專利名稱:風(fēng)輪機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪機(jī)用的驅(qū)動(dòng)組件，其中轉(zhuǎn)子輪轂將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳送給行星式齒輪傳動(dòng)裝置的行星架，而附裝在支承結(jié)構(gòu)例如引擎艙上的主軸承吸收來(lái)自轉(zhuǎn)子輪轂的橫向剪應(yīng)力和彎矩力。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)已知風(fēng)輪機(jī)用的驅(qū)動(dòng)組件，其中利用行星式齒輪傳動(dòng)裝置將承載一個(gè)或多個(gè)風(fēng)輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)子輪轂的低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成連接到對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)輸出軸的高速旋轉(zhuǎn)。例如WO 01/57398和WO 96/11338示出這種驅(qū)動(dòng)組件，在WO 01/57398中轉(zhuǎn)子輪轂被主驅(qū)動(dòng)軸承載，該主驅(qū)動(dòng)軸由兩個(gè)主軸承支承在支承結(jié)構(gòu)上并連接到行星架；在WO 96/11338中轉(zhuǎn)子輪轂直接連接到行星架，而支承轉(zhuǎn)子輪轂的主軸承與行星式齒輪傳動(dòng)裝置分離地設(shè)置并在軸向上沿朝向風(fēng)輪機(jī)葉片的方向與該裝置錯(cuò)開(kāi)。
WO 02/14690中公開(kāi)了一種驅(qū)動(dòng)組件，其中轉(zhuǎn)子輪轂直接連接到行星架，而支承轉(zhuǎn)子輪轂的主軸承通過(guò)行星式齒輪傳動(dòng)裝置的齒圈一體地固定在支承結(jié)構(gòu)上，從而主軸承的內(nèi)圈被齒圈支承。在一特定實(shí)施例中，主軸承的內(nèi)圈的沿徑向方向的內(nèi)表面貼靠齒圈的沿徑向方向的外表面。WO03/014567中也公開(kāi)了這種驅(qū)動(dòng)組件，其中主軸承是雙錐形軸承。
風(fēng)輪機(jī)的額定輸出功率隨著風(fēng)輪機(jī)的發(fā)展而不斷地增加，并且待由驅(qū)動(dòng)組件吸收的力也增加，這加大了對(duì)驅(qū)動(dòng)組件的要求。同時(shí)，需要減小驅(qū)動(dòng)組件的質(zhì)量并使其更緊湊，這可通過(guò)上述的一體的設(shè)置實(shí)現(xiàn)，其中通過(guò)使轉(zhuǎn)子輪轂直接連接到行星架而省略驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)軸。
在風(fēng)輪機(jī)的正常運(yùn)行—包括風(fēng)輪機(jī)的啟動(dòng)和緊急停止—期間施加在轉(zhuǎn)子輪轂上的各種力的自然變化的幅度隨著風(fēng)輪機(jī)輸出功率的增加而增加，并且該變化會(huì)導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)裝置的部分由于驅(qū)動(dòng)組件的部分、支承結(jié)構(gòu)和將驅(qū)動(dòng)組件的各部分固定在支承結(jié)構(gòu)上的裝置的彈性而發(fā)生臨時(shí)的微小的未對(duì)齊。也會(huì)因風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行下的其它變化例如軸承和相互嚙合的齒(連接)的磨損而發(fā)生微小的未對(duì)齊。驅(qū)動(dòng)組件的未對(duì)齊可導(dǎo)致在例如行星齒輪和齒圈之間的相互嚙合的齒上產(chǎn)生過(guò)大的力，這或者因?yàn)樾行羌艿男D(zhuǎn)軸線相對(duì)于齒圈的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜，或者因?yàn)樗鰞蓚€(gè)軸線不完全重合，或者這些情況都有。這種過(guò)大的負(fù)荷將導(dǎo)致齒磨損并且還會(huì)導(dǎo)致其老化。避免力的變化的負(fù)面影響的一般方案是將驅(qū)動(dòng)組件的所有部分的尺寸形成為使其足夠堅(jiān)硬以基本防止發(fā)生不對(duì)齊。但是，這種設(shè)計(jì)會(huì)使得驅(qū)動(dòng)組件的質(zhì)量隨著風(fēng)輪機(jī)的輸出功率增加而指數(shù)增加，從而較大的風(fēng)輪機(jī)的組裝將變得復(fù)雜，并且支承結(jié)構(gòu)和風(fēng)輪機(jī)塔架的尺寸必須形成為使其足夠牢固以支承位于引擎艙內(nèi)的重質(zhì)量并防止塔架振蕩。
