CN102308088B

CN102308088B - 用于风轮机的传动装置

Info

Publication number: CN102308088B
Application number: CN2010800058002A
Authority: CN
Inventors: G.特詹斯沃尔
Original assignee: Fobox AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: WO2010086362A3; US20160017867A1; US9903348B2; EP2391825B1; US9181928B2; JP2012516406A; NO20090433L; CN102308088A; DK2391825T3; NO329597B1; ES2398519T3; JP5726759B2; WO2010086362A2; US20110281677A1; EP2391825A2

Abstract

用于风力机的传动装置包括布置在主轴（22）上的大带轮（21）以及适于将旋转从所述带轮（21）传递到发电机（30、31）的至少一个皮带（27）或链条。所述带轮（21）旋转地联接到至少两个副轴（23、24），所述至少两个副轴（23、24）布置成平行于所述主轴（22）。传递旋转的一个或多个皮带（27）在所述带轮（21）和所述副轴（23、24）上延伸。所述副轴（23、24）进而被旋转地联接到至少一个优选为两个发电机（30、31）。

Description

用于风轮机的传动装置

技术领域

本发明涉及一种传动装置，用于根据所附权利要求1的前序部分的风轮机（风力涡轮机）。

背景技术

在大多数目前的风轮机中，传动单元被置于机舱中，该机舱还携载了风轮机转子。机舱必须被布置在高桅杆的顶上并且旋转，从而转子总是面向风。

传动单元的这种放置导致桅杆顶部的巨大重量，并且使得维护通达（access for maintenance）成为难题。然而正是传动单元以及被广泛用作替代物的发电机的这个位置，旋转扭矩必须经由轴被传递通过桅杆，这导致损耗并且要求桅杆能够吸收来自旋转轴的反作用扭矩。

发明内容

因此，迫切需要简化该传动单元并且使其更轻。还需要使得维护通达更加容易。这些是本发明的主要目的，并且这些目的通过权利要求1特征部分中出现的特征来实现。

从WO 2008/028335和JP 2005023893以及其他文献可知使用皮带将旋转从转子传递到发电机。然而，本发明的目的是更好地利用皮带操作或者链条操作的特性，从而可实现更加紧凑的传动装置以及另外的操作益处。

根据已知方案，本发明所能实现的关于皮带操作的一些益处是：

●相对于已知的皮带操作，得到了皮带容量的加倍利用；这具体地涉及大型（因而昂贵的）皮带以及所关联的大型皮带轮；

●结构变得更加紧凑；

●传动轴上的扭矩得以平衡；

●电力的产生可被分到两个发电机上，其可通向更加合理的发电机控制***；

●可以使得皮带需要被更换之前的时间更长，因为可在风较小时传动单个发电机上的扭矩。

对比具有齿轮的轮传递或者直接操作的传统传动***，可实现以下益处：

●降低冲击负载（大的动量改变、振动等被缓冲）；

●使得不需要负载的润滑和冷却***；

●该***将较不易于腐蚀并且具有更低的维护需求；这特别地与离岸风轮机有关；皮带轮可例如被给予锌涂层以降低腐蚀，而这在齿轮的轮传动装置的情况下是不可能的；

●通过将传动轴整体形成在皮带轮中并且通过在齿轮箱中的大半径而不是小半径上接纳（take up）扭矩而实现了重量的减轻；

●必须在生产传动***时制造的部件数量得以显著减少；

●在不使用大型起重机的情况下可完成维护的大部分工作；皮带最容易磨损，但即使是大型皮带的重量也不超过70-100 kg；由于皮带是软的，皮带轮将不经受磨损；

●在传动***的质量不指数增大的情况下，可扩展到例如5、7和10 MW；具有齿轮箱或直接传动的5 MW涡轮机的质量将快速地变得非常重；

●来自转子的动力可被分布到几个标准发电机，这导致灵活性增加；

●相比齿轮的轮传动装置的情况，可在一个步骤中导致更大的交换（exchange）；这是因为在齿轮的轮传动装置中，大交换导致齿轮（cog）上的高压力，这导致更多磨损；在皮带操作的情况下，将具有更软的传动装置，并且在突然扭矩变化处可接受一些滑动；

●皮带传动***相比直接操作还具有一些优点；在直接操作的情况下，相对低的旋转速度被传递到发电机；这意味着发电机必须是大且重的；在更高的旋转速度时，可使用更小且更轻的发电机。

附图说明

现在参照附图来更详细地描述本发明，附图中：

图1示出了用于风轮机的已知机舱，其具有转子毂、传动单元和发电机；

图2示出了类似于图1所示的机舱，但具有根据本发明的传动装置；

图3示出了根据本发明的传动装置的透视图；

图4示出了根据本发明的传动装置的从相对侧的透视图；并且

图5示出了根据本发明的传动装置的分解图。

具体实施方式

首先，简要介绍根据图1的已知机舱。其包括转子毂1，风轮机叶片（未示出）附接到该转子毂1。毂1安装在主轴承2中并且连接到主轴3。主轴连接到主齿轮4。齿轮4配备有制动器5。齿轮经由连接件6连接到发电机7。机舱还配备有旋转轴承8、旋转齿轮9和旋转环10，以便机舱关于塔11进行旋转，机舱置于所述塔11上。

