齿轮箱结构及其模块、轴、风力发电机及组装方法
【专利摘要】本发明涉及齿轮箱结构及其模块、轴、风力发电机及组装方法。更具体地，风力发电机齿轮箱结构包括：设置成绕纵向轴线旋转的输入轴；设置成支撑输入轴的非旋转支撑部件；位于沿着纵向轴线的一个位置处并设置成在输入轴和非旋转支撑部件之间提供支撑的一个或多个轴承，其中一个或多个轴承设置成限制输入轴与非旋转支撑部件之间的非旋转运动，在风力发电机齿轮箱结构中在沿着纵向轴线的其它位置处在输入轴与非旋转支撑部件之间没有其他轴承。
【专利说明】齿轮箱结构及其模块、轴、风力发电机及组装方法
[0001]本申请是申请日为2010年5月21日、申请号为201010184656.5、名称为“齿轮箱结构及其模块、轴、风力发电机及组装方法”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及齿轮箱结构及其模块、轴，尤其是应用于风力发电机的齿轮箱结构及其模块、轴。本发明还涉及包含该齿轮箱结构及其模块、轴的风力发电机。本发明还涉及组装方法。
【背景技术】
[0003]风力发电机是将风能转化为电能的装置，通常包括转子系统、齿轮箱和发电机。在运行过程中，风吹动转子系统旋转，并对齿轮箱产生相对低频的高扭矩输入。齿轮箱将转子的高扭矩输入转化为相对高频的低扭矩输出。发电机与齿轮箱的输出端相连，将旋转运动转变为电能。
[0004]拥有相对高输出功率(如大于I兆瓦)的风力发电机通常体积都很大(例如，转子系统的直径可能超过100米)。为了对转子的高扭矩输入进行转化，齿轮箱的体积也必须相对大，以容纳所需的齿轮结构。然而，这样的齿轮箱造价可能相对昂贵(例如由于使用大型轴承等)，重量沉重，因而制造也很困难。
[0005]因此有必要寻找其它的齿轮箱结构方案。
【发明内容】
[0006]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机齿轮箱结构，该风力发电机齿轮箱结构包括设置成绕纵向轴线旋转的输入轴、设置成支撑输入轴的非旋转支撑部件、沿着纵向轴线位于单个区域中并设置成在输入轴和非旋转支撑部件之间提供支撑的一个或多个轴承。其中所述一个或多个轴承被设置成至少部分地限制输入轴与非旋转支撑部件之间的非旋转运动，在该风力发电机齿轮箱结构中，在输入轴与非旋转支撑部件之间沿着纵向轴线的其它区域不再安装其他轴承。
[0007]可设置一个或多个轴承以限制输入轴与非旋转支撑部件之间的相对径向移动。
[0008]可设置一个或多个轴承以限制输入轴与非旋转部件之间的相对轴向移动。
[0009]可设置一个或多个轴承以限制输入轴与非旋转部件之间的相对倾斜移动。
[0010]非旋转支撑部件可以至少有一部分位于输入轴内。
[0011]一个或多个轴承可能含有双排圆锥滚子轴承。
[0012]输入轴可以被设置成限定风力发电机齿轮箱的外表面。
[0013]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机，包含有一个符合上述任意段落描述的风力发电机齿轮箱结构。
[0014]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供了一种用于风力发电机齿轮箱的模块，该模块包括:能够与风力发电机齿轮箱连接和拆卸的箱体；安装在箱体内部的输出轴，该输出轴包括齿轮部分，该齿轮部分可与风力发电机齿轮箱的齿轮哨合。
[0015]上述模块还可以包含一个或多个轴承，用以提供箱体与输出轴之间的支撑。
[0016]上述的一个或多个轴承可以包括具有O型构造的背对背轴承结构。
[0017]上述模块还可以包含多个用来将该模块的箱体与风力发电机齿轮箱连接的紧固件。
[0018]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机齿轮箱，其包括了符合上述任意段落描述的模块。
[0019]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供了一种风力发电机，其包括了符合上述任意段落描述的模块。
[0020]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供了一种方法，该方法包括:组装符合上述任意段落描述的模块；并将该模块连接到风力发电机齿轮箱上。
