專利名稱：用于風力渦輪發(fā)電機的傳動系系統(tǒng)及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容的領(lǐng)域主要涉及風力渦輪機，并且更具體地涉及用于風力渦輪機的緊 湊型傳動系組件。
背景技術(shù)：
風力渦輪機作為對環(huán)境安全且相對便宜的替代能量來源，已受到日益增加的關(guān) 注。風力渦輪機不排放溫室氣體(GHG)，且因此不會促使全球變暖。隨著風力發(fā)電重要性的 增長，已作出了相當大的努力來研發(fā)可靠且高效的風力渦輪機。風通常認作是由于太陽對大氣的不均勻加熱、地球表面的不規(guī)則性以及地球旋轉(zhuǎn) 所引起的一種形式的太陽能。地球的地形、水體和植被會改變風的流動模式。用語"風能" 和"風力"描述的是風用于使軸旋轉(zhuǎn)且隨后產(chǎn)生機械動力或電的過程。一些公知的風力渦輪機用于將風中的動能轉(zhuǎn)換成機械動力。這種機械動力可用于 特定的作業(yè)(如磨碎谷物或抽水)，或者發(fā)電機可將這種機械動力(即，軸的旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)換成 電。風力渦輪機通常包括用于將空氣移動轉(zhuǎn)換成機械運動(例如，旋轉(zhuǎn))的空氣動力機構(gòu) (例如，葉片)，該機械運動然后通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電功率。來自發(fā)電機的功率輸出與風速 的立方成比例。當風速加倍時，風力發(fā)電機的能力幾乎增大八倍。一些公知的市售風力渦輪機利用齒輪式傳動系將渦輪葉片連接到發(fā)電機上。風使 渦輪葉片轉(zhuǎn)動，渦輪葉片使低速軸自旋，而低速軸輸入到具有較高速度的輸出軸的齒輪箱 上。該較高速度的輸出軸連接到發(fā)電機上并用來發(fā)電。齒輪式傳動的目標在于提高機械運 動的速度。用于大型(例如，大于1兆瓦(MW))風力渦輪機的工業(yè)標準傳動系由單獨地安裝 到主機架(通常也稱為底架或底板)上的分立的齒輪箱和發(fā)電機單元構(gòu)成。動力從齒輪箱 經(jīng)由撓性的"高速"軸聯(lián)接件傳遞到發(fā)電機。這種布置迫使齒輪箱和發(fā)電機彼此物理地間 隔開，并且需要齒輪箱的輸出軸和發(fā)電機的輸入軸兩者分別由齒輪箱軸承和發(fā)電機軸承單 獨地支承。

發(fā)明內(nèi)容
—個方面針對一種用于風力渦輪機的傳動系。該傳動系包括齒輪箱和發(fā)電機。齒 輪箱包括殼體和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在該殼體內(nèi)的輸出軸，以及可操作地聯(lián)接到齒輪箱上的制動 系統(tǒng)，其中，該制動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和靜止構(gòu)件。齒輪箱還包括位于殼體與輸出軸之間的 至少一個軸承。發(fā)電機包括聯(lián)接到殼體上的定子，使得定子位于殼體的徑向外側(cè)，以及聯(lián)接 到輸出軸上的轉(zhuǎn)子，使得轉(zhuǎn)子位于定子的徑向內(nèi)側(cè)，其中，齒輪箱輸出軸和至少一個軸承有 助于支承制動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。另一方面針對一種風力渦輪機，其包括機艙和位于機艙內(nèi)的傳動系。該傳動系包 括齒輪箱、發(fā)電機，以及可操作地聯(lián)接到該齒輪箱上的制動系統(tǒng)，其中，該制動系統(tǒng)包括旋 轉(zhuǎn)構(gòu)件和靜止構(gòu)件。齒輪箱包括殼體和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在該殼體內(nèi)的輸出軸。齒輪箱還包括位于殼體與輸出軸之間的至少一個軸承。發(fā)電機包括聯(lián)接到殼體上的定子，使得定子位于 殼體的徑向外側(cè)，以及聯(lián)接到輸出軸上的轉(zhuǎn)子，使得轉(zhuǎn)子位于定子的徑向內(nèi)側(cè)，其中，齒輪 箱輸出軸和至少一個軸承有助于支承制動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。又一個方面針對一種用于組裝 風力渦輪機的傳動系的方法。該方法包括將輸出軸 可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在齒輪箱殼體內(nèi)，將至少一個軸承定位在齒輪箱殼體與輸出軸之間以便于輸 出軸旋轉(zhuǎn)，將定子聯(lián)接在殼體內(nèi)使得定子位于殼體的徑向外側(cè)，以及將轉(zhuǎn)子聯(lián)接到輸出軸 上使得轉(zhuǎn)子位于定子的徑向內(nèi)側(cè)。


參照以下附圖描述了非限制和非窮盡的實施例，其中，除非另外說明，相似的參考 標號在所有各個視圖中表示相似的部分。圖1為示例性風力渦輪發(fā)電機的側(cè)透視圖。圖2為結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的機艙的局部截面簡圖。圖3為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的示例性齒輪箱的截面簡 圖。圖4為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的示例性傳動系的截面簡 圖。圖5為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖6為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖7為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖8為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖9為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖10為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖11為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。圖12為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系的截面簡 圖。零件清單100風力渦輪發(fā)電機102 塔架104支承表面106 機艙108 轉(zhuǎn)子
110 輪轂112 葉片114旋轉(zhuǎn)軸線116偏航軸線118槳距軸線120葉片根部部分122負載轉(zhuǎn)移區(qū)124 風125葉片末梢部分126葉片表面區(qū)域130槳距驅(qū)動機構(gòu)131葉片槳距驅(qū)動馬達132發(fā)電機134轉(zhuǎn)子軸134主轉(zhuǎn)子軸136齒輪箱138高速軸140聯(lián)接件142支承件144支承件146偏航驅(qū)動組件148氣象桿150控制面板152支承軸承154支承軸承200葉片槳距系統(tǒng)202處理器2041/0 (輸入/輸出)導管206槳距位置反饋裝置250第一齒輪級252第二齒輪級254中心渦輪轉(zhuǎn)子軸