本发明的目的是替换上述已知机舱中的以下部件：主轴3、主齿轮4、制动器5和连接件6。

图2示出了图1中的机舱具有根据本发明的传动装置，该传动装置置于期望的位置，并且以已知机舱作为背景。

然而，在介绍图2之前，应当参照图3-5介绍根据本发明的传动装置，图3-5示出了从机舱分离的根据本发明的传动装置。

传动装置安装在机架12中，机架12在远离毂1的一端具有开口13并且在其面朝毂1的另一端具有第二开口14。开口14是圆形的并且被设置为接收旋转轴承15。机架还包括用于主轴轴承17的负载支撑壁16。负载支撑壁16装备有开口18和19。机架12被设计成处于底部以接纳旋转轴承以便机舱相对于塔的旋转。机架在该区域中还具有开口20。

大皮带盘轮21在主轴22的帮助下安装在旋转轴承15和主轴轴承17之间。两个副轴23和24安装成平行于大皮带盘21和主轴22。这些中的每一个在远离毂1的端部处均配备有小皮带盘25、26。一组皮带27绕大皮带盘21和副轴23、24延伸以将旋转扭矩从大皮带盘21传递到副轴23、24。副轴23、24安装在开口14侧的托架28、29和负载支撑壁16之间。两个发电机30、31附接到机架12并且具有延伸穿过负载支撑壁16的发电机轴32、33。这些发电机轴32、33经由皮带组34、35与小皮带盘25、26的每一个成旋转连接。

大皮带盘21设置有辐条36，从而穿过皮带盘21自身形成了四个开口37。

上述结构导致一种紧凑单元，其可形成机舱的承载部分。图2示出了该单元如何被置于机舱中。毂将借助于多个螺栓被直接连接到大皮带盘21，所述多个螺栓被拧入皮带盘21中的螺栓孔38中。

因此，毂的旋转将导致大皮带盘21的旋转。这将进而经由皮带27被传递到副轴23、24并继续经由小皮带盘25、26和皮带34、35被传递到发电机30、31。由于大皮带盘21具有比副轴23、24显著更大的直径，即使毂的小旋转速度也将导致副轴23、24的大旋转速度。由此在一个步骤中实现了非常大的交换。

平行且在直径上相对的副轴23、24提供了良好平衡大皮带盘21。皮带的收紧可通过侧向移动副轴来调整，如托架28、29和负载支撑壁16中的长形孔39所启示的。可以通过使发电机30、31侧向移位而以类似方式执行皮带34、35的收紧，如负载支撑壁16中的长形孔40所指示的。

如果风比提供一半的电力生产所需的更弱，则可断开发电机中的一个。可以断开发电机电力的一半意味着在风较小时相比单个发电机和常规双供给发电机控制的情况可实现风轮机的更宽调节范围。

虽然上面描述了两个副轴和两个发电机，但也可随意使用几个副轴和发电机。图6示出了具有三个副轴23a、23b、23c的***的原理图，其通过一组皮带27与大皮带盘21成旋转连接。代替皮带27、34、35，也可使用与副轴和大盘的齿轮啮合的一个或多个链条。

代替每个副轴与它们自身的发电机连接，这些副轴可与公共发电机旋转连接。这种情况的一个示例在图7中示出，其中，小皮带盘25、26经由皮带盘组34、35连接到公共发电机轴32a，公共发电机轴32a进入公共发电机30a。现在，这是最相关的实施例。

机架12的设计以及传动单元定位在机架中的方式提供了检查和维护的良好通达。人员可经由开口20上到机架12中，开口20与塔顶处的开口连接。从这里，人员可经由开口13来到机舱的背部并且经由开口18或19来到前部。而且，可以经由开口37中的一个爬行穿过大皮带盘21自身，并从这里进入毂中。

根据本发明的传动装置也将装备有制动器，该制动器将确保当机舱中有人时不会有任何物件旋转。该制动器将最合适地布置在两个小皮带盘处或者布置在发电机上，并且该制动器是活动的直到维护人员手动地锁住大皮带盘和毂。

Claims

1.用于风轮机的传动装置，包括布置在主轴上的大皮带盘以及将旋转从所述盘传递到发电机的至少一个皮带，所述盘与至少两个副轴成旋转连接，所述至少两个副轴布置成平行于所述主轴，所述副轴进而被旋转地连接到至少一个发电机，其特征在于，所述盘和所述至少两个副轴之间的旋转连接是经由所述至少一个皮带实现的，并且所述至少一个皮带绕所述盘和所述至少两个副轴连续地延伸。

2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，存在两个或三个副轴。

3.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述副轴相对于彼此以相同的角距离绕所述盘布置。

4.如权利要求1-3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述盘和所述主轴彼此整体形成。

5.如权利要求1-3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述副轴被旋转地连接到它们各自的发电机。

6.如权利要求1-3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述副轴被旋转地连接到同一发电机。

7.如权利要求1-3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述盘具有平行于所述主轴的大通孔。

8.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，其被布置在机架中，所述机架提供所述盘、所述主轴、所述副轴和所述发电机的安装。

9.如权利要求8所述的传动装置，其特征在于，所述副轴安装成使得它们能在所述机架中关于所述主轴和所述盘侧向移位，从而所述皮带的收紧能通过移动所述副轴来调整。

10.如权利要求8或9所述的传动装置，其特征在于，所述机架包括在所述传动装置布置于风轮机上的机舱中时提供维护通达的开口，因为所述机架具有朝向塔的开口，所述机舱置于所述塔中，并且具有提供穿过所述机架两端的通达的开口，经由所述盘和所述机架中的开口向前并且经由所述机架中的开口向后。

11.如权利要求8或9所述的传动装置，其特征在于，所述机架包括负载支撑壁，所述负载支撑壁提供所述副轴和所述主轴的端部之一的安装。