風力渦輪機傳動系系統的製作方法

2023-06-15 07:32:36 2

專利名稱：風力渦輪機傳動系系統的製作方法
技術領域：
本公開內容的領域一般地涉及風力渦輪機，並且更特別地涉及一種用於具有減小 的軸向負載的風力渦輪機的傳動系。
背景技術：
風通常被認為是由於太陽對大氣的不均勻加熱、地球表面的不規則性和地球旋轉 所造成的太陽能的一種形式。地球的地形、水體和植被都會改變風的流型。用語「風能」和 「風力」描述了風通過其用來使軸旋轉、並隨後產生機械功率或電力的過程。一些公知的風力渦輪機用於將風中的動能轉換成機械功率。此機械功率可用於特 定的任務(如磨碎穀物或泵水)，或者發電機可將此機械功率(即，軸的旋轉)轉換成電力。 風力渦輪機通常包括用於將空氣的運動轉換成機械運動(例如，旋轉)的空氣動力學機構 (例如，葉片)，機械運動然後用發電機轉換成電功率。來自發電機的功率輸出與風速的立 方成正比。當風速加倍時，風力發電機的容量幾乎增大八倍。一些公知的市售風力渦輪機利用齒輪傳動系來將渦輪機葉片連接到發電機上。風 使渦輪機葉片轉動，渦輪機葉片使低速軸旋轉，而低速軸饋入具有高速輸出軸的齒輪箱。該 高速輸出軸連接到發電機上，且產生電力。齒輪傳動的目標在於增大機械運動的速度。

發明內容
本發明的一個方面提供了一種具有傳動系的風力渦輪機。該傳動系包括具有齒輪 箱殼體的齒輪箱、至少一個齒輪級和可旋轉地聯接在殼體內的輸出軸。該至少一個齒輪級 在風力渦輪機運行期間將軸向推力施加到輸出軸上。發電機包括發電機殼體和輸入軸。發 電機的輸入軸連接到齒輪箱的輸出軸上。發電機還包括定子和轉子。定子聯接到發電機殼 體上，而轉子聯接到輸入軸上，使得轉子從定子徑向向內地定位。至少一個軸承在齒輪箱輸 出軸與發電機輸入軸之間共用，且該至少一個軸承承載至少一部分軸向推力。發電機被偏 斜來將相反的軸向推力施加到輸入軸上，以便減少由軸承所承載的軸向推力。本發明的另一個方面提供了具有傳動系的風力渦輪機。該傳動系包括具有齒輪箱 殼體的齒輪箱、至少一個齒輪級和可旋轉地聯接在殼體內的輸出軸。該至少一個齒輪級在 風力渦輪機運行期間將軸向推力施加到輸出軸上。發電機包括發電機殼體和連接到齒輪箱 的輸出軸上的輸入軸。發電機還包括定子和轉子，其中，定子聯接到發電機殼體上，而轉子 聯接到輸入軸上，使得所述轉子從定子徑向向內地定位。至少一個軸承在齒輪箱輸出軸與 發電機輸入軸之間共用。該至少一個軸承承載至少一部分軸向推力。發電機被偏斜來減小 轉矩脈動和變動轉矩中的至少一個。本發明的再一個方面提供了一種具有傳動系的風力渦輪機。該傳動系包括具有齒 輪箱殼體的齒輪箱、至少一個齒輪級和可旋轉地聯接在殼體內的輸出軸。該至少一個齒輪 級在風力渦輪機運行期間將軸向推力施加到輸出軸上。發電機包括發電機殼體和連接到齒 輪箱的輸出軸上的輸入軸。發電機還包括定子和轉子，其中，定子聯接到發電機殼體上，而轉子聯接到輸入軸上，使得轉子從定子徑向向內地定位。至少一個軸承在齒輪箱輸出軸與 發電機輸入軸之間共用，且該至少一個軸承承載至少一部分軸向推力。發電機被偏斜來將 相反的軸向推力施加到輸入軸上，以便減小由至少一個軸承所承載的軸向推力，且減小轉 矩脈動和/或變動轉矩中的至少一個。


參照以下附圖描述了非限制和非窮盡的實施例，其中，除非另外規定，否則相似的 參考標號在所有各個視圖中表示相似的部分。圖1為示例性風力渦輪機的側部透視圖；圖2為與圖1中所示的示例性風力渦輪機一起使用的機艙(nacelle)的局部橫截 面簡圖；圖3為可與圖1中所示的示例性風力渦輪機一起使用的示例性傳動系的橫截面簡 圖；圖4示出了一種公知的緊湊齒輪傳動系的簡化局部簡圖。圖5示出了根據本發明的一方面的緊湊齒輪傳動系的簡化局部簡圖。圖6示出了根據本發明的一方面的緊湊齒輪傳動系的簡化局部簡圖。部件清單100風力渦輪機102 塔架104支承表面106 機艙108 轉子110 輪轂112 葉片116偏航軸線118變槳軸線120 根部122負載傳遞區域124 風125葉片末梢126葉片表面面積130變槳驅動件131變槳驅動馬達132發電機134轉子軸136齒輪箱138高速軸140聯接件142支承件