WO 03/014566中公開(kāi)了一種風(fēng)輪機(jī)用的驅(qū)動(dòng)組件，其中行星齒輪的軸承是自調(diào)節(jié)的，從而可補(bǔ)償轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線方向和行星齒輪的軸線之間的角變化而不會(huì)導(dǎo)致在行星齒輪和齒圈之間出現(xiàn)過(guò)大的力。另外，可使行星架具有柔性以補(bǔ)償不對(duì)齊。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有提高的在行星齒輪和齒圈之間均勻地分配力的能力的驅(qū)動(dòng)組件，從而可防止相互嚙合的齒上有過(guò)大的力。
這已經(jīng)由本發(fā)明通過(guò)脫離使齒圈完全剛性的常規(guī)而以令人驚訝的方式實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種齒圈，該齒圈柔性地設(shè)置以便允許齒圈的有齒的內(nèi)表面臨時(shí)徑向變位從而使齒圈的形狀臨時(shí)偏離圓形。此柔性的結(jié)果是行星齒輪和齒圈之間的徑向力在行星齒輪之間基本均衡，并且可至少部分地補(bǔ)償兩條軸線的臨時(shí)不重合以及兩條軸線之間的臨時(shí)傾斜。
齒圈通常剛性很大、在上文所述的幾種已知驅(qū)動(dòng)組件中與主軸承形成一體并且是一種在運(yùn)行時(shí)不允許變形的結(jié)構(gòu)。通過(guò)使支承結(jié)構(gòu)上的行星齒輪裝置具有柔性以及允許齒圈臨時(shí)變形，可將齒圈制成徑向方向的厚度較小，從而可減少驅(qū)動(dòng)組件的質(zhì)量。從下文的說(shuō)明中可理解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及其優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是減小在風(fēng)輪機(jī)的正常運(yùn)行期間由于因例如陣風(fēng)導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的迅速變化而在傳動(dòng)裝置上引起的應(yīng)力。
這已經(jīng)由本發(fā)明通過(guò)將齒圈柔性地設(shè)置成允許該齒圈在風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行期間圍繞旋轉(zhuǎn)軸線臨時(shí)發(fā)生例如0.5°至4°的角變位而令人驚訝地實(shí)現(xiàn)。因此，來(lái)自輪轂的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的迅速變化將在傳遞到太陽(yáng)輪之前減弱，從而將減小傳動(dòng)裝置尤其是齒圈上的峰值應(yīng)力。此外，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和控制將因齒圈的柔性支承的緩沖效果而順暢。
因此，齒圈柔性地設(shè)置成固定在支承結(jié)構(gòu)上或者通過(guò)支承結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)特征部柔性地設(shè)置。因此，齒圈的帶齒的內(nèi)表面可發(fā)生臨時(shí)徑向變位，從而行星齒輪和齒圈之間的徑向力可在行星齒輪之間基本均衡?？商娲鼗蛘吒郊拥兀嵝允沟谬X圈可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行臨時(shí)角變位。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪機(jī)用的驅(qū)動(dòng)組件，其包括用于支承風(fēng)輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)子輪轂；支承結(jié)構(gòu)，例如設(shè)置在塔架頂部并具有偏航軸承(yawbearing)以允許該支承結(jié)構(gòu)圍繞垂直偏航軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪機(jī)引擎艙；行星式齒輪傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置包括太陽(yáng)輪、具有帶齒的內(nèi)表面的齒圈以及其上布置有多個(gè)行星齒輪的行星架，其中所述齒圈優(yōu)選不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)上，而行星架共同旋轉(zhuǎn)地固定在轉(zhuǎn)子輪轂上；相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子輪轂的主軸承，例如WO 03/014567內(nèi)公開(kāi)的雙錐形軸承，該主軸承具有固定在轉(zhuǎn)子輪轂上的共同旋轉(zhuǎn)部分和不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)上的位置固定部分。