专利名称：用于风力涡轮机的传动系的制作方法
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。发电机的外壳被直接连接到齿轮箱的外壳意味着齿轮箱外壳和发电机外壳之间在其连接处无任何其它齿轮箱或者发电机部件存在。必须理解，用于例如减小振动的装置或用于避免作用在传动系上的不利影响的在齿轮箱外壳和发电机外壳之间所需的任何其它装置、诸如例如橡胶圈或者橡胶件不被视为齿轮箱部件或发电机部件。因此，当在齿轮箱外壳和发电机外壳之间存在这样的装置时，这仍然被视为在齿轮箱外壳和发电机外壳之间的直接连接。齿轮箱可以具有同轴设计。例如，齿轮箱可以包括至少一个行星齿轮级或可以包括至少一个差动齿轮级，或可以是如本领域技术人员已知的具有同轴设计的任何其它齿轮箱。根据本发明的实施例，发电机可以是如本领域技术人员已知的任何合适的发电机。根据本发明的实施例的传动系的优势在于，其非常紧凑。这是因为，输出模块的至少一部分和联接件在发电机内延伸。发电机包括转子和定子，所述转子包括转子轴和承载有源元件的结构。根据本发明的实施例，首先遇到的发电机的旋转部的轴向表面由承载有源元件的结构的前表面形成。根据这样的实施例，齿轮箱输出模块可以至少部分地延伸到发电机外壳中的空腔中。该空腔可以具有在轴向方向上的尺寸、第一直径和第二直径，第一直径等于或小于第二直径并且大于输出模块的最靠近发电机的端部，并且第二直径大于齿轮箱输出模块的延伸到发电机中的部分的最大直径。因此，换言之，根据这样的实施例，发电机外壳的形状使得齿轮箱输出模块的延伸到发电机中的部分配合到该发电机外壳中。发电机外壳还可以被称作发电机定子外壳。进一步根据这些实施例，发电机的转子轴可以位于离齿轮箱外壳连接到发电机外壳的位置等于轴向尺寸的距离处。此外，第一转子轴轴承可以位于发电机转子轴的最靠近齿轮箱的一侧处，并且第二转子轴轴承可以位于发电机转子轴的最靠近发电机的最远离齿轮箱的端部的一侧处。根据本发明的实施例，转子轴可以具有内径，并且联接件可以经由凸缘而被连接到齿轮箱输出轴，所述凸缘的外径小于转子轴的内径。根据本发明的其它实施例，转子轴可以具有内径，并且联接件可以经由的凸缘而被连接到齿轮箱输出轴，所述凸缘的外径大于转子轴的内径。根据本发明的又一实施例，首先遇到的发电机的旋转部的轴向表面由发电机转子轴的前表面形成。因此，根据这样的实施例，发电机转子轴的形状可以使得齿轮箱输出模块的延伸到发电机中的部分配合到该发电机转子轴中。根据特殊实施例，发电机转子轴的内径可以大于齿轮箱输出模块的延伸到发电机中的部分的最大直径。以此方式，齿轮箱输出模块能够至少部分地延伸到发电机转子轴中。根据这样的实施例，第一转子轴轴承可以位于转子轴的最靠近齿轮箱的一侧处，并且第二转子轴轴承可以位于转子轴的最靠近发电机的最远离齿轮箱的端部的一侧处。根据其它特殊实施例，发电机转子轴可以具有第一部分和第二部分，所述第一部分在发电机的最靠近齿轮箱的端部处，所述第一部分带有第一直径，所述第二部分在发电机的最远离齿轮箱的端部处，所述第二部分带有第二直径，第一直径大于第二直径并且大于齿轮箱输出模块的延伸到发电机中的部分的最大直径。根据这样的实施例，第一转子轴轴承可以位于转子轴的第一部分处，并且第二转子轴轴承可以位于转子轴的第二部分处。根据本发明的实施例，联接件可以是中空的，并且可以借助于例如栓接连接件而被连接到齿轮箱输出模块，所述栓接连接件能够从联接件的内侧达到。其优势在于，以此方式，在齿轮箱和发电机由其外壳连接到一起时，即当齿轮箱和发电机在适当位置时，该联接件可以是能够被从传动系完全地拆除的。能够完全地拆除意味着能够将联接件作为整体从传动系移除而不必首先通过将其外壳断开而将发电机从齿轮箱断开并且移除。其优势在于，该传动系易于维护。联接件可以由电绝缘材料形成。以此方式，使发电机的转子和定子与传动系的其余部分绝缘，或换言之与齿轮箱绝缘。因此，从发电机到齿轮箱不发生任何电转移、即杂散电流的转移。根据本发明的实施例,该传动系此外还可以包括制动组件,该制动组件包括制动盘和卡钳。该制动组件的制动盘可以被固定到联接件的最远离齿轮箱的端部，并且该卡钳可以被固定到发电机外壳的静止部。