[0021]模块的组装步骤可以在工厂里进行，模块与风力发电机齿轮箱的连接则可以在风力发电机的机舱中进行。
[0022]所述方法还可以包括从风力发电机齿轮箱上拆卸该模块。
[0023]模块可以包含第一组轮齿，并且符合以上任何一段描述的另一个模块包括齿数与第一组轮齿不同的第二组轮齿。并且所述方法还可以包括从风力发电机齿轮箱上拆卸所述模块，并将另一个模块安装到风力发电机齿轮箱上。
[0024]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种用于风力发电机齿轮箱的轴，该轴包括:用来接纳一根或多根电缆的第一通道；和第二通道，其与第一通道不同，第二通道用来接收并分配加压润滑剂到风力发电机齿轮箱的一个或多个部件上。
[0025]第一通道可以包括第一导管，第二通道可以包括第二导管，第一导管位于第二导管内。
[0026]第一通道可以包括第一导管，第二通道可以包括第二导管，轴还包括外导管，其中第一导管和第二导管都位于外导管内。
[0027]轴可以设置成绕纵向轴线旋转，还可以包括第一旋转流体联接器，以接受来自非旋转的润滑剂容器的加压润滑剂。
[0028]第二通道上通过第一旋转流体联接器可以连接有泵，泵被设置成向第二通道提供加压润滑剂。
[0029]轴可以被设置成绕纵向轴线旋转，并还包括第二旋转流体联接器，第二旋转流体联接器与风力发电机齿轮箱的一个或多个部件相连，以便向风力发电机齿轮箱的一个或多个部件提供加压润滑剂。
[0030]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机齿轮箱，其包括符合上述任意段落描述的轴。
[0031]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机，其包括符合上述任意段落描述的轴。
[0032]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种齿轮结构，该齿轮结构包括:第一齿轮，其设置成绕第一纵向轴线旋转并包括第一组轮齿和具有第一表面的第一部分；以及第二齿轮，其设置成绕第二纵向轴线旋转并包括第二组轮齿和具有第二表面的第二部分，其中第一表面和第二表面设置成彼此抵靠，且限制第一齿轮和第二齿轮的相对非旋转运动。
[0033]第一表面和第二表面在彼此抵靠时可以限制第一齿轮和第二齿轮之间的相对径向移动。
[0034]第一表面和第二表面在彼此抵靠时可以限制第一齿轮和第二齿轮之间的相对轴向移动。
[0035]第一部分可以包括第三表面，第二部分可以包括第四表面，第三表面和第四表面在彼此抵靠时可以限制第一齿轮和第二齿轮之间的相对轴向移动。
[0036]第一部分可以包括第三表面，第二部分可以包括第四表面，第三表面和第四表面在彼此抵靠时可以限制第一齿轮和第二齿轮之间的相对径向移动。
[0037]第一部分可以定位在第一组轮齿附近，第二部分可以定位在第二组轮齿附近。
[0038]第一齿轮可以是行星齿系的齿圈，第二齿轮可以是行星齿系的行星轮。
[0039]第一齿轮可以是行星齿系的太阳轮，第二齿轮可以是行星齿系的行星轮。
[0040]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机齿轮箱，其包括符合上述任意段落描述的齿轮结构。
[0041]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机，其包括符合上述任意段落描述的齿轮结构。
[0042]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机结构，其包括:机舱；具有纵向轴线和设置成绕纵向轴线旋转的第一外表面的齿轮箱；其中，风力发电机结构在齿轮箱的第一外表面和机舱之间不含有齿轮箱箱体。
[0043]齿轮箱可以包括限定齿轮箱的第一外表面的至少一部分的输入轴。
[0044]齿轮箱还可以进一步包括设置成连接到机舱并限定齿轮箱的第二外表面的至少一部分的非旋转支撑部件。
[0045]齿轮箱可以包括一个或多个轴承，用以在非旋转支撑部件与输入轴之间提供支撑。
[0046]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机，其包括符合上述任意段落描述的风力发电机结构。
