EP2207984A2 - Entkopplung der antriebswelle von der abtriebswelle durch ein zweistufiges getriebe bei einer windkraftanlage - Google Patents

Entkopplung der antriebswelle von der abtriebswelle durch ein zweistufiges getriebe bei einer windkraftanlage

Info

Publication number
EP2207984A2
EP2207984A2 EP08835709A EP08835709A EP2207984A2 EP 2207984 A2 EP2207984 A2 EP 2207984A2 EP 08835709 A EP08835709 A EP 08835709A EP 08835709 A EP08835709 A EP 08835709A EP 2207984 A2 EP2207984 A2 EP 2207984A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
generator
housing
output
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08835709A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sönke PAULSEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovative Windpower AG
Original Assignee
Innovative Windpower AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innovative Windpower AG filed Critical Innovative Windpower AG
Publication of EP2207984A2 publication Critical patent/EP2207984A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/2809—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion with means for equalising the distribution of load on the planet-wheels
    • F16H1/2836—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion with means for equalising the distribution of load on the planet-wheels by allowing limited movement of the planets relative to the planet carrier or by using free floating planets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention discloses a power unit for generating electrical energy from mechanical energy in a wind turbine comprising a gear and a generator, wherein the gear and the generator are fixedly connected to each other, wherein the generator at least one rotor, at least one stator and a
  • the generator comprising the rotor and stator generator housing, wherein the transmission comprises an output stage, a drive stage and a gear housing comprising the drive stage and the output stage, wherein the drive stage is a drive ring gear with front side, which is mounted in the gear housing, at least one Antriebsplanetenrad, which in the gearbox housing is mounted by means of a flexible bearing system, and comprises a drive hollow sun, wherein the output stage is a Abreteshohlrad, which is rotatably connected to the hollow drive sun, at least one driven planetary, which in the front side of the Antriebshohlrades by means of a flexible L agersystems is mounted, and a driven sun, which is rotatably connected to the aborting shaft of the transmission
  • the drivetrain consisting of rotor blades, hub, shaft and gearbox is provided with three- or four-point bearings.
  • the shaft and the gearbox housing are provided with bearings on two sides.
  • the shaft is provided with an additional bearing.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • a power unit for generating electrical energy from mechanical energy in a wind turbine comprising a gear and a generator, wherein the gear and the generator are fixedly connected to each other, wherein the generator at least one rotor, at least one stator and a the rotor and stator comprehensive gearbox housing, wherein the transmission has an output stage, a drive stage and a drive housing and the output stage comprehensive gear housing, wherein the drive stage a Antriebshohlrad with front side, which is mounted in the gear housing, at least one Antriebsplanetenrad which in the gear housing by means of a flexible storage system is stored, and a hollow drive sun gear, wherein the output stage is a Abreteshohlrad, which is rotatably connected to the hollow drive sun, at least one driven planetary gear, which is mounted in the front side of the Antriebshohlrades by means of a flexible bearing system, and a driven sun, the rotationally fixed to the driven shaft of the Transmission is connected, wherein the abortion shaft is mounted on
  • a hub can be flanged to the end face of the drive ring gear, wherein the hub can accommodate one, two or more rotor blades, wherein preferably three rotor blades are used. If the wind hits the rotor blades, the hub and thus the driving ring gear can be set in rotation via the rotor blades.
  • the drive ring gear also has the function of a drive shaft.
  • the drive ring gear can engage in the drive planet so that the rotational energy is at least partially transmitted to the drive planet.
  • These drive planetary can be stored with the flexible storage system, the flexible storage systems are firmly connected to the housing of the power unit.
  • the flexible bearings for the output planet of the output stage can be designed so that they are not statically mounted on the housing of the power unit, but rotate with the drive shaft.
  • the front side of the drive ring gear can be designed both as part of the drive ring gear and indirectly via the hub or with other with the drive Hollow shaft rotating parts firmly connected or flanged to this.
  • the power can be distributed to the output stage and the drive stage by the combined rotation energy transmission, which takes place firstly by the drive ring gear on the drive planet and secondly by the rotation of the output planet with the drive ring gear.
  • the distribution is 6: 4, wherein this ratio can be done in particular by the number of drive planet to output planet or the ratios of the teeth.
  • the energy that was transmitted to the output stage can be transmitted to the output stage via the hollow drive sun. This can be done in an extremely preferred embodiment in that the drive hollow sun is designed in one piece as a driven ring gear and the output ring gear via the output planets and hollow output sun transmits the energy to the driven shaft.
  • the gear and generator are designed so that the driven shaft rotates at 250 to 350 revolutions per minute.
  • the generator may be designed as a double stator and a monorotor.
  • the flexible storage systems can be stored in separate planet carriers. These planet carriers can be used both for the drive planet and for the output planet.
  • the flexible bearing systems can be attached to the planet carrier in an advantageous manner, wherein the planet carrier itself is in turn flangeable to the end face of the drive ring gear or to the housing. This can lead to easier maintenance and replaceability.
  • the output sun can be flange-mounted on the driven shaft in a rotationally fixed manner. Whereby the teeth of the output sun intervene in the teeth of the output planet wheels. Due to the rotation of the drive ring gear, the output planets and thus the driven shaft are set in rotation.
