具有布置在行星齒輪傳動裝置與發(fā)電機之間的耦接件的風力發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有行星齒輪傳動裝置（2）的風力發(fā)電設(shè)備（1），布置所述行星齒輪傳動裝置以將轉(zhuǎn)子（3）的緩慢旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于運行集成的中速運轉(zhuǎn)的電氣的發(fā)電機（4）的快速旋轉(zhuǎn)運動，所述行星齒輪傳動裝置包括間接地與所述轉(zhuǎn)子（3）連接的傳動裝置驅(qū)動軸（5）以及間接地經(jīng)由發(fā)電機軸（6）與所述發(fā)電機（4）連接的傳動裝置從動軸（7），其中在所述發(fā)電機（6）與所述行星齒輪傳動裝置（2）之間布置有耦接件，以便補償軸向偏差、徑向偏差和角度偏差。
【專利說明】具有布置在行星齒輪傳動裝置與發(fā)電機之間的耦接件的風力發(fā)電設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有行星齒輪傳動裝置的風力發(fā)電設(shè)備，布置所述行星齒輪傳動裝置以將轉(zhuǎn)子的緩慢旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于運行集成的中速運轉(zhuǎn)的電氣的發(fā)電機的快速旋轉(zhuǎn)運動，所述行星齒輪傳動裝置包括間接地與所述轉(zhuǎn)子連接的行星齒輪傳動裝置以及間接地經(jīng)由發(fā)電機軸與發(fā)電機連接的傳動裝置從動軸，其中在所述發(fā)電機與所述行星齒輪傳動裝置之間布置有耦接件。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域延伸到如在風力發(fā)電設(shè)備的驅(qū)動總成中常見的行星齒輪傳動裝置。另外，這種行星齒輪傳動裝置的重要的特征是尺寸和重量。在此，在傳動裝置部件的設(shè)計上除了材料選擇和結(jié)構(gòu)的外觀(Aspekt)之外，也考慮行星齒輪傳動裝置上所產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)矩，所述力和轉(zhuǎn)矩作用到行星齒輪傳動裝置上。這種類型的行星齒輪傳動裝置承受著不同尋常的負荷，這些負荷是由于行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)狀況以及不均勻的交變的載荷集(Belastungskollektiv)所引起的。
[0003]另外，文獻DE 10 2006 051 546 Al 公開了一種具有雙饋的(doppelgespeisten)異步發(fā)電機的風能設(shè)備，其中在異步發(fā)電機與傳動裝置之間設(shè)置離合器。該離合器用于將發(fā)電機機械地從動力總成上分開，從而在相位移動運行(Phasenschieberbetrieb)期間,傳動裝置和異步發(fā)電機相互脫耦。為了維持轉(zhuǎn)速所需的有效功率僅相應(yīng)于在發(fā)電機和逆變器中的損耗。
[0004]從普遍公知的現(xiàn)有技術(shù)中可知，在脫開的驅(qū)動總成中，傳動裝置以及發(fā)電機是相互分開地建于基架上的并且分別具有一自身的殼體，其中所述傳動裝置通常是具有圓柱齒輪級的多級的行星齒輪傳動裝置。傳動裝置的從動軸和快速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機的從動軸通過中間軸連接。具有少量圓柱齒輪級的中速運轉(zhuǎn)的驅(qū)動總成已經(jīng)從現(xiàn)有技術(shù)中已知。如果僅采用行星輪級，則發(fā)電機側(cè)的行星輪級的太陽輪軸可以用作與發(fā)電機的連接軸。
