专利名称：联结器组件和动力传递系统以及风力机和风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种联结器组件、包括这种联结器组件的动力传递系统以及包括这种动力传递系统的风力机和包括这种风力机的风力发电机。
背景技术：
为了保护地球的生存环境，实现能源的持续发展，世界各国都在投入大量的人力、 物力和财力积极开发和利用清洁能源。风能作为一种清洁能源，已经成为最重要的研究和发展对象。目前，人们已经开发了各种风力发电机。传统的风力发电机一般是由接收风能的风力机和将风能转换为电能的发电机。风力机和发电机被封装在一个机舱中而构成机头，然后通过转动支承装置安装在塔架顶部。 然而，机头，特别是大中型风力发电机的机头，其重量非常大，可以达到数十吨到几百吨，而机头安装高度一般在100米以上。因此，需要价格昂贵的起重设备进行吊装，并且需要价格昂贵的转动支承装置进行支承。另外，由于机头重量很重，在风向发生改变时，只能依靠机械对风装置完成对风作业，相应地，还要增设测风装置。机械对风装置和测风装置的存在，增加了风力发电机的体积、结构复杂性，并因此增加了风力发电机的制造、安装和维护成本。在传统的风力发电机中，发电机不仅占有全部重量的大部分而且需要经常维修。 但是，因为发电机装在封闭的机舱中，给日常的检查、维修和保养都带来了很多困难。于是， 不得不在风力发电机中安装尽可能多的自检设备，以便在出现故障时，尽可能准确地发现故障点，以便完成维修。这也造成了风力发电机造价高。因为发电机装在随风摆转的机舱中，用于向外输送电力的电缆会发生扭绞的现象，所以，还需要安装相应的解缆和扭缆保护装置。这是影响风力发电机造价的又一个因
ο虽然人们意识到，风力发电机的单机容量越大，成本效率就越高，但是与此同时， 风力机和发电机的重量也都越高，从而限制了单机容量的增加。
发明内容
本发明就是针对上述技术问题提出来的，目的是提供一种制造、安装、运营成本低的风力发电机，其中，风轮接收的风能被向下传递到位于希望高度处的发电机。相应地，根据本发明的第一方面，提供了一种联结器组件，所述联结器组件具有中心轴线，并包括以同心的方式绕着所述中心轴线设置的位于中心的中心联结器和位于周边的至少一个周边联结器，其中，所述中心联结器和所述周边联结器每一个都包括结合在一起并能够一体地沿着所述中心轴线方向平动的第一构件和第二构件，其中，所述中心联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着所述中心轴线摆转，所述周边联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着相邻的内部联结器摆转。根据本发明的第二方面，提供了一种动力传递系统，其包括
用于接收动力的输入轴，所述输入轴能够绕着所述输入轴的轴线转动并具有摆转轴线，所述摆转轴线沿着与所述输入轴的轴线方向不同的方向延伸，所述输入轴能够绕着所述摆转轴线摆转，所述输入轴包括沿着所述输入轴的轴线方向分布的至少两个相位不同的输入轴段；用于输出动力的输出轴，所述输出轴能够绕着所述输出轴的轴线转动，并包括沿着所述输出轴的轴线方向分布的至少两个相位不同的输出轴段，所述至少两个输出轴段在相位上与所述至少两个输入轴段相对应；至少两个上部运动转换装置，每一个所述上部运动转换装置都具有第一端和第二端，所述第一端分别与所述输入轴的所述至少两个输入轴段中的相应一个相连，用于将所述输入轴绕着所述输入轴的轴线的转动转换为所述第二端沿着所述摆转轴线方向上的平动和所述上部运动转换装置绕着所述摆转轴线方向的摆转；联结器组件，包括以同心的方式绕着所述摆转轴线设置的位于中心的中心联结器和位于周边的至少一个周边联结器，其中，所述中心联结器和所述周边联结器每一个都包括结合在一起并能够一体地沿着所述摆转轴线方向平动的第一构件和第二构件，所述中心联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着所述摆转轴线摆转，所述周边联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着相邻的内部联结器摆转，所述中心联结器和所述周边联结器每一个的第一构件都与相应的所述上部运动转换装置的第二端相连；以及至少两个下部运动转换装置，每一个所述下部运动转换装置都具有第一端和第二端，所述下部运动转换装置的第一端分别与所述中心联结器和所述周边联结器中相应一个的第二构件相连，所述下部运动转换装置的第二端分别与所述输出轴的所述至少两个输出轴段中的相应一个相连，从而将所述联结器的第二构件沿着所述摆转轴线方向的平动转换为所述输出轴围绕所述第一方向的转动。根据本发明的第三方面，提供了一种风力机，其包括沿竖直方向设立的塔架；机舱，能够绕着沿竖直方向延伸的摆转轴线摆转地设置在所述塔架的顶端；风轮，能够在风力作用下转动地设置在所述机舱上；以及上述的动力传递系统，其中，输入轴与风轮相连，用于接收风轮产生的动力。