  • the aborting shaft substantially around the axis of rotation of the hollow drive shaft, which is thus also the axis of rotation of the hub / Rotor hypothesissystems rotate. This can be especially be achieved by the storage of the driven shaft on the generator housing or transmission housing.
  • the rotor of the generator can be flanged to the driven shaft.
  • a uniform rotation of the rotor can be achieved so that the air gaps between the magnets are minimally interpretable.
  • the air gaps can be between 2 and 6 mm.
  • the number of drive planet wheels and / or the output planet gears may be between three and ten.
  • Figure 1 a power unit with a gear and a generator
  • FIG 2 shows the flexible storage by FlexPin (TM).
  • the power unit comprising a gearbox and a generator
  • the axis of rotation 100 divides the power unit symmetrically, so that the consideration of one half is sufficient, wherein for clarity, the second half (below the Rotation axis 100) is shown.
  • the hub 101 receives three rotor blades (not shown here). Wind impinging on the rotor blades causes the hub 101 to rotate. This rotation puts the Antriebshohlrad 103 with executed end face in rotation.
  • This drive ring gear 103 is mounted on the bearings 105 in the gear housing 107.
  • the teeth of the drive ring gear 103 engage the teeth of the drive planetary gears 110 so that they transmit at least a portion of the rotational energy of the drive ring gear 103 to the drive planet 110. Another part of the rotational energy of the drive ring gear 103 is transmitted via the output planet 111 mounted in the end face of the drive ring gear 103.
  • the merging of the divided energy takes place via the hollow drive sun 115, which is also designed as output ring gear 115, wherein the drive hollow sun 115 transmits a part of the rotational energy by the drive planet gears 110 by engaging the teeth of the drive planet gears 110 in the teeth of the drive hollow sun 115 ,
  • the hollow sun drive 115 which is thus set in rotation, in turn transmits this energy to the output planet gears 111 as the output ring gear 115.
  • FIG. 1 shows that the gear housing 107 and the generator housing 127 are flanged together via a connecting plate 123 and thus form a power unit housing. This flanging makes the power unit housing resistant to bending and torsion.
  • FIG. 2 the flexible storage system is shown.
  • 204 is the planetary carrier (in FIG. 1 this may be 135 or 130) in which the bearing pin 203 is mounted.
  • this is thickened.
  • a sleeve 201 is pressed.
  • the sleeve 201 protrudes beyond the thickened part in the direction of the planet carrier 204, so that a space is created between the sleeve 201 and the bearing pin 203.
  • a ball bearing (not shown here) and applied to this planetary gear 111/110 with corresponding teeth 205.
  • the width of the planet gear is designed so that the space between the sleeve 201 and bearing pin 203 is not exceeded.
  • forces which occur perpendicular to the axis of rotation 200 on the planetary gear 111/110 essentially lead to a parallel displacement of the planetary gear 111/110.
  • inhomogeneous loads on the teeth 205 and resulting damage is reduced.
  • 1 shows the "quasi" decoupling of the driven shaft 117 from the drive hollow shaft 103.
  • the rotor blades mounted in the hub 101 can cause forces to occur perpendicular to the rotation axis 100. These forces are transmitted through the bearings 105 and the flexible storage systems 109/119, which convert the "disturbing forces" in a parallel displacement of the planet gears, compensated.
  • the driven shaft 117 is freely supported by the flexible bearing systems 109 with the corresponding planet gears 111. Due to the flexible storage systems 109, the forces acting on the driven shaft 117 are reduced.
  • the driven shaft 117 may be mounted in a bearing 121 and / or in another bearing 122, which bearings 121/122 may be attached to the transmission housing 107 and / or the generator housing 127.
  • bearings 121 can be mounted before and after the rotor 131 of the generator. As a result, the deflection of the rotor 131 and, correspondingly, the vertical deflection of the permanent magnets 135 are restricted.
  • a power unit for generating electrical energy from mechanical energy in a wind turbine comprising a transmission and a generator
  • the transmission comprises a drive and an output stage, wherein the output stage transmits the power to the output shaft 117.
  • the shaft 117 is supported by the flexible storage system 109. But it can also all other storage options, such as a fixed storage are used, this storage may be common that it is the transmission side. Furthermore, the shaft 117 is only stored at a further location (by means of bearings 121).
  • the bearing 121 may be between the flanged rotor 131 of the generator and the transmission-side bearing. As a result, the material used for the shaft 117 can advantageously be reduced.
  • the further storage takes place on the generator side (see FIG. 1 bearing 122 without the bearing 121).
  • the further bearing 121 is close to the location of the flanged generator rotor 131, whereby the play of the rotor 131 can be reduced. As a result, the gap between permanent magnet 135 and coil 129 can advantageously be kept small.
  • transmission housing 107 and generator housing 127 can form a releasable connection, thereby forming a common power unit.
  • the power unit can be made torsionally stiff.
  • the power unit may comprise further components, in particular a connection plate 123.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Die Erfindung offenbart eine Leistungseinheit zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie bei einer Windkraftanlage umfassend ein Getriebe und einen Generator, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor, wenigstens einen Stator (129) und ein den Rotor (131) und Stator umfassendes Generatorgehäuse (127) umfasst, wobei das Getriebe eine Abtriebsstufe, eine Antriebsstufe und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfassendes Getriebgehäuse aufweist, wobei die Antriebsstufe ein Antriebshohlrad (103) mit Stirnseite, welches im Getriebegehäuse gelagert ist, wenigstens ein Antriebsplanetenrad, welches im Getriebegehäuse mittels eines flexiblen Lagersystems (119) gelagert ist, und eine Antriebshohlsonne (115) umfasst, wobei die Abtriebsstufe ein Abtriebshohlrad, welches mit der Antriebshohlsonne drehfest verbunden ist, wenigstens ein Abtriebsplanetenrad (110), welches in der Stirnseite des Antriebshohlrades mittels eines flexiblen Lagersystems gelagert ist, und eine Abtriebssonne (113), die drehfest mit der abtreibenden Welle des Getriebes verbunden ist, umfasst, wobei die abtreibende Welle (117) am Getriebegehäuse bzw. am Geratorgehäuse gelagert ist.