144支承件146偏航驅動組件148氣象桅杆150控制面板152 $由7承154 軸承200槳距控制系統202處理器204 管路206反饋裝置250第一齒輪級252第二齒輪級254轉子軸255變槳管256太陽小齒輪260太陽小齒輪軸262行星齒輪264行星託架265第一齒輪級殼體266 軸承268環形齒輪270 外部272緊固件300傳動系302齒輪箱304發電機306 定子308 轉子310制動系統314 殼體316定子殼體320太陽小齒輪322旋轉軸線3 太陽小齒輪軸326行星齒輪328行星託架銷329行星託架330行星軸承332環形齒輪
340齒輪箱輸出軸
345齒輪箱軸承
346發電機軸承
350聯接盤
384制動盤
390制動卡鉗
392變槳管
396滑環
406發電機定子
408發電機轉子
410轉子繞組
412定子繞組
420太陽齒輪
421齒輪嚙合部
425軸向推力
440軸
446軸承
506發電機定子
508發電機轉子
510轉子繞組
512定子繞組
515軸向推力
520太陽齒輪
521齒輪嚙合部
525軸向推力
540軸
546軸承
606發電機定子
608發電機轉子
610轉子繞組
612定子繞組
615軸向推力
620太陽齒輪
621齒輪嚙合部
625軸向推力
640軸
646軸承
具體實施例方式圖1為示例性風力渦輪機100的簡圖。在該示例性實施例中，風力渦輪機100為水 平軸線式風力渦輪機。備選地，風力渦輪機100可為垂直軸線式風力渦輪機。風力渦輪機100 具有從支承表面104延伸的塔架102、聯接到塔架102上的機艙106以及聯接到機艙106上的 轉子108。轉子108具有可旋轉的輪轂110和聯接到輪轂110上的多個轉子葉片112。在該 示例性實施例中，轉子108具有三個轉子葉片112。備選地，轉子108具有使風力渦輪機100 能夠如本文所述起作用的任意數目的轉子葉片112。在該示例性實施例中，塔架102由管狀 鋼製成，且具有在支承表面104與機艙106之間延伸的腔體(圖1中未示出)。備選地，塔架 102為使風力渦輪機100能夠如本文所述起作用的任何塔架，包括但不限於，格構式塔架。塔 架102的高度可為使風力渦輪機100能夠如本文所述起作用的任何值。葉片112圍繞轉子輪轂110定位，以便於使轉子108旋轉，從而將來自風IM的動 能轉換成可用的機械能，且隨後轉換成電能。轉子108和機艙106圍繞塔架102在偏航軸 線116上旋轉，以控制葉片112相對於風向IM的投影。通過在多個負載傳遞區域122處 將葉片根部120聯接到輪轂110上來使葉片112與輪轂110配合。負載傳遞區域122具有 輪轂負載傳遞區域和葉片負載傳遞區域(兩者在圖1中均未示出)。葉片112中引起的負 載經由負載傳遞區域122傳遞到輪轂110上。各葉片112還均包括葉片末梢部分125。在該示例性實施例中，葉片112具有在30米(m) (98英尺(ft))與70m(229ft)之 間的長度，但這些參數並不對本公開內容形成限制。備選地，葉片112可具有使風力渦輪發 電機能夠如本文所述起作用的任何長度。當風1 衝擊各葉片112時，各葉片112上引起 了葉片升力(未示出)，而當葉片末梢部分125被加速時，引起轉子108圍繞旋轉軸線114 的旋轉。葉片112的槳距角(未示出)，即確定各葉片112相對於風124的方向的投影的角 度，可通過槳距調整機構(圖1中未示出)來改變。具體而言，增大葉片112的槳距角會減 小暴露於風124中的葉片表面面積126，相反，減小葉片112的槳距角會增大暴露於風IM 中的葉片表面面積126。