[0005]文獻US 80，75，442 B2公開了一種行星齒輪傳動裝置，用于將轉(zhuǎn)子的緩慢旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于運行集成的中速運轉(zhuǎn)的電氣的發(fā)電機的快速旋轉(zhuǎn)運動。傳動裝置和發(fā)電機同軸地布置并且具有傳動裝置從動軸和發(fā)電機驅(qū)動軸的共同的支承部。在發(fā)電機與傳動裝置之間布置有與軸承徑向同心的離合器。此外，作用到之前所述的軸承上的、通過轉(zhuǎn)子和發(fā)電機產(chǎn)生的力小于通過齒部產(chǎn)生的靜態(tài)的和動態(tài)的轉(zhuǎn)矩。有利的是，這避免了同軸的從動軸和發(fā)電機軸的共同的軸承。此外，從普遍公知的現(xiàn)有技術(shù)可知，在具有直接地法蘭連接的發(fā)電機的中速運轉(zhuǎn)的傳動裝置的情況下，盡可能短時間地實現(xiàn)前面所提到的目標。傳動裝置的殼體可以同時地代表發(fā)電機的殼體，從而傳動裝置和發(fā)電機相互法蘭連接。這種構(gòu)造方式如此緊湊，從而傳動裝置的從動軸大多數(shù)情況下直接驅(qū)動發(fā)電機。由于在集成的驅(qū)動總成中在傳動裝置與發(fā)電機之間會出現(xiàn)軸向偏差、徑向偏差和角度錯誤位置，這些情況是由于制造公差和安裝公差引起的，但也會由于不平衡(Unmicht)以及由于與載荷相關(guān)的變形引起，所以進行補償是有意義的，以便盡可能僅傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種風力發(fā)電設(shè)備、尤其是風力發(fā)電設(shè)備的驅(qū)動總成，所述風力發(fā)電設(shè)備包括行星齒輪傳動裝置和集成的中速運轉(zhuǎn)的電氣的發(fā)電機，所述驅(qū)動總成補償了由于軸向偏差、徑向偏差和角度偏差引起的力和力矩，以便僅傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。
[0007]該任務(wù)由根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的風力發(fā)電設(shè)備結(jié)合權(quán)利要求1的特征部分的特征來解決。本發(fā)明的有利的改進方案從隨后的從屬權(quán)利要求中得出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，布置所述耦接件以便補償所述行星齒輪傳動裝置與所述發(fā)電機軸之間的軸向偏差、徑向偏差和角度偏差。這種類型的布置方式結(jié)合一種合適的耦接件有效地補償了通過軸向偏差、徑向偏差和角度偏差引起的力和力矩，從而還僅將所述行星齒輪傳動裝置的扭轉(zhuǎn)力矩傳遞到所述發(fā)電機上。這由于作用到所述發(fā)電機上的更小的力集(Kraftekollektiv)而允許所述發(fā)電機的相應(yīng)的對于重量來說優(yōu)化的構(gòu)造。
[0009]根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，所述耦接件是布置在所述發(fā)電機軸與所述行星齒輪傳動裝置的太陽輪之間的雙萬向地支承的傳動裝置從動軸。在此，在傳動裝置側(cè)所述太陽輪用作鉸接點，并且在發(fā)電機側(cè)所述發(fā)電機軸用作鉸接點。所述傳動裝置從動軸的雙萬向的支承部能夠?qū)崿F(xiàn)所述行星齒輪傳動裝置與所述發(fā)電機之間的軸向偏差、徑向偏差和角度偏差的補償。
[0010]根據(jù)第二種優(yōu)選的實施方式，所述耦接件是布置在所述行星齒輪傳動裝置與所述發(fā)電機之間的、構(gòu)造成太陽輪軸的發(fā)電機側(cè)的萬向支承的傳動裝置從動軸。為了如之前那樣補償所述行星齒輪傳動裝置與所述發(fā)電機之間的軸向偏差、徑向偏差和角度偏差，所述傳動裝置從動軸應(yīng)該具有一相應(yīng)的長度。優(yōu)選地，所述傳動裝置從動軸的長度至少相當于所述傳動裝置從動軸的直徑的兩倍。這樣，所述徑向偏差可以在相應(yīng)的長度的情況下通過所述角度偏差來補償，其中所述軸向偏差可通過所述萬向的支承部來補償。