根据本发明的第四方面，提供了一种包括上述风力机的风力发电机。优选地，所述联结器组件还包括缸组件，所述所述缸组件包括以同心的方式绕着所述中心轴线(或者摆转轴线)设置的至少一个缸，位于最外面的缸以内的缸具有圆柱形外表面，所述中心联结器和所述周边联结器的第二构件能够沿着所述中心轴线方向滑动地分别设置在所述至少一个缸内，所述周边联结器的第一构件绕着相邻的内部缸的外表面摆转。优选地，所述中心联结器的第二构件包括中心滑动部，所述中心滑动部能够可滑动地安装在所述至少一个缸中的中心缸内，所述中心滑动部包括中心腔室，所述中心联结器的第一构件能够摆转地容纳在所述中心腔室中，和支承构件，位于所述中心腔室内，能够限制所述中心联结器的第一构件在所述中心腔室内沿着所述中心轴线方向的运动，同时允许所述中心联结器的第一构件在所述中心腔室内绕着所述中心轴线的摆转；所述至少一个周边联结器的第二构件包括周边滑动部，所述周边滑动部能够可滑动地分别安装在所述至少一个缸中的周边缸内，所述周边滑动部包括缸孔，相邻的内部缸以间隙配合的方式安装在所述缸孔中，周边腔室，绕着所述缸孔形成，所述周边联结器的第一构件能够摆转地容纳在所述周边腔室中，和支承构件，位于所述周边腔室内，能够限制相应的所述周边联结器的第一构件在所述周边腔室内沿着所述中心轴线方向的运动，同时允许所述相应的所述周边联结器的第一构件在所述周边腔室内绕着相邻的内部缸的外表面的摆转。优选地，所述中心腔室包括顶表面和底表面，所述中心联结器的第一构件包括分别与所述中心腔室的顶表面和底表面相对的上表面和下表面，所述中心滑动部的支承装置包括分别位于所述中心腔室的顶表面和所述中心联结器的第一构件的上表面之间以及所述中心腔室的底表面和所述中心联结器的第一构件的下表面之间的允许相对转动的轴承。优选地，所述周边腔室包括顶表面和底表面，所述周边联结器的第一构件包括分别与所述周边腔室的顶表面和底表面相对的上表面和下表面，所述周边滑动部的支承装置包括分别位于所述周边腔室的顶表面和所述周边联结器的第一构件的上表面之间以及所述周边腔室的底表面和所述周边联结器的第一构件的下表面之间的允许相对转动的轴承。优选地，所述中心缸的内表面和所述中心滑动部的外周表面为圆柱面，所述中心滑动部的支承装置还包括位于所述中心缸的内表面和所述中心滑动部的外周表面之间的允许相对转动的轴承。优选地，所述周边滑动部的支承装置还包括位于所述安装孔的内表面和相邻的内部缸的外表面之间的允许相对转动的轴承。优选地，所述输出轴连接有储能装置。根据本发明的风力发电机，具有如下优点1.能够将从塔架顶部获得的风能传递到地面或者任何希望的高度，也因此使得本发明的风力机能够将风能提供给包括发电机在内的任何合适的用能设备。2.由于机头中主要包括输入主轴而不再包括发电机部分，所以机头重量大大降低，不仅降低了对转动支承装置的要求，而且在逆风式风力机中，可用尾舵等简单的测风/ 对风装置即可自行完成对风。3.由于发电机可以固定在任何希望位置，所以，不再需要例如解缆和扭缆保护装置。4.由于输入轴和输出轴具有相位不同的轴段，可以将动力以不同的相位同时向下传递，所以，减少了对输出轴的冲击，动力的传递和输出非常平稳。
图1是根据本发明一个实施例的风力发电机的示意性剖视图。图2是根据本发明一个实施例的联结器组件的示意性剖视图。图3是根据本发明一个实施例的缸体的示意性俯视图。图4是图3所示缸体沿IV-IV截取的示意性剖视图。图5是根据本发明一个实施例的中心联结器第一构件的示意性透视图。图6是根据本发明一个实施例的中心滑动部的示意性透视图。
图7是图6中的中心滑动部沿VII-VII截取的示意性剖视图。图8是根据本发明一个实施例的周边联结器第一构件的示意性透视图。图9是图8中的第一构件沿IX-IX截取的示意性剖视图。图10是根据本发明一个实施例的周边滑动部的示意性透视图。图11是图10中的周边滑动部沿XI-XI截取的示意性剖视图。图12是根据本发明一个实施例的动力传递系统中的周边滑动部盖的示意性俯视图。
具体实施例方式下面，参照附图描述本发明的原理和具体实施方式
。图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的风力机。根据本发明的风力机包括沿竖直方向设立的塔架1和塔架1顶端上的沿水平方向延伸的机头2。风轮(未示出)所接收的风能经根据本发明的风力机(见下文)向下传递到位于包括地面在内的任何希望高度上的发电机或者其他用能设备(未示出)。在图1中，塔架结构和机头的机舱以虚线表示。当风力机产生的动力经动力传递系统(实线表示)传递给发电机发电时，构成了本发明的风力发电机。在本发明中，表示方位的术语，如“水平”、“竖直” “上”、“下”等仅仅是针对风力发电机实际使用状态而言，而且，仅仅代表大致的方位，不是绝对的。例如，水平轴式风力机在工作时，旋转主轴与假想的水平线会形成一定的仰角。