2M槳距管256太陽小齒輪260太陽小齒輪軸262行星齒輪264行星托架265第一齒輪級殼體266齒輪箱行星軸承
268環(huán)形齒輪270徑向外部部分272多個緊固件300傳動系302齒輪箱 304發(fā)電機306發(fā)電機定子308 轉(zhuǎn)子310制動系統(tǒng)314齒輪箱殼體316定子殼體318緊固件320太陽小齒輪322旋轉(zhuǎn)軸線324太陽小齒輪軸326行星齒輪328行星托架銷釘(pin)329行星托架330齒輪箱軸承332環(huán)形齒輪334徑向外部部分336緊固件340齒輪箱輸出軸342 第一端344 第二端345齒輪箱軸承346多個發(fā)電機軸承348徑向內(nèi)部部分部分350聯(lián)接盤352多個緊固件354向內(nèi)延伸的支架(spider)356聯(lián)接盤外部部分358絕緣螺栓360絕緣環(huán)362絕緣轉(zhuǎn)子接頭(joint)364聯(lián)接盤中心部分366后表面368迷宮式密封件370向后方向
372 后壁374 孔口376轉(zhuǎn)矩管378 第一端
380 部分38 2防塵密封件384制動盤部分386 第二端388多個緊固件390制動卡鉗392槳距管394槳距管軸承396滑環(huán)組件400傳動系402圓錐形聯(lián)接盤404內(nèi)部部分406徑向外部部分408圓錐形部分410齒輪箱殼體412絕緣轉(zhuǎn)子接頭414 表面500備選傳動系502偏置定子殼體504 后壁506 第一部分508 第二部分510向前方向512 凹部514第三部分600傳動系602偏置定子殼體604制動盤605 后壁606 第一部分608 第二部分610向前方向612 凹部614第三部分616制動卡鉗
618卡鉗殼體620多個防塵密封件700備選傳動系702編碼器704接地電刷706 第一壁708 接頭710緊固件712徑向內(nèi)端714編碼器齒輪716多個齒輪齒718軸向后端720L形支承件722徑向外表面726徑向外部部分800傳動系802制動鼓804 制動靴(shoe)806徑向內(nèi)表面808制動凸緣810內(nèi)制動表面812促動器支承件814 后壁816 接頭818液壓促動器820 凸緣822防塵密封件824 端部900傳動系902制動鼓904外制動表面906制動靴908徑向內(nèi)表面910制動凸緣912促動器殼體914 接頭916液壓促動器918防塵密封件
1000 傳動系
1002 制動鼓1004 卡鉗1006支承元件1008制動元件1010 凸緣1012徑向內(nèi)部部分部分1014 部分1016內(nèi)制動表面1018外制動表面1020防塵密封件支承元件1022防塵密封件1100備選傳動系1102圓錐形轉(zhuǎn)矩管1104 制動盤1106 卡鉗1108 第一部段1110角形部段1112 空間1114第三部段1116徑向外端1118 后端1120多個緊固件1122 接頭1124偏置定子殼體1126 后壁Il28 第一部分1130 第二部分1132向后方向1134 凹部1136第三部分1138 部分1140 凸緣1142防塵密封件
具體實施例方式圖1為示例性風力渦輪發(fā)電機100的簡圖。在示例性實施例中，風力渦輪發(fā)電機 100為水平軸式風力渦輪機。作為備選，風力渦輪發(fā)電機100可為垂直軸式風力渦輪機。風 力渦輪發(fā)電機100具有從支承表面104延伸的塔架102、聯(lián)接到塔架102上的機艙106，以 及聯(lián)接到機艙106上的轉(zhuǎn)子108。轉(zhuǎn)子108具有可旋轉(zhuǎn)的輪轂110和聯(lián)接到輪轂110上的多個轉(zhuǎn)子葉片112。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子108具有三個轉(zhuǎn)子葉片112。作為備選，轉(zhuǎn)子 108具有使風力渦輪發(fā)電機100能夠起到如本文所述作用的任意數(shù)目的轉(zhuǎn)子葉片112。在 示例性實施例中，塔架102由管狀鋼制成，且具有在支承表面104與機艙106之間延伸的空 腔(圖1中未示出)。作為備選，塔架102為使風力渦輪機100能夠起到如本文所述作用的 任何塔架，包括但不限于格構(gòu)式塔架。塔架102的高度可為使風力渦輪發(fā)電機100能夠起 到如本文所述作用的任何數(shù)值。葉片112定位成圍繞轉(zhuǎn)子輪轂110，以有助于使轉(zhuǎn)子108旋轉(zhuǎn)，從而將來自風124 中的動能轉(zhuǎn)變成可用的機械能，且隨后轉(zhuǎn)變成電能。轉(zhuǎn)子108和機艙106圍繞塔架102關(guān)于 偏航軸線116旋轉(zhuǎn)，用以控制葉片112相對于風124向的投影。葉片112通過在多個負載 轉(zhuǎn)移區(qū)122處將葉片根部部分120聯(lián)接到輪轂110上而與輪轂110配合。負載轉(zhuǎn)移區(qū)122 具有輪轂負載轉(zhuǎn)移區(qū)和葉片負載轉(zhuǎn)移區(qū)(兩者均未在圖1中示出)。葉片112中產(chǎn)生的負 載經(jīng)由負載轉(zhuǎn)移區(qū)122傳遞到輪轂110上。各葉片112還包括葉片末梢部分125。在示例性實施例中，葉片11 2具有在30米(m) (98英尺(ft))至70m(229ft)之間 的長度，但這些參數(shù)并不會對本公開內(nèi)容形成限制。作為備選，葉片112可具有使風力渦輪 發(fā)電機能夠起到如本文所述作用的任何長度。當風124沖擊各葉片112時，在各葉片112 上產(chǎn)生葉片升力(未示出)，而當葉片末梢部分125加速時，則引起轉(zhuǎn)子108圍繞旋轉(zhuǎn)軸線 114旋轉(zhuǎn)。葉片112的槳距角(未示出)，即確定各葉片112相對于風124向的投影的角， 可通過槳距調(diào)整機構(gòu)(圖1中未示出)來改變。具體而言，增大葉片112的槳距角會減小 暴露于風124中的葉片表面區(qū)域126，而相反的是，減小葉片112的槳距角會增大暴露于風 124中的葉片表面區(qū)域126。例如，大約0度的葉片槳距角(有時稱為"動力位置")使較大百分比的葉片表 面區(qū)域126暴露在風124中，從而導致在葉片112上引起第一值的升力。類似的是，大約90 度的葉片槳距角(有時稱為"順槳位置")使顯著較小百分比的葉片表面區(qū)域126暴露在 風124中，從而導致在葉片112上引起第二值的升力。在葉片112上引起的第一值的升力 大于在葉片上112上引起的第二值的升力，使得升力值與暴露在風124中的葉片表面區(qū)域 126成正比例。因此，在葉片112上引起的升力值與葉片槳距角成反比例。另外，例如，當葉片升力增大時，葉片末梢部分125的線速度也增大。相反的是，當 葉片升力減小時，葉片末梢部分125的線速度也減小。因此，葉片末梢部分125的線速度值 與葉片112上引起的升力值成正比例，且由此可見，葉片末梢部分125的線速度與葉片槳距 角成反比例。此外，當葉片末梢部分125的線速度增大時，來自于葉片112的聲發(fā)射(圖1中未 示出)的振幅(未示出)增大。相反的是，當葉片末梢部分125的線速度減小時，來自于葉 片112的聲發(fā)射的振幅減小。因此，來自于葉片112的聲發(fā)射的振幅與葉片末梢部分125 的線速度成正比例，且由此可見，來自于葉片112的聲發(fā)射的振幅與葉片槳距角成反比例。葉片112的槳距角圍繞對于各葉片112的槳距軸線118經(jīng)受調(diào)整。在示例性實施 例中，葉片112的槳距角獨立地受到控制。作為備選，槳距角可作為整體而受到控制。此外， 葉片的槳距和葉片112的速度可進行調(diào)節(jié)以減小聲發(fā)射。在一個實施例中，風力渦輪發(fā)電 機100可由本地控制器(未示出)控制以減小潛在的聲發(fā)射，或通過遠程控制器(未示出) 而遠程地受到控制以減小噪音。