[0047]根据本发明设计的各种(但非全部)实施例，本发明提供一种风力发电机齿轮箱，其包括以下部件的一个或多个:符合以上任意段落描述的风力发电机齿轮箱结构；符合以上任意段落描述的模块；符合以上任意段落描述的轴；以及符合以上任意段落描述的齿轮结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]为了更好的理解本发明的各种具体实施例，参考仅作为例子的附图进行说明，其中:
[0049]图1是根据本发明的实施例的风力发电机的示意图。
[0050]图2是根据本发明的实施例的风力发电机齿轮箱的示意图。
[0051]图3是根据本发明的实施例的风力发电机齿轮箱的剖面示意图。
[0052]图4A是根据本发明的实施例的第一轴承结构的剖面示意图。
[0053]图4B是根据本发明的实施例的第二轴承结构的剖面示意图。[0054]图5是根据本发明的实施例的齿轮结构的剖面示意图。
[0055]图6是根据本发明的实施例的其它齿轮结构的剖面示意图。
[0056]图7是图5和图6中的齿轮结构的剖面示意图。
[0057]图8是根据本发明的实施例的轴的透视图。
[0058]图9是根据本发明的实施例的其它轴的透视图。
[0059]图10A、10B和IOC是根据本发明的实施例的用于风力发电机齿轮箱的模块的分解透视图。
[0060]图11是根据本发明的实施例的模块的透视图。
[0061]图12是根据本发明的实施例的风力发电机齿轮箱和模块的透视图。
[0062]图13A是根据本发明的实施例的模块的侧剖视图。
[0063]图13B是图13A中的模块的主剖视图。
[0064]图14是根据本发明的实施例的组装、连接以及拆卸模块的方法。
【具体实施方式】
[0065]在以下描述中，“连接”、“耦合”及其衍生词表示运行中的联接/接合。应当理解可以存在任意数目的中间部件(包括没有中间部件)或其组合。
[0066]图1为根据发明的各种实施例的风力发电机10的示意图。风力发电机10包括:机舱12 (也可以被称为风力发电机壳体)；支撑柱13 ;转子14 ;转子轴16 ;齿轮箱18 ;以及发电机20。风力发电机10被设置成将风能转化为电能，例如输出功率22可以为大约5兆瓦。风力发电机10可以安装在海上或陆地。
[0067]机舱12中装有齿轮箱18和发电机20，以保护它们不受环境侵害(例如可能由降雨、降雪等导致)。支撑柱13与机舱12连接并接地(或当安装在海上时可与固定住的浮台连接)。
[0068]转子14由机舱12支撑，并设置成根据通过风力发电机10的空气(风)的运动而转动。齿轮箱18通过转子轴16与转子14连接，并与机舱12相连。齿轮箱18设置成将来自转子14的相对较低角频率、高扭矩的输入转化为相对较高角频率、低扭矩的输出。发电机20安装在机舱12内，用来接收齿轮箱18的输出，并将旋转运动转化为电能22。
[0069]图2是根据发明的实施例的风力发电机齿轮箱18的剖视示意图。齿轮箱18包括第一级齿系、第二级齿系和第三级齿系。齿轮箱18的第一级齿系包括输入轴24(含有行星架26)、齿圈28、多个行星轮30、太阳轮32和轴承结构34。齿轮箱18的第二级齿系包括齿圈36、多个行星轮38、太阳轮40和含有行星架42的非旋转支撑部件。齿轮箱18的第三级齿系包括第一输出齿轮44、包括第二输出齿轮48和输出轴50的模块46。图2中的箭头代表了通过齿轮箱18的扭矩/功率流的方向。
[0070]图2还描述了柱坐标系52，其包括纵向轴线54(也可以被称为轴向轴线)、径向轴线56以及角度轴线58 (也可以被称为方位角)。齿轮箱18限定通过齿轮箱18的中心且与柱坐标系52的纵轴54平行的纵向轴线60。
[0071 ] 输入轴24连接到转子轴16 (如图1所示)，并沿基本上平行于角度轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。输入轴24支撑着非旋转支撑部件和轴承结构34。该特征还将通过参考图3、图4A和4B作详细描述。[0072]第一级齿系的多个行星轮30位于第一级齿系的齿圈28内并与之B齿合。第一级齿系的行星架26与第一级齿系的多个行星轮30连接，并使第一级齿系的多个行星轮30在齿圈28内沿基本上平行于角度轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。第一级齿系的太阳轮32位于第一级齿系的多个行星轮30内并与之啮合。第一级齿系的多个行星轮30的旋转使太阳轮32沿基本上平行于角度轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。
