CN114174676A - 与风力涡轮机主转子转动系统相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种用于经由风力涡轮机的传动系来转动该风力涡轮机的转子的转动器设备装置(60)；所述转动器设备装置(60)包括马达(68)、转矩传递组件(90)以及安装组件(80)；所述转矩传递组件(90)包括一个或多个旋转元件并且包括围绕轴线(R)旋转的转动器输出驱动件(92)，所述转动器输出驱动件(92)操作性联接到所述马达(68)并且由所述马达(68)驱动，并且被配置成将旋转运动传递到所述传动系的变速箱输出轴，所述转动器输出驱动件(92)进一步包括输出引导部分(94)；所述安装组件(80)被配置成将所述马达(68)和所述转矩传递组件(90)安装为相对于风力涡轮机传动系成固定关系；并且其中，所述安装组件(80)进一步包括径向支撑接口(86)，该径向支撑接口与所述输出引导部分(94)操作性接合，以约束所述转动器输出驱动件(92)在横向于其旋转轴线(R)的方向上的移动。还有一种风力涡轮机传动系装置，该风力涡轮机传动系装置包括传动系(20)，该传动系包括能固定到风力涡轮机转子毂(8)的转子轴(26)、变速箱(22)以及传动系壳体，其中，该转子轴(26)在变速箱输入联轴器处联接到该变速箱(22)，并且其中，该变速箱(22)包括限定旋转轴线(R)的输出驱动轴(38)；该传动系装置进一步包括转动器设备(60)。

Description

与风力涡轮机主转子转动系统相关的改进

技术领域

本发明涉及转动风力涡轮机的转子，这在安装和维护活动中可能特别有用。本发明的方面涉及一种风力涡轮机处的转动器设备装置、传动系和方法。

背景技术

在典型的“水平轴”风力涡轮机中，安装在塔架上的机舱支撑包括多个叶片的转子。机舱容纳主轴承装置，该主轴承装置支撑转子，从而当叶片由风驱动时，转子能够旋转。转子形成风力涡轮机传动系的输入端，风力涡轮机通常包括转子、变速箱和发电机，尽管不包括变速箱的直接驱动型风力涡轮机是已知的。在一些情况下，传动系可以仅指主轴和变速箱，而动力传动系可以指另外包括发电机的这种传动系。在本公开中，术语“传动系”可用于指包括主轴和变速箱的总成或包括主轴、变速箱和发电机的总成。在已知的构造中，风力涡轮机的主转子联接到所谓的“低速”轴，该“低速”轴又联接到变速箱的输入端。变速箱还包括与发电机联接的高速输出轴。

在实用级水平轴风力涡轮机的建造期间，通常需要现场组装叶片、转子毂和机舱。这包括将机舱安装在竖立的塔架上，然后将转子部件连接到机舱，由此叶片可以一个接一个地连续安装到转子毂上。在已知的方法中，每个叶片沿特定的角度方向安装，例如在所谓的3点钟位置或6点钟位置等。在附接第一转子叶片之后，转子毂可以由安装在机舱中的驱动系统转动，从而使转子进入选定的方位，以便能够附接第二叶片。因此，在安装第一叶片之后，可以使转子毂旋转，以便将下一个叶片安装在围绕毂的与前一个叶片相同的角度方向处。在传统的三叶片风力涡轮机中，这可能需要将不平衡的(即仍待组装的)转子转动120度的旋转角。

在只有一个叶片或者只有两个叶片附接到毂的情况下，转子是不平衡的。因此，与完全组装的转子相比，在转子的组装过程中需要更高的转矩来转动风力涡轮机主轴。因此，用于风力涡轮机转子的转动器系统必须能够产生高转矩，以便在主转子处于不平衡状态(例如具有小于一整套的叶片)时转动主转子。通常，主轴的转动可以通过将驱动装置或“转动器装置”联接到风力涡轮机的传动系的高速轴来实现。以这种方式，施加到高速轴的转矩通过变速箱在低速轴处即毂处而增加，以引起转子的旋转。其他方法也是已知的。

作为另一实例，US9556854和US8450871展示了使用小型辅助工具将驱动转矩直接施加到风力涡轮机传动系的高速轴的系统。然而，这种方法可能不适用于需要较高转矩水平的较大风力涡轮机。EP2159472A1描述了风力涡轮机中的可以实施为液压驱动装置的主轴驱动泵装置，其中，驱动元件定位在主轴承和变速箱之间的低速轴上。US10197075描述了一种类似的装置，其中，高转矩驱动元件定位在变速箱高速轴上。随着风力涡轮机尺寸的增加，用于转动不平衡转子的转动器驱动件所需施加的转矩量可对传动系或其元件施加设计限制，或者可禁止与给定动力传动系结合使用较长的叶片。因此，需要提供一种改进的转动器驱动装置，从而使得能够施加更高的转矩水平而没有不利影响。

正是针对该背景而设计了本发明。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于转动风力涡轮机的转子的转动器设备装置；所述转动器设备装置包括马达、转矩传递组件以及安装组件；所述转矩传递组件包括一个或多个旋转元件并且包括围绕轴线旋转的转动器输出驱动件，所述转动器输出驱动件操作性联接到所述马达并且由所述马达驱动，并且被配置成将旋转运动直接或间接地传递至风力涡轮机传动系的变速箱输出轴，所述转动器输出驱动件进一步包括输出引导部分；所述安装组件被配置成将所述马达和所述转矩传递组件安装为相对于风力涡轮机传动系成固定关系；并且其中，所述安装组件进一步包括径向支撑接口，所述径向支撑接口与所述输出引导部分操作性接合，以约束所述转动器输出驱动件在横向于其旋转轴线(R)的方向上的移动。这样，转动器设备的径向支撑接口围绕转动器输出驱动件的轴线(R)径向地支撑转动器输出驱动件。

