[发明专利]具有传动系的风轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序所述的具有传动系的风轮机。

背景技术

现有技术公知的风轮机包括风轮机塔筒和安放在塔筒的顶部的风轮机 机舱。具有多个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接到该机舱上，如 图1所示。

随着现代风轮机在尺寸和输出两方面都变得越来越大，对更有效的风 轮机部件的需求也增加。但随着风轮机的部件如传动系变得更大，保证传 动系的刚度也变得日益困难且成本高。

另外，大型现代风轮机-尤其是高于1MW的风轮机-都具有缓慢转 动的转子，并且一般转子速度越低，则转子直径越大。这对于能量转换系 统是不利的。

在现有MW级风轮机上，大多数齿轮箱都具有行星齿轮作为第一级， 而后面的级或是行星齿轮或是螺旋齿轮。第一级行星齿轮最常见地具有三 个较大直径的行星轮和一个较小直径的太阳轮。

PCT申请WO 91/19916中公开了这种风轮机的一个例子，其中风轮机 的主轴设有两个主轴承和一个行星齿轮箱，该行星齿轮箱包括至少两个齿 轮级。这种传动系的下侧之一用于保证所有部件总是处于它们的正确位置， 所有部件必需彼此相对地刚性固定。这需要一种刚性、重型和昂贵的结构。

本发明的一个目的是提供一种具传动系的风轮机，该风轮机的成本和 重量更有效。

发明内容

本发明提供一种具有传动系的风轮机，该传动系部分地或整个地放置 在所述风轮机的机舱中。该传动系包括行星齿轮箱，该行星齿轮箱包括至 少一个齿轮级，所述齿轮级包括多个行星齿轮，所述多个行星齿轮与太阳 轮和/或环形齿轮啮合。该齿轮箱部分地或完全将风轮机的转子的旋转速度 加快传到风轮机的至少一个发电机。该风轮机的特征在于，传动系还包括 至少一个局部径向自循迹(自跟踪，self-tracking)轴承，该轴承用于使转 子能相对于机舱的机舱结构旋转。

将至少一个局部径向自循迹轴承与风轮机的传动系中的行星齿轮箱组 合是有利的，因为这种组合可以使传动系的设计更灵活。

风轮机越大，传动系的部件也必需越大。传动系的部件越大，则不同 的传动系部件的内部加固结构必需越大和越坚固，将不同传动系部件彼此 相对固定的外部加固结构也必需越大和越坚固。

行星齿轮箱由于其性质而能在某种程度上接收齿轮的径向偏转，但设 置在传动系中以使转子能相对于传动系的固定(位置固定)部分-例如发 电机的定子部分、机舱结构等-旋转的常规轴承则不接收仅在一个轴承圈 上的大的局部径向负荷，因为它们具有固有的刚度需求。也就是说，传统 的两圈式滚珠轴承必需将内圈一侧上的大的局部径向负荷传递到内圈的另 一侧以便承受该负荷。这种负荷的传递要求轴承圈刚性很大且不易弯曲。

通过为轴承设置用于局部地适应例如由大的径向负荷引起的任何径向 运动的机构，能完消除或至少大大减少机舱的外部加固结构，从而减小了 传动系的重量和成本。

应该指出，术语“局部地”应理解为负荷基本在它所施加的地方传递。 例如，如果传统的两圈式滚珠轴承的内圈受到朝向轴承旋转轴线的径向负 荷，则唯一的事情是防止内圈和外圈分开，因为内圈将在轴承的两相对侧 上(经由滚珠)压靠外圈。这种负荷传递不是局部的，因为负荷在轴承的 两侧上传递。

另外，应该指出，术语“自循迹”应理解为轴承基本上自动导向，即， 它基本不需要它所附装的结构的刚度用以合适地运行。

在本发明的一方面，所述局部径向自循迹轴承包括这样的机构，该机 构用于在直接或间接地连接到所述转子上的一个或多个轴承圈和直接或间 接地连接到所述机舱结构上的一个或多个轴承圈之间沿全部两个径向方向 局部地传递负荷。

这是有利的，因为可以减少对轴承圈附装于其上的部件的刚度的需要。

应该指出，术语“全部两个径向方向(both radial directions)”应理 解为基本垂直地朝向和离开轴承旋转轴线的这两个方向。

在本发明的一方面，所述太阳轮的节径比所述环形齿轮的节径大30％ 至99％，优选在50％和95％之间，最优选在70％和90％之间，例如80％。