CN101255849A - 悬臂齿轮轴柔性传动风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有一级平行轴齿轮传动风力发电机组。其结构由叶轮、机舱、塔架组成。所述风力发电机组可利用叶轮将风能转化为机械能，并将机械能传递给齿轮增速装置，经过一个大齿轮与一个或多个小齿轮啮合后，每个小齿轮可通过为其提供支撑并与其同轴布置的柔性悬臂轴带动一个发电机发电。所述柔性悬臂轴较长，能够显著降低传动***的刚度，改善齿轮的啮合状态，降低齿轮副乃至传动***的故障率，提高整机可靠性。

Description

悬臂齿轮轴柔性传动风力发电机组

技术领域

本发明涉及一种具有一级平行轴齿轮传动风力发电机组。其传动***上的增速装置由一个大齿轮和至少一个柔性悬臂齿轮轴构成，每个悬臂齿轮轴由较长的柔性悬臂轴与小齿轮联接构成，每根悬臂轴均带动一个发电机发电。

背景技术

对带增速装置的风力发电机组而言，其增速装置通常是一级行星齿轮传动或两级行星齿轮传动加一级平行轴齿轮传动或一级行星齿轮传动加两级平行轴齿轮传动，也就是说，与轮毂或低速轴联接的首先是行星齿轮系。这种结构有以下难以克服的缺点：1、行星齿轮系所使用齿轮的精度要求高，运行过程中必需使用浮动机构保证行星轮正常运转，导致行星齿轮增速装置的制造难度大；2、行星轮系自身刚度较大，不能有效的吸收和减弱来自叶轮处的冲击载荷，这使行星轮系中的太阳轮及行星轮过早失效，使带有行星齿轮传动的风力发电机组陷入不断维修和更换齿轮增速箱的困境中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传动***具有柔性，以较长的柔性悬臂齿轮轴作为增速装置输出轴的风力发电机组。

本发明所提供的风力发电机组由叶轮、机舱、塔架组成，其叶轮由叶片、轮毂、变桨距装置组成，机舱由低速轴、主轴承、底座、齿轮增速装置、柔性悬臂轴、发电机轴承、发电机、偏航装置等结构或装置组成。其齿轮增速装置是由一个大齿轮、至少一个小齿轮、其它辅助结构以及冷却和润滑装置组成的一级平行轴齿轮传动装置。

按照本发明，叶片由为其提供回转支撑的变桨距装置安装在轮毂上。低速轴经主轴承支撑可旋转的直接或间接地安装在底座前部，并且低速轴的前端与轮毂联接，后端直接或间接与大齿轮联接。叶轮、低速轴、大齿轮有相同的旋转轴、旋转方向和旋转速度。

按照本发明，齿轮增速装置所使用齿轮的啮合方式是内啮合或者外啮合，齿轮是直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮。与大齿轮啮合的小齿轮可以是一个也可以是多个。如果是多个，每个小齿轮都对应一根柔性悬臂轴及一个发电机，相对应的一组小齿轮、柔性悬臂轴及发电机转子具有相同的旋转轴和旋转速度，该旋转速度是叶轮转速的倍数，该倍数在数值上等于大齿轮与小齿轮的齿数比。小齿轮安装在为其提供悬臂支撑的长度较大的柔性悬臂轴的前端，而柔性悬臂轴的后端与相应的发电机转子联接，发电机转子由发电机轴承支撑并且可旋转的安装在发电机定子的相应结构件上，该结构件又固定到底座上，而底座底部由为其提供回转支撑的偏航装置安装在塔架上。

本发明所述风力发电机组将悬臂齿轮轴作为增速装置的输出轴，该装置中的小齿轮由长度较大的柔性悬臂轴悬臂支撑，与使用行星齿轮传动的风力发电机组相比具有如下优点：1、齿轮的加工精度要求低，且无需使用附加的浮动机构来保证齿轮正常运行，增速装置容易制造和安装；2、设计时，可以调整柔性悬臂轴的厚度和长度来调整其刚度，把传动***的刚度控制在一个理想的范围内，从而有效的吸收和减弱来自叶轮处的冲击载荷，显著提高齿轮的使用寿命；3、使用多发电机可以显著减小单个发电机的尺寸和重量，便于发电机的制造和运输。