本发明的益处在于，设置在转动器输出驱动件上的径向约束用作转动器输出驱动件的轴承，并因此确保避免远离其预定旋转轴线的横向运动。这增加了转动器设备和其所应用的传动系的稳定性。在所附的权利要求1中限定了一种转动器设备装置。其进一步的可选特征在从属权利要求2至11中限定。

此外，提供了一种风力涡轮机传动系装置，该风力涡轮机传动系装置包括：传动系，该传动系包括能固定到风力涡轮机转子毂的转子轴、变速箱和传动系壳体，其中，所述转子轴在变速箱输入联轴器处联接到所述变速箱，并且其中，所述变速箱包括限定旋转轴线的输出驱动轴；所述传动系装置进一步包括以上限定的转动器设备装置，并且其中，所述转动器设备装置的所述转矩传递组件以可拆卸的方式驱动地联接到所述变速箱输出轴以便通过所述变速箱将转矩传递到所述转子轴，其中，所述转动器设备装置的所述径向支撑装置以可移除的方式与所述传动系壳体成固定关系并且约束所述转矩传递组件的所述旋转驱动元件在横向于其旋转轴线的方向上的移动。径向支撑接口优选地与传动系壳体成固定关系并限制转动器输出驱动件在横向于旋转轴线的方向上的移动。在所附权利要求12中限定了一种传动系装置。其进一步的可选特征在从属权利要求13至16中限定。

此外，本发明还可以表示为一种旋转风力涡轮机的转子的方法，该风力涡轮机包括传动系，该传动系包括主转子轴、变速箱、变速箱输出轴和发电机。该方法包括：提供如上限定的转动器驱动装置；将所述转动器驱动装置安装为相对于所述传动系成固定关系；将所述转动器输出驱动件直接或间接地联接到变速箱输出轴，使得径向支撑接口约束转动器输出驱动件在横向于其旋转轴线的方向上的径向移动；并且驱动所属转动器输出驱动件以将转矩施加到变速箱输出轴，从而通过变速箱旋转风力涡轮机的主转子轴。该方法还可以包括旋转风力涡轮机的安装在转子轴上的毂。该方法还可包括在操作风力涡轮机用于发电之前拆卸转动器设备组件。

径向支撑接口的功能是支撑转动器输出驱动件，使得转动器输出驱动件不横向偏离转动器输出驱动件的旋转轴线。这可以以多种方式实现。一种选择是转动器输出驱动件被周向支撑，并且这可以通过布置一个或多个围绕转动器输出驱动件周向延伸的支承表面来实现。例如，单个支承表面可以完全围绕驱动元件延伸，从而限定平行于旋转轴线的圆柱形表面。替代地，可以提供多个支承表面。这种支承表面可以是静态的，或者它们可以是动态的，如果所述支承表面由围绕驱动元件周向布置的从动小齿轮提供，则情况就是这样。

在一个实施例中，转动器输出驱动件可包括周向引导部分，该周向引导部分与径向支撑接口的周向延伸表面可滑动地接合。因此，转动器输出驱动件的输出引导部分可以与径向支撑接口可滑动地配合，从而提供径向约束布置。

可以将径向支撑接口安装为相对于传动系壳体成固定关系，例如通过直接或间接连接到传动系壳体的安装托架。将径向支撑接口附接到传动系壳体为转动器设备提供坚固且固定的位置安装点。

除了安装径向支撑装置之外，安装支架可用于支撑转动器驱动件的其他部件。例如，安装支架可以支撑至少一个驱动马达单元，该驱动马达单元操作性连接到转动器输出驱动件。在其他实施例中，可以提供多个马达。这些可以围绕驱动元件的圆周间隔开。

方便地，转动器输出驱动件可以直接或间接地联接到与传动系的变速箱输出轴相关联的发电机转子。可提供适配器元件以使转动器输出驱动件适应变速箱输出轴或发电机的旋转转子轴。通过这种方式，可以在不同的传动系构造上使用相同的转动器设备。

应当理解，本发明的第一方面的优选和/或可选特征可以与本发明的其他方面组合。本发明的各个方面在下面的独立权利要求中限定，有利的特征在下面的从属权利要求中限定。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的上述和其他方面，其中：

图1是可以实施本发明的实施例的风力涡轮机的正视图；

图2是风力涡轮机传动系的立体图，该风力涡轮机传动系可以容纳在图1的风力涡轮机内，并且结合该风力涡轮机传动系可以实现本发明的实施例；

图3示出了传动系的示意性侧剖视图，该图示出了根据本发明的特征的转动器设备装置；

图4示出了可以在风力涡轮机传动系中实施的转动器设备装置的侧剖视图；

图5示出了安装在传动系的一部分处的转动器设备装置的视图；

图6示出了包括本发明的特征的简化的转动器设备装置的分解正交视图；

图7示出了转动器设备的一些元件的更详细的视图；

图8示出了穿过转动器设备的操作元件的剖视图；

图9示出了转动器设备的又一些特征的分解正交视图；

图10的(a)至(f)示出了转动器设备的元件的示意性绘制的可能构造的第一非穷举系列；以及

图11的(a)至(f)示出了转动器设备的元件的示意性绘制的可能构造的第二非穷举系列。

附图是仅用于说明目的的示例，并且没有示出由所附权利要求的范围所包括的所有可能的实施例。注意，在不同附图中相同或相似的特征由相同的附图标记表示。为了简单和清楚起见，并非所有可能的附图标记都在所有附图中重复。