Description

Entkopplung der Antriebswelle von der Abtriebswelle durch ein zweistufiges Getriebe bei einer Windkraftanlage
[01] Die Erfindung offenbart eine Leistungseinheit zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie bei einer Windkraftanlage um- fassend ein Getriebe und einen Generator, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor, wenigstens einen Stator und ein den Rotor und Stator umfassendes Generatorgehäuse umfasst, wobei das Getriebe eine Abtriebsstufe, eine Antriebsstufe und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfas- sendes Getriebgehäuse aufweist, wobei die Antriebsstufe ein Antriebshohlrad mit Stirnseite, welches im Getriebegehäuse gelagert ist, wenigstens ein Antriebsplanetenrad, welches im Getriebegehäuse mittels eines flexiblen Lagersystems gelagert ist, und eine Antriebshohlsonne umfasst, wobei die Abtriebsstufe ein Abtriebshohlrad, welches mit der Antriebshohlsonne drehfest verbunden ist, wenigstens ein Abtriebsplanetenrad, welches in der Stirnseite des Antriebshohlrades mittels eines flexiblen Lagersystems gelagert ist, und eine Abtriebssonne, die drehfest mit der abtreibenden Welle des Getriebes verbunden ist, umfasst, wobei die abtreibende Welle am Ge¬ triebegehäuse bzw. am Geratorgehäuse gelagert ist.
BESTATIGUNGSKOPIE [02] Bei Windkraftanlagen wird der Antriebsstrang bestehend aus Rotorblättern, Nabe, Welle und Getriebe mit Drei- bzw. Vierpunktlagerungen versehen. Bei der Dreipunktlagerung werden die Welle und das Getriebegehäuse an zwei Seiten mit Lagern versehen. Bei Vierpunktlagern wird die Welle mit einem zusätzlichen Lager versehen.
[03] Insbesondere Windkraftanlagen mit großen Rotordurchmessern, und somit auch der Antriebsstrang, werden durch unterschiedlichste Umweltbedingungen, wie turbulente Winde oder auch inhomogene Belastungen der Rotorblätter, stark beansprucht (siehe z. B. Windkraftanlagen; 4. Auf- läge; von Gasch/Twele; Kapitel 4.3). Dies führt dazu, dass die Lagerung des Antriebsstrangs starken Belastungen ausgesetzt ist. Insbesondere über die Welle, welche beispielsweise in das Getriebe und/oder in einen Generator führt, werden das Getriebe und/oder der Generator mechanisch bzw. elektrisch durch Abweichungen vom Gleichlaufverhalten des Rotors be- lastet.
[04] Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.
[05] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungseinheit zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie bei einer Windkraftanlage umfassend ein Getriebe und einen Generator, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor, wenigstens einen Stator und ein den Rotor und Stator umfassendes Generatorgehäuse umfasst, wobei das Getriebe eine Abtriebsstufe, eine Antriebsstufe und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfassendes Getriebgehäuse aufweist, wobei die Antriebsstufe ein Antriebshohlrad mit Stirnseite, welches im Getriebegehäuse gelagert ist, we- nigstens ein Antriebsplanetenrad, welches im Getriebegehäuse mittels eines flexiblen Lagersystems gelagert ist, und eine Antriebshohlsonne umfasst, wobei die Abtriebsstufe ein Abtriebshohlrad, welches mit der Antriebshohlsonne drehfest verbunden ist, wenigstens ein Abtriebsplanetenrad, welches in der Stirnseite des Antriebshohlrades mittels eines flexiblen Lagersystems gelagert ist, und eine Abtriebssonne, die drehfest mit der abtreibenden Welle des Getriebes verbunden ist, umfasst, wobei die abtreibende Welle am Getriebegehäuse bzw. am Geratorgehäuse gelagert ist.