必须注意，在不同的图中相同的附图标记指代相同、类似或者相似的元件。图1、图2a和图2b示意性地示意根据本发明的实施例的传动系的原理构思；图3到图7示意根据本发明的不同实施例的传动系的部分；图8示意根据本发明的实施例的传动系。
具体实施例方式在说明书中，将使用不同的实施例描述本发明。因此将对于不同的附图进行参考。必须理解，这些附图旨在是非限制性的，本发明仅由权利要求限制。附图因此用于示意性的目的，为了清楚起见，在附图中的一些元件的尺寸可能被放大。术语“包括”不被解释成以任何方式限制本发明。在权利要求中使用的术语“包括”并非旨在限制于此后描述的装置；其并不排除其它元件、部件或步骤。除非另有规定，如在权利要求和说明书中使用的术语“连接”不被理解成限于直接连接。因此，部分A被连接到部分B不限于部分A与部分B直接接触，而且还包括在部分A和部分B之间的间接接触，换言之，还包括其中在部分A和部分B之间存在中间部分的情形。并非本发明的所有实施例都包括本发明的所有特征。在以下说明书和权利要求中，能够以任何组合的方式使用任何根据权利要求的实施例。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。这意味着齿轮箱和发电机均具有它们自身的外壳并且均具有它们自身的轴承布置结构。齿轮箱和发电机均具有它们自身的轴承布置结构意味着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还被称作轴承组或者轴承组件的不同的轴承布置结构形成。此外，发电机的外壳例如通过栓接连接件而被直接地连接到齿轮箱的外壳。齿轮箱输出模块至少部分地延伸到发电机中，该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，并且在传动系的发电机侧处联接到发电机转子轴。根据本发明的实施例的传动系的新颖和创造性的构思在于以下组合:齿轮箱和发电机为分离的实体，发电机外壳被直接连接到齿轮箱外壳，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，并且联接件延伸通过发电机并且在传动系的后侧，即发电机侧处被联接到发电机的转子。已经认识到，可能分开地从其它齿轮箱设计已知以上特征中的一些特征。然而，新颖的和创造性的构思在于如上阐述的这样的特征的特殊组合。根据本发明的实施例的传动系的一个优势在于，其非常紧凑。这是因为，输出模块的至少一个部分和联接件在发电机内延伸。而且，因为齿轮箱和发电机被形成为分离的实体，这使得可以彼此分开地并且独立地维修这些构件，所以在非常紧凑的同时，根据本发明的实施例的传动系还易于维护和维修。此外，在具有根据本发明的一些实施例的设计的传动系中，能够将联接件从传动系移除而不必将发电机从齿轮箱断开，这能够节约大量的时间并且因此能够显著地降低用于维修或者从传动系更换联接件的成本。图1示意性地示意根据本发明的实施例的传动系I的原理。传动系I包括齿轮箱2和发电机3以及在齿轮箱输出轴5和发电机转子轴6之间的联接件4。齿轮箱2和发电机3是分离的实体。这意味着齿轮箱2和发电机3中的每一个均具有其自身的外壳，分别地齿轮箱外壳7和发电机外壳8，并且均具有其自身的轴承布置结构(见进一步的图)。发电机3的外壳8例如利用栓接连接件(在图1中没有示出，见进一步图)而被直接地连接到齿轮箱2的外壳7。发电机3的外壳8被直接地连接到齿轮箱2的外壳7意味着在它们的连接处在齿轮箱外壳7和发电机外壳8之间无其它齿轮箱部件或发电机部件存在。