圖2為示例性風力渦輪機100的機艙106的橫截面簡圖。風力渦輪機100的各種 構件容納在風力渦輪機100的塔架102頂部上的機艙106中。機艙106包括聯接到一個葉 片112(圖1中所示)上的一個變槳驅動機構130。變槳驅動機構130沿變槳軸線118調節 相關葉片112的槳距。圖2中僅示出了三個變槳驅動機構130中的一個。在該示例性實施 例中，各變槳驅動機構130均包括至少一個變槳驅動馬達131。機艙106還包括經由轉子軸134(有時稱為低速軸)、齒輪箱136、高速軸138和聯 接件140可旋轉地聯接到位於機艙106內的發電機132上的轉子108。轉子軸134的旋轉 可旋轉地驅動齒輪箱136，齒輪箱136隨後可旋轉地驅動高速軸138。高速軸138經由聯接 件140可旋轉地驅動發電機132，而高速軸138的旋轉便於通過發電機132來產生電功率。 齒輪箱136和發電機132分別由支承件142和144支承。備選地，在直接驅動構造中，主轉 子軸134經由聯接件140直接地聯接到發電機132上。如本文更為詳細描述的那樣，機艙106還包括偏航驅動組件146，偏航驅動組件 146可用於使機艙106和轉子108在軸線116上(圖1中所示)旋轉，以控制葉片112相對 於風124的方向的投影。機艙106還包括至少一個氣象桅杆148。桅杆148包括風向標和 風速計(兩者均未在圖2中示出)。桅杆148將可包括風向和/或風速的信息提供給渦輪
8機控制系統(未示出)。渦輪機控制系統的一部分位於控制面板150內。機艙106還分別 包括前支承軸承152和後支承軸承154。支承軸承152和IM便於轉子軸134的徑向支承 和對準。風力渦輪發電機100包括槳距控制系統200。在一個實施例中，槳距控制系統200 的至少一部分位於機艙106中。備選地，槳距控制系統200的至少一部分位於機艙106夕卜。 具體而言，本文所述的槳距控制系統200的至少一部分包括至少一個處理器202和存儲器 裝置(未示出)，以及至少一個輸入/輸出(I/O)管路204，其中，管路204包括至少一個I/ 0通道(未示出)。更具體而言，處理器202位於控制面板150內。槳距控制系統200大致 提供如本文所述的風力渦輪機噪音減小的技術效果。槳距控制系統200還包括經由至少一 個I/O管路204與處理器202相聯的多個獨立葉片槳距位置反饋裝置206。在該示例性實 施例中，各變槳驅動機構130與單個葉片槳距位置反饋裝置206相關聯。備選地，任意數目 的葉片槳距位置反饋裝置206與各變槳驅動機構130相關聯。圖3為可與圖1中所示的示例性風力渦輪機100 —起使用的示例性傳動系300的 橫截面簡圖。在該示例性實施例中，傳動系300包括齒輪箱302，齒輪箱302操作性地聯接 到發電機304上，發電機304具有定子306、轉子308和制動系統310，制動系統310便於使 風力渦輪發電機100(圖1中所示)停止旋轉。齒輪箱302包括操作性地聯接到渦輪機轉 子(低速)軸2M上且由渦輪機轉子(低速)軸2M驅動的第一齒輪級250。在該示例性 實施例中，且如圖3中所示，第一齒輪級250包括圍繞旋轉軸線322旋轉的太陽小齒輪256。 太陽小齒輪256包括將機械輸入提供給第二齒輪級252的太陽小齒輪軸沈0。多個行星齒 輪262接合太陽小齒輪256，且通過多個齒輪箱行星軸承266圍繞行星託架銷264旋轉。行 星託架銷264剛性地容納在行星託架中，行星託架圍繞託架軸承旋轉。各行星齒輪262接 合環形齒輪沈8，環形齒輪268通過多個緊固件272牢固地聯接到殼體沈5的徑向外部270 上。在該示例性實施例中，第二齒輪級252包括殼體314，殼體314聯接到發電機定子 殼體316上。第二齒輪級252包括圍繞旋轉軸線322旋轉的太陽小齒輪320。