[06] Als flexibles Lagersystem sind insbesondere Lagersysteme umfasst, wie sie in DE 102004023151 beschrieben sind, dessen diesbezüglicher In- halt Bestandteil dieser Schrift ist. Solche flexiblen Lagersysteme sind insbesondere als FlexPin (TM) Lagerung bekannt und erwerbbar. Bei dem flexiblen Lagersystem werden insbesondere Seitenkräfte durch eine im Wesentlichen achsparallele Verschiebung des auf dem Lager aufgebrachten Rads ausgeglichen. Dies führt dazu, dass ein System von mit flexiblen Lagern gelagerter Räder eines Getriebes Belastungskräfte, welche beispielsweise durch Antriebswellen in das Getriebe übertragen werden, so ausgleicht, dass eine gleichmäßige Belastung der Räder des Getriebes erreicht wird. [07] Die feste Verbindung zwischen Getriebe und Generator kann dadurch erfolgen, dass das Generatorgehäuse an das Getriebegehäuse angeflanscht wird. Somit bilden die aneinander geflanschten Gehäuse von Generator und Getriebe ein Gehäuse für die Leistungseinheit. Durch das An- flanschen können Generatorgehäuse und Getriebegehäuse zu Wartungszwecken voneinander gelöst und wieder zusammengefügt werden.
[08] Weiterhin kann an die Stirnseite des Antriebshohlrads eine Nabe angeflanscht sein, wobei die Nabe ein, zwei oder mehr Rotorblätter aufnehmen kann, wobei bevorzugter Weise drei Rotorblätter verwendet werden. Trifft nun der Wind auf die Rotorblätter kann die Nabe und somit das Antriebshohlrad über die Rotorblätter in Rotation versetzt werden. Somit hat das Antriebshohlrad auch die Funktion einer Antriebswelle.
[09] Das Antriebshohlrad kann in die Antriebsplaneten so eingreifen, dass die Rotationenergie an die Antriebsplaneten zumindest teilweise über- tragen wird. Diese Antriebsplaneten können mit dem flexiblen Lagersystem gelagert werden, wobei die flexiblen Lagersysteme fest mit dem Gehäuse der Leistungseinheit verbunden sind. Im Gegensatz dazu können die flexiblen Lager für die Abtriebsplaneten der Abtriebsstufe so ausgestaltet sein, dass diese nicht statisch am Gehäuse der Leistungseinheit angebracht sind, sondern mit der Antriebswelle rotieren. Dabei kann die Stirnseite des Antriebshohlrads sowohl als Bestandteil des Antriebshohlrads ausgeführt sein als auch indirekt über die Nabe oder mit sonstigen mit der Antriebs- hohlwelle rotierenden Teilen fest verbunden bzw. an diesen angeflanscht sein.
[10] Insbesondere kann durch die kombinierte Rotationsenergieübertragung, welche zum einen durch das Antriebshohlrad auf die Antriebsplane- ten und zum anderen durch die Rotation der Abtriebsplaneten mit dem Antriebshohlrad erfolgt, die Leistung auf die Abtriebsstufe und die Antriebsstufe verteilt werden. In einer besonderen Ausführungsform beträgt die Verteilung 6:4, wobei dieses Verhältnis insbesondere durch die Anzahl von Antriebsplaneten zu Abtriebsplaneten bzw. der Verhältnisse der Zähne erfolgen kann. Nach der Übertragung kann die Energie, welche an die Abtriebsstufe übertragen wurde, über die Antriebshohlsonne an die Abtriebsstufe übertragen werden. Dies kann in einer äußerst bevorzugten Ausführungsform dadurch erfolgen, dass die Antriebshohlsonne einstückig als Abtriebshohlrad ausgestaltet ist und das Abtriebshohlrad über die Ab- triebsplaneten und Abtriebshohlsonne die Energie an die abtreibende Welle überträgt.
[11] Insbesondere kann die flexible Lagerung der Planetenträger im Gehäuse und in der Stirnseite mit der separaten Lagerung der abtreibenden Welle im Gehäuse zur Entkopplung von Antriebshohlwelle und abtreiben- der Welle führen. [12] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind Getriebe und Generator so ausgelegt, dass die abtreibende Welle mit 250 bis 350 Umdrehungen pro Minute rotiert.
[13] In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform kann der Generator als Doppelstator und Monorotor ausgeführt sein.
[14] In einer weiteren äußerst bevorzugten Ausführungsform können die flexiblen Lagersysteme in separaten Planetenträgern gelagert sein. Diese Planetenträger können sowohl für die Antriebsplaneten als auch für die Abtriebsplaneten eingesetzt werden. Dadurch können in vorteilhafter Wei- se die flexiblen Lagersysteme an dem Planetenträger angebracht werden, wobei der Planetenträger selbst wiederum an die Stirnseite des Antriebhohlrads bzw. an das Gehäuse anflanschbar ist. Dies kann zu einer leichteren Wartung und Ersetzbarkeit führen.
