行星齿轮箱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于可再生能源涡轮机的行星齿轮箱和一种包括行星齿轮箱的可再生能源涡轮机。
【背景技术】
[0002]可再生能源涡轮机(在此称作“涡轮机”)用于由再生能源发电。例如，风力涡轮机、潮汐式涡轮机、水电涡轮机通常使用高速发电机，所述高速发电机例如可以以1500rpm的转速运行但是由在低转速和可变转速条件下被风力或者水力驱动的转子驱动。像这样，齿轮箱通常位于转子和发电机之间并且必须能够提供大的齿轮传动比同时处理很大负载。因此，现代涡轮机典型地使用行星(或者“周转”)齿轮箱。
[0003]通常需要向涡轮机转子提供供给设施用于控制或者数据捕捉。通常必须将用于这种供给设施的电缆设置到转子毂，所述转子毂连接到齿轮箱前部。像这样，电缆通常必须通过齿轮箱。在大多数用于涡轮机的传统行星齿轮箱布置方案中，典型地经由“平行”输出轴最终输出，所述平行输出轴从齿轮箱的主轴线偏移(所述主轴线与转子轴线共轴)。这种平行输出级的一个优势在于可以设置中空中心轴，所述中空中心轴从靠近转子的输入轴至靠近输出部分的齿轮箱后部完全延伸通过齿轮箱，通过所述中空中心轴可以提供对于转子的供给设施。典型地，滑环组件设置在齿轮箱后部，使得供给设施可以与中空旋转轴和转子一起旋转。在图1和图2中示意性地示出了这种布置方案(并且将在下文对其进行详细描述)。
[0004]然而，在一些涡轮机中，理想的是使用完全共轴的行星齿轮箱(即输出轴和输入轴共轴的齿轮箱)。例如，理想的是在连接到发电机或者混合发电机齿轮箱之前将齿轮箱的输出部分连接到中间级(诸如可变传动比齿轮箱)，使得平行输出可能是不理想的。此外，完全共轴的齿轮箱可以使设置有涡轮机的固定组件的舱的最大横截面面积能够减小(这对于转子的效率是有利的)。
[0005]相应地，本发明的实施例试图提供替代性的行星齿轮箱布置方案，所述行星齿轮箱布置方案就向转子提供供给设施而言提供更大的灵活性，并且例如可以取消对提供完全延伸通过齿轮箱的中心的中空轴的需要。
【发明内容】
[0006]根据本发明的第一方面，提供一种用于可再生能源涡轮机的行星齿轮箱，包括:行星齿轮箱；和延伸通过所述行星齿轮箱的至少一根供给电缆；其中供给电缆通过齿轮箱的固定行星级进入齿轮箱并且延伸通过中心轴至滑环组件的固定部分，用于在使用中提供到涡轮机的转子的连接。
[0007]因此，通过使用齿轮箱的固定行星级，本发明的实施例中的电缆能够通过齿轮箱的接地(即非旋转)的部分进入齿轮箱并且可以仅在随后布线至中心轴。有利地，这可以在布置电缆布线和/或齿轮箱级方面为齿轮箱设计者提供更大的自由度。例如，可以去除对提供延伸通过齿轮箱的全部长度中空轴的需要。
[0008]本发明的某些实施例的特定优势可以在于齿轮箱的最末级的尺寸和设计，所述最末级通常为齿轮箱的承受最高应力并且寿命最短的级。根据特定涡轮机布置方案，不理想或者不可能的是在中间级和/或发电机中提供中空轴。因此，本发明的实施例可以有利地使得能够使用实心轴。
[0009]此外，在一些布置方案中，认为不理想的是使供给设施通过提供齿轮箱和(一个或多个)从动装置之间的传动连接以及额外转矩过载保护的旋转柔性联接件。因此，本发明的实施例可以有利地排除现有技术布置方案中的这个缺陷。
[0010]滑环组件可以典型地设置成靠近齿轮箱的输入轴(因此可以靠近涡轮机转子)。因此，与典型现有设计相反地，对于通过齿轮箱的电缆，其大部分可以是固定的(即非旋转的)。中心轴中的电缆可以是固定的。
[0011]电缆引导件可以设置成限定电缆的固定路径。
[0012]供给电缆的至少一部分可以布置成在齿轮箱内沿着大体径向的方向行进。供给电缆可以在从齿轮箱的中心轴线径向偏移的位置处进入齿轮箱的输出侧。相反地，将理解的是，通常认为电缆的延伸通过中心轴的部分与齿轮箱的中心轴线对齐。
[0013]典型地，电缆在从固定行星级至中心轴的至少部分蛇形路径中布线。例如，电缆可以遵循从行星级朝向中心轴的S形路径(技术人员例如将理解的是，电缆路径的任何方向变化均应设置有曲部，所述曲部具有基于电缆尺寸选择的最小曲率半径)。