圖2為示例性風力渦輪發(fā)電機100的機艙106的截面簡圖。風力渦輪發(fā)電機100 的各種構(gòu)件收容在風力渦輪發(fā)電機100的塔架102頂上的機艙106中。機艙106包括聯(lián)接 到一個葉片112(圖1中所示)上的一個槳距驅(qū)動機構(gòu)130。槳距驅(qū)動機構(gòu)130沿槳距軸線 118調(diào)節(jié)相關(guān)葉片112的槳距。圖2中僅示出了三個槳距驅(qū)動機構(gòu)130中的一個。在該示 例性實施例中，各槳距驅(qū)動機構(gòu)130均包括至少一個槳距驅(qū)動馬達131。槳距驅(qū)動馬達131 為由電功率驅(qū)動的能使槳距驅(qū)動機構(gòu)130起到如本文所述作用的任何電動馬達。作為備 選，槳距驅(qū)動機構(gòu)130包括任何適合的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布置和/或構(gòu)件，例如但不限于液壓缸、 彈簧以及伺服機構(gòu)。此外，槳距驅(qū)動機構(gòu)130可由任何適合的裝置(例如但不限于液壓流 體)和/或機械動 力(例如但不限于產(chǎn)生的彈簧力和/或電磁力)驅(qū)動。機艙106還包括轉(zhuǎn)子108，轉(zhuǎn)子108經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸134 (有時稱為低速軸)、齒輪箱 136、高速軸138以及聯(lián)接件140而可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到位于機艙106內(nèi)的發(fā)電機132上。轉(zhuǎn)子 軸134的旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動齒輪箱136，齒輪箱136隨后可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動高速軸138。高速軸 138經(jīng)由聯(lián)接件140可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動發(fā)電機132，且高速軸138的旋轉(zhuǎn)有助于通過發(fā)電機132 來發(fā)電。齒輪箱136和發(fā)電機132分別由支承件142和144支承。在示例性實施例中，齒 輪箱136使用多個負載路徑齒輪布置來驅(qū)動高速軸138。作為備選，在直接驅(qū)動構(gòu)造中，主 轉(zhuǎn)子軸134經(jīng)由聯(lián)接件140直接地聯(lián)接到發(fā)電機132上。如本文更為詳細描述的那樣，機艙106還包括偏航驅(qū)動組件146，偏航驅(qū)動組件 146可用于使機艙106和轉(zhuǎn)子108繞軸線116(圖1中所示)旋轉(zhuǎn)，用以控制葉片112相 對于風124向的投影。機艙106還包括至少一個氣象桿148。桿148包括風向標和風速計 (兩者均未在圖2中示出)。桿148將可包括風向和/或風速的信息提供給渦輪控制系統(tǒng) (未示出)。渦輪控制系統(tǒng)的一部分位于控制面板150內(nèi)。機艙106還分別包括前支承軸 承152和后支承軸承154。支承軸承152和154有助于沿徑向支承轉(zhuǎn)子軸134和使轉(zhuǎn)子軸 134對準。風力渦輪發(fā)電機100包括槳距控制系統(tǒng)200。在一個實施例中，槳距控制系統(tǒng)200 的至少一部分位于機艙106內(nèi)。作為備選，槳距控制系統(tǒng)200的至少一部分位于機艙106 夕卜。具體而言，本文所述的槳距控制系統(tǒng)200的至少一部分包括至少一個處理器202和存 儲器裝置(未示出)，以及至少一個輸入/輸出(I/O)導管204，其中，導管204包括至少一 個I/O通道(未示出)。更具體而言，處理器202位于控制面板150內(nèi)。槳距控制系統(tǒng)200 大致提供如本文所述那樣減小風力渦輪機噪音的技術(shù)效果。如文中所用，用語“處理器”并非僅限于本技術(shù)領(lǐng)域中稱為計算機的那些集成電 路，而是廣義地涉及微控制器、微型計算機、可編程序邏輯控制器(PLC)、專用集成電路，以 及其它可編程序電路，并且這些用語在文中可互換使用。在本文所述的實施例中，存儲器可 包括但不限于計算機可讀介質(zhì)如隨機存取存儲器(RAM)，以及計算機可讀非易失性介質(zhì)如 閃速存儲器。作為備選，還可使用軟盤、壓縮光盤-只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)和 /或數(shù)字多用光盤(DVD)。另外，在本文所述的實施例中，其它的輸入通道可包括而不限于 與操作人員界面相關(guān)的計算機外圍設備，如鼠標和鍵盤。作為備選，還可使用的其它計算機 外圍設備，例如可包括而不限于掃描儀。此外，在示例性實施例中，其它的輸出通道可包括 而不限于操作人員界面監(jiān)視器。如本文所述的處理器202和其它處理器(未示出)處理從多個電學和電子裝置傳遞來的信息，這些裝置可包括而不限于葉片槳距位置反饋裝置206 (下文進一步描述)和發(fā) 電反饋裝置(未示出)。RAM和存儲裝置(未示出)存儲和傳遞信息以及由處理器202所 執(zhí)行的指令。RAM和存儲裝置還可用于在處理器202執(zhí)行指令期間存儲和提供臨時變量、靜 止(即，不變的)信息和指令，或其它中間信息到處理器202中。執(zhí)行的指令包括但不限于 駐留葉片槳距系統(tǒng)200的控制命令。指令序列的執(zhí)行不限于硬件電路和軟件指令的任何特 定組合。在示例性實施例中，至少一部分槳距控制系統(tǒng)200包括但不限于位于控制面板 150內(nèi)的處理器202。此外，處理器202經(jīng)由至少一個I/O導管204聯(lián)接到葉片槳距驅(qū)動馬 達131上。I/O導管204包括具有任何體系結(jié)構(gòu)的任意數(shù)目的通道，該體系結(jié)構(gòu)包括但不限 于Cat 5/6線纜、扭絞二股線以及無線通信器件。槳距控制系統(tǒng)200可包括分布式 和/或 集中式的控制體系結(jié)構(gòu)。