[15] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Abtriebs- sonne an die abtreibende Welle drehfest angeflanscht sein. Wobei die Zähne der Abtriebssonne in die Zähne der Abtriebsplanetenräder eingreifen. Durch die Rotation des Antriebshohlrades werden die Abtriebsplaneten und somit die abtreibende Welle in Rotation versetzt. Dabei kann in einer bevorzugten Ausführungsform die abtreibende Welle im Wesentlichen um die Rotationsachse der Antriebshohlwelle, welche somit auch die Rotationsache des Nabe/ Rotorblättersystems ist, rotieren. Dies kann insbesonde- re durch die Lagerung der abtreibenden Welle am Generatorgehäuse bzw. Getriebegehäuse erreicht werden.
[16] In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform kann an die abtreibende Welle der Rotor des Generators angeflanscht sein. Dabei kann ins- besondere eine gleichmäßige Rotation des Rotors erlangt werden, damit die Luftspalte zwischen den Magneten minimal auslegbar sind. Insbesondere können die Luftspalte zwischen 2 und 6mm betragen.
[17] In einer weiteren Ausführungsform kann die Anzahl der Antriebsplanetenräder und/oder der Abtriebsplanetenräder zwischen drei und zehn liegen.
[18] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren erläutert. Dabei stellt
Figur 1, 3 eine Leistungseinheit mit einem Getriebe und einem Generator und
Figur 2 die flexible Lagerung mittels FlexPin (TM) dar.
[19] In Figur 1 ist die Leistungseinheit, aufweisend ein Getriebe und einen Generator, in einem Schnitt dargestellt. Die Rotationsachse 100 teilt die Leistungseinheit symmetrisch, so dass die Betrachtung einer Hälfte ausreicht, wobei zur Verdeutlichung auch die zweite Hälfte (unterhalb der Rotationsachse 100) dargestellt ist. Die Nabe 101 nimmt drei Rotorblätter (hier nicht dargestellt) auf. Wind, der auf die Rotorblätter trifft, versetzt die Nabe 101 in Rotation. Diese Rotation versetzt das Antriebshohlrad 103 mit ausgeführter Stirnseite in Rotation. Dieses Antriebshohlrad 103 ist über die Lager 105 im Getriebegehäuse 107 gelagert. Die Zähne des Antriebshohlrads 103 greifen in die Zähne der Antriebsplanetenräder 110 so ein, dass diese zumindest einen Teil der Rotationsenergie des Antriebshohlrads 103 an die Antriebsplaneten 110 übertragen. Ein weiterer Teil der Rotationsenergie des Antriebshohlrads 103 wird über die in der Stirnseite des An- triebshohlrads 103 gelagerten Abtriebsplaneten 111 übertragen.
[20] Die Zusammenführung der aufgeteilten Energie erfolgt über die Antriebshohlsonne 115, welche zugleich als Abtriebshohlrad 115 ausgestaltet ist, wobei die Antriebshohlsonne 115 durch die Antriebsplanetenräder 110 einen Teil der Rotationsenergie durch Eingreifen der Zähne der Antriebs- planetenräder 110 in die Zähne der Antriebshohlsonne 115 überträgt. Die so in Rotation versetzt Antriebshohlsonne 115 überträgt ihrerseits diese Energie durch die Funktion als Abtriebshohlrad 115 an die Abtriebsplanetenräder 111.
[21] Die Zähne der Abtriebsplanetenräder 111 greifen in die Zähne der Abtriebssonne 113, welche auf die abtreibende Welle 117 geflanscht ist, ein und übertragen so die Rotationsenergie auf die abtreibende Welle 117.
Auf die abtreibende Welle 117 ist der Rotor 131 des Generators mittels Spannwerkzeug 133 geflanscht. Auf bzw. in dem Rotor 131 des Generators sind Permanentmagnete 135 angebracht, welche bei der Rotation des Rotors 131 in den Spulen 129 des Generators eine Spannung induzieren.
[22] Weiterhin zeigt Figur 1, dass das Getriebegehäuse 107 und das Ge- neratorgehäuse 127 über eine Verbindungsplatte 123 aneinander geflanscht sind und somit ein Leistungseinheitsgehäuse bilden. Durch dieses Anflanschen ist das Leistungseinheitsgehäuse biege- und verwindungssteif.
