行星齒輪箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于可再生能源渦輪機的行星齒輪箱和一種包括行星齒輪箱的可再生能源渦輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]可再生能源渦輪機(在此稱作“渦輪機”)用于由再生能源發(fā)電。例如，風力渦輪機、潮汐式渦輪機、水電渦輪機通常使用高速發(fā)電機，所述高速發(fā)電機例如可以以1500rpm的轉(zhuǎn)速運行但是由在低轉(zhuǎn)速和可變轉(zhuǎn)速條件下被風力或者水力驅(qū)動的轉(zhuǎn)子驅(qū)動。像這樣，齒輪箱通常位于轉(zhuǎn)子和發(fā)電機之間并且必須能夠提供大的齒輪傳動比同時處理很大負載。因此，現(xiàn)代渦輪機典型地使用行星(或者“周轉(zhuǎn)”)齒輪箱。
[0003]通常需要向渦輪機轉(zhuǎn)子提供供給設施用于控制或者數(shù)據(jù)捕捉。通常必須將用于這種供給設施的電纜設置到轉(zhuǎn)子轂，所述轉(zhuǎn)子轂連接到齒輪箱前部。像這樣，電纜通常必須通過齒輪箱。在大多數(shù)用于渦輪機的傳統(tǒng)行星齒輪箱布置方案中，典型地經(jīng)由“平行”輸出軸最終輸出，所述平行輸出軸從齒輪箱的主軸線偏移(所述主軸線與轉(zhuǎn)子軸線共軸)。這種平行輸出級的一個優(yōu)勢在于可以設置中空中心軸，所述中空中心軸從靠近轉(zhuǎn)子的輸入軸至靠近輸出部分的齒輪箱后部完全延伸通過齒輪箱，通過所述中空中心軸可以提供對于轉(zhuǎn)子的供給設施。典型地，滑環(huán)組件設置在齒輪箱后部，使得供給設施可以與中空旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。在圖1和圖2中示意性地示出了這種布置方案(并且將在下文對其進行詳細描述)。
[0004]然而，在一些渦輪機中，理想的是使用完全共軸的行星齒輪箱(即輸出軸和輸入軸共軸的齒輪箱)。例如，理想的是在連接到發(fā)電機或者混合發(fā)電機齒輪箱之前將齒輪箱的輸出部分連接到中間級(諸如可變傳動比齒輪箱)，使得平行輸出可能是不理想的。此外，完全共軸的齒輪箱可以使設置有渦輪機的固定組件的艙的最大橫截面面積能夠減小(這對于轉(zhuǎn)子的效率是有利的)。
[0005]相應地，本發(fā)明的實施例試圖提供替代性的行星齒輪箱布置方案，所述行星齒輪箱布置方案就向轉(zhuǎn)子提供供給設施而言提供更大的靈活性，并且例如可以取消對提供完全延伸通過齒輪箱的中心的中空軸的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于可再生能源渦輪機的行星齒輪箱，包括:行星齒輪箱；和延伸通過所述行星齒輪箱的至少一根供給電纜；其中供給電纜通過齒輪箱的固定行星級進入齒輪箱并且延伸通過中心軸至滑環(huán)組件的固定部分，用于在使用中提供到渦輪機的轉(zhuǎn)子的連接。
[0007]因此，通過使用齒輪箱的固定行星級，本發(fā)明的實施例中的電纜能夠通過齒輪箱的接地(即非旋轉(zhuǎn))的部分進入齒輪箱并且可以僅在隨后布線至中心軸。有利地，這可以在布置電纜布線和/或齒輪箱級方面為齒輪箱設計者提供更大的自由度。例如，可以去除對提供延伸通過齒輪箱的全部長度中空軸的需要。
[0008]本發(fā)明的某些實施例的特定優(yōu)勢可以在于齒輪箱的最末級的尺寸和設計，所述最末級通常為齒輪箱的承受最高應力并且壽命最短的級。根據(jù)特定渦輪機布置方案，不理想或者不可能的是在中間級和/或發(fā)電機中提供中空軸。因此，本發(fā)明的實施例可以有利地使得能夠使用實心軸。
[0009]此外，在一些布置方案中，認為不理想的是使供給設施通過提供齒輪箱和(一個或多個)從動裝置之間的傳動連接以及額外轉(zhuǎn)矩過載保護的旋轉(zhuǎn)柔性聯(lián)接件。因此，本發(fā)明的實施例可以有利地排除現(xiàn)有技術(shù)布置方案中的這個缺陷。
[0010]滑環(huán)組件可以典型地設置成靠近齒輪箱的輸入軸(因此可以靠近渦輪機轉(zhuǎn)子)。因此，與典型現(xiàn)有設計相反地，對于通過齒輪箱的電纜，其大部分可以是固定的(即非旋轉(zhuǎn)的)。中心軸中的電纜可以是固定的。
[0011]電纜引導件可以設置成限定電纜的固定路徑。
[0012]供給電纜的至少一部分可以布置成在齒輪箱內(nèi)沿著大體徑向的方向行進。供給電纜可以在從齒輪箱的中心軸線徑向偏移的位置處進入齒輪箱的輸出側(cè)。相反地，將理解的是，通常認為電纜的延伸通過中心軸的部分與齒輪箱的中心軸線對齊。
[0013]典型地，電纜在從固定行星級至中心軸的至少部分蛇形路徑中布線。例如，電纜可以遵循從行星級朝向中心軸的S形路徑(技術(shù)人員例如將理解的是，電纜路徑的任何方向變化均應設置有曲部，所述曲部具有基于電纜尺寸選擇的最小曲率半徑)。
[0014]供給電纜可以布線通過齒輪箱的固定行星級的任何使電纜能夠固定的合適部分。例如，電纜可以布線通過齒輪箱的所述固定行星級的行星齒輪架。替代地，供給電纜可以布線通過齒輪箱的所述固定行星級的行星齒輪。例如，電纜可以延伸通過行星齒輪的軸。
[0015]行星齒輪箱可以包括多行星級的行星齒輪箱。典型地，例如，行星齒輪箱可以具有多個級。行星齒輪箱可以例如包含彈性銷的使用。
[0016]齒輪箱可以是完全共軸的齒輪箱。本發(fā)明的實施例可以在與完全共軸的行星齒輪箱一起使用時尤為有利，這是因為可以設置實心輸出軸而不對供給電纜造成影響。