必须理解的是，用于例如减轻振动的装置或用于避免作用于传动系I上的不利影响的在齿轮箱外壳7和发电机外壳8之间所需的任何其它装置，诸如例如橡胶圈或橡胶部件不被视为齿轮箱部件或者发电机部件。因此，当在齿轮箱外壳7和发电机外壳8之间存在这种装置时，这仍然被视为齿轮箱外壳7和发电机外壳8被直接地连接至彼此。齿轮箱2此外具有齿轮箱输出模块，该齿轮箱输出模块包括齿轮箱输出轴5、齿轮箱输出轴轴承布置结构和输出轴轴承外壳(见进一步的图)。齿轮箱输出模块至少部分地延伸到发电机3中，由此齿轮箱输出模块至少部分地延伸超过由沿着从齿轮箱2到发电机3的方向首先遇到的发电机3的旋转部的轴向表面限定的平面。换言之，齿轮箱输出模块延伸超过由发电机3的第一旋转部例如发电机转子9的第一旋转部的前表面限定的轴向平面。这在示出发电机3的转子9的图2a和图2b中示意。术语发电机转子9意味着包括转子轴6、用于承载有源元件11诸如例如电磁体或者永磁体的结构10和有源元件11自身的发电机3的结构。图2a示出第一种实现方式。在该示例中，平面P由发电机转子9的转子轴6的前表面限定。如能够从该图看到，发电机转子轴6是当沿从齿轮箱2朝向发电机3的方向(在图2a中由箭头12示意)行进时遇到的发电机3的第一旋转部。图2b示出另一种实现方式。在这个第二示例中，平面P由承载发电机3的有源元件11的结构10的前表面限定。实际上，当沿着从齿轮箱2到发电机3的方向(由箭头12指示)行进时，承载有源元件11的结构10是遇到的发电机3的第一旋转部。如以上已经描述地，在齿轮箱输出轴5和发电机转子轴6之间存在联接件4。联接件4延伸通过发电机转子轴6的中心，并且在传动系I的发电机侧G处被联接到发电机转子轴6。联接件4可以借助于例如螺栓13而被固定到发电机转子轴6。如在图1中示意地，发电机侧G意味着传动系I的与传动系I的转子侧R相对的一侧，所述转子侧R旨在将传动系I连接到风力涡轮机的转子。传动系I的发电机侧G指示发电机3的与发电机3的连接到齿轮箱2的一侧相对的那一侧。发电机侧G还可以被称作非转子侧。将在下文中借助于不同实施例描述本发明。必须理解，这些实施例仅为了便于理解本发明而非旨在以任何方式限制本发明。图3概略地示意根据本发明的传动系I的第一实施例。根据该实施例，齿轮箱输出模块14可以至少部分地延伸到发电机外壳8中的空腔17中，该齿轮箱输出模块14包括齿轮箱输出轴5、齿轮箱输出轴轴承布置结构15和齿轮箱输出轴轴承外壳16。因此，空腔17可以具有沿着轴向方向的尺寸Lax，其还被称作空腔17的长度Lax。空腔17的长度Lax是齿轮箱输出模块14能够以此延伸到发电机3中的最大距离。空腔17此外还具有第一直径D1和第二直径D2。在给出的示例中，第一直径D1小于第二直径D2。换言之，在给出的示例中，空腔17具有锥形形状。然而，根据其它实施例，第一直径D1可以等于第二直径D2，或换言之，空腔17可以具有柱形形状。类似地并且因为齿轮箱输出模块14旨在配合到发电机外壳8中的空腔17中，所以齿轮箱输出模块14可以具有锥形形状或者可以具有柱形形状。此外，空腔17的第一直径D1可以大于齿轮箱输出模块14的最靠近发电机3的端部，并且第二直径D2可以大于最大直径齿轮箱输出模块14的延伸到发电机3中的的部分的最大直径Domo根据这些实施例，相对于常规已知的传动系，发电机3的转子轴6从齿轮箱外壳7连接到发电机外壳8的位置以小于或者等于Lax的距离远离齿轮箱2地偏移。换言之，相对于转子轴以发电机的整个长度延伸的常规发电机设计，根据本发明的本实施例，发电机转子轴6可以朝传动系I的发电机侧G以小于或等于Lax的距离偏移，或换言之，发电机转子轴6可以沿远离齿轮箱2的方向以小于或等于Lax的距离偏移。此外，根据本实施例，与常规发电机设计相比，可以将发电机转子轴6制成更短。在本实施例中，转子轴轴承18a可以位于最靠近齿轮箱2的发电机转子轴6的第一端部处，并且另一个转子轴轴承18b可以位于最远离齿轮箱2的发电机轴6的第二端部处。