[0073]第二级齿系齿圈36与第一级齿系行星架26连接并沿基本上平行于角度轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。第二级齿系的多个行星轮38位于第二级齿系齿圈36内并与第二级齿系行星架42连接。第二级齿系行星架42是非旋转部件，与风力发电机10的机舱12扭转连接。因此，第二级齿系的多个行星轮38不绕纵向轴线60旋转。但第二级齿系的多个行星轮38的每个行星轮都限定纵向轴线，并围绕自身纵向轴线旋转。第二级齿系太阳轮40位于第二级齿系的多个行星轮38内与之啮合，并沿基本上平行于角度轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。第二级齿系太阳轮40与第一级齿系齿圈28连接，并驱动第一级齿系齿圈28绕纵向轴线60旋转。
[0074]第三级齿系的第一输出齿轮44与第一级齿系的太阳轮32连接并由第一级齿系的太阳轮32驱动。第三级齿系的第一输出齿轮44沿基本上平行于角度轴线58的方向绕纵向轴线60转动。第三级齿系的第一输出齿轮44与第三级齿的系第二输出齿轮48啮合，并驱动第二输出齿轮48沿基本上平行于角度轴58的方向绕第二输出齿轮48的纵向轴线旋转。第二输出齿轮48与输出轴50连接，并驱动输出轴50沿基本上平行于角度轴线58的方向绕输出轴50的纵向轴线旋转。输出轴50为发电机20提供输入。
[0075]在运行过程中，风造成转子14与转子轴16绕纵向轴线60转动。转子轴16的转动带动输入轴24 (包括第一级齿系的行星架26)转动，输入轴24接收到转子轴16传递的几乎全部扭矩/功率。扭矩在第一级齿系的行星架26中被分为第一路和第二路。
[0076]在第一路中，扭矩由第一级齿系的行星架26传递至第一级齿系的行星轮30，而后传递至第一级齿系的太阳轮32。在第二路中，扭矩由第一级齿系的行星架26通过第二级齿系的齿圈36传递至第二级齿系的行星轮38。接着扭矩由第二级齿系的行星轮38传递至第二级齿系的太阳轮40，随后再将扭矩传递至第一级齿系的齿圈28。第一级齿系的齿圈28将扭矩通过第一级齿系的行星轮30传递至第一级齿系的太阳轮32。
[0077]从之前段落中应该理解，扭矩在第一级齿系的行星架26中分流，流经第一路和第二路的扭矩在第一级齿系的太阳轮32中合并。第一级齿系的太阳轮32接着通过第三级齿系的齿轮44和第三级齿系的第二输出齿轮48将扭矩传递至输出轴50。
[0078]图3是风力发电机齿轮箱18以及柱坐标系52的进一步的剖面示意图。在图3中，提供了非旋转支撑部件和输入轴24的更多细节，非旋转支撑部件以附图标记62标记。
[0079]非旋转支撑部件62的本体基本为圆柱形，并包括第一部分64和第二部分66。第一部分64从非旋转支撑部件62的本体沿径向延伸，并与机舱12扭转连接(如通过柔性安装系统)。第二部分66的直径小于输入轴24，且至少一部分位于输入轴24内。
[0080]非旋转支撑部件62和输入轴24之间可设置密封结构以防止润滑剂(如润滑油)从非旋转支撑部件62和输入轴24之间泄漏。
[0081]轴承结构34位于第二部分66与输入轴24之间沿着纵向轴线60的单一区域。轴承结构34可包含位于该单一区域的一个或多个轴承，并可能采用O型构造。从图3中可以看出，风力发电机齿轮箱18在非旋转支撑部件62与输入轴24之间沿纵向轴线60的其它位置或其它区域没有其它轴承或轴承结构。
[0082]轴承结构34被设置成对输入轴24和非旋转支撑部件62之间的非旋转运动至少进行部分限制。轴承结构34可被设置成限制输入轴24和非旋转支撑部件62之间的相对径向移动(如箭头68所示)、和/或相对轴向移动(如箭头70所示)、和/或相对倾斜移动(如箭头72所示的包括径向和轴向分量的移动)。
[0083]轴承结构34可能包括任何可以如上所述限制输入轴24和非旋转支撑部件62之间的相对移动的适用轴承。例如轴承结构34可包括双排圆锥滚子轴承。