[0011]根據(jù)第三種優(yōu)選的實施方式，所述耦接件在發(fā)電機側(cè)布置在具有傳動裝置側(cè)的運轉(zhuǎn)齒部的傳動裝置從動軸上，所述傳動裝置從動軸布置在所述行星齒輪傳動裝置與所述發(fā)電機軸之間并且構(gòu)造成太陽輪軸。這種類型的實施方式能夠?qū)崿F(xiàn)一種節(jié)省構(gòu)造空間的、縮短驅(qū)動總成(Antriebsstrang)的技術(shù)方案。發(fā)電機側(cè)的稱接件優(yōu)選包括至少一個雙片離合器、至少一個扭轉(zhuǎn)剛性的齒式離合器和/或至少一個旋轉(zhuǎn)彈性以及彎曲彈性的接片式離合器。為了補償所述行星齒輪傳動裝置和所述發(fā)電機之間的軸向偏差、徑向偏差和角度偏差，能夠設(shè)置一個耦接件或者將多個耦接件一個接一個地串聯(lián)起來。之前所述的耦接件的組合同樣是可以考慮的。
[0012]此外建議，發(fā)電機側(cè)的耦接件法蘭連接在所述太陽輪軸上，其中在所述法蘭連接的耦接件與所述太陽輪軸之間設(shè)有形狀配合的或傳力配合的連接部。這樣，例如能夠使所述太陽輪軸的軸向端面與所述耦接件的軸向端面接觸，以便將它們經(jīng)由連接器件、尤其是旋緊元件或銷元件相互形狀配合地連接。
[0013]優(yōu)選地，在所述法蘭連接的耦接件與所述太陽輪軸之間的摩擦配合的連接部中，提高摩擦系數(shù)的器件軸向地設(shè)置在連接部位的端面上。由此提高了在所述部位處的摩擦系數(shù)并且增強了傳力配合。提高摩擦系數(shù)的薄膜以及提高摩擦系數(shù)的涂層代表了特別合適的提高摩擦系數(shù)的器件，其中所述薄膜以及所述涂層通常具有硬顆粒，這些硬顆粒在相互共同擠壓兩個端面時部分地滲入到端面中并且產(chǎn)生一種微形狀配合。
[0014]根據(jù)一種進一步改進本發(fā)明的措施建議，發(fā)電機側(cè)的耦接法蘭鍛接到所述太陽輪軸上。所述耦接法蘭直接鍛接到所述太陽輪軸上或者說圓柱齒輪軸的指向所述發(fā)電機的端部構(gòu)造成法蘭，雖然需要與之專門匹配的耦接件，但實現(xiàn)了在所述太陽輪軸與所述耦接件之間的一種改進的連接技術(shù)方案。
[0015]此外建議，需要利用傳動裝置潤滑油進行潤滑的耦接件能夠負責潤滑和冷卻，其中所述需要潤滑的耦接件相對于所述發(fā)電機通過密封元件油封地密封。只要所述耦接件不需要潤滑，那么所述發(fā)電機通過密封元件相對于所述傳動裝置的密封是有利的。
[0016]本發(fā)明包括如下技術(shù)教導，即所述耦接件是電流絕緣的或者至少具有電流絕緣的器件。適合于此的是陶瓷元件和聚合物元件、但尤其是玻璃纖維元件和碳元件。因此，旋緊部能夠具有電流絕緣的套筒和/或電流絕緣的墊圈。此外，可以考慮由所述材料制成的電流絕緣的中間軸、尤其是雙萬向地支承的從動軸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]在下文中結(jié)合對本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的描述參照附圖詳細闡釋其它改進本發(fā)明的措施。其中:
圖1示出了風力發(fā)電設(shè)備的示意性側(cè)視圖；
圖2示出了構(gòu)造成雙萬向地支承的傳動裝置從動軸的根據(jù)本發(fā)明的耦接件的示意性縱首lJ面圖；
圖3示出了根據(jù)第二種實施方式構(gòu)造成發(fā)電機側(cè)萬向地支承的傳動裝置從動軸的、根據(jù)本發(fā)明的耦接件的示意性縱剖面圖；以及
圖4示出了根據(jù)第三種實施方式的、根據(jù)本發(fā)明的耦接件的示意性縱剖面圖，其中所述傳動裝置從動軸是具有發(fā)電機側(cè)的耦接件的太陽輪軸。
【具體實施方式】
