[发明专利]用于风力涡轮机的传动系

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的传动系。更具体地，本发明涉及一种包括齿轮箱和发电机以及在齿轮箱和发电机之间的联接件的传动系。

背景技术

风力涡轮机市场现今正在快速地改变。对于能够产生更高兆瓦数的电力的更大的、还被称作兆瓦级风力涡轮机的风力涡轮机存在持续的需求。同时减小风力涡轮机和它们的构件的尺寸和重量的要求变得越来越重要。

在风力涡轮机中，通常风力涡轮机转子驱动齿轮传动单元或者齿轮箱的低速轴，齿轮传动单元或者齿轮箱将转子的扭矩和速度转换成发电机所要求的扭矩和速度。多兆瓦级风力涡轮机的增加的需要对用于这种风力涡轮机的、特别是传动系的构件的新设计造成挑战性的压力。这是因为，风力涡轮机的重量和成本应当保持为尽可能低或至少在可接受的范围内，而同时必须确保构件能够承受在风力涡轮机操作期间产生的高的转子负载。

此外，另一个要考虑的重要问题是可维修性。特别地对于海上风力涡轮机而言，维修，例如风力涡轮机传动系构件诸如齿轮箱和/或发电机的维护或者构件更换，在很多情形中是一项困难且高花费的活动。因此，风力涡轮机设计不应该仅仅是可靠的以便限制维修活动，而且还应该是维修友好的，使得当有必要时，能够容易地并且低成本地执行维修。

因此，今天风力涡轮机市场的要求正在朝更加紧凑且仍然易于维修的设计。

常规已知的设计被构建成一个接着另一个的、齿轮箱、联接件和发电机的串联连接。这种常规设计的优势在于，为不同构件的维修和维护提供了足够的空间。然而，这些常规设计的主要缺陷在于它们的高的长度。这显著地增加了机舱的尺寸，这使得机舱更重并且增加了机舱的成本。

US7，815，536描述了一种用于风力涡轮机的传动系。该风力涡轮机包括连接到低速轴的转子，该低速轴则连接到齿轮箱。该齿轮箱是复合行星齿轮箱，该齿轮箱具有连接到发电机的高速轴。齿轮箱外壳被连接到发电机定子外壳。太阳小齿轮轴被用作到发电机的机械输入。该传动系包括节育齿轮箱和发电机之间的轴承，通过该轴承，发电机轴承被完全地包含在齿轮箱内，由此共用齿轮箱系统的润滑和冷却。

在US 7，815，536中描述的传动系具有紧凑的设计。这可以减小机舱的要求尺寸，这可以导致更轻的机舱设计。然而，这个传动系的缺陷在于，齿轮箱和发电机这两者被相同的轴承或轴承布置结构支撑，并且因此齿轮箱和发电机不被形成为两个分离或者独立的实体。这使得维修和维护更加困难且更耗时，并且因此增加了这种维修和维护的成本。因此对于更加紧凑的、但是仍然易于维修的设计存在高需求。

此外，因为它们不能被分开地测试，所以不被形成为独立的实体的齿轮箱和发电机使得齿轮箱和发电机的测试更加复杂。这是因为，测试台在大多数情形中适合于齿轮箱或适合于发电机。当齿轮箱和发电机必须在被连接到一起时测试时，这种测试台可能要求调节以能够执行这种测试。

发明内容

本发明提供一种用于风力涡轮机的传动系。该传动系包括齿轮箱、发电机和在齿轮箱的输出轴和发电机的转子轴之间的联接件。齿轮箱和发电机是独立并且分离的构件，由此齿轮箱和发电机均具有其自身的外壳，并且齿轮箱的输出轴和发电机的转子轴分别由齿轮箱输出轴轴承布置结构和发电机转子轴轴承布置结构支撑。由此，齿轮箱输出轴轴承布置结构和发电机转子轴轴承布置结构由两个不同的轴承布置结构形成。换言之，齿轮箱输出轴和发电机转子轴均具有其自身的轴承布置结构。齿轮箱和发电机是分离的构件或实体的后果在于，齿轮箱和发电机这两者均能够被分开地测试。发电机的外壳例如通过栓接连接件而被直接连接到齿轮箱的外壳。此外，齿轮箱输出模块至少部分地延伸到发电机中，所述齿轮箱输出模块包括齿轮箱输出轴、齿轮箱输出轴轴承布置结构和输出轴轴承外壳，由此齿轮箱输出模块至少部分地延伸超过由沿从齿轮箱到发电机行进的方向首先遇到的发电机的旋转部的轴向表面限定的平面。而且，联接件延伸通过发电机的转子轴的中心，并且该联接件在传动系的发电机侧处被联接到发电机转子轴。

传动系的发电机侧意味着传动系的与传动系的转子侧相对的那一侧，所述转子侧旨在连接到风力涡轮机的转子。传动系的发电机侧指示发电机的、与发电机的被连接到齿轮箱的一侧相对的那一侧。发电机侧还可以被称作传动系的非转子侧。