专利名称：具有完全一体的倍增器的风轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风轮机，特别是风轮机的传动。
背景技术：
用于风轮机传动机械部件的多种不同设计方式过去已经提起过。下 面是其中三种方式的描述。
1. 传统的两轴方案。在这种设计中，主轴受两个径向力载荷轴承支 撑，也就是说产生非对称转子力矩的风能，例如倾斜力矩和盘旋力矩， 通过一对径向轴承力传递到主框架上。主轴通过传动转矩和推力、以及 由于非对称性转子力矩和转子自重造成的弯曲力矩而承受载荷。最近的
专利申请，如W003031811和US2003/0201647，也描述了一种耦合机构， 其中转子轴在风力发电机的发动机舱上通过两个轴承得以支撑。
2. —轴方案。在这种设计中，旋翼毂通过一个承载主轴承的力矩直 接连接在主框架上，也就是说不需要一个长主轴。专利申请W002079644 公开了这种风轮机。专利W004046582特别描述了一种涡轮，其中倍增器 直接与旋翼毂耦合，通过安装在倍增器上的轴承，将由叶片产生的力和 力矩传递到发动机中。
3. 非旋转轴方案。在这种设计中，转子通过具有两个径向承载主轴 承的非旋转空心轴与主框架相连，传动转矩再通过位于非旋转空心轴内 的旋转轴传递至倍增器中。采用这种方案，非对称转子力矩、推力和转 子重量通过非转动空心轴传递到主框架上，也就是说转子的重量在主轴
上不构成疲劳载荷。专利申请W09611338和专利US4527072、 US0563600 公开了这种风轮机。
上述所提到的传动中没有一种能顺利地解决了本行业所需的高能风 轮机产生的需求。本发明设法去满足这些需求。
发明内容
本发明提供一种风力涡轮机传动，其包括旋翼毂、至少一级的行星 式倍增器、高速轴、发电机和支撑主框架，所述支撑主框架具有如下特 征
a) 其还包括一个与主框架相连的非旋转轴，所述主框架通过两个径 向载荷轴承支撑旋翼毂；
b) 旋翼毂和倍增器存在用于耦合的装置，以致传动转矩通过旋翼毂 直接传递到倍增器上。
本发明的其它特征和优点从下面示意图的详细说明得以理解，但不 局限于所附附图中的具体实施例。
图1是本发明风轮机的第一种实施例的侧视横截面图； 图2是图1中沿剖面线A-A '所示风轮机的横截面图； 图3是本发明风轮机的第二种实施例的侧视横截面图； 图4是本发明风轮机的第三种实施例的侧视横截面图。
具体实施例方式
传统的风轮机中传动结构部件由旋翼毂，主轴和倍增器构成，所述 主轴由一或两个主轴承支撑，所述倍增器通过高速轴与发电机连接，而
倍增器箱体与风轮机的主框架连接。这些结构部件的基本目的是将由转 子产生的传动转矩传递到发电机中，并且为了获得发电机转子的合适旋 转速度而增加轴速度。其次目的是将转子的重量、推力和非对称转子力 矩传递到主框架中，此处非对称转子力矩也就是倾斜力矩和盘旋力矩， 并进一步传递到塔和基座中。
增加风轮机尺寸的一个主要问题是主轴承布置相对于传统的两轴承 方案和一轴承方案变得出奇地昂贵，以及技术上复杂性。非旋转轴方案 也产生问题，当加大尺寸时，旋转内部轴和毂之间的连接变得复杂。
本发明推荐的图1和图2中所示的第一实施例中的传动解决了这个 问题，并在此给出解释。
所述传动包括旋转的旋翼毂ll、行星式倍增器17、高速轴19、发
电机20和支撑主框架21，所述旋翼毂通过叶片轴承15与一或多个叶片 13相连，所述行星式倍增器在箱体47内有第一级装置，如果存在其它级 齿轮，则位于箱体49中。
根据本发明，旋翼毂11包括齿圈23，所述齿圈将传动转矩传递到第 一级行星齿轮25，所述第一级行星齿轮的布置是为了位于主框架21外部 的外表面穿过适宜的孔37，所述传动包括非旋转轴29，所述非旋转轴与 主框架21相连，所述主框架通过两个轴承31， 33支撑旋翼毂11。在本 实施例中所述非旋转轴29具有与旋翼毂11内部形状相似的外部形状， 但是普通的技术人员可以轻易地理解到它们的形状可能是不同的。
非旋转轴29，如同现有技术设计3中的非旋转轴，通过两个径向载 荷主轴承31， 33，将非对称性转子力矩、推力和转子重量传递到主框架 21上，此时传动转矩通过非旋转轴29外部的旋翼毂11直接传递到倍增 器17上，也就是说不需要内部旋转转矩承载轴。
这种布置的一个重要的结果是转子的重量在非旋转轴29中不构成疲 劳载荷。另外也能预测到旋翼毂ll相对大多传统方案会更轻，传统方案 中由于旋翼毂11在两个部分受到支撑，具有在毂和主轴之间的法兰连接。