[23] In Figur 2 ist das flexible Lagersystem dargestellt. Dabei ist 204 der Planetenträger (in Figur 1 kann dies 135 bzw. 130 sein), in dem der Lager- bolzen 203 gelagert ist. Am Ende des Lagerbolzens 203 ist dieser verdickt. Über diese Verdickung 202 ist eine Hülse 201 gepresst. Die Hülse 201 ragt über den verdickten Teil in Richtung Planetenträger 204 hinaus, so dass ein Raum zwischen Hülse 201 und Lagerbolzen 203 entsteht. Auf die Hülse 201 ist beispielsweise ein Kugellager (hier nicht dargestellt) und auf diesem das Planetenrad 111/110 mit entsprechenden Zähnen 205 aufgebracht. Dabei ist die Breite des Planetenrads so ausgelegt, dass der Raum zwischen Hülse 201 und Lagerbolzen 203 nicht überschritten wird. Somit führen Kräfte, welche senkrecht zur Rotationsachse 200 am Planetenrad 111/110 auftreten im Wesentlichen zu einer Parallelverschiebung des PIa- netenrads 111/110. Somit werden inhomogene Belastungen der Zähne 205 und daraus resultierende Schäden verringert. [24] In Figur 1 ist die „quasi" Entkopplung der abtreibenden Welle 117 von der Antriebshohl welle 103 dargestellt. Über die in der Nabe 101 angebrachten Rotorblätter können Kräfte auftreten, die senkrecht zur Rotationsachse 100 auftreten. Diese Kräfte werden durch die Lager 105 und die flexiblen Lagerungssysteme 109/119, welche die „Störkräfte" in eine Parallelverschiebung der Planetenräder umsetzen, kompensiert. Insbesondere wird eine Seite der abtreibenden Welle 117 durch die flexiblen Lagersysteme 109 mit den entsprechenden Planetenräder 111 frei gelagert. Durch die flexiblen Lagersysteme 109 werden die Kräfte, die auf die abtreibende Welle 117 wirken, reduziert. Auf der anderen Seite der abtreibenden Welle 117 kann die abtreibende Welle 117 in einem Lager 121 und/oder in einem weiteren Lager 122 gelagert sein, wobei diese Lager 121/122 am Getriebegehäuse 107 und/oder am Generatorgehäuse 127 angebracht sein können. Insbesondere können Lager 121 vor und nach dem Rotor 131 des Genera- tors angebracht sein. Dadurch wird die Auslenkung des Rotors 131 und entsprechend die vertikale Auslenkung der Permanentmagneten 135 eingeschränkt.
[25] Mit der hier dargestellten Ausführungsform wird Getriebe und Generator zu einer Einheit. An den Rotorblättern auftretende Kräfte werden über das Gehäuse der Leistungseinheit und dem dazugehörigen „elastischen" Halter, welcher Kräfte in Form von „elastischer" Verformung aufnimmt, an den Turm und somit an das Fundament abgegeben. [26] Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 dargestellt. Die Bezeichnungen und Funktionen gelten entsprechend den vorherigen Figuren. Wobei hier die weitere Lagerung der Welle 117 mittels des Lagers 122 im Wesentlichen entfällt und somit auf einer „festen" Lagerung basiert.
[27] In dem Ausführungsbeispiel in Figur 3 ist eine Leistungseinheit zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie bei einer Windkraftanlage umfassend ein Getriebe und einen Generator dargestellt. Dabei umfasst das Getriebe eine Antriebs- und eine Abtriebsstufe, wobei die Abtriebsstufe die Leistung an die abtreibende Welle 117 überträgt. Im hier vorliegenden Beispiel ist die Welle 117 durch das flexible Lagersystem 109 gelagert. Aber es können auch sämtliche weiteren Lagerungsmöglichkeiten, wie eine feste Lagerung eingesetzt werden, wobei dieser Lagerung gemein sein kann, dass sie getriebeseitig erfolgt. Weiterhin ist die Welle 117 nur noch an einer weiteren Stelle gelagert (mittels Lager 121).
[28] In einer Ausgestaltungsform kann die Lagerung 121 zwischen den angeflanschten Rotor 131 des Generators und der getriebeseitigen Lagerung erfolgen. Dadurch kann vorteilhafter Weise der Materialeinsatz für die Welle 117 reduziert werden.
[29] In einer weiteren Ausgestaltungsform erfolgt die weitere Lagerung generatorseitig (siehe Figur 1 Lager 122 ohne die Lagerung 121). [30] In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die weitere Lagerung 121 ortsnah zum angeflanschten Generatorrotor 131, wodurch das Spiel des Rotors 131 verringerbar ist. Dadurch kann vorteilhafter Weise der Zwischenraum zwischen Permanentmagnet 135 und Spule 129 klein gehalten werden.
[31] In einer weiteren Ausgestaltungsform können Getriebegehäuse 107 und Generatorgehäuse 127 eine lösbare Verbindung ausprägen, wodurch diese eine gemeinsame Leistungseinheit ausbilden. Dadurch kann die Leistungseinheit verwindungssteif ausgestaltet werden. Die Leistungseinheit kann weitere Bauteile insbesondere eine Verbindungsplatte 123 umfassen.