槳距控制系統(tǒng)200還包括經(jīng)由至少一個I/O導管204而與處理器202相聯(lián)的多個 獨立的葉片槳距位置反饋裝置206。在示例性實施例中，各槳距驅(qū)動機構(gòu)130與單個的葉 片槳距位置反饋裝置206相關(guān)聯(lián)。作為備選，任意數(shù)目的葉片槳距位置反饋裝置206與各 槳距驅(qū)動機構(gòu)130相關(guān)聯(lián)。因此，在示例性實施例中，槳距驅(qū)動機構(gòu)130和相關(guān)的驅(qū)動馬達 131，以及葉片槳距位置反饋裝置206都包括在如本文所述的系統(tǒng)200中。各葉片槳距位置 反饋裝置206測量各葉片112的槳距位置，或更具體而言是各葉片112相對于風124(圖1 中所示)和/或相對于轉(zhuǎn)子輪轂110的角。葉片槳距位置反饋裝置206為在風力渦輪發(fā)電 機100內(nèi)或遠離風力渦輪發(fā)電機100而具有任何適合位置的任何適合的傳感器，例如但不 限于光學角編碼器、磁性旋轉(zhuǎn)編碼器以及增量編碼器，或它們的一些組合。此外，葉片槳距 位置反饋裝置206將大致表示相關(guān)葉片112的槳距位置的槳距測量信號(未示出)發(fā)送給 處理器202以便對其處理。圖3和圖4為示例性傳動系300的截面簡圖，該示例性傳動系300可結(jié)合圖1中 所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用。在示例性實施例中，傳動系300包括齒輪箱302， 齒輪箱302可操作地聯(lián)接到發(fā)電機304上，發(fā)電機304具有定子306、轉(zhuǎn)子308以及制動系 統(tǒng)310，制動系統(tǒng)310有助于使風力渦輪發(fā)電機100(圖1中所示)停止旋轉(zhuǎn)。齒輪箱302 包括經(jīng)由中心渦輪轉(zhuǎn)子軸254和槳距管255的組合可操作地聯(lián)接到第二齒輪級252上的第 一齒輪級250。在示例性實施例中，且如圖3中所示，第一齒輪級250包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線322 旋轉(zhuǎn)的太陽小齒輪256。太陽小齒輪256包括將機械輸入提供給發(fā)電機304的太陽小齒輪 軸260。多個行星齒輪262接合太陽小齒輪256，且通過多個齒輪箱行星軸承266而圍繞行 星托架264旋轉(zhuǎn)。行星托架264剛性地收容在第一齒輪級殼體265內(nèi)。各行星齒輪262接 合環(huán)形齒輪268，環(huán)形齒輪268通過多個緊固件272而固定地聯(lián)接到殼體265的徑向外部部 分270上。在示例性實施例中，第二齒輪級包括殼體314，殼體314通過多個緊固件318而聯(lián) 接到發(fā)電機定子殼體316上。第二齒輪級包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線322旋轉(zhuǎn)的太陽小齒輪320。 如本文更為詳細描述的那樣，太陽小齒輪320包括將機械輸入提供給發(fā)電機304的太陽小 齒輪軸324。多個行星齒輪326接合太陽小齒輪320，且通過多個齒輪箱行星軸承330而圍 繞行星托架銷釘328旋轉(zhuǎn)。行星托架銷釘328剛性地收容在行星托架329中，行星托架329 圍繞齒輪箱托架軸承345旋轉(zhuǎn)。各行星齒輪326接合環(huán)形齒輪332，環(huán)形齒輪332通過多個緊固件336而剛性地聯(lián)接到殼體314的徑向外部部分334上。作為備選，傳動系300包括 使風力渦輪發(fā)電機100能夠起到如本文所述作用的任何類型的齒輪箱以及太陽齒輪和行 星齒輪的組合布置，如復合行星齒輪箱、雙行星齒輪箱以及周轉(zhuǎn)圓齒輪箱。在另一備選實施 例中，齒輪箱軸承330可包括任何類型的軸承，包括但不限于圓柱形軸承、球形軸承、錐形 軸承和滾珠軸承。傳動系300包括具有第一端342和第二端344的齒輪箱輸出軸340。在示例性實 施例中，齒輪箱輸出軸340在第一端342處聯(lián)接到太陽小齒輪軸324上，且通過多個發(fā)電機 軸承346而在殼體314內(nèi)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線322旋轉(zhuǎn)。齒輪箱輸出軸的第二端344通過多個緊 固件352而聯(lián)接到大致弓形的聯(lián)接盤350的徑向內(nèi)部部分部分348上。轉(zhuǎn)子308包括沿徑 向向內(nèi)延伸的支架354，支架354通過多個絕緣螺栓358而聯(lián)接到聯(lián)接盤350的徑向外部部 分356上。絕緣環(huán)360位于聯(lián)接盤350與支架354之間，以形成大致絕緣的轉(zhuǎn)子接頭362。 聯(lián)接盤350的中心部分364位于齒輪箱殼體314的后表面366附近。在示例性實施例中， 迷宮式密封件368位于后表面366與聯(lián)接盤中心部分364之間，以有助于在風力渦輪發(fā)電 機100操作期間使聯(lián)接盤350旋轉(zhuǎn)。在風力渦輪發(fā)電機操作期間，對于由連 接到發(fā)電機定子306上的電力電子變換器 (未示出)以高頻公共模式感生的電壓和電流而言，絕緣轉(zhuǎn)子接頭362通過增大通向軸承的 路徑中的阻抗而保護了發(fā)電機軸承346和齒輪箱軸承345和330免受有害的電壓和電流。在示例性實施例中，制動系統(tǒng)310從發(fā)電機304沿向后方向370延伸。更具體而 言，且在示例性實施例中，定子殼體316包括后壁372，其限定經(jīng)由其穿過的孔口 374，該孔 口 374大致以旋轉(zhuǎn)軸線322為中心。制動系統(tǒng)310包括大致圓柱形的轉(zhuǎn)矩管376，轉(zhuǎn)矩管 376在第一端378處經(jīng)由絕緣螺栓358而聯(lián)接到聯(lián)接盤外部部分356上。轉(zhuǎn)矩管376沿向 后方向370延伸穿過孔口 374，使得轉(zhuǎn)矩管376的一部分380位于后壁372附近。在示例性 實施例中，防塵密封件382圍繞孔口 374聯(lián)接到后壁372上，且自其沿徑向向內(nèi)延伸，以便 抵接轉(zhuǎn)矩管376和基本上防止污染物經(jīng)由孔口 374進入發(fā)電機304。在示例性實施例中，制動系統(tǒng)310包括制動盤384，制動盤384通過多個緊固件 388而固定地聯(lián)接到轉(zhuǎn)矩管376的第二端386上。在示例性實施例中，制動系統(tǒng)310包括至 少一個制動卡鉗390，制動卡鉗390聯(lián)接到后壁372上，且尺寸和定向確定為用以在其中收 容制動盤384的一部分。一體式齒輪箱/發(fā)電機單元通過除去發(fā)電機定子殼體316內(nèi)的未 使用空間而減小了傳動系的總體尺寸和重量。該種設計還容許發(fā)電機軸承346容納在齒輪 箱302內(nèi)，且有助于共用為軸承330和346的適合功能性所需的潤滑劑。在示例性實施例中，緊固件318，336，352，358和388為螺母/螺栓的組合。