[0017]中心軸例如可以僅部分延伸通過齒輪箱。例如，共軸輸出軸可以是實心的。
[0018]將理解的是，根據(jù)應用本發(fā)明的特定齒輪箱和影響電纜定位的任何其它設計約束，可以為電纜進入選擇任何合適的固定行星級。然而，典型地，固定行星級可以是齒輪箱的最末級。使用齒輪箱的最末級可以使電纜能夠通過齒輪箱的全部范圍。
[0019]所述至少一根供給電纜可以用于對轉(zhuǎn)子(例如對渦輪機葉片)供電。例如，電纜可以用于對葉片節(jié)距控制系統(tǒng)供電。
[0020]所述至少一根供給電纜可以用于將數(shù)據(jù)供應到轉(zhuǎn)子和/或從轉(zhuǎn)子供應數(shù)據(jù)(例如，將數(shù)據(jù)供應到渦輪機葉片和/或從渦輪機葉片供應數(shù)據(jù))。例如，電纜可以用于負載監(jiān)測系統(tǒng)和/或速度監(jiān)測系統(tǒng)。
[0021]所述至少一根供給電纜可以包括多根電纜。例如，所述至少一根電纜可以包括電纜束(即具有公共布線的單根電纜捆)。多根電纜可以包括數(shù)據(jù)電纜和供電電纜。
[0022]替代地或者額外地，齒輪箱可以設置有多種電纜布線(例如，每個通過不同的固定行星級或者通過單個齒輪箱級的不同的固定行星齒輪)。例如，數(shù)據(jù)電纜和供電電纜每個可以分別布線。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種可再生能源風力渦輪機，其包括如在任意一項前述權(quán)利要求中要求保護的行星齒輪箱、和驅(qū)動所述行星齒輪箱的轉(zhuǎn)子，其中，至少一個滑環(huán)組件還包括位于轉(zhuǎn)子上或者聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部分。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種風力渦輪機，其包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的行星齒輪箱、和驅(qū)動所述行星齒輪箱的轉(zhuǎn)子，其中，至少一個滑環(huán)組件還包括位于轉(zhuǎn)子上或者聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部分。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種潮汐式渦輪機，其包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的行星齒輪箱、和驅(qū)動所述行星齒輪箱的轉(zhuǎn)子，其中，至少一個滑環(huán)組件還包括位于轉(zhuǎn)子上或者聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部分。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種水電渦輪機，其包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的行星齒輪箱、和驅(qū)動所述行星齒輪箱的轉(zhuǎn)子，其中，至少一個滑環(huán)組件還包括位于轉(zhuǎn)子上或者聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部分。
[0027]滑環(huán)組件可以布置在轉(zhuǎn)子轂內(nèi)。有利地，這在安裝和維修期間提供了滑環(huán)組件的方便進出。
[0028]渦輪機典型地還包括由齒輪箱(直接或者間接)驅(qū)動的發(fā)電機。渦輪機還可以包括由行星齒輪箱驅(qū)動的可變傳動比齒輪箱。
[0029]同時，上述發(fā)明可以擴展到對上述和在下文描述和附圖中的特征的任何創(chuàng)造性組入口 ο
【附圖說明】
[0030]現(xiàn)在，僅通過示例的方式并且參照附圖描述本發(fā)明的具體實施例，附圖中:
[0031]圖1是具有旋轉(zhuǎn)滑環(huán)管的傳統(tǒng)平行行星齒輪箱的示意性三維圖；
[0032]圖2是示出了供給電纜布線的傳統(tǒng)平行行星齒輪箱的示意性橫截面圖；
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、示出了供給電纜布線的完全共軸的行星齒輪箱的示意性局部橫截面圖；和
[0034]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的、示出了供給電纜布線的完全共軸的行星齒輪箱的示意性三維局部橫截面。
【具體實施方式】
[0035]圖1和圖2示出了用于由可再生能源發(fā)電的渦輪機(特別是用于風力渦輪機和潮汐式渦輪機)的傳統(tǒng)平行行星齒輪箱。齒輪箱I設置有輸入軸2，所述輸入軸在使用中由渦輪機的轉(zhuǎn)子(未示出)驅(qū)動。設置平行軸線輸出軸4，所述平行軸線輸出軸布置成驅(qū)動諸如發(fā)電機40的從動單元。如圖2最佳所示，齒輪箱包括一系列行星級6a、6b和平行輸出齒輪6c (所述平行輸出齒輪驅(qū)動輸出軸4)，以便實現(xiàn)所需齒輪傳動比。本領(lǐng)域中已知這種行星齒輪箱(諸如來自本申請人的可商購的齒輪箱設計)，并且技術(shù)人員將理解的是特定齒輪箱