Claims

Patentansprüche:
1. Leistungseinheit zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie bei einer Windkraftanlage umfassend ein Getriebe und einen Generator, wobei das Getriebe und der Generator fest mitein- ander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor
(131), wenigstens einen Stator (129) und ein den Rotor (131) und Stator (129) umfassendes Generatorgehäuse (127) umfasst, wobei das Getriebe eine Abtriebsstufe, eine Antriebsstufe und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfassendes Getriebegehäuse (107) aufweist, wobei die Antriebsstufe ein Antriebshohlrad (103) mit Stirnseite, welches im Getriebegehäuse (107) gelagert ist und im Wesentlichen um eine Rotationsachse (100) rotiert, wenigstens ein Antriebsplanetenrad (110), welches im Getriebegehäuse (107) mittels eines flexiblen Lagersystems (119) gelagert ist, und eine An- triebshohlsonne (115) umfasst, wobei die Abtriebsstufe ein Abtriebshohlrad (115), welches mit der Antriebshohlsonne (115) drehfest verbunden ist, wenigstens ein Abtriebsplanetenrad (111), welches in der Stirnseite des Antriebshohlrades (103) mittels eines flexiblen Lagersystems (109) gelagert ist, und eine Abtriebssonne (113), die mit der abtreibenden Welle (117) des Getriebes verbunden ist, umfasst, wobei die abtreibende Welle (117) am Getriebegehäuse (107) und/oder am Geratorgehäuse (127) gelagert ist.
2. Leistungseinheit nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Getriebes mit dem Generator dadurch realisiert ist, dass das Getriebegehäuse (107) an das Generatorgehäuse (127) angeflanscht ist.
3. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator zwei oder mehr Statoren
(129) aufweist.
4. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsplanetenrad (111) mittels des flexiblen Lagersystems (109) in einem Abtriebsplanetenträger
(130) gelagert ist und dieser Abtriebsplanetenträger (130) an der Stirnseite des Antriebshohlrades (103) angeflanscht ist.
5. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsplanetenrad (110) mittels des flexiblen Lagersystems (119) in einem Antriebsplanetenträger
(135) gelagert ist und dieser Antriebsplanetenträger (135) an das Getriebegehäuse (107) angeflanscht ist.
6. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebssonne (113) an die abtrei- bende Welle (117) angeflanscht ist.
7. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (131) des Generators an die abtreibende Welle (117) angeflanscht ist.
8. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Antriebsplanetenräder
(110) und/oder der Abtriebsplanetenräder (111) zwischen drei und zehn liegt.
9. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abtreibende Welle (117) im We- sentlichen um die Rotationsachse (100) des Antriebshohlrads (103) rotiert.
10. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe drei, vier oder mehr Stufen mit entsprechender Leistungsaufteilung aufweist.
EP08835709A 2007-10-02 2008-10-01 Entkopplung der antriebswelle von der abtriebswelle durch ein zweistufiges getriebe bei einer windkraftanlage Withdrawn EP2207984A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007047317A DE102007047317A1 (de) 2007-10-02 2007-10-02 Entkopplung der Antriebswelle von der Abtriebswelle durch ein zweistufiges Getriebe bei einer Windkraftanlage
PCT/DE2008/001592 WO2009043330A2 (de) 2007-10-02 2008-10-01 Entkopplung der antriebswelle von der abtriebswelle durch ein zweistufiges getriebe bei einer windkraftanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2207984A2 true EP2207984A2 (de) 2010-07-21

Family

ID=40352405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP08835709A Withdrawn EP2207984A2 (de) 2007-10-02 2008-10-01 Entkopplung der antriebswelle von der abtriebswelle durch ein zweistufiges getriebe bei einer windkraftanlage