本发明中使用的术语“水平”，包括了主轴有仰角的情形。类似的，术语“竖直”仅仅表示大致垂直于地面的方向，包括了与垂直于地面的方向成一定角度的方向。塔架1可以是本领域已知的任何形式的塔架，例如钢筋混凝土构造或者钢架构造。塔架1中形成有一层以上用以形成设备间的楼板或者类似支承结构11。如图1所示，根据本发明一个实施方式的动力传递系统包括输入轴50、上部运动转换装置60、联结器组件100、下部运动转换装置70以及输出轴80。输入轴50可以通过滚动轴承或者滑动轴承以本领域已知的各种转动支承方式支承在机舱20中，构成了本发明的机头2。机舱20通过转动支承装置3安装在塔架1的顶端，从而能够适应于风向而绕着其摆转轴线(图1中的点划线)21摆转。转动支承装置3 可以根据机头2的重量以及其他的设计要求从本领域已知的任何形式的转动支承装置中进行选择。因为机舱20中主要是输入轴50，没有传统机头中的发电机及相关部件，所以，本发明的机头2的重量与传统机头相比，大大减轻了，从而对转动支承装置和起吊设备的要求也相应地显著降低，也可以省略或者使用更简单的测风和对风装置(例如尾舵)。输入轴50的前端(图1中左端)与风轮相连，用于从风轮(未示出)接收风能而绕着水平方向延伸的轴线转动。于是，输入轴50 —方面可以绕着其轴线转动，另一方面可以随着机舱20 —起绕着机舱20的摆转轴线21摆转。本领域技术人员应该理解，在本发明中术语“转动”和“摆转”并没有本质上的区别，可以互换。这里只是为了描述上的方便，将类似轴的通常连续的转动称为“转动”，将类似机舱的通常间断性的往复转动称为“摆转”。输出轴80不在机舱20内，而是可以设置在塔架1的任何预定位置处。该预定位置可以是机舱20 —下的任何希望高度。在图1中，输出轴80通过本领域已知的转动支承装置可转动地支承在楼板11上。输出轴80的输出端可以直接与发电机(未示出)相连， 也可以通过本领域已知的传动系与发电机相连。于是，在根据本发明的风力发电机中，发电机可以从机舱20中分离出来，而被安置在任何希望的位置。从安装和维护的角度出发，发电机优选的是安装在不高于输出轴80所在的预定位置的高度。因为从塔架1顶端获得的风能传递到任何希望的高度甚至地面，也因此使得本发明的风力发电机能够将风能提供给包括发电机在内的任何合适的用能设备。而且，由于发电机可以固定在任何希望位置，所以，不再需要例如解缆和扭缆保护装置。输入轴50和输出轴80都包括沿着各自轴线方向分布的至少两个相位不同的轴段，输入轴50上的轴段为输入轴段，输出轴80上的轴段为输出轴段，输入轴段和输出轴段在相位上彼此对应。在本发明中，所述“轴段”是指轴的一部分；所谓“相位不同”是指，从轴线方向看去，不同轴段沿着轴的转动方向位于不同的角位置。优选的是，轴上的轴段从轴线方向看去时等角度地分布在360°圆周上，即等相位分布。轴段的这种分布有利于动力平稳地传递。在图1所示实施方式中，输入轴50和输出轴80都是曲轴，输入轴段包括输入轴50 上的轴颈51、52、53，输出轴段包括输出轴80上的轴颈81、82、83。其中，轴颈52和82是中心轴颈，在图1中分别向上高于输入轴50和输出轴80的轴线；另外轴颈51和53以及轴颈81和83分别相对于中心轴颈52和82或者摆转轴线21对称分布，在图1中分别向下低于输入轴50和输出轴80的轴线。于是，输入轴50的轴颈51 (53)和轴颈52以180°等相位分布，输出轴80的轴颈81 (83)和轴颈82也以180°等相位分布。输入轴50的轴颈51、 52,53以及输出轴80的轴颈81、82、83总体上分别相对于摆转轴线21对称分布。虽然图1中示出了输入轴50和输出轴80各有3个轴颈，但是，本领域技术人员可以理解，例如为了更加平稳地传递动力，这两个轴可以对应地各有5个(以120°角等相位分布)、7个(以90°角等相位分布)甚至更多的轴颈。优选的是，每个轴的轴颈总体上相对于摆转轴线21对称分布，有一个位于对称中心的中心轴颈，其他轴颈成对的具有相同相位并对称地分布在中心轴颈或摆转轴线的两侧。下面参照图2 12描述根据本发明一个实施方式的联结器组件100。图2所示的联结器组件100具有一个中心轴线102(图中以点划线表示)。当联结器组件100安装到图1所示的风力机中时，中心轴线102与机舱20的摆转轴线21是重合的。绕着中心轴线102，以同心的方式设置有一个位于中心的中心联结器160和位于周边的至少一个周边联结器140。虽然，图中只画出了一个周边联结器140，但是，本领域技术在阅读了本发明后将会明白，可以设置与周边联结器140结构相同的任何希望数量的周边联结器。联结器(包括中心联结器和周边联结器)的数量对应着输入轴50或输出轴80 上轴段的不同的相位数量。中心联结器160包括结合在一起并能够一体地沿着中心轴线102的方向平动的第一构件161和第二构件162，其中，第一构件161还能够相对于第二构件162绕着中心轴线 102摆转。