作為 備選，緊固件318，336，352，358和388可以是使傳動系300能夠起到如本文所述作用的任 何緊固裝置，舉例來說，例如焊接接頭、螺釘和/或鉚釘，或它們的任何組合。在示例性實施例中，槳距管392延伸齒輪箱302和發(fā)電機304的長度，且收容從葉 片槳距驅(qū)動機構(gòu)130延伸至控制面板150的電力和控制線路(未示出)，從而提供對于I/O 導管204的物理位置。槳距管軸承394提供支承，同時使槳距管392能夠旋轉(zhuǎn)?；h(huán)組件 396聯(lián)接到槳距管392的后端上，且提供對于收容在槳距管392內(nèi)的線路的電性連接。圖5至圖12中所示的實施例的操作類似于圖3和圖4中所示和本文所述的實施 例，且類似于本文所述的備選實施例。因此，圖5至圖12中的相似構(gòu)件在文中標以類似的標號。圖5為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系400的 截面簡圖。如本文更為詳細描述的那樣，傳動系400類似于傳動系300，但可另外結(jié)合大致 圓錐形的聯(lián)接盤402，以便進一步減小傳動系400的總體尺寸和重量。更具體而言，圓錐形 聯(lián)接盤402包括徑向內(nèi)部部分404、大致平行于內(nèi)部部分404延伸的徑向外部部分406，以 及在內(nèi)部部分404與外部部分406之間延伸的圓 錐形部分408。在示例性實施例中，傳動系400包括齒輪箱302，齒輪箱302可操作地聯(lián)接到發(fā)電 機304上，發(fā)電機304具有定子306、轉(zhuǎn)子308以及制動系統(tǒng)310，制動系統(tǒng)310有助于使 風力渦輪發(fā)電機100(圖1中所示)停止旋轉(zhuǎn)。更具體而言，且在示例性實施例中，傳動系 400包括具有延長式殼體410的行星齒輪箱302，殼體410通過多個緊固件318聯(lián)接到發(fā)電 機定子殼體316上。齒輪箱輸出軸的第二端344通過多個緊固件352聯(lián)接到內(nèi)部部分404 上。轉(zhuǎn)子308包括沿徑向向內(nèi)延伸的支架354，支架354通過多個絕緣螺栓358聯(lián)接到外部 部分406上。絕緣環(huán)360位于外部部分406與支架354之間，以形成大致絕緣的轉(zhuǎn)子接頭 412。外部部分406位于齒輪箱殼體410的表面414附近。在示例性實施例中，迷宮式密封 件368位于表面414與外部部分406之間，以有助于在風力渦輪發(fā)電機100操作期間使聯(lián) 接盤402旋轉(zhuǎn)。傳動系400提供一體式齒輪箱/發(fā)電機單元，該單元使發(fā)電機轉(zhuǎn)子的重心(CG)大 致沿軸向與發(fā)電機軸承346對準(排列成行)。這種設計有助于在操作期間減小施加在發(fā) 電機軸承346上的負載，且還有助于改善發(fā)電機軸承346的操作壽命和成本。圖6為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系500的 截面簡圖。如本文更為詳細描述的那樣，傳動系500類似于傳動系300，但可另外結(jié)合偏置 定子殼體502，以便進一步減小傳動系500的總體尺寸和重量。在所示的備選實施例中，偏置定子殼體502包括后壁504，其限定經(jīng)由其穿過的孔 口 374，該孔口 374大致以旋轉(zhuǎn)軸線322為中心。后壁504包括第一部分506、沿向前方向 510從第一部分506沿軸向偏移且在后壁504中限定凹部512的第二部分508，以及在第一 部分506與第二部分508之間延伸的第三部分514。本文所述，制動系統(tǒng)310包括制動盤384，該制動盤384通過多個緊固件388固定 地聯(lián)接到轉(zhuǎn)矩管376的端部386上。如本文所述，在所示的備選實施例中，制動系統(tǒng)310包 括制動卡鉗390，該制動卡鉗390聯(lián)接到后壁504的第二部分508上，且尺寸和定向確定為 用以收容制動盤384的一部分。在另一的備選實施例中，制動卡鉗390可聯(lián)接到第三部分 514上，或可采用能使制動系統(tǒng)310起到如本文所述作用的任何構(gòu)造而聯(lián)接到后壁504上。傳動系500提供一體式齒輪箱/發(fā)電機單元，該單元能夠使用比常規(guī)設計更短的 轉(zhuǎn)矩管376。這種設計還有助于通過加強偏置定子殼體502的緊湊性和除去發(fā)電機304內(nèi) 未使用的空間來減小傳動系500的總體尺寸和重量。該設計還減小了發(fā)電機軸承346上的 懸垂質(zhì)量，且有助于增大動態(tài)剛性，從而改善發(fā)電機軸承346的操作壽命和成本，以及改善 總體動態(tài)響應。圖7為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系600的 截面簡圖。傳動系600類似于傳動系300，但可另外地結(jié)合偏置定子殼體602來進一步減小 傳動系600和多個制動盤604的總體尺寸和重量，以有助于提高制動系統(tǒng)310的制動能力。
在所示的備選實施例中，偏置定子殼體602包括后壁605，該后壁605具有第一部 分606、從第一部分606沿向前方向610軸向地偏移且在后壁605中限定凹部612的第二部 分608，以及在第一部分606與第二部分608之間延伸的第三部分614。如本文所述，制動 系統(tǒng)310包括制動盤604，該制動盤604固定地聯(lián)接到轉(zhuǎn)矩管376上。收容在卡鉗殼體618 內(nèi)的多個制動卡鉗616聯(lián)接到第二部分608上，且從第二部分608沿徑向向內(nèi)延伸?？ㄣQ 殼體618其尺寸和定向確定為用以在其中收容制動盤604，使得制動系統(tǒng)310起到如本文所 述的作用。在所示的備選實施例中，多個防塵密封件620聯(lián)接到卡鉗殼體618上，且自其沿 徑向向內(nèi)延伸，以便抵接轉(zhuǎn)矩管376且基本上防止污染物進入發(fā)電機304。傳動系600提供一體式齒輪箱/發(fā)電機單元，該單元能夠使用較短的轉(zhuǎn)矩管376。 這種設計還有助于通過加強偏置定子殼體602的緊湊性和除去發(fā)電機304內(nèi)未使用的空間 來減小傳動系600的總體尺寸和重量。在所示的實施例中，制動卡鉗616和制動盤604對于 相當?shù)闹苿有识阅苁怪苿颖P的直徑相比于傳動系300，400和500的單個制動盤/卡鉗 系統(tǒng)顯著減小，從而使制動系統(tǒng)310能夠定位在發(fā)電機304內(nèi)先前未占據(jù)的空間中。作為 備選，凹部612可選的，且可移除，從而除去第三部分614且使部分606和608