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2207984A2 (de)
DE (2) DE102007047317A1 (de)
WO (1) WO2009043330A2 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112008000494B4 (de) * 2007-02-27 2010-08-12 Urs Giger Windkraftanlage und Getriebe hierfür
DE102009018194A1 (de) * 2009-04-22 2010-10-28 Innovative Windpower Ag Windenergieanlagenantriebsstrang, Windenergieanlagenmaschinenhaus, Windenergieanlage und Windenergieanlagenpark sowie Standardcontainer
US8358029B2 (en) * 2009-09-24 2013-01-22 General Electric Company Rotor-shaft integrated generator drive apparatus
US8961362B2 (en) 2009-11-03 2015-02-24 The Timken Company Modular assembly for an integrated flex pin drive with generator
DE102009052240A1 (de) 2009-11-06 2011-05-12 Fev Motorentechnik Gmbh Windkraftanlage
WO2011064629A1 (en) * 2009-11-28 2011-06-03 Clipper Windpower, Inc. Means of improving gear tooth load distribution
US8008798B2 (en) * 2009-12-23 2011-08-30 General Electric Company Wind turbine drivetrain system
US8147183B2 (en) * 2010-12-30 2012-04-03 General Electric Company Drivetrain for generator in wind turbine
AT510848B1 (de) * 2011-03-10 2012-07-15 Hehenberger Gerald Dipl Ing Energiegewinnungsanlage
DE102011107563A1 (de) * 2011-07-16 2013-01-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Planetenradgetriebe für ein Kraftfahrzeug
DE102014214855A1 (de) * 2014-07-29 2016-02-04 Zf Friedrichshafen Ag Modulare Kopplung eines Windkraftgetriebes mit einem Generator II
DE102014215020A1 (de) * 2014-07-30 2016-02-04 Zf Friedrichshafen Ag Windkraftgetriebe
CN104481821A (zh) * 2014-10-09 2015-04-01 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种风电机组的传动结构及风电机组
DE102016216458A1 (de) 2016-08-31 2018-03-01 Wobben Properties Gmbh Rotorblattnabe für eine Windenergieanlage, und Windenergieanlage mit selbiger
DE102019119473A1 (de) 2019-07-18 2021-01-21 Renk Aktiengesellschaft Triebstranganordnung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0313345D0 (en) * 2003-06-10 2003-07-16 Hicks R J Variable ratio gear
GB0326933D0 (en) * 2003-11-19 2003-12-24 Hansen Transmissions Int Gear transmission unit with planet carrier
DE102004023151B4 (de) 2004-05-07 2006-02-02 Jahnel-Kestermann Getriebewerke Gmbh & Co. Kg Umlaufgetriebe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009043330A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009043330A3 (de) 2009-10-01
DE102007047317A1 (de) 2009-04-09
DE112008002664A5 (de) 2010-07-01
WO2009043330A2 (de) 2009-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009043330A2 (de) Entkopplung der antriebswelle von der abtriebswelle durch ein zweistufiges getriebe bei einer windkraftanlage
EP1999369B1 (de) Antriebsstrang zwischen einem rotor und einem getriebe einer windenergieanlage
EP2508754B1 (de) Antriebssystem für eine Windkraftanlage
EP2541058B1 (de) Antriebssystem für eine Windkraftanlage
EP2435728B1 (de) Energiegewinnungsanlage, insbesondere windkraftanlage
WO2013045199A2 (de) Antriebssystem für eine windkraftanlage
EP2379879B1 (de) Generatoranordnung für eine windenergieanlage
DE102010043946A1 (de) Antriebseinheit für Windturbine
EP2541096A1 (de) Antriebssystem für eine Windkraftanlage
DE4415570A1 (de) Generator für Windkraftmaschinen
DE102010014588A1 (de) Kraftwerksstrang mit einer drehzahlvariablen Pumpe
DE102007050496A1 (de) Generator mit Multistator und Multirotor
DE102011106535B4 (de) Antriebsstrang einer Strömungskraftanlage
WO2009100720A2 (de) Vorrichtung zur drehmomentbegrenzung in einem triebstrang
EP2379882B1 (de) Strömungskraftanlage
DE102010020426A1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere für eine Windkraftanlage
WO2011072819A1 (de) Generatoranordnung für eine windenergieanlage
WO2010121586A2 (de) Windenergieanlagenantriebsstrang, windenergieanlagenmaschinenhaus, windenergieanlage und windenergieanlagenpark sowie standardcontainer
EP3767102A1 (de) Triebstranganordnung
EP2683934B1 (de) Energiegewinnungsanlage
DE102008019724A1 (de) Generatorenanordnung
WO2019030300A1 (de) Generator für eine windenergieanlage und windenergieanlage mit selbigem
DE102010010201A1 (de) Windkraftanlage mit Getriebe/Generator-Baueinheit
DE102009048735A1 (de) Antriebsstrang und Windkraftanlage
EP3599391A1 (de) Koppelgetriebe für windkraftanlagen und industrie-applikationen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20100429

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA MK RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
D18D Application deemed to be withdrawn (deleted)
PUAJ Public notification under rule 129 epc

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009425

32PN Public notification

Free format text: FESTSTELLUNG EINES RECHTSVERLUSTS NACH REGEL 112 (1) EPUE (EPA FORM 2524 VOM 11.10.11)

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20110503

19U Interruption of proceedings before grant

Effective date: 20100501

19W Proceedings resumed before grant after interruption of proceedings

Effective date: 20120903

D18D Application deemed to be withdrawn (deleted)
PUAJ Public notification under rule 129 epc

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009425

32PN Public notification

Free format text: FESTSTELLUNG EINES RECHTSVERLUSTS NACH REGEL 112(1) EPUE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20130305