例中，低速軸軸承蓋42一端更設有一凸塊423，凸塊423同一側的內孔421周緣設有導引倒角422，配合行星架411凸緣端4111的導引倒角4112，使得行星架411之複數個行星齒輪412與環齒輪43及太陽齒輪601組合時，組合時行星架411之複數個行星齒輪412與環齒輪43先組合，太陽齒輪601再與複數個行星齒輪412組合，故低速軸軸承蓋42可有效導引行星架411凸緣端4111進入定位，不會傷害到複數個行星齒輪412與環齒輪43，並以凸塊423頂緊行星架軸承45。低速軸軸承蓋42內孔421內緣設一凹槽4113，其係可供設置密封環4114(見第6圖)作為密封功用。

於一實施例中，如第5圖所示，前述的低速軸組合60具有複數軸承602、齒輪603以及太陽齒輪601，可與行星齒輪412、中速軸組合61配合傳動。

於一實施例中，前述的中速軸組合61具有複數軸承611及齒輪612，可與高速軸組合62及低速軸組合60配合傳動。

於一實施例中，前述的高速軸組合62具有複數軸承621及齒輪622，可與中速軸組合61之齒輪612配合傳動，並將高速軸組合62之動力傳動至輸出軸104帶動發電機105發電。

由以上的分析比較可知，本發明的風力機齒輪箱結構，不僅未見於本領域中的先前技術，具有新穎性外，且藉由本發明前述的技術特徵，本發明同時可改善習知技術的缺點，增進功效，具進步性：

1.不必租用昂貴的吊拆設備，將風力機機組拆至地面維修。

2.不必使用內視鏡(endoscopy)檢視機組設備的損傷情況。

3.避免習用風力機齒輪箱在拆裝時，造成齒輪或其他構件的碰撞損傷。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之構成、特點以及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之一具體實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

10‧‧‧風力機齒輪箱

11‧‧‧上殼體

12‧‧‧下殼體

20‧‧‧齒輪箱安裝介面

40‧‧‧行星齒輪組合

50‧‧‧扭力臂

60‧‧‧低速軸組合

61‧‧‧中速軸組合

62‧‧‧高速軸組合

Claims (19)

1. 一種風力機齒輪箱結構，包含：一上殼體、一下殼體、複數個齒輪箱安裝介面、複數個齒輪箱安裝座、一行星齒輪組合、一扭力臂、一低速軸組合、一中速軸組合以一高速軸組合；其中，該上殼體具有一與一風力機機艙底座平行的安裝面，該下殼體具有一與該機艙底座平行的安裝面，該上殼體和該下殼體分別藉由與該機艙底座平行的安裝面組合；該上殼體具有複數個吊環供一機艙上的一吊裝設備和一勾吊拆裝，該下殼體連接該行星齒輪組合、該扭力臂以及該複數個齒輪箱安裝介面；該複數個齒輪箱安裝介面裝設於該複數個齒輪箱安裝座，該複數個齒輪箱安裝座再固設於該機艙底座；該上、下殼體內設有該低速軸組合、該中速軸組合以及該高速軸組合。
2. 如請求項1所述之風力機齒輪箱結構，該上殼體和該下殼體分別開設複數螺孔，並以螺栓鎖合。
3. 如請求項1所述之風力機齒輪箱結構，該安裝介面使用一軸銷，將該風力機齒輪箱安裝於該齒輪箱安裝座。
4. 如請求項1所述之風力機齒輪箱結構，該齒輪箱安裝介面裝設於該齒輪箱安裝座，更包含一防震塊，以吸收震動。
5. 如請求項1至4任一項所述之風力機齒輪箱結構，該低速軸組合包含該太陽齒輪、複數軸承及齒輪，可與該行星齒輪、該中速軸組合配合傳動。
6. 如請求項1至4任一項所述之風力機齒輪箱結構，該中速軸組合具有複數軸承及齒輪，可與該高速軸組合、該低速軸組合配合傳動。
7. 如請求項1至4任一項所述之風力機齒輪箱結構，該高速軸組合具有複數 軸承及齒輪，可與該中速軸組合之齒輪組合配合傳動。
8. 如請求項7所述之風力機齒輪箱結構，該高速軸組合之動力可傳動至一輸出軸帶動一發電機發電。
9. 一種風力機齒輪箱結構，包含：一上殼體、一下殼體、複數個齒輪箱安裝介面、複數個齒輪箱安裝座、一行星齒輪組合、一扭力臂、一低速軸組合、一中速軸組合以及一高速軸組合；其中，該上、下殼體內設有該低速軸組合、該中速軸組合以及該高速軸組合；該上、下殼體組合後，藉由該扭力臂齒輪箱安裝介面安裝於該齒輪箱安裝座，該下殼體連接於該行星齒輪組合，其特徵在於：該行星齒輪組合包含：一行星架單元、一低速軸軸承蓋以及一環齒輪；該行星架單元包含：一行星架、複數個行星齒輪、複數個行星軸承以及複數個行星軸；該行星架於其凸緣端環設有一導引倒角，供套設該低速軸軸承蓋，該行星架並設有複數個螺孔，該複數個螺孔可供吊環螺栓鎖固，再藉由吊裝設備吊勾拆裝該行星架單元；該低速軸軸承蓋的內孔周緣環設有導引倒角，該導引倒角係朝向該行星架軸承端；其中，該低速軸軸承蓋一端更包含一凸塊，該凸塊同一側的內孔周緣設有一導引倒角，配合該行星架凸緣端的該導引倒角，使得該行星架之複數個行星齒輪與該環齒輪及該太陽齒輪組合時，該行星架之複數個行星齒輪與該環齒輪先組合，該太陽齒輪再與該複數個行星齒輪組合，該低速軸軸承蓋可有效導引該行星架凸緣端進入定位，並以該凸塊頂緊該行星架軸承。
10. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，其中，該安裝介面使用一軸銷，將該風力機齒輪箱安裝於該齒輪箱安裝座。
11. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，其中，該齒輪箱安裝介面裝設於該齒輪箱安裝座，更包含一防震塊，以吸收震動。
12. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，其中，該行星架內更包含有複數個行星齒輪，該複數個行星齒輪分別與一太陽齒輪、一環齒輪配合傳動。
13. 如請求項12所述之風力機齒輪箱結構，該環齒輪藉由定位銷穿過複數銷孔與該扭力臂套接定位。
14. 如請求項12所述之一種風力機齒輪箱結構，其中，該複數個行星齒輪至少3個以上為佳。
15. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，其中，該低速軸軸承蓋內孔內緣設有一凹槽，該凹槽係可供套設密封環。
16. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，該低速軸組合包含該太陽齒輪、複數軸承及齒輪，可與該行星齒輪、該中速軸組合配合傳動。
17. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，該中速軸組合具有複數軸承及齒輪，可與該高速軸組合、該低速軸組合配合傳動。
18. 如請求項9所述之一種風力機齒輪箱結構，該高速軸組合具有複數軸承及齒輪，可與該中速軸組合之齒輪組合配合傳動。
19. 如請求項18所述之一種風力機齒輪箱結構，該高速軸組合之動力可傳動至一輸出軸帶動一發電機發電。