圖8為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機使用的備選傳動系700的截面 簡圖。傳動系700類似于傳動系600，但可另外地結(jié)合編碼器702而有助于提高風力渦輪發(fā) 電機100的控制系統(tǒng)的功能性，以及結(jié)合接地電刷704用以進一步地保護發(fā)電機軸承346 和齒輪箱軸承330和345免受有害的電壓和電流。更具體而言且在所示的備選實施例中，偏置定子殼體602包括后壁605，該后壁 605具有第一部分606、從第一部分606沿向前方向610軸向地偏移且在后壁605中限定凹 部612的第二部分608，以及在第一部分606與第二部分608之間延伸的第三部分614。制 動系統(tǒng)310包括具有第一壁706的卡鉗殼體618，該第一壁706使用緊固件710在接頭708 處聯(lián)接到第二部分608上，且從接頭708沿徑向向內(nèi)延伸。編碼器702聯(lián)接到第一壁706 的徑向內(nèi)端712上，且包括編碼器齒輪714，該編碼器齒輪714其尺寸和定向確定成用以接 合包括在轉(zhuǎn)矩管376的軸向后端718上的多個齒輪齒716。在操作期間，轉(zhuǎn)矩管376的旋轉(zhuǎn) 通過齒輪齒716傳遞機械能，以有助于提供旋轉(zhuǎn)動力給編碼器702。如本文更為詳細描述的那樣，轉(zhuǎn)子308包括沿徑向向內(nèi)延伸的支架354，該支架 354通過絕緣螺栓358聯(lián)接到聯(lián)接盤350的徑向外部部分356上。在所示的備選實施例中， 大致L形的支承件720聯(lián)接到齒輪箱殼體314的徑向外表面722上，位于后表面366附近。 接地電刷704聯(lián)接到L形支承件720的徑向外部部分726上，且其尺寸和定向確定為用以 接合支架354，以有助于提供從轉(zhuǎn)子308經(jīng)由齒輪箱殼體314到地面(圖8中未示出)的電 性連接。更具體而言，接地電刷704提供圍繞軸承346的短路路徑。在另一備選實施例中， 支承件720可在任何位置聯(lián)接和/或聯(lián)接到任何構(gòu)件上，且支承件720可具有使接地電刷 704能夠起到如本文所述作用的任何形狀和/或任何尺寸。如本文更為詳細描述的那樣， 在所示的備選實施例中，多個防塵密封件620聯(lián)接到卡鉗殼體618上，且自其沿徑向向內(nèi)延 伸，以便抵接轉(zhuǎn)矩管376且基本上防止污染物進入發(fā)電機304。在風力渦輪發(fā)電機100操作期間，編碼器702確定轉(zhuǎn)子308的位置和速度，且將確 定的位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)傳遞給電力電子變換器(圖8中未示出)和其它風力渦輪機控制件。此外，接地電刷704結(jié)合絕緣接頭362提供了從轉(zhuǎn)子308經(jīng)由齒輪箱殼體314到地面的電性連接。這種構(gòu)造有助于保持經(jīng)過發(fā)電機軸承346和齒輪箱軸承330和345的電壓大 致較低，從而保護軸承免受可能的有害軸承電流。圖9為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系800的 截面簡圖。傳動系800類似于傳動系300，但可另外地結(jié)合制動鼓802和制動靴804，而代 替圖4中所示的制動盤384和制動卡鉗390。如本文所述，傳動系800包括具有第一端342和第二端344的齒輪箱輸出軸340。 在所示的備選實施例中，制動系統(tǒng)310包括具有徑向內(nèi)表面806的制動鼓802，該徑向內(nèi)表 面806通過緊固件352聯(lián)接到第二端344上。制動鼓802從內(nèi)表面806沿徑向向外延伸至 沿軸向延伸的制動凸緣808上，該制動凸緣808包括內(nèi)制動表面810。促動器支承件812在 接頭816處聯(lián)接到定子殼體316的后壁814上，且從接頭816沿徑向向內(nèi)延伸，且位于制動 凸緣808附近。在所示的備選實施例中，液壓促動器818聯(lián)接到促動器支承件812上。至少一個 制動靴804可操作地聯(lián)接到液壓促動器818上，且其尺寸和定向確定為用以在制動操作期 間接合內(nèi)制動表面810。作為備選，促動器818可為能使制動系統(tǒng)310起到如本文所述作用 的任何類型的促動器，如氣動促動器、機械促動器和/或電動促動器，或它們的任意組合。在所示的備選實施例中，位于制動凸緣808的徑向內(nèi)側(cè)的凸緣820從制動鼓內(nèi)表 面806沿軸向向后延伸。除塵密封件822聯(lián)接到凸緣820的端部824上，且自其沿徑向向外 延伸，以便抵接促動器支承件812，且基本上防止污染物進入或離開發(fā)電機制動系統(tǒng)310。圖10為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系900的 截面簡圖。傳動系900類似于傳動系800，但可另外地結(jié)合制動鼓902和制動靴906，其中， 制動鼓902包括外制動表面904，制動靴906位于制動鼓902的外部，以有助于在制動操作 期間對發(fā)電機304進行制動。如本文所述，傳動系900包括具有第一端342和第二端344的齒輪箱輸出軸340。 在所示的備選實施例中，制動系統(tǒng)310包括具有徑向內(nèi)表面908的制動鼓902，該徑向內(nèi)表 面908通過緊固件352聯(lián)接到第二端344上。制動鼓902從內(nèi)表面908沿徑向向外延伸至 沿軸向延伸的制動凸緣910上，該制動凸緣910包括外制動表面904。促動器殼體912在接 頭914處聯(lián)接到定子殼體316的后壁814上，且從接頭914沿徑向向內(nèi)延伸，且位于制動凸 緣910附近。在所示的備選實施例中，液壓促動器916收容在促動器殼體912內(nèi)。至少一個制 動靴906可操作地聯(lián)接到液壓促動器916上，且其尺寸和定向確定為用以在制動操作期間 接合外制動表面904。作為備選，促動器916可為能使制動系統(tǒng)310起到如本文所述作用的 任何類型的促動器，如氣動促動器、機械促動器和/或電動促動器，或它們的任意組合。一 個或多個除塵密封件918聯(lián)接到促動器殼體912上，且自其沿徑向向內(nèi)延伸，以便抵接制動 凸緣910，且基本上防止污染物進入或離開制動系統(tǒng)310以及可能地進入發(fā)電機304。在風力渦輪發(fā)電機100操作期間，傳動系800和900提供了一體式齒輪箱/發(fā)電 機單元，該單元有助于通過增大定子殼體316的緊湊性和除去定子殼體316內(nèi)未使用的空 間來減小傳動系800和900的總體尺寸和重量。此外，使用鼓/靴的組合提供了用于風力 渦輪發(fā)電機制動操作的另一備選設計選擇。
