CN112292547A - 齿轮传动机构以及风力发电机和用于车辆的具有这种齿轮传动机构的电驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种齿轮传动机构(1)，该齿轮传动机构在功率相同的情况下比传统的行星传动机构更轻并且对碰撞和冲击应力更不敏感。本发明还提出一种风力发电机和用于车辆的具有这种齿轮传动机构的电驱动机构。本发明提出一种具有齿轮和传动带部件的行星传动机构。传统的具有齿轮的行星传动机构能可靠地传递高扭矩和功率。通过与驱动轴轮的传动带(20)组合需要较少的齿轮并且降低重量。额外地，传动带用作减振元件，该减振元件降低和衰减碰撞和冲击应力。通过行星单元的行星轴轮传递到行星轴轮上并且借助传动带耦联到至少一个高速发动机单元上。每个行星单元借助自身的传动带与高速发动机单元的高速发动机轴轮耦联。

Description

齿轮传动机构以及风力发电机和用于车辆的具有这种齿轮传 动机构的电驱动机构
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的齿轮传动机构以及根据权利要求24所述的风力发电机和根据权利要求25所述的用于车辆的具有这种齿轮传动机构的电驱动机构。
背景技术
在风力发电机中以及在用于车辆和其他应用的电驱动机构中通常使用行星传动机构，例如Winergy股份公司或者Flender有限责任公司的Winergy Multi Duored Gearbox(威能极一入多出齿轮箱)。在风轮中需要传动机构将低的转子旋转速度提高到较高的转速以运行发电机并且转变成用于车辆的电驱动，从而将高效的电动马达的高转速转变成具有高扭矩的较低转速。行星传动机构是齿轮传动机构，因此对于例如由于风轮中的暴风引起的冲击和碰撞应力更敏感。此外，行星传动机构相对更重。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种齿轮传动机构，该齿轮传动机构在功率相同的情况下比传统的行星传动机构更轻并且对于碰撞和冲击应力更不敏感。本发明的目的还在于提供一种风力发电机和用于车辆的具有这种齿轮传动机构的电驱动机构。
该目的通过权利要求1或者权利要求24和25的特征实现。
本发明涉及一种具有齿轮部件和传动带部件的行星传动机构。传统的具有齿轮的行星传动机构能可靠地传递高的扭矩和功率。通过与驱动轴轮的传动带组合需要更少的齿轮并且降低重量。额外地，传动带用作降低和衰减碰撞和冲击应力的减振元件。通过行星单元的行星轴轮传递到行星轴轮上并且借助传动带耦联到至少一个高速发动机单元上。每个行星单元借助自身的传动带与高速发动机单元的高速发动机轴轮耦联。
优选地使用多个行星单元中的其中一个，使得借此传递高的扭矩和功率。
优选地，这些行星单元相同地构造，这实现成本节省。
优选地，在高速发动机单元之后连接具有另一快速运行的传动轴的另一传动级。
优选地，所有的轴轴线平行伸延，但是基于传动带，快速运行的传动轴也可与其他的传动轴成锐角地布置。
优选地，行星单元关于太阳轮对称地布置，从而均匀地分布负荷。
根据优选的实施方式，在一半的行星单元中相应的行星轴轮相对于太阳轮向一侧错开并且另一半的行星单元中相应的行星轴轮相对于太阳轮向另一侧错开。因此，行星齿轮的数量等于行星轴轮，但是较大的行星轴轮布置在太阳轮的两侧，由此实现较简单的构造。
根据优选的实施方式，行星单元包括一个与太阳轮接合的行星齿轮和两个在左侧和右侧布置在行星齿轮旁边的行星轴轮。以这种方式将待传递的力矩传递到双倍的轴轮和其传动带上。
用作驱动机构或从动机构的高速发动机单元经由传动带分接在两个行星单元之间。
在太阳齿轮两侧的行星轴轮或对应的传动带可经由一个或多个高速发动机单元与两个高速发动机轴轮在共同的快速运行的传动轴上被引导或经由一个或多个高速发动机单元与一个高速发动机轴轮在两个独立的快速运行的传动轴上被引导。在两个独立的快速运行的传动轴中例如可驱动两个发电机。
各个传动轴可支承在一个共同的框架或支架中。支架可包括多个元件，传动轴支承在这些元件之间并且单个的元件支承在传动轴中。
齿轮传动机构优选配备有冷却装置并且齿轮部件配备有主动式润滑装置。
经由具有滚轮的夹紧装置使得传动带保持在所需的应力上从而可靠地传递出现的扭矩。
传递带优选是齿带并且确保在轴轮之间的无滑移的力传递。在轴轮中具有凸块和互补的凹口的传动带或具有与传动带中的互补凹口接合的凸块或齿的轴轮是合适的。在使用光滑带时，必须以非常高的预紧力安装光滑带，从而避免滑移。该高的预紧力降低了光滑带的使用寿命。