該驅(qū)動(dòng)組件的優(yōu)越之處在于，齒圈柔性地設(shè)置成使得該齒圈的帶齒的內(nèi)表面可在風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行期間進(jìn)行臨時(shí)徑向變位(位移，錯(cuò)位，displace)，從而齒圈的形狀臨時(shí)偏離圓形，因此多個(gè)行星齒輪和齒圈之間的徑向力基本均衡并且避免在行星齒輪之一上存在過(guò)大的力。
行星架優(yōu)選地由轉(zhuǎn)子輪轂支承，從而主軸承也可相對(duì)于齒圈和支承結(jié)構(gòu)支承該行星架。
所述徑向變位的最大值為與齒圈的圓形形狀相偏離0.15-2毫米，優(yōu)選偏離0.25-0.75毫米。在另一種量度中，所述徑向變位的最大值為與齒圈的圓形形狀相偏離該齒圈內(nèi)徑的50·10-6等分至750·10-6等分(即，從齒圈的內(nèi)徑乘以50·10-6到齒圈的內(nèi)徑乘以750·10-6)，優(yōu)選地偏離該齒圈的內(nèi)徑的90·10-6等分到275·10-6等分。但是，允許更大偏離的設(shè)置也屬于本發(fā)明的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面-該第二方面可有利地與前述方面相組合，提供了一種風(fēng)輪機(jī)用的驅(qū)動(dòng)組件，其包括轉(zhuǎn)子輪轂；支承結(jié)構(gòu)；行星式齒輪傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置包括太陽(yáng)輪、具有帶齒的內(nèi)表面的齒圈以及其上布置有多個(gè)行星齒輪的行星架，所述齒圈不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)上，而行星架共同旋轉(zhuǎn)地固定在轉(zhuǎn)子輪轂上；相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承該轉(zhuǎn)子輪轂的主軸承，該主軸承具有固定在轉(zhuǎn)子輪轂上的共同旋轉(zhuǎn)部分和不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)上的位置固定部分，其中齒圈柔性地設(shè)置成使得該齒圈可在風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行期間圍繞旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行臨時(shí)角變位，從而減弱驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩峰值從轉(zhuǎn)子輪轂到太陽(yáng)輪的傳遞。因此，例如在陣風(fēng)期間的轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的正、負(fù)峰值或變化可被該柔性固定吸收并分散在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，這使太陽(yáng)輪和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸入中的變化平穩(wěn)并減小了傳動(dòng)裝置上的峰值應(yīng)力。所述在風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行期間進(jìn)行的臨時(shí)角變位的最大值優(yōu)選地在0.2°到6°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.5°到3°的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在1°到3°的范圍內(nèi)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該支承結(jié)構(gòu)包括圍繞輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的基本為環(huán)形的凸緣，齒圈固定在所述環(huán)形凸緣上，因此可理解為該齒圈是通過(guò)基本均勻地圍繞環(huán)形凸緣的周緣分布的固定裝置固定的。