如本文更為 詳細描述的那樣，太陽小齒輪320包括將機械輸入提供給發電機304的太陽小齒輪軸324。 多個行星齒輪3 接合太陽小齒輪320，且通過多個齒輪箱行星軸承330來圍繞行星託架 銷3 旋轉。行星託架銷328剛性地容納在行星託架329中，行星託架329圍繞齒輪箱託 架軸承345旋轉。各行星齒輪3 接合環形齒輪332，環形齒輪332通過多個緊固件牢固地 聯接到殼體314的徑向外部上。備選地，傳動系300包括使風力渦輪機100能夠如本文所 述起作用的任何類型的齒輪箱和太陽齒輪與行星齒輪的布置組合，如複合行星、單級簡單 行星和差動行星齒輪箱。在另外的備選實施例中，齒輪箱軸承330可包括任何類型的軸承， 包括但不限於滾柱軸承、球面軸承、錐形軸承和滾珠軸承。傳動系300包括齒輪箱輸出軸340。在該示例性實施例中，齒輪箱輸出軸340可聯 接到太陽小齒輪軸3M上，使得兩者都通過多個齒輪箱輸出軸軸承346圍繞殼體314內的 旋轉軸線322旋轉。齒輪箱輸出軸340通過多個緊固件聯接到大致弓形的聯接盤350的徑 向內部上。轉子308包括沿徑向向內延伸的支架，支架通過多個絕緣螺栓或緊固件聯接到 聯接盤350的徑向外部上。絕緣環可位於聯接盤350與支架之間，以便形成大致絕緣的轉 子連接部。在該示例性實施例中，迷宮式密封件位於轉子與聯接盤350之間。
在風力渦輪發電機運行期間，絕緣轉子連接部通過增大通向軸承的路徑中對連接 到發電機定子306上的電子換能器(未示出)的高頻公共模式感生電壓和電流的阻抗，保 護了齒輪箱輸出軸軸承346和齒輪箱軸承345和330免受有害的電壓和電流影響。在該示例性實施例中，制動系統310從發電機304沿向後的方向延伸。更具體而 言，且在該示例性實施例中，定子殼體316包括限定穿過其中的開孔的後壁，該開孔大致以 旋轉軸線322為中心。制動系統310包括大致為圓柱形的轉矩管，該轉矩管在第一端處經 由絕緣螺栓或緊固件聯接到聯接盤350上。在該示例性實施例中，制動系統310包括制動盤384，制動盤384通過多個緊固件 牢固地聯接到轉矩管的第二端上。在該示例性實施例中，制動系統310包括至少一個制動 器卡鉗390，卡鉗390聯接到後壁上，且尺寸設置成並定向為將制動盤384的一部分容納於 其中。一體式齒輪箱/發電機單元通過除去發電機定子殼體316內未使用的空間來減小傳 動系的總體尺寸和重量。此類設計還容許齒輪箱輸出軸軸承346容納在齒輪箱302內，且 便於共用軸承330和346的正確功能所需的潤滑劑。在該示例性實施例中，各種緊固件可為螺母/螺栓的組合。備選地，緊固件可為使 傳動系300能夠如本文所述起作用的任何緊固裝置，舉例來說，螺杆或螺柱、焊接接頭、螺 釘和/或鉚釘，或它們的任何組合。在該示例性實施例中，變槳管延伸了齒輪箱302和發電機304的長度，且容納從葉 片變槳驅動機構130延伸至控制面板150的動力和控制線路(未示出)，從而提供了用於 I/O管路204的物理位置。變槳管軸承(未示出)提供支承，同時使變槳管392能夠旋轉。 滑環組件396聯接到變槳管392的後端上，且提供容納在變槳管內的線路的電氣連接。圖4示出了用於風力渦輪機的一種公知的一體式(緊湊)齒輪傳動系的簡化局 部簡圖和局部分解視圖。齒輪箱輸出軸和發電機轉子輸入軸共用一組錐形滾柱軸承446。 滾柱軸承446的尺寸設置成處理來自於第二級太陽齒輪420的螺線齒輪嚙合部(helical gear mesh)的軸向推力負載和來自發電機轉子408的重量的徑向負載。太陽齒輪420具 有帶「左旋」偏斜定向的螺線齒輪嚙合部421，其導致沿順時針方向(面對順風觀察)旋轉 的正常風力渦輪機運行期間指向發電機的軸向推力425 (通過軸440)。發電機轉子408具 有與轉子408的旋轉軸線共線或平行的繞組(和/或磁極或永磁鐵)410。