齿轮箱输出轴5经由联接件4而被联接到发电机转子轴6。该联接件4 一路延伸通过发电机转子轴6，并且在一侧处借助于凸缘20被固定到齿轮箱输出轴5。在给出的示例中，凸缘20可以具有小于发电机转子轴6的内径Dk的外径Df。凸缘20可以经由例如栓接连接件19而被连接到齿轮箱输出轴5。在另一侧处，联接件4借助于凸缘21而被固定到发电机转子轴5，所述凸缘21与联接件4 一体地形成。凸缘21可以经由例如栓接连接件13而被固定到发电机转子轴6。如在图3中所示意地，联接件4可以是中空的并且可以具有一定直径使得该联接件4配合到发电机3的转子轴6中。因此，能够从联接件4的内侧到达螺栓19，所述螺栓19将联接件4连接到齿轮箱输出轴5。其优势在于，能够将联接件4从传动系I移除而不必将发电机3从齿轮箱2断开并且将其移除。因此，能够在齿轮箱2和发电机3由其外壳
7、8连接到一起时将联接件4从传动系I完全地拆除。能够完全地拆除意味着能够将联接件4作为整体从传动系I移除而不必首先通过断开其外壳7、8而将发电机3从齿轮箱2断开并且移除。如本领域技术人员已知地，发电机3此外还可以包括定子23，该定子23可以被固定到发电机外壳8。在图4中示意了根据第一实施例的传动系I的另一实现方式。该实现方式类似于在图3中示意的实现方式，但是在联接件4的形状方面具有一些差异。与图3实施例的一个差异在于，凸缘20可以具有与发电机3的转子轴6的内径Dk相比更大的外径Df，联接件4通过该凸缘20被连接到齿轮箱2。联接件4的凸缘20借助于栓接连接件19而被连接到齿轮箱输出轴5。此外，根据本实施例，用于将联接件4连接到发电机转子轴6的凸缘21可以被形成为分离的凸缘21，该凸缘21位于联接件4的距离齿轮箱2最远的一侧处。这个分离的凸缘21可以借助于例如栓接连接件22而被连接到联接件4。凸缘21然后此外借助于例如栓接连接件13而被连接到发电机3的转子轴6。如本领域技术人员已知地，发电机3此外还可以包括定子23，该定子23可以被固定到发电机外壳8。在上述第一实施例的实现方式中，齿轮箱2和发电机3被形成为分离的实体。这意味着齿轮箱2和发电机3均具有其自身的外壳7、8。发电机外壳8被直接地连接到齿轮箱外壳7。这可以例如借助于栓接连接件24实现。此外，这意味着齿轮箱输出轴5和发电机转子轴6均具有其自身的轴承布置结构，分别地齿轮箱输出轴轴承布置结构15和发电机转子轴轴承布置结构18a、18b。根据本发明的实施例，齿轮箱输出轴轴承布置结构15和发电机转子轴轴承布置结构18a、18b可以包括如本领域技术人员已知的任何适当的轴承布置结构。此外,在上述第一实施例的两个实现方式中，齿轮箱输出模块14延伸到发电机3中，由此该齿轮箱输出模块14部分地延伸超过由沿从齿轮箱2朝向发电机3行进的方向(如在图2a和图2b中由箭头12所示意)首先遇到的发电机3的旋转部的轴向表面限定的平面P。在于图3和图4中示意的实施例中，平面P由当沿着从齿轮箱2朝发电机3的方向行进时遇到的发电机3的第一旋转部的承载有源元件11的发电机转子9的结构10的前表面限定。在于图3和图4中不意的不例中，齿轮箱外壳7和输出轴轴承外壳16被形成为一体件。然而，根据本发明的其它实施例，齿轮箱外壳7和输出轴轴承外壳16还可以被形成为不同的部件。根据本发明的实施例，联接件4可以由绝缘材料形成。绝缘材料可以是本领域技术人员已知的任何合适的材料。联接件4由绝缘材料形成的一个优势在于，使发电机3的转子9和定子23与传动系I的其余部分、换言之与齿轮箱2绝缘。以此方式，杂散电流被齿轮箱短路并且因此在发电机3和传动系I的其余部分之间不发生任何电转移。关于图5和图6描述了根据本发明的传动系I的第二实施例。根据该实施例，齿轮箱输出模块14可以至少部分地延伸到发电机转子轴6中，该齿轮箱输出模块14包括齿轮箱输出轴5、齿轮箱输出轴轴承布置结构15和齿轮箱输出轴轴承外壳16。在图5中示意了该实施例的第一实现方式。