具体实施方式

现在将参考多个特征来描述本发明，其中一些特征将被详细讨论以便提供对如权利要求中所定义的发明构思的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不包括所有具体细节的情况下实施本发明，并且在一些情况下，没有详细描述公知的方法、技术和结构，以免不必要地模糊本发明。

为了将本发明的实施例置于适当的环境中，首先参考图1，图1示出了包括如图2所示的发电装置的典型的水平轴风力涡轮机(HAWT)2。尽管该特定图像描绘了岸上风力涡轮机，但是应当理解，在离岸风力涡轮机上也将发现等同的特征。此外，虽然这种风力涡轮机被称为“水平轴”，但是本领域技术人员应当理解，出于实用目的，该轴线通常略微倾斜以防止在强风的情况下转子叶片与风力涡轮机塔架之间的接触。

风力涡轮机2包括塔架4、通过偏航系统(未示出)可旋转地联接到塔架4的顶部的机舱6。主转子7安装至机舱4。主转子7包括连接到毂8的多个风力涡轮机叶片10。偏航系统可以转动机舱4以使主转子7面向风向。

如上所述，机舱6容纳包括传动系20的发电装置。在一些情况下，当发电机24连接到传动系20时，所得总成有时可称为动力传动系。在本技术领域中使用这两个术语，并且为了一致性，从现在起将使用“传动系”。如本领域技术人员所理解的，风力涡轮机传动系20可包括主转子轴26和变速箱22。发电机24可以附接到变速箱22或变速箱输出轴。

主转子轴26由主轴承壳体28内的主轴轴承32、34支撑，并连接到主转子7并由主转子7驱动，从而通过变速箱22的低速输入轴36向变速箱22提供输入驱动。主转子轴26(有时称为主轴)可在主轴联轴器26a(诸如凸缘)处联接到主转子毂8。变速箱22通过内齿轮(未示出)提高主转子轴26的转速，并驱动也称为高速轴的变速箱输出轴38(图2中未示出)。变速箱输出轴38又可以驱动发电机24，发电机24将主转子轴26的旋转转换成电力。然后，由发电机24产生的电力可以根据需要由其他部件(未示出)转换，之后提供给适当的消费者，例如电网分配系统。

变速箱22和发电机24可以联接在一起，成为如图2所示的集成单元。在图2中示出了这种集成单元，但是应当注意，变速箱22和发电机24不需要集成，而是可以是轴向分离的。在任何情况下，发电机24和变速箱22可以是能轴向分离的。

变速箱22优选地具有壳体30。图示的壳体30具有大致圆柱形的形状，但是也可以采用其他形状的变速箱和变速箱壳体，例如矩形或更复杂的形状。为了清楚起见，这里将不再进一步描述变速箱24的内部细节。传动系壳体可以是能分离的，并且可以包括多个元件，例如主轴承壳体28、变速箱壳体30和例如发电机壳体53。

现在将参考图3描述传动系的进一步细节，图3更清楚地示出了一些部件。这里应当注意，图3在形式上是示意性的，因此为了简洁和清楚起见，没有示出或描述传动系20或发电机24的一些部件。

如图3所示，在所示的实施例中，主转子轴26可封装在主轴承壳体28中，并由主轴轴承32、34支撑，主轴轴承32、34可包括前轴承32和后轴承34。轴向隔开的轴承32、34确保主转子轴26被支撑以绕旋转轴线旋转。主轴轴承32、34具有足够大的质量和弹性，以确保稳定性和刚性，特别是考虑到由风力驱动的旋转主转子7施加在主轴轴承32、34上的高负载。示出的变速箱22的输出轴38示出为与主转子轴26同轴，尽管可以实现其中输出轴旋转轴线偏离主转子轴26的轴线的许多变速箱构造。

主转子轴26可以具体地在变速箱输入轴36处联接到变速箱22。类似地，变速箱22可以经由变速箱输出轴38联接到发电机24。变速箱输出轴38可联接到发电机24的转子40，下文称为“发电机转子”40。总之，变速箱输出轴38和发电机转子40可以联接在一起，以便在使用时以相同的转速旋转。

在所示实施例中，发电机24可以是具有同心转子40和定子50的IPM(内部永磁体)电机。在所示示例中，定子50可围绕发电机转子40。这样，发电机转子40可以在由定子50限定的圆柱形容积内旋转。发电机24的有源部件可以容纳在发电机壳体53内。在该实施例中，发电机壳体53示出为大致长方体的形式，如在图2中可以看到的，尽管可以实施发电机壳体53的其他形状或构造。定子50可以包括在此示意性示出的定子绕组。应当注意，本发明不限于这里所示的定子50的具体构造。

在图示的实施例中，发电机转子40可以支撑在转子毂56上，转子毂56驱动地联接到变速箱输出轴38。例如，转子毂56可按驱动接合的方式安装在变速箱输出轴38上。替代地，转子轴62可以被提供为变速箱轴38的延伸部，例如它可以驱动地联接到变速箱输出轴38。然后，转子毂56可按驱动接合的方式安装在转子轴62上。转子40可包括布置成围绕发电机的旋转轴线旋转的圆柱形磁体封装。