發電機定子406 具有繞組412，繞組412也與轉子408的旋轉軸線共線或平行。此布置的結果在於，淨軸向 推力425被施加到軸承446上。該軸向推力會使軸承隨著時間流逝而劣化，並迫使使用較 大的軸承和/或昂貴的材料來承載此負載。圖5示出了根據本發明的一方面的緊湊齒輪傳動系的簡化局部簡圖和局部分解 視圖。由齒輪箱輸出(高速)軸小齒輪的螺線嚙合產生的發電機軸承軸向推力負載通過引 入發電機定子(或轉子)的偏斜而被顯著地減小。偏斜(螺線或直線)以產生電磁引起 的軸向推力的方式定向，該軸向推力與來自齒輪箱中的螺線嚙合或太陽齒輪的軸向推力相 反。因此，減小了一體式發電機軸承的軸向負載，且改善了軸承的壽命，和/或使得能夠減 小一體式發電機軸承的尺寸/成本。齒輪箱輸出軸和發電機轉子輸入軸(其可為單個公共軸M0)共用一組錐形滾柱 軸承M6。太陽齒輪520具有帶「左旋」偏斜定向的螺線齒輪嚙合部521，其導致風力渦輪 機運行期間指向發電機的軸向推力525(通過軸M0)。發電機轉子508具有以「左旋」定向有意偏斜的繞組510，以便從電磁(EM)場產生相反的軸向推力515。發電機定子506可具 有繞組512，該繞組512與轉子408的旋轉軸線共線或平行。必須由軸承546承載的淨軸向 推力因而被減小，它們的壽命延長，且/或可減小軸承的尺寸/成本。應當理解的是，轉子 508和/或定子506為了減小由軸承546承載的淨軸向推力的效果而可具有偏斜的繞組。圖6示出了本發明的另一方面，此處，齒輪箱的末級具有太陽齒輪620，太陽齒輪 620具有帶「左旋」偏斜定向的螺線齒輪嚙合部621，其導致在沿順時針方向(面對順風觀 察)的正常風力渦輪機運行期間指向發電機的軸向推力625(通過軸640)。發電機定子606 具有繞組612，該繞組612以「左旋」定向有意地偏斜，以便從電磁(EM)場產生相反的軸向 推力615。發電機轉子608具有繞組610，該繞組610與轉子608的旋轉軸線共線或平行。 必須由軸承646承載的淨軸向推力因此被減小，它們的壽命延長，且/或可減小軸承的尺寸 /成本。在本發明的各方面中，太陽齒輪的齒輪嚙合部可以以「右旋」偏斜定向，在此情況 下，發電機定子將包含「右旋」偏斜，或轉子將包含「右旋」偏斜。此外，太陽齒輪(或齒輪 箱內的其它齒輪)的齒輪嚙合部的偏斜定向可設計成產生遠離發電機指向的軸向推力。在 此情況下，發電機偏斜將設計成使得軸向推動的EM力遠離齒輪箱指向，從而減小軸承上的 淨負載。由於減小了由齒輪箱/發電機軸承所承載的軸向推力，實現了許多優點。這些優 點中的一些包括減小的軸承軸向負載和改善的軸承壽命。通常，對於具有PM(永磁鐵)發 電機的2. 5MW風力渦輪機而言，取決於標稱軸承負載，軸承壽命可改善高達20%至30%或 更多。作為軸承壽命改善的結果，將會改善系統可靠性並降低維護成本。當系統可用性增 大時，風力渦輪機就由於較高的可靠性或較少的維護時間而可產生更多功率，這導致成本 和操作性益處。還存在切換至較小和較低成本的軸承的潛力。發電機中偏斜的定子和/或轉子還提供減小轉矩脈動和/或變動轉矩的益處。轉 矩脈動和變動轉矩為永磁鐵發電機中的常見特徵，且導致不期望的噪音和振動。使用偏斜 的定子和/或偏斜的轉子減小了轉矩脈動和/或變動轉矩的總量。發電機的典型偏斜的量 (定子或轉子)的範圍從零至多個定子槽距，且一個定子槽距的偏斜對於大致消除與定子 開槽相關的轉矩脈動分量是常見的，一個定子槽距的偏斜典型地是最大的。在常規的發電機(和馬達)中，由發電機偏斜產生的軸向力是不需要的，且必須由 發電機軸承處理。在本發明的緊湊齒輪傳動系中，發電機不具有其自身的齒輪組，而改為必 須利用齒輪箱輸出軸軸承。在具有螺線偏斜齒輪的獨立齒輪箱和具有定子和/或轉子偏斜 的獨立發電機兩者中，產生了必須由其相應軸承處理的不期望的軸向力，從而增大了尺寸 和/或成本，或縮短軸承的壽命。