周边联结器140包括结合在一起并能够一体地沿着中心轴线102的方向平动的第一构件141和第二构件142，其中，第一构件141能够相对于第二构件142绕着相邻的内部的联结器摆转。在图示实施方式中，周边联结器140的相邻的内部的联结器即为中心联结器160。在有2个以上的周边联结器的情况下，一个周边联结器的相邻的内部联结器还可能是另一个更靠近中心轴线102但相邻的周边联结器。本领域技术人员可以理解，本发明中所使用的术语“内”、“外”、“周边”或者类似的术语，是相对于中心轴线102(或者摆转轴线 21)而言的，靠近中心轴线为“内”，离开中心轴线为“外”或者“周边”。因为第一构件161或141既能够与第二构件162或142相结合而一体地平动，同时又能够相对于第二构件162或142摆转，所以，当第一构件161或141平动和摆转时，第二构件162或142仅仅平动。联结器组件100还包括缸组件110。同时请参见图3和图4，其中，图3是根据本发明一个实施方式的缸组件110的俯视示意图，图4是图3中的缸组件110沿IV-IV截取的剖视示意图。缸组件110具有一个中心轴线，该轴线即为联结器组件100的中心轴线102。缸组件110包括以同心的方式绕着中心轴线102设置的至少一个缸位于中心的中心缸112 和位于周边的周边缸114。其中，环形的中心缸壁116限定了中心缸112，中心缸壁116的内表面117、外表面118构成了中心缸112的内、外表面。环形的周边缸壁120围绕着中心缸壁116并与其同心，限定了与中心缸112同心的周边缸114，周边缸壁120的内表面121、 外表面122构成了周边缸114的内、外表面。缸组件110可以通过铸造技术一体成型，也可以分别制造筒状的中心缸壁和周边缸壁，然后，将它们同心地固定在一个支承件。这个支承件可以是塔架1的楼板11。中心联结器160安装在中心缸112中，其中，第二构件162能够沿着中心轴线102 的方向沿着所述中心缸112滑动，即由中心缸壁116的内表面117引导滑动。周边联结器 140安装在周边缸114中，其中，第二构件142能够沿着中心轴线102的方向沿着所述周边缸114滑动，即由周边缸壁120的内表面121引导滑动。因为各联结器第二构件与相应缸壁内表面之间是沿着中心轴线滑动配合的关系，所以，本发明对第二构件和缸壁内表面的具体形状没有限制，只要能够实现沿着中心轴线的滑动配合功能即可实现本发明。如果考虑到工艺的简单，第二构件和缸壁内表面优选的是圆柱形。在图2所示的实施方式中，周边联结器180的第一构件181能够相对第二构件182 绕着相邻的内部缸的外表面摆转。在本例中，与周边联结器180相邻的内部缸是中心缸 112。本领域技术人员将会明白，可以具有联结器数量相对应的缸的数量。当有2个以上的周边缸时，与周边联结器相邻的内部缸也可能是用来安装其他周边联结器的更靠近中心轴线但相邻的周边缸。为了便于周边联结器180的第一构件181要绕着相邻的内部缸摆转，位于最外面的缸以内的其他缸具有圆柱形外表面。在图示实施方式中，周边缸114位于最外面，位于周边缸114以内的中心缸112具有圆柱形的外表面。本领域技术人员应该理解，在周边缸具有2个以上的情况中，中心缸以及不是最外面的周边缸都具有圆柱形的外表面。这些圆柱形的外表面作为周边缸第二构件的转动支承。本领域技术人员能够想到，可以在周边缸第二构件和相应的圆柱形外表面之间设置轴承，例如滚珠或者滚柱等滚动轴承，也可以液压滑动轴承。这些转动支承技术本身是本领域公知的技术，不是本发明的内容。各个缸的上端是开放的，用来从上面安装相应的联结器。缸的下端形成有连接部通孔104。连接部通孔104应足够大，而不干涉联结器的下连接部和下运动转换装置(下文描述)的运动。参见图2、6和7，其中示出了根据本发明一个实施方式的中心联结器的第二构件 162，图6和图7分别是表示第二构件162下面部分和上面部分的透视示意图。第二构件162 包括滑动部163，滑动部163的外形适合于与中心缸壁116的内表面沿中心轴线102方向滑动配合。仅仅作为一个例子，图中所示的滑动部163是圆柱形。滑动部163是中空的，形成腔室164，腔室164的上方为顶部165，下方为底部166。顶部165和底部166朝向腔室164 的表面分别为腔室164的顶表面167和底表面168。顶部165和底部166中至少一个可以做成单独的盖的形式，能够在将第一构件161安装在腔室164中后，固定到滑动部163。图5示出了根据本发明一个实施方式的中心联结器的第一构件161的透视示意图。第一构件161包括摆转部169，其可以被设计为能够在第二构件162的腔室164中摆转的任何形状。摆转部169具有分别面对着腔室164的顶表面167和底表面168的上表面 170和下表面171。中心联结器160还包括腔室内的支承构件，用于限制第一构件161在腔室164内沿着中心轴线102方向的运动，同时允许第一构件161在腔室164内绕着中心轴线102摆转。