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，主軸承的位置固定部分以及齒圈通過(guò)共用的固定結(jié)構(gòu)固定在所述環(huán)形凸緣上，這使得齒圈的帶齒的內(nèi)表面可在風(fēng)輪機(jī)運(yùn)行期間進(jìn)行所述臨時(shí)徑向變位，而不會(huì)使主軸承發(fā)生相應(yīng)的變形。這種共用固定結(jié)構(gòu)使得支承結(jié)構(gòu)經(jīng)由主軸承吸收來(lái)自轉(zhuǎn)子輪轂的橫向剪應(yīng)力和彎矩力，而來(lái)自轉(zhuǎn)子輪轂的轉(zhuǎn)矩通過(guò)行星架傳遞給支承結(jié)構(gòu)，其中基本上所有轉(zhuǎn)矩都通過(guò)齒圈傳遞。行星式齒輪傳動(dòng)裝置的嚙合(gearing)通常約為1∶100-1∶200，這意味著盡管轉(zhuǎn)子的大部分能量都會(huì)傳遞給發(fā)電機(jī)，但只有一部分驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)，而其余的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由齒圈傳遞給了支承結(jié)構(gòu)。
齒圈優(yōu)選地利用中間連接器部分連接到主軸承的位置固定部分，該中間連接器部分為柔性結(jié)構(gòu)并具有固定在齒圈上的第一凸緣和固定在主軸承的位置固定部分上的第二凸緣。該中間凸緣可例如具有限定在其內(nèi)的開(kāi)口和/或沿軸向從第二凸緣朝向第一凸緣延伸的狹槽，或者該狹槽可延伸貫穿第一凸緣，從而中間連接器部分包括沿該支承結(jié)構(gòu)的環(huán)形凸緣設(shè)置并連接到齒圈的多個(gè)弧形件，由此可使該結(jié)構(gòu)具有足夠的柔性。在優(yōu)選實(shí)施例中，中間連接器部分沿軸向方向即平行于轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的方向在第一和第二凸緣之間延伸100-600毫米，優(yōu)選為200-400毫米。在另一種量度中，中間連接器部分優(yōu)選地沿軸向方向在第一和第二凸緣之間延伸齒圈的內(nèi)徑的4-20％，優(yōu)選地為齒圈內(nèi)徑的7-15％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，就臨時(shí)徑向變位以及臨時(shí)角變位而言中間連接器部分提供對(duì)齒圈的柔性支承，在這樣的實(shí)施例內(nèi)尤其如此，其中主軸承的位置固定部分直接固定在支承結(jié)構(gòu)的環(huán)形凸緣上，齒圈則由固定在該主軸承的位置固定部分上的中間連接器部分支承。從而，該支承結(jié)構(gòu)提高了主軸承的位置固定部分的形狀穩(wěn)定性，而齒圈的臨時(shí)變位被中間支承結(jié)構(gòu)吸收。
在優(yōu)選實(shí)施例中，齒圈可相對(duì)于主軸承沿平行于行星架的旋轉(zhuǎn)軸線的優(yōu)選地朝輪轂的軸向方向變位，從而它們之間在軸向方向上沒(méi)有重疊。具體地，該主軸承可包括其直徑小于齒圈上帶齒內(nèi)表面的直徑的外圈軸承面。
該驅(qū)動(dòng)組件還可包括相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子輪轂的輔助軸承，其中該輔助軸承在軸向上遠(yuǎn)離行星式齒輪傳動(dòng)裝置地與主軸承錯(cuò)開(kāi)，以吸收來(lái)自輪轂的彎矩力。
為進(jìn)一步補(bǔ)償不對(duì)齊并補(bǔ)償齒圈因其柔性變位而可能出現(xiàn)的角度偏差，行星架包括沿圓周間隔開(kāi)的行星齒輪軸承，所述軸承可自調(diào)節(jié)，從而行星齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線可偏離行星架的旋轉(zhuǎn)軸線。具體地，行星架可包括行星轉(zhuǎn)向板，其支承沿圓周間隔開(kāi)的行星齒輪軸承，并且每個(gè)行星齒輪軸承支承設(shè)置在該行星轉(zhuǎn)向板的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)對(duì)齊的行星齒輪。請(qǐng)參考WO03/014566以了解行星架以及行星齒輪軸承的更多細(xì)節(jié)和各種優(yōu)選實(shí)施例。
在優(yōu)選實(shí)施例中，齒圈沿徑向方向即垂直于帶齒的內(nèi)表面的方向向外的厚度可減小到50-300毫米，優(yōu)選100-200毫米。在另一種量度中，齒圈沿徑向方向的厚度可減小到齒圈內(nèi)徑的2-10％，優(yōu)選地為齒圈內(nèi)徑的4-8％，這意味著與這種驅(qū)動(dòng)組件的其它構(gòu)型相比可大大減小齒圈的質(zhì)量。厚度減小是因?yàn)榕c已知結(jié)構(gòu)相比齒圈可具有柔性，在已知結(jié)構(gòu)中齒圈偏離其初始的圓形是不可接受的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致主軸承的形狀出現(xiàn)偏差。