特别是由高强度的纤维加强的塑料或钛构成的传动带适合作为传动带。合适的塑料尤其是聚酰胺，具有碳纤维增强的塑料和芳纶(例如凯拉夫)。行星轴轮和/或齿轮部件也可由这些材料制成。在功率较低时，例如在用作电动自行车中的传动机构时，齿轮和/或轴轮也可由非纤维强化的塑料构成。
根据本发明的齿轮传动机构可有利地用作风轮中的转子和发电机之间的传动机构。在此缓慢转动的转子轴与齿轮传动机构的缓慢转动的传动轴耦联。
齿轮传动机构可与多个发电机耦联。在此有利地，可选地使一个或多个发电机与齿轮传动机构耦联。以这种方式可考虑部分载荷区域。在强风时，例如使两个发电机与齿轮传动机构耦联并且在弱风时保持仅一个发电机与齿轮传动机构耦联，并且第二发电机被解耦且由此被保护。
在另一设计方案中，根据本发明的齿轮传动机构与电动机耦联。在此快速转动的传动轴是驱动机构并且缓慢转动的传动轴是齿轮传动机构的从动机构。
相比于传统的传动机构，根据本发明的齿轮传动机构获得以下优点：
1.皮带确保平稳行驶，并且非常容易更换。
2.传动机构具有很少的复杂运动部件。部分地取消了润滑。
3.传动机构比相对传统的传动机构明显更轻。
4.节省重量有利于安装和运行或维护传动机构。
5.作为预防性措施齿带可在常规维护中以相对少量的消耗被更换。
6.可经由多个彼此基本上脱耦的齿轮将功率从太阳轮传递到相应的轴轮上。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点由下面对示例性的实施方式的描述中得出。
其中示出：
图1示出了第一实施方式的从太阳轮的一侧观察的立体图；
图2示出了第一实施方式的从太阳轮的另一侧观察的立体图，在该另一侧上布置有发电机；
图3示出了第一实施方式的从发电机的这一侧观察的视图；
图4示出了与图3相应的第一实施方式的示意图，其中以mm标注尺寸；
图5示出了图3中沿箭头A的方向的侧视图，其中以mm标注尺寸；
图6示出了具有根据图1至图6的齿轮传动机构和两个发电机的风轮的立体图；
图7示出了第二实施方式的立体图，其具有两个行星单元、一个高速发动机单元和一个发电机；以及
图8示出了第三实施方式的立体图，其具有一个行星单元、一个高速发动机单元和一个发电机。
具体实施方式
图1至图6示出了齿轮传动机构1的第一实施方式，其具有一个太阳轮或者太阳齿轮1、四个行星单元6和两个高速发动机单元14，它们分别经由第三传动级驱动两个发电机34。所述太阳轮2在缓慢转动的传动轴4上布置在第一和第二保持板22-1、22-2之间，所述传动轴4支承在两个保持板22-1、22-2中。这两个保持板22-1、22-2形成共同的框架或支架22。所述四个行星单元6分别包括一个行星齿轮8和一个行星轴轮10，它们在保持板22-1、22-2中支承在共同的行星轴12上。较小的行星齿轮8与太阳轮2啮合并且较大的行星轴轮转动，由此较大的行星轴轮形成第一传动级。两个行星单元6支承在所述第一保持板22-1中并且两个行星单元6支承在所述第二保持板22-2中。支承在第一和第二保持板22-1、22-2中的行星单元6经由传动带20与两个高速发动机单元14中的其中一个耦联。高速发动机单元14分别包括一个快速转动的传动轴18，该传动轴18支承在第一和第二保持板22-1、22-2中。每个高速发动机单元14包括两个高速发动机轴轮16，这两个高速发动机轴轮16在两个保持板22-1和22-2的外侧上布置在每个快速转动的传动轴18端部区域。传动带20使得四个行星轴轮10与四个高速发动机轴轮16耦联。行星轴轮10的直径大于高速发动机轴轮16的直径，由此形成第二传动级。在两个快速转动的传动轴18的面对发电机24的端部上分别布置第三传动级的第一轴轮24，该第一轴轮24经由传动带20与第三传动级的第二轴轮26耦联。第二轴轮26比第一轴轮24具有更小的直径。第三传动级的第二轴轮26布置在另一高速转动的传动轴28上，该传动轴28形成发电机轴并且驱动两个发电机34。
可替代地(未示出)也可能的是，第三传动级的两个第二轴轮26布置在另一共同的快速转动的传动轴28上，该传动轴28形成唯一的发电机34的发电机轴。
图7示意性地示出了齿轮传动机构1在具有转子30的风力发电机中的应用，该转子30布置在共同的平台36上的转子轴32上。该转子轴32形成齿轮传动机构1的缓慢转动的传动轴4。
借助在图1至图7中示出的齿轮传动机构实现以下传动比：
太阳轮/行星齿轮 1:10
行星轴轮/高速发动机轴轮 1:3.571