根据该实施例，在齿轮箱输出模块14具有锥形形状的情形中，转子轴6的直径Dk可以大于齿轮箱输出模块14的延伸到发电机3中的部分的最大直径Dm。在齿轮箱输出模块14具有柱形形状的情形中，转子轴6的直径Dk可以大于齿轮箱输出模块14的直径。换言之，转子轴6的直径Dk使得齿轮箱输出模块14的至少一部分配合到其中。在本实施例中，第一转子轴承18a位于发电机转子轴6的最靠近齿轮箱2的第一端部处，并且第二转子轴轴承18b位于发电机转子轴6的最远离齿轮箱2的第二端部处。齿轮箱输出轴5经由联接件4而被联接到发电机转子轴6。联接件4延伸通过发电机转子轴6，并且在一侧处借助于凸缘20而被固定到齿轮箱输出轴5，所述凸缘20与联接件4 一体地形成并且具有小于发电机转子轴6的直径Dk的外径Df。凸缘20可以经由例如栓接连接件19而被连接到齿轮箱输出轴5。在另一侧处，联接件4借助于凸缘21而被固定到发电机转子轴6，所述凸缘21与联接件4 一体地形成并且可以经由例如栓接连接件13而被连接到发电机转子轴6。在如在图5中所示意的实施例中，联接件4可以是中空的并且可以具有一定直径使得该联接件4配合到发电机3的转子轴6中。因此，能够从联接件4的内侧达到螺栓19，该螺栓19将联接件4连接到齿轮箱输出轴5。其优势在于，能够将联接件4从传动系I移除而不必首先将发电机3从齿轮箱2断开并且将其移除。因此，能够在齿轮箱2和发电机3由其外壳7、8连接到一起时将联接件4从传动系I完全地移除。能够完全地拆除意味着能够将联接件4作为整体从传动系I移除而不必首先通过断开其外壳7、8而将发电机3从齿轮箱2断开并且移除。图6示意根据本发明的传动系I的第二实施例的第二实现方式。根据该实现方式，发电机转子轴6可以具有第一部分25和第二部分26。第一部分25具有第一内径DK1。第二部分26具有第二内径DK2。该第一内径Dki大于第二内径Dk2并且大于齿轮箱输出模块14的延伸到发电机3中的部分的最大直径Dm。在于图6中给出的示例中，一个转子轴承18a可以位于发电机转子轴6的第一部分25上，并且第二转子轴承18b可以位于发电机转子轴6的第二部分26上。齿轮箱输出轴5经由联接件4而被联接到发电机转子轴6。联接件4延伸通过发电机转子轴6。在一侧处，联接件4可以借助于凸缘20而被固定到齿轮箱输出轴5，该凸缘20具有外Sdf,该外径Df小于发电机转子轴6的第一部分25的直径Dki并且大于发电机转子轴6的第二部分26的直径DK2。联接件4的该凸缘20可以借助于例如栓接连接件19而被连接到齿轮箱输出轴5。在另一侧处，联接件4借助于凸缘21而被固定到发电机转子轴
6。在给出的示例中，凸缘21被形成为分离的凸缘21，即其不与联接件4 一体地形成。凸缘21可以借助于栓接连接件22而被连接到联接件4，并且可以借助于栓接连接件13而被连接到发电机转子轴6。如本领域技术人员已知地，发电机3此外还可以包括定子23，该定子23可以被固定到发电机外壳8 (在图6中没有示出)。再次，与关于图3和图4描述的实施例类似地，齿轮箱2和发电机3被形成为分离的实体。这意味着齿轮箱2和发电机3均具有其自身的外壳7、8。发电机外壳8被直接连接到齿轮箱外壳7。这可以例如借助于栓接连接件24实现。此外，这意味着齿轮箱输出轴5和发电机转子轴6均具有其自身的轴承组件，分别为齿轮箱输出轴轴承15和发电机转子轴轴承18a、18b。根据本发明的实施例，齿轮箱输出轴轴承15和发电机转子轴轴承18a、18b可以包括如本领域技术人员已知的任何合适的轴承组件。此外,齿轮箱输出模块14延伸到发电机3中，由此该齿轮箱输出模块14部分地延伸超过由沿从齿轮箱2朝发电机3行进的方向(在图2a和图2b中由箭头12示意)首先遇到的发电机3的旋转部的轴向表面限定的平面P。在于图5和图6中示意的实施例中，平面P由发电机转子轴6的前表面限定，在目前的情形中发电机转子轴6是当沿着从齿轮箱2朝向发电机3的方向行进时遇到的发电机3的第一旋转部。