[0084]图4A是根据本发明实施例的第一轴承结构341的剖面示意图。第一轴承结构341是包含第一排74和第二排76的双排圆锥滚子轴承。第一排74和第二排76是定向安装的，使得它们在沿着正径向方向56延伸时汇聚到一点。应当理解第一排74和第二排76的方向包括径向分量和轴向分量。
[0085]图4B是根据本发明的实施例的第二个轴承结构342的剖面示意图。第二轴承结构342也是包含第一排78和第二排80的双排圆锥滚子轴承。第一排78和第二排80是定向安装的，使得它们在沿着正径向方向56延伸时汇聚到一点。应当理解第一排78和第二排80的方向包括径向分量和轴向分量。
[0086]第一轴承结构341和第二轴承结构342所提供的优点是，由于排74、76、78和80的定向，它们可以同时限制径向和轴向的移动。因此第一轴承结构341和第二轴承结构342都可以在输入轴24和非旋转支撑部件62之间提供支撑，并限制它们之间在径向68、轴向70和倾斜方向72的相对移动。
[0087]本发明的实施例拥有若干优点。一个优点是由于在输入轴24和非旋转支撑部件62之间可以采用这样的单轴承结构，所以齿轮箱18的重量可以减小。另外，由于轴承是比较昂贵的部件，上述结构可以降低齿轮箱的成本。
[0088]根据图3所示，风力发电机齿轮箱18在输入轴24和机舱12之间(该位置总体上由附图标记82标示)没有包括齿轮箱箱体。由于输入轴24通过轴承结构34对非旋转支撑部件62提供支撑，因此齿轮箱18在输入轴24和非旋转支撑部件62之间不再需要任何额外支撑结构。这可以有效地减小齿轮箱18的重量和直径，也可以降低齿轮箱18的成本(因为制造齿轮箱18所用的材料如金属等的量减小)。
[0089]图5是根据本发明的实施例的齿轮结构84的剖面示意图。图5还示出了柱坐标系52。齿轮结构84还在图2中以虚线框的形式表示。
[0090]齿轮结构84包括多个第一级齿系行星轮30 (包括行星轮轴86)中的一个和第一级齿系齿圈28。齿圈28包括第一组轮齿88和与第一组轮齿88相邻的第一部分90。行星轮30包括第二组轮齿92和与第二组轮齿92相邻的第二部分94。应当理解，一个或多个第一级齿系行星轮30可能包括第二部分94，为使例子清晰简洁，上述实施例仅提到了一个行星轮30。
[0091]齿圈28的第一部分90包括基本上平行于纵向轴线54的第一表面96。行星轮30的第二部分94包括基本上平行于纵向轴线54的第二表面98。在运行过程中，齿图28和行星轮30设置成彼此抵靠，并限制齿圈28和行星轮30之间的相对径向移动。第一表面和第二表面之间可以有间隙存在，仅在某些特定的输入载荷情况下彼此可能发生抵靠。该结构所提供的优点是，第一表面96和第二表面98的抵靠可以防止第一组轮齿88和第二组轮齿92移动到可能会互相损伤的位置。
[0092]齿圈28的第一部分90包括基本上平行于径向轴线56的第三表面100。行星轮30的第二部分94包括也基本上平行于径向轴线56的第四表面102。在运行过程中，齿圈28和行星轮30设置成彼此抵靠，并限制齿圈28和行星轮30之间的相对轴向移动。第三表面100和第四表面102之间可以有间隙存在，仅在某些输入载荷下彼此可能有抵靠。该结构的优点是，第三表面100和第四表面102的抵靠可防止齿圈28和行星轮30之间相对彼此的轴向移动(如当齿轮箱18倾斜时)。
[0093]图6是根据本发明实施例的另一个齿轮结构104的剖面示意图。图6同时也给出了柱坐标系52。齿轮结构104还在图2中以虚线框表示。
[0094]齿轮结构104包括第二级齿系的太阳轮40 (包括可旋转的太阳轮轴106)和多个第二级齿系的行星轮38 (包括不可旋转的行星轮轴108)中的一个。太阳轮40包括第一组轮齿110和与第一组轮齿110相邻的第一部分112。行星轮38包括第二组轮齿114和与第二组轮齿114相邻的第二部分116。应当认为，一个或多个第二级齿系的行星轮38可能包括第二部分116，为使例子清晰简洁，上述实施例仅提到了一个行星轮38。
[0095]太阳轮40的第一部分112包括与纵向轴线54基本上平行的第一表面118。行星轮38的第二部分116包括与纵向轴线54基本上平行的第二表面120。在运行过程中，太阳轮40和行星轮38设置成彼此抵靠，以限制太阳轮40和行星轮38之间的相对径向移动。第一表面和第二表面之间可以有间隙存在，仅在某些输入载荷条件下彼此抵靠。该结构所提供的优点是，第一表面118与第二表面120的抵靠可以防止第一组轮齿110和第二组轮齿114移动到互相损害的位置。