第三传动级 1:3.571
在风力发电机的转子转速为每分钟12转时，在发电机上的总转速为每分钟1530.42转。即可使用相对小以及轻的发电机。
图7示出了本发明的第二实施方式的相应于图1的示意图，第二实施方式与根据图1至图7的第一实施方式的区别在于，齿轮传动机构仅具有两个行星单元6、一个高速发动机单元14和一个发电机34并且没有第三传动级。快速运行的传动轴18形成唯一的发电机34的发电机轴。
图8示出了本发明的第三实施方式的相应于图2的示意图，第三实施方式与根据图1至图7的第一实施方式的区别在于，齿轮传动机构具有仅一个行星单元6、一个高速发动机单元14和一个发电机34并且没有第三传动级。快速运行的传动轴18形成唯一的发电机34的发电机轴。
第二和第三实施方式适用于较低的功率并且构造更简单。
附图标记列表
1 齿轮传动机构
2 太阳轮
4 缓慢转动的传动轴
6 行星单元
8 行星齿轮
10 行星轴轮
12 行星轴
14 高速发动机单元
16 高速发动机轴轮
18 快速转动的传动轴
20 传动带
22 共同的框架或支架
22-1 第一保持板
22-2 第二保持板
24 第三传动级的第一轴轮
26 第三传动级的第二轴轮
28 另一高速运行的传动轴
30 转子
32 转子轴
34 发电机
36 共同的平台

Claims (26)

1.一种齿轮传动机构(1)，具有
太阳齿轮(2)，所述太阳齿轮(2)安装在缓慢转动的传动轴(4)上，
至少一个行星单元(6)，所述至少一个行星单元(6)包括一个行星齿轮(8)和至少一个行星轴轮(10)，它们并排地安装在一个行星轴(12)上，
其中，所述行星轴轮(10)的直径大于所述行星齿轮(8)的直径，
其中，所述行星齿轮(8)与所述太阳齿轮(2)接合，并且其中，所述太阳齿轮(2)的直径大于所述行星轴轮(10)的直径，
具有快速转动的传动轴(18)的至少一个高速发动机单元(14)，在所述快速转动的传动轴(18)上安装至少一个高速发动机轴轮(16)，
其中，所述至少一个高速发动机轴轮(16)的直径小于所述行星轴轮(10)的直径，以及
多个传动带(20)，所述传动带(20)分别与一个行星轴轮(10)和所述至少一个高速发动机轴轮(16)接合，
其中，所述缓慢转动的传动轴(4)和所述行星轴(12)彼此平行且带有间距地布置。
2.根据权利要求1所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，设有多个行星单元(6)，所述行星单元(6)分别包括一个行星齿轮(8)和至少一个行星轴轮(10)，它们并排地安装在所述行星轴(12)上。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，在所述至少一个高速发动机单元(14)的快速转动的传动轴(18)上安装第三传动级的第一轴轮(24)，使得所述第三传动级的第二轴轮(26)安装在另一快速运行的传动轴(28)上并且使得另一传动带(20)环绕所述第三传动级的所述第一和第二轴轮(24、26)并且与这两个轴轮(24、26)接合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，在所述至少一个高速发动机单元(14)的快速运行的传动轴(18)上安装彼此带有间距的两个高速发动机轴轮(16)，这两个高速发动机轴轮(16)分别与不同的行星单元(6)的所述传动带(20)接合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述传动轴(4、18、28)彼此平行且带有间距地布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述行星单元(6)关于所述太阳齿轮(2)对称地布置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，在一部分的所述行星单元(6)中所述相应的行星轴轮(10)布置在所述太阳齿轮(2)的一侧上并且在另一部分的所述行星单元(6)中所述相应的行星轴轮(10)布置在所述太阳齿轮(2)的另一侧上。
8.根据权利要求7所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，对于直接紧邻的行星单元(6)，所属的行星轴轮(10)布置在所述太阳齿轮(2)的不同侧上。