[0018]圖1示出了具有其主要組件的風力發(fā)電設(shè)備I的側(cè)視圖。所述風力發(fā)電設(shè)備I具有塔臺14，在所述塔臺上布置有形式為機器殼體的、可圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)地支承的機艙(Gondel)15。在所述吊艙15中不可相對轉(zhuǎn)動地固定有行星齒輪傳動裝置2，所述行星齒輪傳動裝置具有傳動裝置驅(qū)動軸5和傳動裝置從動軸7。所述傳動裝置驅(qū)動軸5與具有多個轉(zhuǎn)子葉片17的轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)轂16連接。所述傳動裝置從動軸7與形式為發(fā)電機4的、有待驅(qū)動的驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)連接。
[0019]如此設(shè)計所述行星齒輪傳動裝置2，從而其將所述傳動裝置驅(qū)動軸5的緩慢旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成所述傳動裝置從動軸7的快速旋轉(zhuǎn)運動。為此，所述行星齒輪傳動裝置2具有兩個或更多個行星輪級，所述行星輪級經(jīng)由封閉的圓柱齒輪傳動裝置與所述傳動裝置從動軸7共同作用。借助于所述風力發(fā)電設(shè)備I產(chǎn)生電能，方法是由于風而處于旋轉(zhuǎn)運動中的轉(zhuǎn)子3將所述旋轉(zhuǎn)運動傳遞到所述傳動裝置驅(qū)動軸5上，進而傳遞到所述行星齒輪傳動裝置2中。所述行星齒輪傳動裝置2將所述旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成快速旋轉(zhuǎn)運動并且最終經(jīng)由所述傳動裝置從動軸7將所述快速旋轉(zhuǎn)運動傳遞到所述發(fā)電機4上，以產(chǎn)生電流。[0020]在圖2中可以看出所述發(fā)電機4的、法蘭連接在所述行星齒輪傳動裝置2的傳動裝置殼體18上的發(fā)電機殼體19。雙萬向地支承的傳動裝置從動軸7用作通過軸承21支承在所述發(fā)電機殼體19上的發(fā)電機軸6與所述行星齒輪傳動裝置2的太陽輪8之間的耦接件。因此，所述傳動裝置從動軸7在所述太陽輪8并且在所述發(fā)電機軸6上分別具有一鉸鏈20，從而在傳動裝置側(cè)所述太陽輪8用作鉸接點，并且在發(fā)電機側(cè)所述發(fā)電機軸6用作鉸接點。這里，進行在所述行星齒輪傳動裝置2與所述發(fā)電機4之間的軸向偏差、徑向偏差以及角度偏差的補償。
[0021]按照圖3，所述行星齒輪傳動裝置2與所述發(fā)電機4之間的軸向偏差、徑向偏差以及角度偏差的補償經(jīng)由布置在所述行星齒輪傳動裝置2與所述發(fā)電機軸6之間的、構(gòu)造成太陽輪軸9的發(fā)電機側(cè)的萬向地支承的傳動裝置從動軸7來進行。因此，所述傳動裝置從動軸7僅具有一個鉸鏈20，所述鉸鏈布置在所述發(fā)電機軸6的內(nèi)圓周面上。所述傳動裝置從動軸7還具有一相應(yīng)的長度，從而所述徑向偏差通過所述角度偏差來補償并且所述軸向偏差通過所述萬向的支承部來補償。
[0022]在圖4中所述耦接件在發(fā)電機側(cè)布置到所述傳動裝置從動軸7上。此外，構(gòu)造為太陽輪軸9的傳動裝置從動軸7布置在所述行星齒輪傳動裝置2與所述發(fā)電機軸6之間。所述太陽輪軸9的、指向發(fā)電機的端部構(gòu)造成耦接法蘭13。雙片離合器10作為耦接件布置到所述耦接法蘭13的端面上。同樣地，齒式離合器11和/或接片式離合器12能夠布置在相同的位置上。徑向地，在所述太陽輪軸9的外圓周與所述傳動裝置殼體18之間布置有密封元件22，所述密封元件將所述發(fā)電機4相對于所述傳動裝置2油封地密封。
[0023]需要說明的是，參考上述實施例所描述的特征也可以結(jié)合其它上述的實施例的其它特征或步驟來應(yīng)用。權(quán)利要求書中的附圖標記不能被視為限制。
[0024]附圖標記列表:
1風力發(fā)電設(shè)備
2行星齒輪傳動裝置
3轉(zhuǎn)子
4發(fā)電機
5傳動裝置驅(qū)動軸
6發(fā)電機軸
7傳動裝置驅(qū)動軸
8太陽輪
9太陽輪軸
10雙片離合器
11齒式離合器