在于图5和图6中不意的不例中，齿轮箱外壳7和输出轴轴承外壳16被形成为一体件。然而，根据本发明的其它实施例，齿轮箱外壳7和输出轴轴承外壳16还可以被形成为不同的部件。根据本发明的实施例，联接件4可以由绝缘材料形成。绝缘材料可以是本领域技术人员已知的任何合适的材料。联接件4由绝缘材料形成的一个优势在于，使发电机3的转子9和定子23与传动系I的其余部分，或换言之与齿轮箱2绝缘。以此方式，杂散电流被齿轮箱短路，并且因此在发电机3和传动系I的其余部分之间无任何电转移发生。根据本发明的实施例，根据任何上述示例的传动系I此外还可以包括制动组件。这在图7中示意。制动组件27可以包括制动盘28和卡钳29。根据本发明的实施例，制动盘28可以借助于例如栓接连接件30而被固定到联接件4的距离齿轮箱2最远的一端。卡钳29可以借助于例如栓接连接件31而被固定到发电机外壳8的静止部。根据本发明的实施例，齿轮箱2可以是具有同轴设计的齿轮箱。例如，齿轮箱2可以包括至少一个行星齿轮级31或可以包括至少一个差动齿轮级，或本领域技术人员已知的任何其它同轴设计。
图8示意包括本发明的创新性构思的实施例的传动系I。必须理解，这仅为了示意的目的而非旨在以任何方式限制本发明。在于图8中给出的示例中，齿轮箱2可以包括输入轴32和两个行星齿轮级31a和31b。进而，根据本发明的实施例，发电机3可以是如本领域技术人员已知的任何合适的发电机。
权利要求
1.一种用于风力涡轮机的传动系(1)，所述传动系(I)包括齿轮箱(2)、发电机(3)和联接件(4 )，所述联接件(4 )在所述齿轮箱(2 )的输出轴(5 )和所述发电机(3 )的转子轴(6 )之间，其特征在于: -所述齿轮箱(2 )和所述发电机(3 )是独立并且分离的构件，由此所述齿轮箱(2 )和所述发电机(3)每个均具有其自身的外壳(7、8)，并且所述齿轮箱(2)的输出轴(5)和所述发电机(3)的转子轴(6)分别由齿轮箱输出轴轴承布置结构(15)和发电机转子轴轴承布置结构(18a、18b)支撑， -所述发电机(3)的外壳(8)被直接连接到所述齿轮箱(2)的外壳(7)， -齿轮箱输出模块(14)至少部分地延伸到所述发电机(3)中，所述齿轮箱输出模块(14)包括所述齿轮箱输出轴(5)、所述齿轮箱输出轴轴承布置结构(15)和输出轴轴承外壳(16)，由此所述齿轮箱输出模块(14)至少部分地延伸超过平面(P)，所述平面(P)由沿着从齿轮箱(2)到发电机(3)行进的方向首先遇到的所述发电机(3)的旋转部的轴向表面限定，并且 -所述联接件(4)延伸通过所述发电机(3)的转子轴(6)的中心，并且所述联接件(4)在所述传动系(I)的发电机侧(G)处被联接到所述发电机转子轴(6)。
2.根据权利要求1所述的传动系(1)，所述发电机(3)包括转子(9)和定子(23)，所述转子(9)包括转子轴(6)和承 载有源元件(11)的结构(10)，其中，所述平面(P)由承载所述有源元件(11)的结构(10)的前表面限定。
3.根据权利要求2所述的传动系(1)，其中 -所述齿轮箱输出模块(14)至少部分地延伸到所述发电机的外壳(8)中的空腔(17)中，所述空腔(17)具有轴向尺寸(LAX)、第一直径(D1)和第二直径(D2),所述第一直径(D1)等于或者小于所述第二直径(D2),所述第一直径(D1)大于所述输出模块(14)的最靠近发电机(3)的一端，并且所述第二直径(D2)大于所述齿轮箱输出模块(14)的延伸到所述发电机(3)中的部分的最大直径(DM)，并且 -所述发电机(3)的转子轴(6)定位成离开所述发电机的外壳(8)连接到所述齿轮箱的外壳(7)的位置的距离等于所述轴向尺寸(LAX)。
4.根据权利要求3所述的传动系(1)，所述转子轴(6)具有内径(Dk)，其中所述联接件(4)经由凸缘(20)而被连接到所述齿轮箱输出轴(5)，所述凸缘(20)具有小于所述转子轴(6)的内径(Dk)的外径(Df)。
