接头结构和风力发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的方面涉及用于风力发电装置的接头结构和该风力发电装置。
【背景技术】
[0002]作为风力发电装置，已知有一种装置，该装置包括:发电机，该发电机具有通过接收风力而旋转的叶片、连接到叶片的主轴、增加主轴的旋转速度的增速器和通过接头装置联接到增速器的输出轴的输入轴;和配备有这些部件的机舱。在该风力发电装置中，叶片接收风力以使主轴旋转，并且由增速器增加主轴的旋转速度以驱动发电机，由此执行发电。
[0003]在该风力发电装置的增速器中，设置了可旋转地支撑高速旋转的输出轴的滚子轴承，并且该滚子轴承存在以下问题，即，由于在滚子的滚动表面和旋转环诸如内环和外环的滚动表面上发生的涂污(表面粘附发生的现象)，寿命缩短。相应地，本申请的发明人对于涂污的发生机制进行了认真的研究，发现在抑制涂污的发生中，在增速器的输出轴和发电机的输入轴之间的接头装置中设置单向离合器是有效的，并且已经提出了与此相关的发明(见专利文献I)。
[0004]相关技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献l:JP-A-2013-76395
【发明内容】
[0007]本发明要解决的问题
[0008]在【背景技术】中，结构如下:输出轴类似悬臂梁地从增速器的主单元突出，输入轴也类似悬臂梁地从增速器的主单元突出，并且单向离合器设置在这些轴之间的接头装置上。因为接头装置的重量增加以及象类似这样的结构，在接头装置和单向离合器上的应力和机械负荷增加。例如，存在以下问题:接头装置在很大程度上在单向离合器部分处弯曲以向单向离合器等施加沉重的机械负荷，并且单向离合器等的操作缺少平稳性。
[0009]相应地，本发明的方面的目的是提供用于风力发电装置的接头结构和该风力发电装置，在该接头结构中，防止高机械负荷被施加到单向离合器等，从而单向离合器等平稳地操作。
[0010]解决问题的手段
[0011]本发明的第一方面包含一种接头结构，所述接头结构用于风力发电装置，通过由来自增速器的输出轴的扭矩使发电机的输入轴旋转，所述风力发电装置产生电力，所述接头结构包括:输出侧传动轴，所述输出侧传动轴与所述输出轴一体旋转;输入侧传动轴，所述输入侧传动轴与所述输入轴一体旋转；固定壳体，所述固定壳体被固定到放置所述增速器和所述发电机的机械室的结构物;轴承，所述轴承通过所述固定壳体支撑被插入在所述固定壳体中的所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴;和单向离合器，所述单向离合器被装配在所述固定壳体中，所述单向离合器以可一体旋转的方式连接所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴，并且所述单向离合器解除所述连接，其中在所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度的条件下，所述单向离合器以可一体旋转的方式连接所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴，并且在所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度的条件下，所述单向离合器解除在所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴之间的所述连接。
[0012]根据本发明的第一方面，能够由固定到风力发电装置的机械室的结构物的固定壳体通过轴承充分地支撑单向离合器的负荷。因此，能够防止接头结构在很大程度上在单向离合器部分处弯曲以向单向离合器等施加高的机械负荷，从而单向离合器等能够平稳地操作。
[0013]本发明的第二方面包含根据第一方面的接头结构，其中所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴彼此同心设置，并且其中所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴由所述固定壳体分别通过输出侧传动轴轴承和输入侧传动轴轴承分开支撑。