附圖示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)組件的風(fēng)輪機(jī)，圖2是沿第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面視圖，圖3是沿第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面視圖，圖4是沿第三實(shí)施例的轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面視圖，圖5是沿第四實(shí)施例的轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面視圖，圖6是沿第五實(shí)施例的轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面視圖。
具體實(shí)施方式圖2-6中所示的根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)組件的實(shí)施例均為圖1所示風(fēng)輪機(jī)WT的一部分，該風(fēng)輪機(jī)具有塔架T、設(shè)置在該塔架T的頂部并且可利用偏航機(jī)構(gòu)圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪機(jī)引擎艙N以及支承風(fēng)輪機(jī)葉片B的轉(zhuǎn)子輪轂1，對(duì)于這些實(shí)施例，在輪轂1上并在葉片凸緣2處設(shè)有三個(gè)葉片。但是，本發(fā)明也可用于單葉片、雙葉片或具有更多葉片的風(fēng)輪機(jī)，以及用于具有恒定偏航角的風(fēng)輪機(jī)等。如圖所示，超過(guò)一定等級(jí)的風(fēng)將由于在葉片上引起的提升力而起動(dòng)轉(zhuǎn)子，并使轉(zhuǎn)子沿垂直于風(fēng)的方向旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成將提供給配電網(wǎng)的電力。
驅(qū)動(dòng)組件由固定在引擎艙上或構(gòu)成引擎艙的一部分的支承機(jī)構(gòu)3承載。輪轂1通過(guò)螺栓4連接到行星架5，該行星架圍繞輪轂1、行星架5和太陽(yáng)輪6共有且基本水平的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，該行星架支承多個(gè)行星齒輪7一在本例中為支承在行星轉(zhuǎn)向板19的相對(duì)側(cè)并從例如WO02/079644中已知的三組行星式雙輪。行星齒輪軸承能夠自調(diào)節(jié)。行星齒輪7與位置固定的環(huán)形齒圈8的內(nèi)表面以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的太陽(yáng)輪6相互嚙合，該太陽(yáng)輪任選地利用第二傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)一個(gè)或兩個(gè)發(fā)電機(jī)。
輪轂1和行星架5由主軸承9旋轉(zhuǎn)地支承，該主軸承為如從例如WO02/079644或WO 03/014567已知的雙錐形滾柱軸承9，其中位置固定的外圈10緊固在支承結(jié)構(gòu)3上，而內(nèi)圈11緊固在輪轂1和行星架5上。內(nèi)圈是由兩個(gè)部分即左部和右部構(gòu)成的裂開(kāi)式結(jié)構(gòu)，每個(gè)部分均承載多個(gè)滾柱。
為將齒圈8柔性地固定在支承結(jié)構(gòu)3上以便允許該齒圈8的一部分在風(fēng)輪機(jī)運(yùn)行期間進(jìn)行微小的臨時(shí)徑向變位，已證實(shí)使齒圈8與主軸承9的位置固定部分10在結(jié)構(gòu)上分開(kāi)是非常有利的，這是因?yàn)檩S承不容許偏離其設(shè)計(jì)形狀，而如果如例如WO 02/079644和WO 03/014567中所示的齒圈8和位置固定部分10在結(jié)構(gòu)上相接合，則會(huì)出現(xiàn)偏離設(shè)計(jì)形狀的情況。