9.根据权利要求7或8所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，一半的所述行星轴轮(10)布置在所述太阳齿轮(2)的一侧上并且另一半的所述行星轴轮布置在另一侧上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述行星单元(6)分别包括第一和第二行星轴轮(10)，它们安装在所述行星轴(12)上，
其中，所述行星齿轮(8)安装在所述两个行星轴轮之间，
其中，所述至少一个高速发动机单元(14)包括第一和第二高速发动机轴轮(16)，它们彼此带有间距地安装在所述快速转动的传动轴上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，设有两个高速发动机单元(14)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述至少一个快速转动的传动轴(18)、所述行星轴(12)和所述缓慢转动的传动轴(14)支承在共同的框架或支架(22)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述传动带(20)是楔形皮带、圆形皮带或带状皮带。
14.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述至少一个传动带(20)设有凸块或齿，并且所述行星轴轮(10)设有互补的凹口，或相反设置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，设有用于冷却齿轮传动机构的冷却装置。
16.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，设有用于润滑所述齿轮传动机构的所述齿轮(2、8)的润滑装置。
17.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，设有用于张紧所述传动带(20)的张紧装置(24)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述至少一个传动带(20)至少部分地由高度抗拉伸的纤维强化塑料、钢、铝或钛构成。
19.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述太阳齿轮(2)、所述行星齿轮(8)、所述行星轴轮(10)和所述至少一个高速发动机轴轮(16)至少部分地由塑料、高度抗拉伸的纤维强化塑料、钢、铸铁、铝或钛构成。
20.根据权利要求18或19所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述纤维强化塑料具有碳纤维或芳纶纤维。
21.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所有的传动带(20)一样长。
22.根据权利要求3至21中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述行星轴轮(10)和所述第三传动级的所述第一轴轮(24)具有相同的直径。
23.根据权利要求3至22中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其特征在于，所述高速发动机轴轮(16)和所述第三传动级的所述第二轴轮(26)具有相同的直径。
24.一种用于生成电能的风力发电机，具有
高塔，平台(36)能转动地布置在所述高塔的上端，
安装在所述平台(36)上的具有转子轴(32)的转子(30)，
以及至少一个发电机(34)，所述发电机(34)安装在所述平台(36)上，以及
传动机构，所述传动机构使得所述转子轴(32)与所述发电机(34)机械耦联，其特征在于，
所述传动机构是根据前述权利要求中任一项所述的齿轮传动机构(1)，并且所述转子轴(32)与所述缓慢转动的传动轴(4)机械耦联并且所述快速转动的传动轴(18、28)与所述发电机(34)机械耦联。
25.一种用于车辆的电驱动机构，具有
包括驱动轴的电动机和根据权利要求1至23中任一项所述的齿轮传动机构(1)，其中，所述电动机的所述驱动轴与所述齿轮传动机构(1)的所述快速转动的传动轴(18、28)耦联。
26.根据权利要求24所述的风力发电机，其特征在于，多个发电机(34)能够与所述齿轮传动机构耦联。
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