本發明的一個方面教導了通過在齒輪箱和發電機共用公 共的齒輪或齒輪組的程度下緊密地結合/聯接具有螺線嚙合部的齒輪箱和具有偏斜的發 電機，可產生超出整個系統的緊湊性和齒輪數量減少的明顯益處之外的附加益處。此附加 益處為，當螺線和偏斜角為如本說明書中所教導的某些相對定向時，公共/共用的軸承會 經歷軸向負載的顯著減小，且因此公共/共用的軸承需要軸向負載的顯著減小。本發明的 各方面還教導了在此類緊湊齒輪傳動系中有意引入具有某一定向的發電機偏斜可提供顯 著的益處。上文詳細描述了用於風力渦輪機的傳動系組件的示例性實施例。上述傳動系組件提供了一體式齒輪箱/發電機單元，該單元通過除去發電機殼體內未使用的空間並減小風 力渦輪機的機架長度來減小傳動系的總體尺寸和重量。此類設計容許將發電機軸承容納在 齒輪箱內，且還便於在發電機軸承與齒輪箱軸承之間共用潤滑劑。此外，本文所述的實施例 提供了使發電機轉子重心(CG)能夠沿軸向與發電機軸承大致對準的傳動系。此類設計便 於減小在運行期間施加在發電機軸承上的負載，且還便於延長軸承的工作壽命。儘管前述說明包含許多細節，但這些不應當看作限制本發明的範圍，而僅僅是提 供一些當前優選實施例的說明。同樣，可設計出本發明的其它實施例，它們並未脫離本發明 的精神或範圍。來自不同實施例的特徵可組合使用。因此，本發明的範圍僅由所附權利要 求及其法定等同物而非前述說明指出和限制。因而將包括如本文所公開的落入權利要求的 意義和範圍內的本發明的所有添加、刪除和修改。儘管本文所述的設備和方法是以與風力渦輪機一起使用的傳動系組件為背景描 述的，但應當理解的是，該設備和方法並不限於風力渦輪機應用。同樣，所示的系統構件不 限於本文所述的特定實施例，而相反，系統構件可與本文所述的其它構件獨立且分開地使用。如本文所使用的以單數形式敘述且冠以用詞「一」或「一個」的要件或步驟應當理 解為未排除多個要件或步驟，除非明確地指明此類排除。此外，對於本發明的「一個實施例」 的引用並非旨在解釋為排除了也結合有所述特徵的其它實施例的存在。本書面說明使用了包括最佳模式的實例來公開本發明，且還使本領域的技術人員 能夠實施本發明，包括製作和使用任何裝置或系統，以及執行任何結合的方法。本發明的專 利範圍由權利要求限定，並且可包括本領域的技術人員所構思的其它實例。如果這些其它 的實例具有並非不同於本權利要求的字面語言的結構元件，或者，如果這些其它實例包括 與本權利要求的字面語言無實質差異的同等結構元件，則確定這些實例在本權利要求的範 圍之內。
1權利要求
1.一種具有傳動系(300)的風力渦輪機(100)，所述傳動系包括齒輪箱(302)，其包括齒輪箱殼體、至少一個齒輪級(25 和可旋轉地聯接在所述殼體 內的輸出軸(540)，所述至少一個齒輪級(25 在所述風力渦輪機的運行期間將軸向推力 (525)施加到所述輸出軸(540)上；發電機(304)，其包括發電機殼體和輸入軸(540)，所述發電機的所述輸入軸連接到所 述齒輪箱的所述輸出軸上，所述發電機還包括定子(506)和轉子(508)，所述定子聯接到所 述發電機殼體上，所述轉子聯接到所述輸入軸上，使得所述轉子從所述定子徑向向內地定 位；在所述齒輪箱的輸出軸與所述發電機的輸入軸之間共用的至少一個軸承(546)，所述 至少一個軸承承載所述軸向推力(525)的至少一部分；其中，所述發電機(304)被偏斜以將相反的軸向推力(51 施加到所述輸入軸640) 上，以便減小由所述至少一個軸承646)承載的所述軸承推力。