[0014]本发明的第三方面包含根据上述第一或第二方面的接头结构，其中所述单向离合器包括:内环部，所述内环部与所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴中的一根传动轴一体旋转;外环，所述外环被固定到所述输出侧传动轴和所述输入侧传动轴中的另一根传动轴;和接合元件，所述接合元件被设置在所述内环部和所述外环之间，并且其中所述外环包括:径向延伸部，所述径向延伸部从所述另一根传动轴在径向方向上向外延伸;和轴向延伸部，所述轴向延伸部从所述径向延伸部的在所述径向方向上的外侧上的端部在轴向方向上延伸，并且所述轴向延伸部在所述径向方向上面对所述内环部。
[0015]本发明的第四方面包含一种风力发电装置，所述风力发电装置包括:主轴，所述主轴通过风力旋转;增速器，所述增速器增加所述主轴的旋转速度，并且所述增速器从输出轴输出旋转;发电机，所述发电机包括以所述输出轴的旋转作为输入而旋转的输入轴，并且所述发电机通过所述输入轴的旋转产生电力;和根据第一至第三方面中的任一个方面所述的接头结构，所述接头结构被设置在所述输出轴和所述输入轴之间，并且用于使得能够在所述输出轴和所述输入轴之间传递扭矩。
[0016]本发明的优点
[0017]根据本发明的方面，能够由固定到风力发电装置的机械室的结构物的固定壳体通过轴承充分地支撑单向离合器的负荷。因此，能够防止接头装置在很大程度上在单向离合器的部分处弯曲以向单向离合器等施加高的机械负荷，从而单向离合器等能够平稳地操作。
[0018]附图简要说明
[0019]图1是设有根据本发明的实施例的接头装置的风力发电装置的概略侧视图。
[0020]图2是示出增速器和发电机的概略侧视图。
[0021]图3是示出增速器的滚子轴承的截面视图。
[0022]图4是示出接头装置的半截面视图。
[0023]图5是在图4中的箭头A截取的截面视图。
[0024]图6是放大地示出单向离合器的有关部分的截面视图。
[0025]图7是示出单向离合器的保持架的透视图。
[0026]图8(a)和图8(b)是解释单向离合器的动作的解释性视图。
[0027]图9是解释在负荷扭矩和传递扭矩之间的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0028]在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。
[0029]图1是设有根据本发明的实施例的接头结构的风力发电装置I的概略侧视图。风力发电装置I具有利用来自增速器3的输出轴35的扭矩旋转发电机4的输入轴41以由此产生电力的结构，并且根据本发明的实施例的接头结构被用于该风力发电装置I。
[0030]进一步描述该结构，风力发电装置I设有叶片(风力接收部件)11、支柱12和机舱
13。叶片11由设置在主轴2的端部处的多个叶片形成，并且通过接收风力而旋转主轴2。机舱13设有主轴2、用于支撑主轴2的支撑机构15、增加主轴2的旋转速度的增速器3、利用由增速器3增加速度的旋转动力产生电力的发电机4、容纳这些部件的外壳18等。支柱12支撑机舱13使得机舱13能够围绕沿着竖直方向的轴中心水平旋转。
[0031]图2是示出增速器3和发电机4的概略侧视图。发电机4例如由感应发电机形成，并且具有通过接收由增速器3增加速度的旋转而旋转的输入轴41、合并在发电机4中的转子42、未示意的定子等。转子42联接到输入轴41使得转子42能够与输入轴41 一体旋转，并且在输入轴41旋转以驱动转子42时，发电机4产生电力。而且，输入轴41设有用于制动输入轴41的制动器44。
[0032]增速器3设有接收主轴2的旋转并且增加旋转速度的齿轮机构(旋转传递机构)30。齿轮机构30设有行星齿轮机构31和接收由行星齿轮机构31增加速度的旋转并且进一步增加旋转速度的高速段齿轮机构32。
[0033]行星齿轮机构31具有:内齿轮(环形齿轮)31a;多个行星齿轮31b，所述多个行星齿轮31b由行星架(未示出)保持，所述行星架联接到主轴2使得行星架能够与主轴2—体旋转；和太阳齿轮31c，太阳齿轮31c与行星齿轮31b啮合。由此，当行星架与主轴2—起旋转时，太阳齿轮31c通过行星齿轮31b旋转，并且旋转被传递到高速段齿轮机构32的低速轴33。
[0034]高速段齿轮机构32设有:具有低速齿轮33a的低速轴33；具有第一中间齿轮34a和第二中间齿轮34b的中间轴34;和具有高速齿轮35a的输出轴35。
[0035]低速轴33由直径例如大致Im的大尺寸旋转轴形成