实际上在叶片根部的张力和压力几乎能通过两个主轴承31， 33直接地传 递到非旋转轴29上。
传统方案中，倍增器有固定的齿圈和旋转行星架，而当齿圈23与旋 翼毂11旋转时，在推荐方案中的行星齿轮25直接固定在主框架21上。 因此产生的第一级行星齿轮传动比变得更小(传统倍增器为n:n+l，其中 n是齿圈和太阳轮直径之比)。然而，根据本发明由于没有行星架，倍增 器17结构更简单。
图3中示意的第二实施例，传动部件如此布置以致为了维修目的， 第一级行星齿轮可以完全拆卸下来。箱体47和齿圈23通过托板41， 43 用螺栓连接在主框架21、非旋转轴29和轮毂11上。
在齿圈23和第一级行星齿轮箱47之间的第三轴承(未图示)，此 轴承与行星齿轮不接触，为了在拆卸操作过程中固定齿圈23，所述第三 轴承可以包括在其中。为了在第一级行星齿轮的拆卸操作过程中避免使 用超大型起重机来拆卸转子， 一种特殊的相对主框架21固定的转子固定 系统(未图示)也可以包括在其中。
在图4所示的第三实施例中，传动部件也布置成为了维护目的以便 于第一级行星齿轮能够完全拆卸。然而在第二实施例中倍增器17的第一 行星齿轮级装置的箱体47置于旋翼毂11的前部，在第三实施例中箱47 位于旋翼毂ll的后部(从发动机方向看)。在此例中，箱体47通过螺 栓53固定在非旋转轴29上，齿圈23通过螺栓51固定在旋翼毂11上， 外部套盖55通过螺栓57与齿圈23连接。
本发明的一个优点是有较大传动转矩和弯曲力矩的低速旋转结构具 有大的直径来限制材料应力，而有较小传动转矩的高速旋转结构具有较 小的直径。
在第一和第二实施例中，本发明的另一个优点是倍增器的第一级完 全与主框架结合，也就是说此装置没有分体式箱体，因而减少了整个发 动机的重量。
尽管结合优选的实施例本发明已得到充分说明，明显可知在本发明 范围内可以作出修改，这种修改并不局限于所述实施例，但是应当局限 于下面权利要求的内容。
权利要求
1.一种风力涡轮机传动，其包括旋翼毂(11)、至少一级的行星式倍增器(17)、高速轴(19)、发电机(20)和支撑主框架(21)，其特征在于a)所述风力涡轮机还包括连接在主框架(21)上的非旋转轴(29)，所述主框架通过两个轴承(31，33)支撑旋翼毂(11)；b)旋翼毂(11)和倍增器(17)之间存在用于耦合的装置，以致传动转矩通过所述非旋转轴(29)外部的旋翼毂(11)直接传递到倍增器(17)上。
2. 根据权利要求1所述的风力涡轮机传动，其特征在于旋翼毂(ll) 包括将传动转矩传递到倍增器(17)第一级行星齿轮(25)的齿圈(23)， 如此布置是为了它们的外表面位于主框架(21)的外部。
3. 根据权利要求2所述的风力涡轮机传动，其特征在于所述倍增 器(17)设置在包括第一级装置的第一箱体(47)中和可选择地包括其 余级装置的第二箱体(49)中。
4. 根据权利要求3所述的风力涡轮机传动，其特征在于第一箱体 (17)位于旋翼毂(11)的前部(从发动机方向看)。
5. 根据权利要求4所述的风力涡轮机，其特征在于第一箱体(47) 包括与主框架(21)、非旋转轴(29)和旋翼毂(11)之间的螺栓连接， 以致第一级装置为了维修目的能够拆卸。
6. 根据权利要求3所述的风力涡轮机，其特征在于第一箱体(17) 位于旋翼毂(11)的后部(从发动机方向看)。
7. 根据权利要求6所述的风力涡轮机，其特征在于第一箱体(47)与非旋转轴(29)螺栓联结，齿圈(23)与旋翼毂(11)螺栓联结，以 便为了维护目的，第一级装置能够拆卸下来。
全文摘要
一种风轮机传动，其包括旋翼毂(11)、非旋转轴(29)、至少一级的行星式倍增器(17)、高速轴(19)、发电机(20)和支撑主框架(21)，其中所述非旋转轴通过两个径向载荷轴承(31，33)支撑毂(11)，在所述支撑主框架上，旋翼毂(11)和倍增器(17)存在用于耦合的装置，以致传动转矩通过旋翼毂(11)直接传递到倍增器(17)上，所述旋翼毂位于非旋转轴(29)的外部。倍增器第一级装置通过机构与所述装置结合，可以允许为了维护目的将其拆卸下来。
文档编号F03D11/02GK101375052SQ200780003142
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月17日 优先权日2006年1月17日
发明者埃里克·尼姆 申请人:歌美飒创新技术公司