附图说明

附图结合实施例说明本发明，图中：

图1是所述风力发电机组的外形示意图；

图2是所述风力发电机组的内部结构示意图；

图3是图2中主轴承处的局部放大图；

图4是图2中发电机轴承处的局部放大图；

图中：1为叶轮，2为机舱，3为塔架，4为叶片，5为轮毂，6为变桨距装置，7为低速轴，8为主轴承，9为主轴承挡圈，10为底座，11为大齿轮托盘，12为大齿轮，13为小齿轮，14为花键轴，15为柔性悬臂轴，16为发电机转子，17为发电机轴承内挡圈，18为发电机轴承，19为发电机定轴，20为发电机，21为偏航装置。

具体实施方式

参照附图，实施例所述的具有悬臂齿轮轴柔性传动的风力发电机组，由叶轮1、机舱2和塔架3组成。其中叶轮由叶片4、轮毂5、变桨距装置6组成，机舱主要由低速轴7、主轴承8、底座10、大齿轮12、小齿轮13、柔性悬臂轴15、发电机轴承18、发电机20、偏航装置21等组成。

叶片4由为其提供回转支撑的变桨距装置6安装在轮毂5上。低速轴7为管状构件，管状件的两端各有一个法兰，前端法兰与轮毂5联接，后端法兰与主轴承8的外圈及大齿轮托盘11联接。大齿轮托盘11为盘状件，盘状件的中部有一个法兰与主轴承8的外圈联接，而盘状件的外缘也是法兰，该法兰与大齿轮12联接。叶轮1、低速轴7、主轴承8的外圈、大齿轮托盘11和大齿轮12这些构件有相同的旋转轴，且同向同速旋转。主轴承8的内圈由主轴承挡圈9固定在底座10上。

大齿轮12与两个小齿轮13啮合，每个小齿轮13都安装在与其同轴的花键轴14上，每个花键轴14都安装到与其同轴的柔性悬臂轴15的前端，每个柔性悬臂轴15的后端都和与其同轴的发电机转子16、发电机轴承内挡圈17、发电机轴承18的内圈联接到一起，并且这些与小齿轮13联接在一起的构件旋转方向相同，旋转速度是叶轮转速的倍数，该倍数在数值上等于大齿轮12与小齿轮13的齿数比。发电机定子安装在发电机定轴19上，发电机定轴19两端各有一个法兰，后端法兰固定发电机轴承18的外圈，前端法兰固定到底座10上。而底座10由为其提供回转支撑的偏航装置21安装在塔架3上。

Claims (5)

1. 一种具有悬臂齿轮轴柔性传动的风力发电机组，包括叶轮(1)、机舱(2)、塔架(3)，所述的机舱(2)包括齿轮增速装置，所述的齿轮增速装置包括大齿轮(12)和小齿轮(13)，其特征在于大齿轮(12)直接或间接与叶轮(1)联接，小齿轮(13)与大齿轮(12)啮合，并且安装在柔性悬臂轴(15)的前端，而柔性悬臂轴(15)的后端连接到发电机(20)。

2. 如权利要求1所述的具有悬臂齿轮轴柔性传动的风力发电机组，其特征在于，大齿轮(12)与小齿轮(13)是直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮。

3. 如权利要求1所述的具有悬臂齿轮轴柔性传动的风力发电机组，其特征在于，大齿轮(12)与小齿轮(13)的啮合方式是内啮合或者外啮合。

4. 如权利要求1所述的具有悬臂齿轮轴柔性传动的风力发电机组，其特征在于，齿轮增速装置中与大齿轮(12)啮合的小齿轮(13)为1个或者2个以上，且每个小齿轮(13)都对应一根柔性悬臂轴(15)及一个发电机(20)。

5. 如权利要求1所述的具有悬臂齿轮轴柔性传动的风力发电机组，其特征在于，柔性悬臂轴(15)悬臂支撑小齿轮(12)。

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