[0014]供给电缆可以布线通过齿轮箱的固定行星级的任何使电缆能够固定的合适部分。例如，电缆可以布线通过齿轮箱的所述固定行星级的行星齿轮架。替代地，供给电缆可以布线通过齿轮箱的所述固定行星级的行星齿轮。例如，电缆可以延伸通过行星齿轮的轴。
[0015]行星齿轮箱可以包括多行星级的行星齿轮箱。典型地，例如，行星齿轮箱可以具有多个级。行星齿轮箱可以例如包含弹性销的使用。
[0016]齿轮箱可以是完全共轴的齿轮箱。本发明的实施例可以在与完全共轴的行星齿轮箱一起使用时尤为有利，这是因为可以设置实心输出轴而不对供给电缆造成影响。
[0017]中心轴例如可以仅部分延伸通过齿轮箱。例如，共轴输出轴可以是实心的。
[0018]将理解的是，根据应用本发明的特定齿轮箱和影响电缆定位的任何其它设计约束，可以为电缆进入选择任何合适的固定行星级。然而，典型地，固定行星级可以是齿轮箱的最末级。使用齿轮箱的最末级可以使电缆能够通过齿轮箱的全部范围。
[0019]所述至少一根供给电缆可以用于对转子(例如对涡轮机叶片)供电。例如，电缆可以用于对叶片节距控制系统供电。
[0020]所述至少一根供给电缆可以用于将数据供应到转子和/或从转子供应数据(例如，将数据供应到涡轮机叶片和/或从涡轮机叶片供应数据)。例如，电缆可以用于负载监测系统和/或速度监测系统。
[0021]所述至少一根供给电缆可以包括多根电缆。例如，所述至少一根电缆可以包括电缆束(即具有公共布线的单根电缆捆)。多根电缆可以包括数据电缆和供电电缆。
[0022]替代地或者额外地，齿轮箱可以设置有多种电缆布线(例如，每个通过不同的固定行星级或者通过单个齿轮箱级的不同的固定行星齿轮)。例如，数据电缆和供电电缆每个可以分别布线。
[0023]根据本发明的另一方面，提供一种可再生能源风力涡轮机，其包括如在任意一项前述权利要求中要求保护的行星齿轮箱、和驱动所述行星齿轮箱的转子，其中，至少一个滑环组件还包括位于转子上或者联接到转子的旋转部分。
[0024]根据本发明的另一方面，提供一种风力涡轮机，其包括根据本发明的实施例的行星齿轮箱、和驱动所述行星齿轮箱的转子，其中，至少一个滑环组件还包括位于转子上或者联接到转子的旋转部分。
[0025]根据本发明的另一方面，提供一种潮汐式涡轮机，其包括根据本发明的实施例的行星齿轮箱、和驱动所述行星齿轮箱的转子，其中，至少一个滑环组件还包括位于转子上或者联接到转子的旋转部分。
[0026]根据本发明的另一方面，提供一种水电涡轮机，其包括根据本发明的实施例的行星齿轮箱、和驱动所述行星齿轮箱的转子，其中，至少一个滑环组件还包括位于转子上或者联接到转子的旋转部分。
[0027]滑环组件可以布置在转子毂内。有利地，这在安装和维修期间提供了滑环组件的方便进出。
[0028]涡轮机典型地还包括由齿轮箱(直接或者间接)驱动的发电机。涡轮机还可以包括由行星齿轮箱驱动的可变传动比齿轮箱。
[0029]同时，上述发明可以扩展到对上述和在下文描述和附图中的特征的任何创造性组入口 ο
【附图说明】
[0030]现在，仅通过示例的方式并且参照附图描述本发明的具体实施例，附图中:
[0031]图1是具有旋转滑环管的传统平行行星齿轮箱的示意性三维图；
[0032]图2是示出了供给电缆布线的传统平行行星齿轮箱的示意性横截面图；
[0033]图3是根据本发明的实施例的、示出了供给电缆布线的完全共轴的行星齿轮箱的示意性局部横截面图；和
[0034]图4是根据本发明的另一实施例的、示出了供给电缆布线的完全共轴的行星齿轮箱的示意性三维局部横截面。
【具体实施方式】
[0035]图1和图2示出了用于由可再生能源发电的涡轮机(特别是用于风力涡轮机和潮汐式涡轮机)的传统平行行星齿轮箱。齿轮箱I设置有输入轴2，所述输入轴在使用中由涡轮机的转子(未示出)驱动。设置平行轴线输出轴4，所述平行轴线输出轴布置成驱动诸如发电机40的从动单元。如图2最佳所示，齿轮箱包括一系列行星级6a、6b和平行输出齿轮6c (所述平行输出齿轮驱动输出轴4)，以便实现所需齿轮传动比。本领域中已知这种行星齿轮箱(诸如来自本申请人的可商购的齿轮箱设计)，并且技术人员将理解的是特定齿轮箱