为了高效地产生电流，发电机转子40及发电机定子50可以以使它们之间的间距最小的方式相对旋转地安装。另一方面，在操作期间转子40和定子50之间的接触可能是破坏性的。因此，重要的是确保发电机转子40精确地保持围绕其轴线旋转，而不会侧向漂移，即不会在径向方向上偏离轴线漂移，从而不会冒着发电机转子40与定子50之间的破坏性碰撞的风险。

通常，如上所述，风力涡轮机主转子7驱动发电机转子40旋转，从而产生电流。另一方面，在安装或维护工作期间，主转子7可能需要定位在预定的角度方位，以允许风力涡轮机叶片10连接到毂8或允许从毂8移除和更换叶片。这可通过可安装成施加转矩以转动主转子轴26的转动器设备装置来实现。转动器设备通常可以包括机械驱动系统，该机械驱动系统包括线性或旋转驱动件。已经建议直接对主转子轴26施加转动动作。还已经建议在变速箱输出轴38处施加转动动作，从而利用变速箱22来增加转动器设备装置的转矩。这种类型的布置可能是优选的，特别是当需要高水平的转矩时，例如对于较大尺寸的风力涡轮机转子或对于不平衡的转子，例如在建造或维修过程中。然而，已经发现，应用于变速箱高速轴(即在变速箱输出轴38处)的转动器设备装置可以在变速箱20处或在联接在变速箱20下游的部件(例如发电机24)处施加相当大的应变。特别是当转动器设备紧凑时，例如当它的驱动马达装置围绕变速箱输出轴38不均匀地分布时，这可能出现。例如，可能希望实现具有小尺寸的转动器设备，以便于将这种转动器设备插入到相对难以接近的传动系上，或者便于维修人员在转动器设备的安装或拆卸过程中操纵转动器设备，或者出于其他原因。这种具有单个驱动马达或一组驱动马达(所述一组驱动马达都能安装在变速箱轴的一侧处)的紧凑型转动器设备可具有紧凑性的优点或必要性，但其可更易于将不对称负载施加到相关轴上，该转动器设备施加到该相关轴以驱动风力涡轮机主转子7的转动动作。施加到旋转轴上的不对称负载会导致从动轴偏离其轴线(即垂直于其旋转轴线)的一定量的漂移运动。越来越需要大转矩的转动器设备装备来转动更大的风力涡轮机主转子7，从而可能增加将从动轴推离其预期的旋转轴线的风险。

在图3、图4和图5中示出了提供对上述问题的解决方案的本发明的实施例，并且现在将在下面进一步详细讨论。

特别地，提供了转动器设备60，其包括马达68、安装组件80和包括转动器输出驱动件92的传递组件90。马达68具体可以是驱动马达，例如旋转马达，也称为转矩马达。转动器输出驱动件92由马达68的作用驱动旋转，例如通过驱动小齿轮97。安装组件80还包括径向支撑接口86，其防止转动器输出驱动件92的径向运动，即防止转动器输出驱动件92在垂直于其旋转轴线R的方向上的运动。因此，本发明的转动器设备60可以应用在变速箱22的高速侧，从而受益于变速箱的转矩效应，同时防止发电机24(其联接至变速箱输出轴38)由于其转子40偏离轴线而与定子50发生碰撞而导致的损坏的可能性。在图3中，示出了根据本发明的实施例的转动器设备装置60，转向器齿轮装置60靠近发电机24并在其下游侧，尽管转动器设备装置60同样可以安装在变速箱22和发电机24之间。转动器设备装置60被示出为以固定关联接到传动系壳体，在所示的情况下，该传动系壳体可以是发电机壳体53的一部分。如图所示，转动器设备装置60直接固定到传动系20，尽管这不是必须的情况，并且相反，它可以连接到也固定到传动系20的另一部件，例如在传动系壳体上，例如在变速箱壳体30或发电机壳体30或主轴壳体28上。

转动器设备装置60优选是可拆卸的。这意味着当需要时，例如在安装作业期间(此时需要能够缓慢地将主转子7旋转到特定的角度位置以便允许从期望的接近角度安装叶片10)，可以将转动器设备装置60安装在传动系20处。在某些维护情况下，例如在更换毂8的期间，也需要对主转子7的位置进行这种控制。

转动器设备装置60，或更简单地仅“转动器设备”，可以直接或间接地联接到变速箱输出轴38，以便通过变速箱22将转矩传递到主转子轴26。如图3所示，转动器设备装置60可经由转子轴62驱动地联接到变速箱输出轴38，转子轴62联接到变速箱输出轴38或构成变速箱输出轴38的延伸部。可选地，发电机转子毂56可以直接或间接地联接到变速箱输出轴38或转子轴62以便与其处于旋转驱动接合。优选地，发电机24可以固定地但可拆卸地联接到变速箱20，以确保变速箱输出轴30和发电机24之间的驱动接合。因此，转动器设备60可直接或通过任何合适的元件驱动地联接到变速箱输出轴38。转动器设备60和变速箱输出轴38之间的联接可以包括中间适配器构件，中间适配器构件的一些示例在下面示出。在一些情况下，可能希望通过制动盘(未示出)将转动器设备60联接到变速箱输出轴。应该注意的是，图3的示意图仅描述了可以实现转动器驱动件60和变速箱输出轴38之间的联接的一种方式。

转动器设备60包括传递组件90，传递组件90操作性联接到变速箱输出轴38，并将转动驱动从转动器设备马达68传递到传递组件90的转动器设备输出驱动件92。转动器输出驱动件92围绕旋转轴线R可旋转地安装。