在圖2所示的實(shí)施例中，在支承結(jié)構(gòu)3的環(huán)形凸緣部分12上利用從該支承結(jié)構(gòu)3的內(nèi)側(cè)引入和緊固的螺栓13固定有第一環(huán)形連接件12。主軸承9的外圈10利用從外部引入和緊固的螺栓14固定在凸緣部分12上，該螺栓14穿過(guò)中間連接器部分15內(nèi)的合適的開(kāi)口并進(jìn)入齒圈8的帶內(nèi)螺紋的開(kāi)口。從而，中間連接器部分15在一端沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向經(jīng)由第一連接件12和外圈10緊固在支承結(jié)構(gòu)3的環(huán)形凸緣部分12上，并在另一端承載齒圈8。中間連接器部分15沿軸向方向延伸大約300毫米，并且使支承結(jié)構(gòu)3上的齒圈8的支承具有所需的柔性。在齒圈8的另一端，設(shè)有第二環(huán)形凸緣部分16以用于支承第二傳動(dòng)裝置和發(fā)電機(jī)(未示出)。
中間連接器部分15是一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案，其在齒圈8和主軸承9的位置固定的外圈10之間提供足夠的柔性，從而提供齒圈8相對(duì)于在該齒圈和支承結(jié)構(gòu)3之間的臨時(shí)徑向變位以及圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的臨時(shí)角變位的柔性。
通過(guò)使齒圈8能進(jìn)行臨時(shí)角變位，則在風(fēng)輪機(jī)WT正常運(yùn)行期間的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩內(nèi)的峰值將在傳遞到太陽(yáng)輪6之前減弱，從而將減小傳動(dòng)裝置尤其是齒圈8上的峰值應(yīng)力。此外，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和控制將由于齒圈8的柔性支承的緩沖效果而變順暢。
在圖3所示的第二實(shí)施例中，中間連接器部分15利用從支承結(jié)構(gòu)3的外部引入和緊固的螺栓13固定在支承結(jié)構(gòu)3的環(huán)形凸緣部分12上，這使得齒圈8附近的支承結(jié)構(gòu)3的內(nèi)徑較小，從而與圖2所示實(shí)施例相比可減小結(jié)構(gòu)3的質(zhì)量。主軸承9的外圈10利用從外部引入和緊固的螺栓14緊固在中間連接器部分15上，該螺栓14穿過(guò)中間連接器部分15內(nèi)的合適的開(kāi)口并進(jìn)入齒圈8的帶內(nèi)螺紋的開(kāi)口。如第一實(shí)施例，中間連接器部分15在外圈10和齒圈8之間提供了沿軸向方向的約300毫米的距離，并確保了齒圈8的支承所需的柔性以及齒圈8和外圈10之間的柔性。
在圖4所示的第三實(shí)施例中，齒圈8具有向外突出的凸緣17，該凸緣利用從支承結(jié)構(gòu)3的外部引入和緊固的螺栓13固定在該支承結(jié)構(gòu)3的環(huán)形凸緣部分12上。外圈10利用從外部引入和緊固的螺栓14固定在齒圈8上，螺栓14穿過(guò)中間連接器部分15內(nèi)的合適的開(kāi)口并進(jìn)入齒圈8的帶內(nèi)螺紋的開(kāi)口。
在圖5所示的第四實(shí)施例中，在支承結(jié)構(gòu)3的環(huán)形凸緣部分12上利用從支承結(jié)構(gòu)3的外部引入和緊固的螺栓13固定有第二環(huán)形凸緣部分16。齒圈8在一端利用螺栓13固定在第二環(huán)形凸緣部分16上，而外圈10利用從外部引入和緊固的螺栓14固定在齒圈8上，螺栓14穿過(guò)中間連接器部分15內(nèi)的合適的開(kāi)口并進(jìn)入齒圈8的帶內(nèi)螺紋的開(kāi)口。
在圖6所示的第五實(shí)施例內(nèi)，在軸向上沿遠(yuǎn)離齒輪傳動(dòng)裝置的方向與主軸承9錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置有輔助環(huán)形軸承18以吸收來(lái)自輪轂的彎矩力，從而主軸承9上的張力減小。此特征可與前四個(gè)實(shí)施例中每一個(gè)的設(shè)置相組合。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)輪機(jī)(WT)用的驅(qū)動(dòng)組件，包括轉(zhuǎn)子輪轂(1)，支承結(jié)構(gòu)(3)，行星式齒輪傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置包括太陽(yáng)輪(6)、具有帶齒的內(nèi)表面的齒圈(8)以及其上設(shè)置有多個(gè)行星齒輪(7)的行星架(5)，所述齒圈(8)不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)(3)上，而行星架(5)共同旋轉(zhuǎn)地固定在轉(zhuǎn)子輪轂(1)上，相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