[0096]太阳轮40的第一部分112包括与径向轴线56基本上平行的第三表面122。行星轮38的第二部分116包括与径向轴线56基本上平行的第四表面124。在运行过程中，太阳轮40和行星轮38设置成彼此抵靠，以限制太阳轮40和行星轮38之间的相对轴向移动。第三表面和第四表面之间可以有间隙存在，仅在某些输入载荷条件下可能抵靠。该结构所提供的优点是，第三表面122和第四表面124的抵靠可以防止太阳轮40和行星轮38之间相对彼此的轴向移动(如当齿轮箱18倾斜时)。
[0097]图7给出了齿轮结构84和齿轮结构104联接在一起的剖面示意图。
[0098]齿轮结构84和104所提供的优点是，它们可以使齿轮在第一、第二、第三和第四表面互相支撑。因此齿轮结构84和齿轮结构104可以不需要支撑用轴承来支撑齿轮。这可以减小齿轮结构84和齿轮结构104的重量和成本，还可以缩短齿轮箱18的组装时间。
[0099]图8是根据本发明实施例的风力发电机齿轮箱18的轴126的透视图。轴126包括第一通道128和第二通道130，还可以包含一个或多个旋转流体联接器的组合，如第一旋转流体联接器132和第二旋转流体联接器134。轴126具有纵向轴线140，并设置成绕该纵向轴线140旋转。轴126可以安装在风力发电机齿轮箱18内，使得纵向轴线140基本上平行于齿轮箱18的纵向轴线60定向。在一些实施例中，轴126可以安装在风力发电机齿轮箱18中，使得纵向轴线140与风力发电机齿轮箱18的纵向轴线60重合(即轴126安装在齿轮箱18的径向中心)。轴126可以延伸齿轮箱18的很大长度，如在齿轮44和输入轴24之间延伸。第二通道130或第一旋转流体联接器132设置成通过泵138来接纳来自润滑剂容器136的润滑剂(如润滑油)。如果有第二旋转流体联接器134的话，该第二旋转流体联接器134设置成用来向风力发电机齿轮箱18的部件提供润滑剂。
[0100]第一通道128包括大致圆柱形的第一导管(如风力发电机齿轮箱导管)。安装入齿轮箱18时，电缆(图中未标出)可能从第一导管内部穿过。第二通道130包括也是大致圆柱形的第二导管。第一通道128与第二通道130同轴并位于第二通道130内。在其它实施例中，第一通道128可能位于第二通道130内但不与之同轴。
[0101]第一旋转流体联接器132设置成提供密封接口，允许润滑剂由非旋转的源头、或以不同于第二通道130的角速度旋转的源头传递至旋转的第二通道130中。如果有第二旋转流体联接器134的话，第二旋转流体联接器134设置成提供密封接口，允许润滑剂由旋转的第二通道130传递至齿轮箱18的非旋转部件或齿轮箱18中的以不同于第二通道130的角速度旋转的部件。
[0102]当齿轮箱18运行时，润滑剂(如润滑油)由润滑剂容器136中通过泵138泵送入第一旋转流体联接器132中。润滑剂在第一旋转流体联接器132处传递至第二通道130，并在第一通道128外部与第二通道130内部所限定的腔内流动。润滑剂由第二通道130的下游端处(通过第二旋转流体联接器134，如果存在的话)传递，并(例如通过管道等)传递至风力发电机齿轮箱18的部件(如行星架26)。
[0103]轴126所提供的优点是，由于轴126可在齿轮箱18的轴向长度的大部分上延伸，润滑剂可以被分配到齿轮箱18的几乎所有部件。另外，第一和第二旋转流体联接器132、134可以将润滑剂传递到静态部件和旋转轴126之间以及轴126和以与旋转轴126不同的角速度旋转的部件之间。
[0104]图9是根据本发明实施例的轴142的另一个实施例。图9中描述的轴142与图8中描述的轴126类似，特征也类似，使用相同的附图标记。轴142与轴126的不同之处在于轴142包括外导管144，第一通道128和第二通道130都位于外导管144中。在该实施例中，第一通道128与外导管144同轴而第二通道130与外导管144不同轴。
[0105]图10AU0B和IOC是根据本发明实施例的用于风力发电机齿轮箱18的模块46的分解透视图。如上述参照图2的说明中所述，模块46在风力发电机齿轮箱18上可装卸，为可能与发电机或其他辅助传动设备连接的风力发电机齿轮箱提供输出。