作为一个例子，中心联结器160的支承构件包括位于腔室176的顶表面167和摆转部 163的上表面170之间的轴承172以及位于中心腔室176的底表面168和摆转部163的下表面171之间的轴承173(见图2、。优选的是，摆转部163侧表面和中心腔室176的内部侧表面都是圆柱形，两个相对的侧表面之间进一步设置有能够允许相对转动的轴承(未示出)。为了与上部运动转换装置60和下部运动转换装置70连接，第一构件161的摆转部169的上表面170形成有上连接部174，第二构件162的滑动部163的底部166形成有下连接部175。上、下连接部174、175可以具有适合于与上、下部运动转换装置60、70相连接的任何构造。仅仅作为一个例子，图中所示连接部均为柱状，并在末端形成有适合于销穿过的上连接通孔176和下连接通孔177。这种连接部结构适合于通过铰接方式与连杆形式的运动转换装置进行连接。连接部174、175的位置设计为当将中心联结器160安装到中心缸 160中时，连接部174、175处于中心轴线102上，分别对应于输入轴50、输出轴80的位于摆转轴线上的中心轴段52、82。另外，在第二构件162的滑动部163的顶部165，形成有大小和位置适合于第一构件161上的上连接部174从中自由穿过的上安装通孔178。本领域技术人员可以理解，上连接部174可以与摆转部169是一体形成的，例如通过铸造；也可以是分别制造，然后固定地组装在一起。类似地，下连接部175与滑动部163 也可以一体的或者分体的。在某些描述的场合中，为了与周边联结器的组成部分相区别，上述的中心联结器的各组成部分之前可以加上“中心”，而下述的周边联结器的各组成部分之前可以加上“周边”。下面参照图2和图8 12描述根据本发明一个实施方式的周边联结器180的示例性结构。图8和图9分别是周边联结器180的第一构件181的示意性透视图和剖视图。第一构件181包括摆转部183，摆转部183中形成有缸孔184，缸孔183的大小和形状适合于同相邻的内部缸的外表面(本例中为中心缸112的外表面118)可相对转动地配合(即间隙配合)或者适合于在二者间设置可相对转动的轴承。由于缸孔184，摆转部183具有环形的上表面185和下表面186。上表面185上形成有具有上连接通孔187的上连接部188。 优选地，上连接部188为两个，其位置设计为当第一构件181安装在周边缸114内时相对于中心轴线102对称分布，对应于输入轴50上相对摆转轴线对称分布的轴段51和53。图10和图11分别是周边联结器180的第二构件182的示意性透视图和剖视图。 第二构件182包括滑动部189，其外部形状和尺寸适合于与周边缸114的内表面121沿着中心轴线102的方向滑动配合。从工艺上考虑，滑动部189的外部形状优选为圆柱形。滑动部189的内部是空的，形成腔室190。从工艺上考虑，腔室190也优选为圆柱形。腔室190 的顶部191是开放的，用于从上面安装摆转部183。腔室190的底部192形成有缸孔193， 其尺寸和形状允许相邻的内部缸(本例中为中心缸112)自由穿过(即缸与缸孔为间隙配合)。由于有缸孔193，底部192成环形。在底部192的下面形成有带下连接通孔195的下连接部194。优选地，下连接部194为两个，其位置设计为当滑动部189安装在周边缸114 内时相对于中心轴线102对称分布，对应于输出轴80上相对摆转轴线对称分布的轴段81 和83。图12示意性地表示能够在将摆转部183安装在腔室190中后固定地安装于腔室 190的顶部191的滑动部盖196。盖196上形成有缸孔197，其形状和大小允许相邻的内部缸(本例中为中心缸11 自由穿过。盖196上还形成有允许摆转部183上的上连接部188 自由穿过的连接部通孔198。本领域技术人员可以理解，底部192也可以是与滑动部189分离的，可以在将摆转部183安装在腔室190中后固定地安装于滑动部189。在这种情况下，盖196也可以与滑动部189的顶部191是一体的。在周边联结器180中，盖196的下表面(未示出)和摆转部183的上表面185之间可以设置允许相对转动的轴承142，底部192的上表面和摆转部183的下表面186之间可以设置允许相对转动的轴承143。优选地，进一步在摆转部183的缸孔193和相邻的内部缸外表面之间设置允许相对转动的轴承(未示出)。这些允许相对转动的轴承构成了周边联结器140的支承构件，用于限制第一构件141在腔室190内沿着中心轴线102方向的运动， 同时允许第一构件141在腔室190内绕着中心轴线102摆转。根据本发明的一个实施方式，上、下部运动转换装置60、70由连杆装置形成。如图 1所示，上中心连杆61的第一端和第二端分别连接输入轴50的中心轴段52和中心联结器 160的中心上连接部174，上周边连杆62的第一端和第二端分别连接输入轴的轴段51 (53) 和周边联结器140的周边上连接部188。