)(3)可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子輪轂(1)的主軸承(9)，該主軸承(9)具有固定在轉(zhuǎn)子輪轂(1)上的共同旋轉(zhuǎn)部分(11)和不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)(3)上的位置固定部分(10)，其特征在于，齒圈(8)柔性地設(shè)置成使得該齒圈(8)的帶齒的內(nèi)表面可在風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行期間進(jìn)行臨時(shí)徑向變位，從而齒圈(8)的形狀臨時(shí)偏離圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，所述徑向變位的最大值為與齒圈(8)的圓形形狀相偏離0.15-2毫米，優(yōu)選偏離0.25-0.75毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，所述徑向變位的最大值為與齒圈(8)的圓形形狀相偏離該齒圈(8)的內(nèi)徑的50·10-6等分到750·10-6等分，優(yōu)選地偏離該齒圈(8)的內(nèi)徑的90·10-6等分到275·10-6等分。
4.一種風(fēng)輪機(jī)(WT)用的驅(qū)動(dòng)組件，包括轉(zhuǎn)子輪轂(1)，支承結(jié)構(gòu)(3)，行星式齒輪傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置包括太陽(yáng)輪(6)、具有帶齒的內(nèi)表面的齒圈(8)以及其上設(shè)置有多個(gè)行星齒輪(7)的行星架(5)，所述齒圈(8)不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)(3)上，而行星架(5)共同旋轉(zhuǎn)地固定在轉(zhuǎn)子輪轂(1)上，相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)(3)可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子輪轂(1)的主軸承(9)，該主軸承(9)具有固定在轉(zhuǎn)子輪轂(1)上的共同旋轉(zhuǎn)部分(11)和不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述支承結(jié)構(gòu)(3)上的位置固定部分(10)，其特征在于，齒圈(8)柔性地設(shè)置成使得該齒圈(8)可在風(fēng)輪機(jī)(WT)的正常運(yùn)行期間圍繞旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行臨時(shí)角變位。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，所述在風(fēng)輪機(jī)正常運(yùn)行期間進(jìn)行的臨時(shí)角變位的最大值在0.2°至6°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.5°到4°的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地在1°到3°的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，該支承結(jié)構(gòu)(3)包括圍繞輪轂(1)的旋轉(zhuǎn)軸線的基本為環(huán)形的凸緣，該齒圈(8)固定在所述環(huán)形凸緣上。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，主軸承(9)的位置固定部分(10)以及齒圈(8)通過(guò)共用的固定結(jié)構(gòu)(12，13，14，15)固定在所述環(huán)形凸緣上，這使得齒圈(8)可在風(fēng)輪機(jī)的運(yùn)行期間進(jìn)行所述臨時(shí)變位。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，齒圈(8)通過(guò)中間連接器部分(15)連接到主軸承(9)的位置固定部分(10)，該中間連接器部分為柔性結(jié)構(gòu)，并具有固定在齒圈(8)上的第一凸緣和固定在主軸承(9)的位置固定部分(10)上的第二凸緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，該中間連接器部分(15)沿軸向方向在第一凸緣和第二凸緣之間延伸100-600毫米，優(yōu)選地200-400毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8或9的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，該中間連接器部分(15)沿軸向方向在第一凸緣和第二凸緣之間延伸齒圈(8)的內(nèi)徑的4-20％，優(yōu)選為齒圈(8)的內(nèi)徑的7-15％。