马达68可以是用于该任务的任何合适的马达，尽管设想电动机或液压马达可能是最合适的。在此，驱动小齿轮97可以具有比转动器输出驱动件9的环形齿轮部分更小的直径。这可用于降低马达68的转速。在图4中(该图示出了通过转动器设备装置的竖直截面)，示出了驱动小齿轮97由马达68围绕马达轴线M直接驱动。马达轴线M示出为横向偏离转动器输出驱动件92的旋转轴线R。可以想到一种不同的安排，其中，马达可以配备有一个内部变速箱，并且因此可以直接驱动一个转动器输出驱动件92的环形齿轮部分。

转动器设备60构造成使得在主转子轴26的转动操作期间，转动器设备60径向地约束转动器输出驱动件92，使得转动器输出驱动件92不会偏离其与旋转轴线R的对准。

为此，转动器设备60包括具有径向支撑接口86的安装组件80，径向支撑接口86支撑转动器输出驱动件62。因此，径向支撑接口相对于传动系20具有固定的关系，从而为转动器设备60，特别是为转动器输出驱动件92提供适当的径向支撑。这确保转动器输出驱动件92保持与旋转轴线R对准。

因此，径向支撑接口86被包括在转动器设备60的安装组件80中。也就是说，径向支撑接口86可以安装在安装组件80中和/或由安装组件80支撑。更具体地，在所示实施例中，安装组件80可包括安装支架82。例如，径向支撑接口86可以被包括在安装组件80的安装支架82中或由安装支架82支撑。在实施例中，安装支架82可以包括板状主体，该板状主体用作将转动器驱动件60固定到传动系壳体的元件(例如变速箱壳体30或发电机壳体53)的安装支架。安装支架82还可以有利地为驱动马达68的小齿轮97提供可旋转支撑。因此，当转动器输出驱动件92由马达68驱动旋动时，径向支撑接口86提供转动器输出驱动件92的周向引导。这里，安装支架82的主体构件的形式可以是矩形的。它可以被定向成使得它的长边大致竖直而它的短边大致水平(最好参见图5)。安装支架82的主体构件的精确形状对其功能不是关键的。该实施例中的安装支架82示出为通过可拆卸的刚性紧固件85在发电机壳体53的短边处附接到发电机壳体53。在所示实施例中，可拆卸的紧固件85可以包括一个或多个销或螺栓以及一个或多个钻孔和/或孔。因此，转动器设备60可以可拆卸地附接到传动系20。

为了确保传递组件90的元件(例如转动器输出驱动件92和例如小齿轮97)被牢固地容纳，这些元件可以通过任何合适的装置(例如用于移动部件的常规固定部件或特征)被保持在安装组件80处的适当位置。作为示例，如实施例中所示，保持板89可固定到安装组件80，用于将传递组件90的零件保持在安装组件80处的适当位置。如图所示，保持板89可以通过任何合适的方式(例如通过螺栓)保持在安装组件80处的适当位置。优选地，保持板89可以固定地紧固到安装组件80的安装支架82。安装支架82可以由刚性材料制成。它可以具有板状形式。它可以涂覆有高硬度层(例如陶瓷材料层)以减少磨损。类似地，保持板89可以由刚性材料制成。它可以具有板状形式。它可以涂覆有高硬度层(例如陶瓷材料层)以减少磨损。

将特别参照图4、图5、图6、图7和图8描述转动器设备60和传动系20的特征。在图5中，包括马达68、安装组件80和传递组件90的转动器设备60固定到传动系20的一部分。在该实施例中，传动系20的固定有转动器设备60的部分是传动系壳体部分。具体地，所示传动系20包括固定到变速箱(未示出)的发电机24。转动器设备60示出为固定到发电机壳体53形式的传动系壳体部分。优选地，为了转动风力涡轮机2的转子轴26，转动器设备60可以被带到机舱6并且在其操作之前被牢固地固定在适当的位置，如图所示。转动器设备60可在使用后移除，可能用于另一风力涡轮机2。转动器设备60可以在风力涡轮机2被设定进行操作以产生电力之前被移除。转动器设备60与传动系壳体的牢固附接可通过例如可拆卸的紧固件85(优选为刚性紧固件)来实现。紧固件85可以包括任何布置，并且以可拆卸的螺栓和相应的孔或钻孔的形式示出。紧固件确保了转动器设备60的安装组件80刚性地连接到传动系壳体。这可以通过将转动器设备60的安装支架82紧固到传动系壳体来实现。转动器设备60的马达68也固定到安装组件80。优选地，马达68可以直接或间接地固定到转动器设备60的安装支架82。因此，转动器设备马达68也相对于传动系20呈刚性布置。转动器设备60的传递组件90优选地被捕获在安装组件80中。传递组件90可以包括一个或多个旋转元件。传递组件90的元件用于将转矩从转动器设备马达68传递到转动器设备输出驱动件92。特别地，转动器设备60可以附接成使得它的输出驱动件92驱动地联接至传动系20的高速轴，该高速轴可以特别地为变速箱输出轴38或从变速箱输出轴38延伸或联接至变速箱输出轴38的另一轴，例如发电机轴62。从图5中可以看出，转动器设备60包括马达68，马达68相对于转动器设备60的输出驱动件92的旋动轴线R偏心安装。此外，马达68的驱动效果由此围绕旋转轴线R不均匀地分布。尽管可以设想驱动马达68的与图5中所示的构造不同的其他构造，但是空间限制或重量或成本或其他限制可使得期望围绕转动器设备输出驱动件92的旋转轴线R不均匀地布置马达驱动件。