下中心连接连杆71的第一端和第二端分别连接输出轴80的中心轴段82和中心联结器160的中心下连接部175，下周边连杆72的第一端和第二端分别连接输出轴的轴段81 (8 和周边联结器140的周边下连接部194。上中心连杆 61和上周边连杆62也称为上连杆，下中心连杆81和下周边连杆82也称为下连杆。输入轴50、上运动转换装置60、联结器组件100、下运动转换装置70构成了本发明的动力传递系统。下面，以图1所示的风力机为例，说明本发明的工作过程。当风轮在风力作用下旋转时，一方面将风能传递给输入轴50，使输入轴50绕其轴线转动；另一方面使得机舱20绕摆转轴线21摆转，从而带动输入轴50也绕着摆转轴线21 摆转。输入轴50的转动和摆转传递给与其相连的上连杆61和62，使得上连杆61和62 的第二端沿着摆转轴线21平动，同时还绕着摆转轴线21摆转。上连杆61和62的第二端将其平动和摆转运动经上连接部174和188传递给与其相连的联结器中的摆转部169和183，使得摆转部169—方面相对于滑动部163摆转，另一方面使得滑动部163沿着中心缸112滑动；同时，使得摆转部183—方面绕着其相邻的内部缸112摆转，另一方面使得滑动部189沿着周边缸114滑动。于是，经过联结器组件100，摆转运动被过滤掉，只有平动被继续向下传递。滑动部163和189的沿着相应缸的滑动(即平动)传递给与其相连的下连杆71 和72，使得下连杆71和72的第一端沿着摆转轴线平动。由于下连杆71和72的第二端连接于输出轴80的轴段81、82、83，所以，在下连杆71和72的第一端和第二端的作用下，输出轴80绕其轴线转动。输出轴80的转动可以供给用能设备，例如提供给发电机用来发电。上面参照附图对本发明进行了具体的描述。但是，本领域技术人员应该理解，上面的具体描述仅仅是举例性质的，用于说明性的目的，并非是用来限制本发明的保护范围。本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员在不超出本发明保护范围的情况下可以根据具体情况对本发明做出各种变型、修改或者替换。例如，可以在输出轴80上加装配重、飞轮等储能装置，使输出轴80的转动更加平稳。例如，缸组件不是必须的，而是可以使第一构件直接绕着相邻的内部联结器的第二构件外表面摆转和滑动。这种情况尤其适用于第二构件的滑动行程很小的场合。
权利要求
1.一种联结器组件，其特征在于，所述联结器组件具有中心轴线，并包括以同心的方式绕着所述中心轴线设置的位于中心的中心联结器和位于周边的至少一个周边联结器，其中，所述中心联结器和所述周边联结器每一个都包括结合在一起并能够一体地沿着所述中心轴线方向平动的第一构件和第二构件，其中，所述中心联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着所述中心轴线摆转，所述周边联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着相邻的内部的联结器摆转。
2.如权利要求1所述的联结器组件，其特征在于，所述联结器组件还包括缸组件，所述缸组件包括以同心的方式绕着所述中心轴线设置的至少一个缸，位于最外面的缸以内的缸具有圆柱形外表面，所述中心联结器和所述周边联结器的第二构件能够沿着所述中心轴线方向滑动地分别设置在所述至少一个缸内，所述周边联结器的第一构件绕着相邻的内部缸的外表面摆转。
3.如权利要求2所述的联结器组件，其特征在于，所述中心联结器的第二构件包括中心滑动部，所述中心滑动部能够可滑动地安装在所述至少一个缸中的中心缸内，所述中心滑动部包括中心腔室，所述中心联结器的第一构件能够摆转地容纳在所述中心腔室中，和支承构件，位于所述中心腔室内，能够限制所述中心联结器的第一构件在所述中心腔室内沿着所述中心轴线方向的运动，同时允许所述中心联结器的第一构件在所述中心腔室内绕着所述中心轴线的摆转；所述至少一个周边联结器的第二构件包括周边滑动部，所述周边滑动部能够可滑动地分别安装在所述至少一个缸中的周边缸内，所述周边滑动部包括缸孔，相邻的内部缸以间隙配合的方式安装在所述缸孔中，周边腔室，绕着所述缸孔形成，所述周边联结器的第一构件能够摆转地容纳在所述周边腔室中，和支承构件，位于所述周边腔室内，能够限制相应的所述周边联结器的第一构件在所述周边腔室内沿着所述中心轴线方向的运动同时允许所述相应的所述周边联结器的第一构件在所述周边腔室内绕着相邻的内部缸的外表面的摆转。
4.如权利要求3所述的联结器组件，其特征在于，所述中心腔室包括顶表面和底表面，所述中心联结器的第一构件包括分别与所述中心腔室的顶表面和底表面相对的上表面和下表面，所述中心滑动部的支承装置包括分别位于所述中心腔室的顶表面和所述中心联结器的第一构件的上表面之间以及所述中心腔室的底表面和所述中心联结器的第一构件的下表面之间的允许相对转动的轴承，所述周边腔室包括顶表面和底表面，所述周边联结器的第一构件包括分别与所述周边腔室的顶表面和底表面相对的上表面和下表面，所述周边滑动部的支承装置包括分别位于所述周边腔室的顶表面和所述周边联结器的第一构件的上表面之间以及所述周边腔室的底表面和所述周边联结器的第一构件的下表面之间的允许相对转动的轴承。