圖11為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系1000 的截面簡圖。傳動系1000類似于傳動系300，但可另外地結(jié)合制動鼓1002和卡鉗1004以 有助于在制動操作期間對發(fā)電機304進行制動。如本文所述，轉(zhuǎn)子308包括沿徑向向內(nèi)延伸的支架354，該支架354通過多個絕緣 螺栓358聯(lián)接到聯(lián)接盤350的徑向外部部分356上。絕緣環(huán)360位于聯(lián)接盤350與支架 354之間，以形成大致絕緣的轉(zhuǎn)子接頭362。在所示的備選實施例中，制動系統(tǒng)310包括制 動鼓1002，該制動鼓1002具有布置成大致L形構(gòu)造的沿徑向延伸的支承元件1006和沿軸 向延伸的制動元件1008。制動鼓1002使用絕緣螺栓358經(jīng)由支承元件1006聯(lián)接到聯(lián)接盤 350上，使得制動元件1008自其向后延伸。在所示的備選實施例中，定子殼體316包括具有凸緣1010的后壁372，該凸緣 1010從后壁372的徑向內(nèi)部部分1012沿軸向向后延伸?？ㄣQ1004固定地聯(lián)接到凸緣1010 上，且定向為用以將制動元件1008的至少一部分1014收容于其中。在所示的備選實施例 中，制動元件1008包括由卡鉗1004用來在制動操作期間對風力渦輪發(fā)電機100進行制動 的內(nèi)制動表面1016和外制動表面1018。作為備選，制動元件1008可包括如本文所述那樣 使用的內(nèi)制動表面1016或外制動表面1018。
在所示的備選實施例中，制動系統(tǒng)310包括從后壁372延伸的防塵密封支承元 件1020，且該支承元件1020其尺寸和定向確定為用以保持防塵密封件1022與外制動表面 1018相接觸，以便基本上防止污染物進入發(fā)電機制動系統(tǒng)310。圖12為可結(jié)合圖1中所示的示例性風力渦輪發(fā)電機100使用的備選傳動系1100 的截面簡圖。傳動系1100類似于傳動系300，但可另外地結(jié)合大致圓錐形的轉(zhuǎn)矩管1102使 得制動盤1104聯(lián)接到轉(zhuǎn)矩管1102上且自其大致沿徑向向內(nèi)延伸，以及結(jié)合定向為用以將 制動盤1104收容于其中的卡鉗1106。更具體而言，且在所示的備選實施例中，圓錐形轉(zhuǎn)矩管1102包括第一部段1108， 該第一部段1108通過絕緣螺栓358聯(lián)接到聯(lián)接盤350上。圓錐形轉(zhuǎn)矩管1102包括第二角 形部段1110，該第二角形部段1110圍繞轉(zhuǎn)子308傾斜地延伸，且其尺寸和定向確定成使得 在角形部段1110與轉(zhuǎn)子308之間限定空間1112，以防止在制動操作期間對發(fā)電機轉(zhuǎn)子308 的附加加熱。第三部段1114從角形部段1110的徑向外端1116大致沿軸向向后延伸。制 動盤1104通過多個緊固件1120聯(lián)接到第三部段1114的后端1118上用以形成接頭1122， 且制動盤1104從接頭1122大致沿徑向向內(nèi)延伸。傳動系1100包括具有后壁1126的偏置定子殼體1124，該后壁1126包括第一部分 1128、從第一部分1128沿向后方向1132軸向地偏移且在后壁1126中限定凹部1134的第 二部分1130，以及在第一部分1128與第二部分1130之間延伸的第三部分1136?？ㄣQ1106 固定地聯(lián)接到第二部分1130上，且其尺寸和定向確定為用以將制動盤1104的至少一部分 1138收容于其中。更具體而言，卡鉗1106反轉(zhuǎn)，即定向為沿徑向向外，用以將沿徑向向內(nèi)延 伸的制動盤1104收容于其中。在所示的備選實施例中，凸緣1140從第三部分1114的后端1118沿徑向向外延 伸。防塵密封件1142聯(lián)接到凸緣1140上，且自其沿軸向向后延伸以在第三部分1136處抵 接后壁1126，且基本上防止污染物進入發(fā)電機制動系統(tǒng)310。作為備選，防塵密封件1142 可抵接后壁1126上的能使制動系統(tǒng)310起到如本文所述作用的任何區(qū)域。
圖12中所示的實施例的一個特定優(yōu)點在于，這種構(gòu)造容許比圖7、圖8和圖9的實 施 例直徑更大的制動盤，且從而降低了額定值和/或減少了制動卡鉗數(shù)目，以及減小加熱。 此外，通過將圓錐形轉(zhuǎn)矩管安裝到齒輪箱輸出軸/聯(lián)接盤上，在制動事件期間于盤環(huán)中產(chǎn) 生的熱量將基本上不會傳遞到發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，從而防止對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的潛在破壞，尤其是 對于具有永磁體的轉(zhuǎn)子而言。上文詳細描述了用于風力渦輪發(fā)電機的傳動系組件的示例性實施例。上述傳動系 組件提供了一體式齒輪箱/發(fā)電機單元，該單元通過除去發(fā)電機殼體內(nèi)未使用的空間和縮 短風力渦輪機的機架長度而減小了傳動系的總體尺寸和重量。這種設計容許發(fā)電機軸承收 容在齒輪箱內(nèi)，且還有助于在發(fā)電機軸承與齒輪箱軸承之間共用潤滑劑。此外，本文所述 的實施例提供了使發(fā)電機轉(zhuǎn)子重心(CG)能夠沿軸向與發(fā)電機軸承大致對準的傳動系。這 種設計有助于減小在操作期間施加在發(fā)電機軸承上的負載，且還有助于延長軸承的操作壽 命。此外，本文所述的實施例提供了一種編碼器，其在操作期間確定發(fā)電機轉(zhuǎn)子的位 置和速度，且將確定的位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)傳遞給電力電子變換器和其它風力渦輪機控制 件，以有助于提高風力渦輪發(fā)電機的效率。此外，本文所述的接地電刷提供了從發(fā)電機轉(zhuǎn)子 經(jīng)由齒輪箱殼體到地面的電性連接。這種構(gòu)造有助于保持經(jīng)過發(fā)電機和齒輪箱軸承的電壓 大致較低，且從而有助于保護齒輪箱軸承免受可能的有害軸承電流。本文所述的實施例還提供了一種絕緣接頭，其處在發(fā)電機轉(zhuǎn)子與齒輪箱輸出軸之 間，以便提供額外地保護發(fā)電機軸承和齒輪箱軸承免受可能的有害軸承電流。風力渦輪機 行業(yè)以及電動馬達/發(fā)電機行業(yè)的常規(guī)實踐是通過包繞軸承增設絕緣涂層或材料，或甚至 是通過使用絕緣陶瓷滾動元件(例如，滾珠)來直接地使發(fā)電機(或馬達)軸承絕緣。然 而，該常規(guī)實踐對于本發(fā)明的傳動系并不有效或?qū)嵱?，因為大量的發(fā)電機軸承和齒輪箱軸 承存在受到有害電流的風險。應當理解的是，對于不同實施例的制動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)元件的安裝位置不限于附圖中 所示的。例如，作為備選，傳動系800(圖9)的制動鼓802可通過螺栓358 (圖4)聯(lián)接到聯(lián) 接盤外部部分356上。盡管前述說明包含許多細節(jié)，但這些不應當看作是限制了本發(fā)明的范圍，而僅僅 是提供一些當前優(yōu)選實施例的說明。類似的是，可設想出本發(fā)明的其它實施例，這并未脫離 本發(fā)明的精神和范圍。來自不同實施例的特征可組合使用。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附 權(quán)利要求及其法定等同物表示和限制，而非是由前述說明。如本文所公開的落入權(quán)利要求 的意義和范圍內(nèi)的對本發(fā)明的所有添加、刪除和修改都將因此包括在內(nèi)。盡管本文所述的設備和方法是以結(jié)合風力渦輪發(fā)電機使用的傳動系組件為背景 描述的，但應當理解的是，該設備和方法并不限于風力渦輪機的應用場合。