[0106]参考图10A，具体地说，模块46包括箱体148，箱体148限定第一孔150、多个第二孔152和两个第三孔154。箱体148还包括密封结构(如O形圈密封件)，密封结构至少部分围绕第一孔150延伸。
[0107]参考图10B，模块46还包括:输出轴156，输出轴156包括齿轮部分158 (对应图2中的输出轴50和第三级齿系的第二输出齿轮48);第一轴承160 ;和第二轴承162。第一轴承160在齿轮部分158 —侧安装在输出轴156上，第二轴承162在齿轮部分158的另一侧安装在输出轴156上。第一轴承160和第二轴承162可安装在两个第三孔154中，并因此可以在箱体148中支撑输出轴156。
[0108]参考图10B，第一轴承160和/或第二轴承162可以有各种轴承类型的实施例。每一个轴承都可能由带有单排或多排滚子元件的轴承构成或由带有单排或多排滚子元件的两个相邻轴承构成。第一轴承160和第二轴承162不限于滚子轴承(例如也可以使用其他的液体动压类轴承)。[0109]参考图10C，模块46还包括密封件(如迷宫式密封件164)、锁定垫圈166、锁定螺母168和箱体端盖170 (包括迷宫式密封件)。密封件164可以与箱体端盖170上的迷宫式密封件连接，并且锁定垫圈166和锁定螺母168位于其间。组装后的箱体端盖170可以位于一个第三孔154内，并对第二轴承162提供轴向和/或径向支撑。
[0110]图11描述了图10AU0B和IOC中的模块46完整组装的透视图。从图11中可以看出齿轮部分158位于箱体148中，因此与第一孔150相邻。另外，还可以看出输出轴156的一部分172突出于箱体端盖170外，可以与风力发电机的发电机或其他辅助驱动设备相连。
[0111]图12是根据本发明实施例的风力发电机的齿轮箱18和模块46的透视图。模块46可以在非旋转支撑部件62 (如齿轮箱18的箱体)上由操作人员进行连接和拆卸。如图12所示，将模块46连接在齿轮箱18上，将使得第三级齿系的第二输出齿轮158与第三级齿系的第一输出齿轮44哨合。
[0112]为了将模块46与齿轮箱18连接在一起，操作人员可以将紧固件(如螺栓)插入多个第二孔152(以及非旋转支撑部件62上对应的孔)内，对紧固件使用手动或电动工具将模块46和齿轮箱18固定到一起。操作人员也可以对紧固件使用手动或电动工具将模块46从齿轮箱18上拆下。
[0113]应当认为模块46还可以通过其它方式连接到齿轮箱18上或从齿轮箱18上拆卸下来。例如模块46和齿轮箱18可以包括可通过一个或多个销钉进行固定的沟槽结构。
[0114]图13A和13B分别是根据本发明实施例的另一个模块174的侧剖视图和主剖视图。模块174与图10-12中的模块46类似，特性也类似，使用相同的附图标记。模块174与模块46的不同之处在于第一轴承176和第二轴承178为背对背的圆锥滚子轴承结构。
[0115]图14是根据本发明实施例的组装、连接以及拆卸模块46、174的方法。在框180中，方法包括在工厂中组装模块46、174，并对轴承160、162、176和178预加载。应当理解，模块46、174在工厂中进行组装可以相对于模块46和174即将安装的风力发电机的位置远程地(即距离几百甚至几千千米)进行。
[0116]在框182中，方法包括将模块46、174连接到齿轮箱18上。一个或多个操作人员可以通过多个第二孔152插入紧固件，并对紧固件使用手动或/和电动工具将模块46、174固定到齿轮箱18上。
[0117]在框184中，方法包括将模块46、174从齿轮箱18上拆下。单个或多个操作人员可以对插入第二孔152的紧固件使用手动和/或电动工具，将紧固件移开，从而从齿轮箱18上将模块46、174拆开。若确定模块46、174已被损坏(如轴承160、162或176、178中的一个或全部已磨损)或需要更改齿轮箱18的传动比时，则需要将模块46、174拆下。