5.如权利要求4所述的联结器组件，其特征在于，所述中心缸的内表面和所述中心滑动部的外周表面为圆柱面，所述中心滑动部的支承装置还包括位于所述中心缸的内表面和所述中心滑动部的外周表面之间的允许相对转动的轴承。
6.如权利要求4所述的联结器组件，其特征在于，所述周边滑动部的支承装置还包括位于所述安装孔的内表面和相邻的内部缸的外表面之间的允许相对转动的轴承。
7.一种动力传递系统，其特征在于，包括用于接收动力的输入轴，所述输入轴能够绕着所述输入轴的轴线转动并具有摆转轴线，所述摆转轴线沿着与所述输入轴的轴线方向不同的方向延伸，所述输入轴能够绕着所述摆转轴线摆转，所述输入轴包括沿着所述输入轴的轴线方向分布的至少两个相位不同的输入轴段；用于输出动力的输出轴，所述输出轴能够绕着所述输出轴的轴线转动，并包括沿着所述输出轴的轴线方向分布的至少两个相位不同的输出轴段，所述至少两个输出轴段在相位上与所述至少两个输入轴段相对应；至少两个上部运动转换装置，每一个所述上部运动转换装置都具有第一端和第二端， 所述第一端分别与所述输入轴的所述至少两个输入轴段中的相应一个相连，用于将所述输入轴绕着所述输入轴的轴线的转动转换为所述第二端沿着所述摆转轴线方向的平动和所述上部运动转换装置绕着所述摆转轴线的摆转；联结器组件，包括以同心的方式绕着所述摆转轴线设置的位于中心的中心联结器和位于周边的至少一个周边联结器，其中，所述中心联结器和所述周边联结器每一个都包括结合在一起并能够一体地沿着所述摆转轴线方向平动的第一构件和第二构件，所述中心联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着所述摆转轴线摆转，所述周边联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着相邻的内部联结器摆转，所述中心联结器和所述周边联结器每一个的第一构件都与相应的所述上部运动转换装置的第二端相连，至少两个下部运动转换装置，每一个所述下部运动转换装置都具有第一端和第二端， 所述下部运动转换装置的第一端分别与所述中心联结器和所述周边联结器中相应一个的第二构件相连，所述下部运动转换装置的第二端分别与所述输出轴的所述至少两个输出轴段中的相应一个相连，从而将所述联结器的第二构件沿着所述摆转轴线方向的平动转换为所述输出轴绕着所述摆转方向的转动。
8.如权利要求7所述的动力传递系统，其特征在于，所述联结器组件包括还包括缸组件，所述所述缸组件包括以同心的方式绕着所述摆转轴线设置的至少一个缸，位于最外面的缸以内的缸具有圆柱形外表面，所述中心联结器和所述周边联结器每一个的第二构件能够沿着所述摆转轴线方向滑动地分别设置在所述至少一个缸内，并且所述周边联结器的第一构件能够绕着相邻的内部缸的外表面摆转。
9.如权利要求8所述的动力传递系统，其特征在于，所述中心联结器的第二构件包括中心滑动部，所述中心滑动部能够可滑动地安装在所述至少一个缸中的中心缸内，所述中心滑动部包括中心腔室，所述中心联结器的第一构件能够摆转地容纳在所述中心腔室中，和支承构件，位于所述中心腔室内，能够限制所述中心联结器的第一构件在所述中心腔室内沿着所述摆转轴线方向的运动，同时允许所述中心联结器的第一构件在所述中心腔室内绕着所述摆转轴线的摆转；所述至少一个周边联结器的第二构件包括周边滑动部，所述周边滑动部能够可滑动地分别安装在所述至少一个缸中的周边缸内，所述周边滑动部包括缸孔，相邻的内部缸以间隙配合的方式安装在所述缸孔中，周边腔室，绕着所述缸孔形成，所述周边联结器的第一构件能够摆转地容纳在所述周边腔室中，和支承构件，位于所述周边腔室内，能够限制相应的所述周边联结器的第一构件在所述周边腔室内沿着所述摆转轴线方向的运动，同时允许所述相应的所述周边联结器的第一构件在所述周边腔室内绕着相邻的内部缸的外表面的摆转。
10.如权利要求9所述的动力传递系统，其特征在于，所述中心腔室包括顶表面和底表面，所述中心联结器的第一构件包括分别与所述中心腔室的顶表面和底表面相对的上表面和下表面，所述中心滑动部的支承装置包括分别位于所述中心腔室的顶表面和所述中心联结器的第一构件的上表面之间以及所述中心腔室的底表面和所述中心联结器的第一构件的下表面之间的允许相对转动的轴承，所述周边腔室包括顶表面和底表面，所述周边联结器的第一构件包括分别与所述周边腔室的顶表面和底表面相对的上表面和下表面，所述周边滑动部的支承装置包括分别位于所述周边腔室的顶表面和所述周边联结器的第一构件的上表面之间以及所述周边腔室的底表面和所述周边联结器的第一构件的下表面之间的允许相对转动的轴承。