2.一種具有傳動系(300)的風力渦輪機(100)，所述傳動系包括齒輪箱(302)，其包括齒輪箱殼體、至少一個齒輪級(25 和可旋轉地聯接在所述殼體 內的輸出軸(540)，所述至少一個齒輪級在所述風力渦輪機的運行期間將軸向推力(525) 施加到所述輸出軸上；發電機(304)，其包括發電機殼體和輸入軸(540)，所述發電機的所述輸入軸連接到所 述齒輪箱的所述輸出軸上，所述發電機還包括定子(506)和轉子(508)，所述定子聯接到所 述發電機殼體上，所述轉子聯接到所述輸入軸上，使得所述轉子從所述定子徑向向內地定 位；在所述齒輪箱的輸出軸與所述發電機的輸入軸之間共用的至少一個軸承(546)，所述 至少一個軸承承載所述軸向推力(525)的至少一部分；其中，所述發電機(304)被偏斜，以便減小轉矩脈動和變動轉矩中的至少一個。
3.一種具有傳動系(300)的風力渦輪機(100)，所述傳動系包括齒輪箱(302)，其包括齒輪箱殼體、至少一個齒輪級(25 和可旋轉地聯接在所述殼體 內的輸出軸(540)，所述至少一個齒輪級在所述風力渦輪機的運行期間將軸向推力(525) 施加到所述輸出軸上；發電機(304)，其包括發電機殼體和輸入軸，所述發電機的所述輸入軸連接到所述齒輪 箱的所述輸出軸上，所述發電機還包括定子(506)和轉子(508)，所述定子聯接到所述發電 機殼體上，所述轉子聯接到所述輸入軸上，使得所述轉子從所述定子徑向向內地定位；在所述齒輪箱的輸出軸與所述發電機的輸入軸之間共用的至少一個軸承(546)，所述 至少一個軸承646)承載所述軸向推力(525)的至少一部分；其中，所述發電機(304)被偏斜以將相反的軸向推力(51 施加到所述輸入軸上，以便 減小由所述至少一個軸承承載的所述軸向推力(52 ，並減小轉子脈動和變動轉矩中的至 少一個。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特徵在於，所述齒輪箱輸出軸 (540)和所述發電機輸入軸640)為單個公共軸。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特徵在於，所述定子(606)被 偏斜。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特徵在於，所述轉子(508)被偏斜。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特徵在於，所述齒輪箱殼體 (314)被附接到所述發電機殼體(316)上。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特徵在於，所述齒輪箱(302) 的所述至少一個齒輪級(25 具有左旋偏斜和右旋偏斜中的至少一個，並且其中，所述發 電機的所述定子(606)具有左旋偏斜和右旋偏斜中的至少一個。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特徵在於，所述齒輪箱(302) 的所述至少一個齒輪級(25 具有左旋偏斜和右旋偏斜中的至少一個，並且其中，所述發 電機的所述轉子(508)具有左旋偏斜和右旋偏斜中的至少一個。
全文摘要
本發明涉及一種風力渦輪機傳動系系統，具體而言，提供了一種具有傳動系的風力渦輪機，傳動系具有齒輪箱和齒輪箱殼體、至少一個齒輪級和聯接到該殼體內的輸出軸。在風力渦輪機運行期間，齒輪級將軸向推力施加到輸出軸上。發電機包括發電機殼體和連接到齒輪箱的輸出軸上的輸入軸。發電機包括轉子和聯接到發電機殼體上的定子。轉子聯接到輸入軸上，使得轉子從定子徑向向內地定位。至少一個軸承在齒輪箱輸出軸與發電機輸入軸之間共用，且該軸承承載一部分軸向推力。發電機被偏斜以將相反的軸向推力施加到輸入軸上，以便減小由軸承承載的軸向推力。
文檔編號H02K7/116GK102121455SQ20101062003
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者A·D·米納德奧, G·R·巴恩斯, K·S·哈蘭, P·L·詹森, 曲榮海 申請人:通用電氣公司