[0118]在框186中，方法包括联接/连接根据本发明实施例的另一个预装的模块到齿轮箱18。该另一个模块的输出轴与框184中被替换的模块可以有不同的偏置位置(即不同的径向位置)。该另一个模块可以有齿轮部分158,该齿轮部分与在框184中被替换的模块中的齿轮部分有相同的齿数。在本例中，该另一个模块可以直接替换被移走(被损坏)的模块。在本发明的另一种实施例中，该另一个模块可以有齿轮部分158,该齿轮部分与在框184中被替换的模块中的齿轮部分有不同的齿数。在这些实施例中，输出模块可以被替换的优点是可以改变风力发电机齿轮箱18的传动比。[0119]模块46、174可以提供若干优点。优点之一是模块46、174可以相对简单的由单个或多个操作人员使用手动和/或电动工具在风力发电机齿轮箱18上装卸。另外，由于模块46,174可在工厂中进行完整组装和设置，因此，安装模块46、174的操作人员在风力发电机10的机舱12中安装46、174时无须进行任何困难的和/或费时的设置。因此，若模块损坏，替换该模块可以是一项相对快速的任务，也可以缩短风力发电机停机的时间。
[0120]如上所述，该发明的实施例的优点是，可以通过单个或多个操作人员，通过用具有不同的第二齿数的另一个模块替换具有第一齿数的模块来较为简便地更改齿轮箱18的传动比。另外，该发明的实施例还可以由单个或多个操作人员相对简单地改变输出轴的偏置距。
[0121]图13A和13B中描述的模块174所提供的优点是，轴承结构176、178具有相对较低的温度敏感性。这在输出轴以相对较快的角速度旋转时格外有利。
[0122]尽管本发明的实施例已在前述段落中通过各种实例进行描述，应当认为，在不偏离所要求的发明范围的前提下可能对实例进行修改。
[0123]上述描述中设计的特征有可能以不同于前面明确描述的组合的组合方式出现。例如，风力发电机齿轮箱18可以包括任意一个或多个(任何组合)如下结构:图3中描述的齿轮箱结构，图5-7中描述的齿轮结构，图8、9中描述的轴结构，以及图10-13中描述的模块。
[0124]尽管功能是参照某些特征来描述的，但是这些功能有可能通过其它提到或未提到的特征来执行。
[0125]尽管特征是针对某些实施例来描述的，这些特征有可能在其它提到或未提到的实施例中体现。
[0126]上述的说明中已尽量强调了本发明最为重要的特征，但应当理解 申请人:要求对以上涉及到的和/或附图中显示的任何可获得专利的特征或特征组合进行保护，无论其在文中是否对其进行了强调。
【权利要求】
1.一种用于风力发电机齿轮箱的模块，所述模块包括: 能够与风力发电机齿轮箱连接和拆卸的箱体； 位于所述箱体中的第一孔； 安装在所述箱体内的输出轴，所述输出轴包括齿轮部分，所述齿轮部分定位在所述箱体内，从而与所述第一孔在径向上相邻，所述齿轮部分能够与所述风力发电机齿轮箱的齿轮在径向上啮合。
2.根据权利要求1所述的模块，还包含一个或多个轴承，所述一个或多个轴承被设置成在所述箱体和所述输出轴之间提供支撑。
3.根据权利要求2所述的模块，其特征是:所述一个或多个轴承包括O型的背对背轴承结构。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块，还包括用来将所述模块的所述箱体与所述风力发电机齿轮箱连接的多个紧固件。
5.—种包括根据权利要求1-3中任一项所述的模块的风力发电机齿轮箱。
6.—种包括根据权利要求1-3中任一项所述的模块的风力发电机。
7.一种方法，包括: 组装根据权利要求1-3中任一项所述的模块；和 将所述模块连接至风力发电机齿轮箱。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是:所述组装模块的步骤在工厂中进行，所述模块在风力发电机机舱中与风力发电机齿轮箱连接。
9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括从所述风力发电机齿轮箱上拆卸所述模块。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征是:所述模块的齿轮部分包含第一组轮齿，并且根据权利要求1-3中任一项所述的另一个模块的齿轮部分包括第二组轮齿，所述第二组轮齿的轮齿数与所述第一组轮齿的轮齿数不同，所述方法还包括从所述风力发电机齿轮箱上拆卸所述模块，并且将所述另一个模块连接到所述风力发电机齿轮箱。
【文档编号】F03D11/02GK103899500SQ201410098929
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2010年5月21日 优先权日:2009年12月18日
【发明者】潘绍元, C·J·布洛克利, D·J·斯科特, P·J·吉布斯, M·C·巴恩斯 申请人:诺迈士科技有限公司