参见图6(在该图中可以看到安装组件80和转动器设备输出驱动件92的一些另外的特征)，可以看到转动器设备60的安装组件80包括径向支撑接口86。安装组件80的径向支撑接口86与上述转动器设备输出驱动件92的输出引导部分94接合。特别地，径向支撑接口86通过其与输出引导部分94的接合而径向地约束转动器设备输出驱动件92。这防止了转动器设备输出驱动件92在转动器设备马达68被致动时偏离其旋转轴线R。因此，变速箱输出轴38并且因此转子轴26可由转动器设备60的输出驱动件92驱动旋转，同时防止转动器设备输出驱动件92被推离其旋转轴线R。这也避免了变速箱输出轴38的任何相应的径向位移趋势，并且在适用的情况下，也避免了发电机轴62的任何相应的径向位移趋势。

特别地，径向支撑接口86可具有一个或多个邻接表面83，在转动器设备60的操作过程中，输出引导部分94可与邻接表面83操作性相互作用。一个或多个邻接表面83以及输出引导部分94可以以许多不同的方式构造，以便实现径向限制转动器设备输出驱动件92的上述效果。在图10的(a)至(f)和图11的(a)至(f)中示出了一些可能的布置。例如，径向支撑接口86可以包括固定元件和/或移动元件。固定元件可包括安装组件80的一部分的周向延伸表面。移动元件可以例如包括惰辊，该惰辊的轴颈安装在安装组件80的一部分中。径向支撑接口的邻接表面83可以被包括在所述径向支撑接口86的静止或移动元件上。除了图示的构造之外，还可以容易地想到其他构造。径向支撑接口86和转动器设备输出驱动件92的附加特征在下文中讨论。

转动器输出驱动件92可包括驱动接合表面92a，如图9所示，例如环形齿轮部分。驱动接合表面92a可以例如经由驱动小齿轮97或经由本实施例中未示出的另一驱动齿轮与马达68相互作用。在此应当注意，尽管没有示出所有的示意图，但是驱动接合表面92a和驱动小齿轮97可以包括彼此啮合的外齿轮齿，以便在驱动小齿轮97和转动器输出驱动件92之间传递转矩。特别地，转动器输出驱动件92可包括驱动接合表面92a和输出引导部分94。

此外，如图6、图8和图9所示，合适的驱动适配器98可设置在转动器设备输出驱动件92处。驱动适配器98可促进变速箱输出轴38和转动器设备输出驱动件92之间的互连。这可以便于转动器驱动件60与传动系20的不同布置结合使用。例如，转动器设备装置60可以设置有多个驱动适配器98，从而能够与不同的传动系布置互连，例如在不同的风力涡轮机类型下。替代地，驱动适配器98可以被配置成具有多个固定模式，从而使得能够将转动器设备60连接到一系列不同的传动系接口，例如在不同的风力涡轮机类型下。为此，驱动适配器可以设置有一个或多个安装件91，该安装件例如可以是凸缘的形式，用于与转动器输出驱动件92或传动系20的相关轴互连。在所示实施例中，驱动适配器98可以采用适配器板的形式，该适配器板可以由传动系20的高速轴驱动地承载或者可以连接到传动系20的高速轴的驱动连接器39(见图9)。

如上所述，转动器设备输出驱动件92包括输出引导部分94，输出引导部分94与安装组件80的径向支撑接口86相互作用，从而将转动器输出驱动件92保持在其旋转轴线R上。有利地，转动器输出驱动件92可以是圆形的或主要是圆形的。输出引导部分94可以具体地呈现一个或多个输出支承表面93，这些输出支承表面与径向支撑接口86上的邻接表面83相互作用以确保转动器输出驱动件92保持在其旋转轴线R上。与径向支撑接口86的邻接表面83一样，输出引导部分94的相应输出支承表面93可以在输出引导部分94的静止或活动元件上。静止元件可包括输出引导部分94的周向延伸的支承表面93a。移动元件可以例如包括惰辊，该惰辊的轴颈安装在输出引导部分94的一部分中。输出引导部分94处的惰辊的表面可包括输出支承表面93。在优选实施例中，输出引导部分94可以包括一个或多个周向延伸的支承表面93a。除了图示或描述的结构之外，可以容易地想到其他结构。

输出引导部分94可以设置在转动器输出驱动件92上的任何地方。在示例中，转动器输出驱动件92可以是环形的或圆形的。输出引导部分94也可以是大致圆形的，或者可以在转动器输出驱动件92上布置成圆形。输出引导部分94可以径向向内面向转动器输出驱动件92的旋转轴线R。因此，它可以可操作地与径向支撑接口86相互作用，径向支撑接口86的接合元件或邻接表面83径向地面向外。替代地，输出引导部分94可以径向地面向外，背对着转动器输出驱动件92的旋转轴线R。因此，它可以可操作地与径向支撑接口86相互作用，径向支撑接口86的接合元件或邻接表面83径向向内面向旋转轴线R。在图9、图10和图11中示出了这种类型的布置的变型。