同樣，所示的系 統(tǒng)構(gòu)件不限于本文所述的特定實施例，而相反的是，系統(tǒng)構(gòu)件可與本文所述的其它構(gòu)件單 獨地和分開地使用。如文中所用，以單數(shù)形式描述且冠以用詞〃 一〃或〃 一個〃的元件或步驟應當理 解為未排除復數(shù)個元件或步驟，除非明確地指明此類排除。此外，參看本發(fā)明的"一個實施 例"并非旨在表述為排除了同樣結(jié)合有所述特征的其它實施例的存在。本書面說明使用了包括最佳模式的實例來公開本發(fā)明，且還使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明 可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所想到的其它實例。 如果這些其它的實例具有與權(quán)利要求的書面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它 實例包括與權(quán)利要求的書面語言無實質(zhì)差異的同等結(jié)構(gòu)元件，則認為這些實例處在權(quán)利要 求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700，800，900，1000，1100)，所述傳動系包括齒輪箱(136，302)，其包括殼體(314，410)和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在所述殼體內(nèi)的輸出軸(340)，所述齒輪箱還包括位于所述殼體與所述輸出軸之間的至少一個軸承；可操作地聯(lián)接到所述齒輪箱上的制動系統(tǒng)(310)，所述制動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和靜止構(gòu)件；以及，發(fā)電機(132，304)，其包括定子(306)，其聯(lián)接到所述殼體(316)上，使得所述定子位于所述殼體的徑向外側(cè)；以及，轉(zhuǎn)子(108，300)，其聯(lián)接到所述輸出軸上，使得所述轉(zhuǎn)子位于所述定子的徑向內(nèi)側(cè)；其中，所述齒輪箱輸出軸和所述至少一個軸承有助于支承所述制動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述發(fā)電機(132，304)還包括多個發(fā)電機軸承(346)， 其中，轉(zhuǎn)子重心(CG)沿軸向與所述多個發(fā)電機軸承大致對準。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800,900,1000,1100)，其特征在于，所述定子有助于支承所述制動系統(tǒng)的靜止構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(108，308)通過聯(lián)接盤(350,402)聯(lián)接到所述 輸出軸(340)上，使得所述轉(zhuǎn)子的重心大致關(guān)于所述至少一個軸承(346)定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述制動系統(tǒng)(310)包括通過制動轉(zhuǎn)矩管(376，1102)聯(lián)接到所述輸出軸(340)上的至少一個盤式制動器(604， 1104)；以及，聯(lián)接到制動卡鉗(390，616，1004，1106)上的至少一個制動墊，其中，所述制動卡鉗聯(lián) 接到定子外框架上且從所述定子外框架延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述制動系統(tǒng)(310)包括通過制動轉(zhuǎn)矩管聯(lián)接到所述輸出軸上的制動鼓(802，902，1002)；以及，構(gòu)造成用以在制動操作期間接合所述制動鼓的至少一個制動靴(804，906)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述制動系統(tǒng)(310)為氣動制動系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng) 中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述至少一個制動靴(804，906)位于所述制動鼓(802， 902,1002)內(nèi)，以有助于在制動操作期間接合所述制動鼓(802，902，1002)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000，1100)，其特征在于，所述輸出軸(340)包括含有多個齒輪齒(716)的軸向后 端(718，1118)，所述傳動系還包括通過對應的多個齒輪齒可操作地聯(lián)接到輸出軸上的編碼 器(702)，所述編碼器構(gòu)造成用以確定所述轉(zhuǎn)子(108，308)的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400，500，600，700， 800，900，1000,1100)，其特征在于，所述傳動系還包括電刷元件，其從所述轉(zhuǎn)子(108，308) 的部分延伸至所述殼體的部分，所述電刷元件構(gòu)造成用以提供在所述轉(zhuǎn)子與所述齒輪箱 (136,302)之間的電性連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風力渦輪發(fā)電機的傳動系系統(tǒng)及其組裝方法。具體而言，提供了用于風力渦輪機(100)的傳動系(300，400)。該傳動系包括齒輪箱(136，302)，其包括殼體(314，410)和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體內(nèi)的輸出軸(340)，該齒輪箱還包括位于殼體與輸出軸之間的至少一個軸承；可操作地聯(lián)接到齒輪箱上的制動系統(tǒng)(310)，該制動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和靜止構(gòu)件；以及發(fā)電機(132，304)，其包括聯(lián)接到殼體(316)上的定子(306)，使得定子位于殼體的徑向外側(cè)，以及聯(lián)接到輸出軸上的轉(zhuǎn)子(108，300)，使得轉(zhuǎn)子位于定子的徑向內(nèi)側(cè)，其中，齒輪箱輸出軸和至少一個軸承有助于支承制動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
文檔編號F03D11/00GK101936265SQ20101022694
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者A·D·米納德奧, B·W·威爾遜, E·S·巴斯柯克, E·海丁, G·R·巴恩斯, J·H·馬奇, J·J·涅斯, M·羅罕瓦拉, P·C·帕特爾, P·L·詹森, S·B·約翰遜 申請人:通用電氣公司