11.如权利要求10所述的动力传递系统，其特征在于，所述中心缸的内表面和所述中心滑动部的外周表面为圆柱面，所述中心滑动部的支承装置还包括位于所述中心缸的内表面和所述中心滑动部的外周表面之间的允许相对转动的轴承。
12.如权利要求10所述的动力传递系统，其特征在于，所述周边滑动部的支承装置还包括位于所述安装孔的内表面和相邻的内部缸的外表面之间的允许相对转动的轴承。
13.如权利要求7 12中任一项所述的动力传递系统，其特征在于，所述输入轴和所述输出轴为曲轴，所述输入轴段和所述输出轴段为曲轴上的曲颈。
14.如权利要求13所述的动力传递系统，其特征在于，所述输入轴的曲颈相对所述摆转轴线对称分布，并在所述摆转轴线处形成有中心曲颈，所述输入轴的中心曲颈经相应的所述上部运动转换装置与所述中心联结器的第一构件相连，所述输出轴的曲颈相对于所述摆转轴线以与所述输入轴的曲颈相同的方式对称分布， 并在所述摆转轴线处形成有中心曲颈，所述输出轴的中心曲颈经相应的所述下部运动转换装置与所述中心联结器的第二构件相连。
15.如权利要求14所述的动力传递系统，其特征在于，分别沿着所述输入轴的轴线和所述输出轴的轴线方向看，所述输入轴和所述输出轴的曲颈以相同的方式分别绕着所述输入轴的轴线和所述输出轴的轴线以相等角度分布。
16.如权利要求1所述的动力传递系统，其特征在于，所述上部运动转换装置和所述下部运动转换装置为连杆装置。
17.如权利要求13所述的动力传递系统，其特征在于，所述上部运动转换装置和所述下部运动转换装置为连杆装置。
18.如权利要求1所述的动力传递系统，其特征在于，所述输出轴连接有储能装置。
19.一种风力机，包括沿竖直方向设立的塔架，机舱，能够绕着沿竖直方向延伸的摆转轴线摆转地设置在所述塔架的顶端，和风轮，能够在风力作用下转动地设置在所述机舱上， 其特征在于，所述风力机还包括与所述风轮相连用于从所述风轮接收动力的输入轴，所述输入轴能够绕着所述输入轴的水平方向延伸的轴线转动地支承在所述机舱内，并能够随着所述机舱一起绕着所述摆转轴线摆转，所述输入轴包括沿着所述输入轴的轴线方向分布的至少两个相位不同的输入轴段；用于输出动力的输出轴，所述输出轴位于所述塔架的预定位置上，所述预定位置低于所述机舱的位置，所述输出轴沿着所述输出轴的水平方向延伸的轴线转动，所述输出轴包括沿着所述输出轴的轴线方向分布的至少两个相位不同的输出轴段，所述至少两个输出轴段在相位上与所述至少两个输入轴段相对应；至少两个上部运动转换装置，每一个所述上部运动转换装置都具有第一端和第二端， 所述第一端分别与所述输入轴的所述至少两个输入轴段中的相应一个相连，用于将所述输入轴绕着所述输入轴的轴线的转动转换为所述第二端沿着所述摆转轴线方向上的平动和所述上部运动转换装置绕着所述摆转轴线方向的摆转；联结器组件，其设置在所述塔架上，位于所述机舱和所述预定位置之间，包括以同心的方式绕着所述摆转轴线设置的位于中心的中心联结器和位于周边的至少一个周边联结器， 其中，所述中心联结器和所述周边联结器每一个都包括结合在一起并能够一体地沿着所述摆转轴线方向平动的第一构件和第二构件，所述中心联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着所述摆转轴线摆转，所述周边联结器的第一构件能够相对于相应的第二构件绕着相邻的内部联结器摆转，所述中心联结器和所述周边联结器每一个的第一构件都与相应的所述上部运动转换装置的第二端相连，至少两个下部运动转换装置，每一个所述下部运动转换装置都具有第一端和第二端， 所述下部运动转换装置的第一端分别与所述中心联结器和所述周边联结器中相应一个的第二构件相连，所述下部运动转换装置的第二端分别与所述输出轴的所述至少两个输出轴段中的相应一个相连，从而将所述联结器的第二构件沿着所述摆转轴线方向的平动转换为所述输出轴围绕所述第一方向的转动。
20. 一种风力发电机，其特征在于，包括 如权利要求19所述的风力机，和发电机，位于所述机舱下方，能够接收所述输出轴输出的动力并产生电能。
全文摘要
本发明公开了联结器组件、动力传递系统、风力机和风力发电机。输入轴能够绕其轴线转动并绕摆转轴线摆转，包括至少两个相位不同的输入轴段。输出轴能够绕其轴线转动并包括至少两个相位不同的输出轴段。联结器组件具有中心轴线并包括以同心的方式绕着中心轴线设置的中心联结器和至少一个周边联结器，中心联结器和周边联结器每一个都包括结合在一起并能够一体地沿着中心轴线方向平动的第一构件和第二构件。中心联结器的第一构件能够绕着中心轴线摆转，周边联结器的第一构件能够绕着相邻的内部联结器摆转。输入轴、联结器组件和输出轴之间分别用运动转换装置相连。由此，能够将动力平稳地从高处传递到任何希望的高度处。
文档编号F16H57/023GK102466011SQ201010550558
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者高则行 申请人:高则行