转动器输出驱动件92可以例如包括从动元件、引导元件和输出驱动互连件。所述从动元件可以被包括为驱动接合表面92a的形式；所述引导元件可以被包括为输出引导部分94的形式；所述输出驱动互连件可以被包括为驱动适配器98的形式。这些元件中的每一个可以被组合成单个零件。替代地，转动器输出驱动件92可包括多个零件，例，这些零件固定在一起。例如，驱动接合表面92a可以设置在转动器输出驱动件92的旋转驱动元件95上，如图9所示。如图8所示，转动器输出驱动件92可包括固定到驱动适配器98的旋转驱动元件95。优选地，驱动适配器98和旋转驱动元件95可以围绕公共旋转轴线(R)周向地布置。这样，转动器输出驱动件92的驱动适配器功能可以由与驱动接合功能分开的零件提供。在图8和图9中，转动器输出驱动件92的输出引导部分94设置在驱动适配器98处。尽管未示出，输出引导部分可以设置在转动器输出驱动件92的旋转驱动元件95的相应构造部分上。替代地，输出引导部分可以设置在转动器输出驱动件92的旋转驱动元件95和驱动适配器98上。

输出引导部分94上的径向支撑接口86所需的径向约束作用可以通过多种构造来实现。现在具体参考图10的(a)至(f)和图11的(a)至(f)以及参考图6至图9来讨论这些元件相互作用的方式。特别地，如已经提到的，径向引导接口86处的一个或多个邻接表面83与输出引导部分94处的一个或多个支承表面93相互作用，从而在转动器设备60的操作期间径向地约束转动器输出驱动件92。为了实现这种效果，优选地，邻接表面83或输出支承表面93中的至少一个可以被配置为围绕旋转轴线R的圆周表面。这样的表面可以背对着旋转轴线R面向外，或者它可以朝向旋转轴线R面向内。可以优选地将邻接表面83和输出支承表面93二者都配置为周向延伸表面。这些表面可滑动地接合和相互作用，以在转动器设备的操作期间产生上述的径向约束效果。优选地，邻接表面83和输出支承表面93都可以限定整圆。圆形的周向输出支承表面93例如在图6、图4、图5和图8的实施例中示出，并且在图10的(a)至(f)和图11的(a)至(f)中进一步示出。例如，连续的周向延伸的邻接表面83可以围绕转动器输出驱动件92延伸整个路径，特别是围绕转动器输出驱动件92的输出引导部分94延伸。此外，周向输出支承表面93也可以是连续表面。再例如，在一些实施例中，径向支撑接口86可以包括圆形孔，该圆形孔与转动器设备的输出驱动件92的旋转轴线R对齐，即与其同心。参见例如图11的(a)和(c)以及图8、图7和图4。圆形孔可以成形为与转动器输出驱动件92的输出引导部分94的输出支承表面93互补并接纳输出支承表面93。因此，这种圆形孔可提供径向面向内的周向滑动表面，该周向滑动表面围绕输出引导部分94的一个或多个径向面向外的输出支承表面93延伸并与之可滑动地配合。可以注意到，输出支承表面93在该实施例中，径向支撑接口86用作转动器输出驱动件92的轴颈轴承。替代地，在径向支撑接口86处的邻接表面83可以被配置成背对着旋转轴线R面向外，如例如在图11的(f)中展示的。两个周向配合表面(例如83，93)可以用合适的摩擦学装置(例如涂层)处理，以便减小摩擦，如本领域技术人员已知的。

在实施例中，可以优选地将邻接表面83或支承表面93配置为惰辊的表面。在图10的(a)至(d)中以示例的方式示出了惰辊在径向支撑接口86处被实现为邻接表面83的构型。尽管未示出，但是类似的惰辊可以在转动器设备输出驱动件92的输出引导部分94处实施为输出支承表面93。在另外的实施例中，周向构造的邻接表面83可以以围绕旋转轴线R布置的多于一个的周向延伸的邻接表面83的形式提供。在这种布置中，每个邻接表面可以仅沿着圆的一部分延伸，例如如图11的(b)、(d)、(e)或图10的(e)和(f)所示。

在一些实施例中，可提供转动器输出驱动件，其中，该转动器输出驱动件的输出引导部分94径向地面向旋转轴线R，如图11的(d)、(e)和(f)所示。无论输出支承表面93或邻接表面83面向内还是面向外，并且无论它们中的任一个构造成惰辊的形式还是构造成圆形或部分圆形的表面，优选的是，它们的相互作用部分沿着或对称地围绕转动器驱动马达68或其驱动小齿轮97与旋转轴线R之间的对齐线A布置。这确保了驱动小齿轮97的沿着驱动小齿轮与旋转轴线R之间的对齐线A的推动作用以及由此在径向方向上推动转动器输出驱动件偏离轴线的趋势将被径向支撑接口86(特别是被邻接表面83或其一部分)抵消。在实施例中，如图9或图10的(d)或图11的(c)、(e)或(f)所示，转动器设备马达68可设置为马达组。在这种布置中，所提及的对齐线A可以被理解为穿过马达组68的中心线，或者更具体地，穿过与相应马达相关联的小齿轮组97的中心线。

上述布置的另一技术优点在于，传动系的高速轴在发电机24处的部分可以不需要其自身的附加轴承。这可以带来另外的优点，其中一个优点是发电机内相对“通畅”的容积，这提供了可接近性和气流优点以及有助于具有较轻质量的发电机。

附图中所示的具体布置说明了实施本发明的技术实现方式。上面已经讨论了具体实施例的一些变型。在所附权利要求书的范围内，其他的变型也是可能的。

Claims (16)

1.一种转动器设备装置(60)，该转动器设备装置用于经由风力涡轮机的传动系来转动该风力涡轮机的转子；所述转动器设备装置(60)包括马达(68)、转矩传递组件(90)以及安装组件(80)；