12接片式離合器
13耦接法蘭
14塔臺
15吊艙
16轉(zhuǎn)轂
17轉(zhuǎn)子葉片18傳動裝置殼體
19發(fā)電機殼體
20鉸鏈
21軸承
22密封元件
【權(quán)利要求】
1.一種具有行星齒輪傳動裝置(2)的風力發(fā)電設(shè)備(1)，布置所述行星齒輪傳動裝置以便將轉(zhuǎn)子(3)的緩慢旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于運行集成的中速運轉(zhuǎn)的電氣的發(fā)電機(4)的快速旋轉(zhuǎn)運動，所述行星齒輪傳動裝置包括間接地與所述轉(zhuǎn)子(3)連接的傳動裝置驅(qū)動軸(5)以及間接地經(jīng)由發(fā)電機軸(6)與所述發(fā)電機(4)連接的傳動裝置從動軸(7)，其中在所述發(fā)電機(4)與所述行星齒輪傳動裝置(2)之間布置有耦接件， 其特征在于，布置所述耦接件以補償所述行星齒輪傳動裝置(2)與所述發(fā)電機軸(6)之間的軸向偏差、徑向偏差和角度偏差。
2.按照權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電設(shè)備(I)，其特征在于，所述耦接件是布置在所述發(fā)電機軸(6)與所述行星齒輪傳動裝置(2)的太陽輪(8)之間的、雙萬向地支承的傳動裝置從動軸(7)。
3.按照權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電設(shè)備(I)，其特征在于，所述耦接件是布置在所述行星齒輪傳動裝置(2)與所述發(fā)電機軸(6)之間的、構(gòu)造為太陽輪軸(9)的在發(fā)電機側(cè)萬向地支承的傳動裝置從動軸(7 )。
4.按照權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述耦接件在發(fā)電機側(cè)布置到具有傳動裝置側(cè)的運轉(zhuǎn)齒部的傳動裝置從動軸(7)上，所述傳動裝置從動軸布置在所述行星齒輪傳動裝置(2)與所述發(fā)電機軸(6)之間并且構(gòu)造為太陽輪軸(9)。
5.按照權(quán)利要求4所述的風力發(fā)電設(shè)備(I)，其特征在于，所述發(fā)電機側(cè)的耦接件包括至少一個雙片離合器(10)、至少一個齒式離合器(11)和/或至少一個接片式離合器(12)。
6.按照權(quán)利要求4所述的風力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，發(fā)電機側(cè)的耦接件法蘭連接在所述太陽輪軸(9)上，其中在法蘭連接的耦接件與所述太陽輪軸(9)之間設(shè)有形狀配合的或者傳力配合的連接部。
7.按照權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，在所述法蘭連接的耦接件與所述太陽輪軸(9)之間的摩擦配合的連接部中，提高摩擦系數(shù)的器件軸向地設(shè)置在連接部位的端面上。
8.按照權(quán)利要求4所述的風力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述發(fā)電機側(cè)的耦接法蘭(13)直接鍛接到所述太陽輪軸(9)上。
9.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，需要利用傳動裝置潤滑油進行潤滑的耦接件能夠負責潤滑和冷卻，其中所述需要潤滑的耦接件相對于所述發(fā)電機(4)通過密封元件(22)油封地密封。
10.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述耦接件是電流絕緣的或者至少具有電流絕緣的器件。
【文檔編號】F03D11/02GK103511197SQ201310237994
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】D.施特拉澤, C.洛曼 申請人:羅伯特·博世有限公司