5.根据权利要求3所述的传动系(1)，所述转子轴(6)具有内径(Dk)，其中所述联接件(4)经由凸缘(20)而被连接到所述齿轮箱输出轴(5)，所述凸缘(20)具有大于所述转子轴(6)的内径(Dk)的外径(Df)。
6.根据权利要求1所述的传动系(1)，其中所述平面(P)由所述发电机(3)的转子轴(6)的前表面限定。
7.根据权利要求6所述的传动系(I)，其中所述齿轮箱输出模块(14)至少部分地延伸到所述发电机(3)的转子轴(6)中。
8.根据权利要求7所述的传动系(I)，所述发电机转子轴(6)具有内径(Dk)，其中所述发电机转子轴(6)的内径(Dk)大于所述齿轮箱输出模块(14)的延伸到所述发电机(3)中的部分的最大直径(Dm )。
9.根据权利要求4、5或8所述的传动系(I)，其中第一转子轴轴承(18a)位于所述发电机转子轴(6 )的最靠近所述齿轮箱(2 )的一侧处，而第二转子轴轴承(18b )位于所述发电机转子轴(6)的最靠近所述发电机(3)的最远离所述齿轮箱(2)的一端的一侧处。
10.根据权利要求7所述的传动系(1)，其中所述发电机转子轴(6)具有第一部分(25)和第二部分(26)，所述第一部分(25)在所述发电机(3)的最靠近所述齿轮箱(2)的一端处具有第一内径(DK1)，所述第二部分(26)在所述发电机(3)的最远离所述齿轮箱(2)的一端处具有第二内径(DK2)，所述第一内径(Dki)大于所述第二内径(DK2)，并且所述第一内径(Dki)大于所述齿轮箱输出模块(14)的延伸到所述发电机(3)中的部分的最大直径(Dm)。
11.根据权利要求10所述的传动系(I)，其中第一转子轴轴承(18a)位于所述转子轴(6)的第一部分(25)处，并且第二转子轴轴承(18b)位于所述转子轴(6)的第二部分(26)处。
12.根据权利 要求1-8中的任一项所述的传动系(I)，其中所述联接件(4)是中空的，并且所述所述联接件(4)借助于螺栓(19)而被连接到所述齿轮箱输出轴(5)，其中能够从所述联接件(4)的内侧接近所述螺栓(19)。
13.根据权利要求1-8中的任一项所述的传动系(I)，其中所述联接件(4)由电绝缘材料形成。
14.根据权利要求1-8中的任一项所述的传动系(1)，还包括制动组件(27)，所述制动组件(27)包括制动盘(28)和卡钳(29)，其中，所述制动盘(28)被固定到所述联接件(4)的最远离齿轮箱(2)的一端，并且其中所述卡钳(29)被固定到所述发电机的外壳(8)的静止部。
15.根据权利要求1-8中的任一项所述的传动系(1)，其中所述齿轮箱(2)具有同轴设计。
全文摘要
本发明提供用于风力涡轮机的传动系。传动系包括齿轮箱、发电机和齿轮箱输出轴与发电机转子轴间的联接件。齿轮箱和发电机是独立且分离的构件，齿轮箱和发电机均有其自身外壳，齿轮箱输出轴和发电机转子轴各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。发电机外壳直接连到齿轮箱外壳。传动系还包括齿轮箱输出模块，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结构。齿轮箱输出模块至少部分延伸到发电机中，齿轮箱输出模块至少部分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。联接件延伸通过发电机转子轴中心且在传动系的发电机侧联接到发电机转子轴。
文档编号F03D11/02GK103216399SQ20131002003
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月18日 优先权日2012年1月20日
发明者沃伦·斯穆克, 格哈德·迪克汉斯 申请人:Zf风能安特卫普有限公司