所述转矩传递组件(90)包括一个或多个旋转元件并且包括围绕轴线(R)旋转的转动器输出驱动件(92)，所述转动器输出驱动件(92)操作性联接至所述马达(68)且由所述马达(68)驱动，并且被配置成将旋转运动传递至所述传动系的变速箱输出轴，所述转动器输出驱动件(92)进一步包括输出引导部分(94)；

所述安装组件(80)被配置成将所述马达(68)和所述转矩传递组件(90)安装为相对于风力涡轮机传动系成固定关系；并且

其中，所述安装组件(80)进一步包括径向支撑接口(86)，所述径向支撑接口与所述输出引导部分(94)操作性接合，以约束所述转动器输出驱动件(92)在横向于其旋转轴线(R)的方向上的移动。

2.根据权利要求1所述的转动器设备装置(60)，其中，所述径向支撑接口(86)包括邻接表面(83)，所述邻接表面(83)围绕所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)周向布置在一个或多个点处，并与所述输出引导部分(94)操作性接合。

3.根据权利要求2所述的转动器设备装置，其中，所述径向支撑接口(86)包括：一个或多个围绕所述转动器输出驱动件的轴线(R)周向延伸的安装支承表面，所述安装支承表面围绕所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)周向布置在一个或多个点处；或者一个或多个惰辊，所述惰辊围绕所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)周向布置在一个或多个点处。

4.根据权利要求2或3所述的转动器设备装置(60)，其中，所述输出引导部分(94)围绕所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)周向布置，且与所述径向支撑接口(86)的所述邻接表面(83)操作性接合；优选地，其中，所述输出引导部分(94)包括周向延伸的支承表面(93)，该支承表面围绕所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)延伸。

5.根据权利要求4的转动器设备装置(60)，其中，所述输出引导部分(94)径向面向所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)；或者其中，所述输出引导部分(94)径向背对着所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)。

6.根据权利要求1所述的转动器设备装置(60)，其中，所述马达(68)和所述转动器输出驱动件(92)的所述旋转轴线(R)限定了对齐线(A)，并且其中，所述径向支撑接口(86)在所述安装组件(80)中定位在所述对齐线(A)上的位置处或定位为关于所述对准线(A)上的位置对称。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的转动器设备装置(60)，其中，所述转动器设备安装装置(80)包括能固定到传动系壳体的安装支架(82)；优选地，其中，所述安装支架(82)支撑操作性联接到所述转动器输出驱动件(92)的至少一个马达(68)。

8.根据权利要求7所述的转动器传动装置(60)，其中，所述径向支撑接口(86)被包括在所述安装装置(80)的所述安装支架(82)中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的转动器设备配置(60)，其中，所述转动器输出驱动件(92)包括旋转驱动元件(95)，驱动适配器(98)固定到所述旋转驱动元件(95)，所述驱动适配器(98)与所述传动系的输出驱动轴能释放地接合，从而在所述旋转驱动元件(95)和所述传动系的输出驱动轴之间传递旋转驱动。

10.根据权利要求9所述的转动器设备装置(60)，其中，所述输出引导部分(94)设置在所述驱动适配器(98)或所述旋转驱动元件(95)中的一个或多个处。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的转动器设备装置(60)，所述马达(68)包括一个马达(68)或马达组，并且其中，所述马达(68)或所述马达组被布置成围绕所述旋转轴线(R)不均匀分布。

12.一种风力涡轮机传动系装置，该风力涡轮机传动系装置包括：

传动系(20)，该传动系包括能固定到风力涡轮机转子毂(8)的转子轴(26)、变速箱(22)和传动系壳体，其中，所述转子轴(26)在变速箱输入联轴器处联接到所述变速箱(22)，并且其中，所述变速箱(22)包括限定旋转轴线(R)的输出驱动轴(38)；

所述传动系装置进一步包括根据权利要求1至11中任一项所述的转动器设备装置(60)，所述转动器设备装置(60)的所述转矩传递组件(90)驱动地联接到所述变速箱输出轴(38)以便通过所述变速箱(22)将转矩传递到所述转子轴(26)，

其中，所述转动器设备组件(60)的所述径向支撑装置(86)与所述传动系壳体处于固定关系并且约束所述转矩传递组件(60)的所述旋转驱动元件(92)在横向于其旋转轴线(R)的方向上的移动。

13.根据权利要求12所述的传动系装置，其中，所述传动系(20)连接到发电机(24)，所述发电机(24)包括转子(40)和定子(50)；所述变速箱输出轴(38)驱动地连接到所述转子(40)；优选地，其中，所述发电机的转子(40)包括毂部件(56)，所述转动器设备输出驱动件(92)驱动地联接到所述毂部件(56)。

14.根据权利要求13所述的传动系装置，其中，所述转动器设备安装组件(80)的安装支架(82)固定到所述传动系壳体；优选地，其中，所述安装支架(82)固定到所述传动系壳体的发电机壳体(53)。

15.根据前述权利要求12至14中任一项所述的传动系装置，所述传动系装置进一步包括驱动连接器(39)，所述驱动连接器以驱动接合的方式联接在所述转动器设备(60)的所述转动器设备输出驱动件(92)和所述变速箱输出轴(38)之间。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的传动系装置，所述传动系装置进一步包括发电机(24)；其中，所述传动系壳体包括在所述转子轴(26)的主轴承(32，34)处的主轴承壳体(28)，并且其中，所述变速箱(22)和所述发电机(24)悬臂式地安装在所述主轴承壳体(28)上。

Images