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，在平行于行星架(5)的旋轉(zhuǎn)軸線的軸向方向上，齒圈(8)相對(duì)于主軸承(9)錯(cuò)位，從而它們之間在軸向方向上沒(méi)有重疊。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，主軸承(9)包含其直徑小于齒圈(8)上帶齒的內(nèi)表面的直徑的外圈(10)軸承面。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)組件還包括相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)(3)可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子輪轂(1)的輔助軸承(18)，其中該輔助軸承(18)在軸向上遠(yuǎn)離行星式齒輪傳動(dòng)裝置地與該主軸承(9)錯(cuò)開(kāi)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，行星架(5)包括沿圓周間隔開(kāi)的行星齒輪軸承，所述軸承可自調(diào)節(jié)，從而行星齒輪(7)的旋轉(zhuǎn)軸線可偏離行星架(5)的旋轉(zhuǎn)軸線。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，行星架(5)包括行星轉(zhuǎn)向板(19)，該行星轉(zhuǎn)向板支承沿圓周間隔開(kāi)的行星齒輪軸承，每個(gè)行星齒輪軸承支承設(shè)置在該行星轉(zhuǎn)向板(19)的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)對(duì)齊的行星齒輪(7)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，齒圈(8)沿徑向方向向外的厚度為50-300毫米，優(yōu)選為100-200毫米。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，齒圈(8)沿徑向方向向外的厚度為該齒圈(8)的內(nèi)徑的2-10％，優(yōu)選為該齒圈(8)的內(nèi)徑的4-8％。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，齒圈(8)柔性地固定在支承結(jié)構(gòu)(3)上以允許進(jìn)行如權(quán)利要求
1中所述的齒圈(8)的帶齒的內(nèi)表面的臨時(shí)徑向變位以及如權(quán)利要求
4中所述的圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的臨時(shí)角變位。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)輪機(jī)(WT)，其中轉(zhuǎn)子輪轂(1)將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞給行星式齒輪傳動(dòng)裝置的行星架(5)，而連接到支承結(jié)構(gòu)(3)例如引擎艙(N)上的主軸承(9)吸收來(lái)自轉(zhuǎn)子輪轂(1)的橫向剪應(yīng)力和彎矩力。齒輪傳動(dòng)裝置的齒圈(8)柔性地固定在支承結(jié)構(gòu)上，從而該齒圈的帶齒的內(nèi)表面可進(jìn)行臨時(shí)徑向變位，由此行星齒輪(7)和齒圈(8)之間的徑向力在行星齒輪(7)之間基本均衡。替代地或附加地，該柔性允許齒圈(8)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行臨時(shí)角變位。因此，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的迅速變化將減弱，傳動(dòng)裝置上的峰值應(yīng)力將減小，并且發(fā)電機(jī)的運(yùn)行將由于齒圈(8)的柔性支承的緩沖效應(yīng)而順暢。
文檔編號(hào)F03D11/02GK1993570SQ20048004367
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2004年6月25日
發(fā)明者E·O·威利 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan