风力发电机高速齿轮带动低速齿轮（风力发电机-行星齿轮传动原理与结构）
风力发电机高速齿轮带动低速齿轮（风力发电机-行星齿轮传动原理与结构）太阳轮的轴是高速端输出轴，把太阳轮放入行星齿轮中间，太阳轮的齿可与所有行星齿轮的齿很好的啮合，见图5。图4--行星齿轮与齿圈3个行星齿轮安装到行星架的3个行星齿轮轴上，见图3，每个行星齿轮可绕自己的轴自由旋转。图3--行星齿轮把行星架通过轴承安装到行星齿轮箱前端盖（行星齿轮机座）内，并在前端盖内圈安装齿圈，齿圈有内齿，能与行星齿轮很好的啮合，当行星架转动时，行星齿轮沿齿圈内圆齿滚动。见图4，图中端盖被剖去1/4。
行星齿轮增速是风力发电机增速箱的主要传动方式，行星齿轮增速具有增速比大、承载能力高、体积小，重量轻、输入输出轴在同一轴线上，非常适合风力发电机增速使用，本课件主要介绍行星齿轮变速的原理与结构。
行星齿轮传动原理与结构
图1是一个行星齿轮机构示意图，机构由多个圆柱齿轮组成，包括1个齿圈（内齿轮）、3个行星轮（外齿轮）、1个太阳轮（外齿轮）、行星架组成，太阳轮与齿圈共一轴线，3个行星轮的轴固定在行星架上，行星架的轴线与太阳轴线轮重合。行星齿轮与齿圈是内啮合传动，行星齿轮与太阳轮是外啮合传动，行星齿轮可绕自己的轴线转，又可随着行星架一起绕行星架轴线旋转，行星齿轮即既有自转又有公转。通过固定行星架、齿圈、太阳轮之中的任一个，就可得到不同的传动变比，本课件介绍最常用的一种，即固定齿圈的结构。
图2--行星架
3个行星齿轮安装到行星架的3个行星齿轮轴上，见图3，每个行星齿轮可绕自己的轴自由旋转。
图3--行星齿轮
把行星架通过轴承安装到行星齿轮箱前端盖（行星齿轮机座）内，并在前端盖内圈安装齿圈，齿圈有内齿，能与行星齿轮很好的啮合，当行星架转动时，行星齿轮沿齿圈内圆齿滚动。见图4，图中端盖被剖去1/4。
图4--行星齿轮与齿圈
太阳轮的轴是高速端输出轴，把太阳轮放入行星齿轮中间，太阳轮的齿可与所有行星齿轮的齿很好的啮合，见图5。
图5--行星齿轮机构
把后端盖与前端盖合拢安装，在后端盖中间有轴承，用来安装太阳轮轴（高速输出轴）。一个单级行星齿轮箱模型组装完毕，见图6。
图6--行星齿轮箱
这种结构的行星齿轮系的变比I为：
I=1 Z2/Z1
Z1——太阳轮齿数，Z2——齿圈齿数。
本例行星齿轮箱的变比是4，当低速轴转动1周时，高速轴转动4周。由于齿轮结构限制，这种传动方式的单级行星齿轮变比在8以下较合适。
下面请观看单级行星齿轮运转动画，为清晰演示运行状态把不同零件用不同颜色表示。左面是行星齿轮箱的运转动画；右面是行星齿轮系的运转动画，两动画同步运转。右边动画中黄橙色长箭头是行星架的转动指针，浅紫色短箭头是太阳轮的转动指针，2个指针更清楚的演示了齿轮系的运行与变比。
注：由于浏览器动画播放帧频远低于动画原频，会出现太阳轮反转假象，把动画下载用电脑上其他动画播放器播放能还原真实状态。
单级行星齿轮运转动画
单级行星齿轮增速箱多用在半直驱风力发电机组中。
采用行星齿轮的风力机增速齿轮箱的主要形式
下面介绍几种以行星齿轮传动为主的增速器形式，有关齿轮传动简图符号见风力发电机的齿轮箱（1），介绍中均按减速器计算传动比。
单级行星齿轮传动
与普通圆柱齿轮增速器相比，行星齿轮增速器尺寸小，重量轻，但制造精度要求较高，结构较复杂，在要求结构紧凑的动力传动中应用广泛。 传动比范围 i=2.8~12.5
一级行星两级圆柱齿轮传动
体积小，低速轴为行星齿轮传动，使功率分流，同时合理应用了内啮合。末二级为平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配增速比，提高传动效率。传动比范围 i=20~80
二级行星齿轮传动
可得到大传动比，其他特性同单级行星齿轮传动。 传动比范围 i=14~160
二级行星一级圆柱齿轮传动
增速比高，体积小
风力发电机增速齿轮箱的低速转轴都是管状空心的，穿过齿轮箱，一头联接风力机主轴，另一头通到齿轮箱另一面外端，转轴的通孔是变桨机构的机械驱动装置或电力线路、信号线路、油管等的通道。
图7是从网上下载的齿轮箱内部结构图，第一级行星齿轮机构的输出连接第二级行星齿轮机构的行星架，第二级行星齿轮机构的输出采用一个大直径齿轮带动小齿轮继续增速。所有齿轮采用斜齿使传动更平稳，适当的设计可得到百倍以上的变比，但过高的增速比会使传动效率下降。
图7--多级齿轮增速机构
图8是两张从网络上下载的风力发电机齿轮箱照片。
图8--风力发电机齿轮箱
风力机的其他齿轮箱
在风力发电机中还有偏航驱动电机与变桨驱动电机，这些电机都要通过齿轮箱大变比减速后带动相关系统的运行。图9是从网络转载的图片，左面图是偏航驱动电机，其下部是行星齿轮减速箱，输出轴装有偏航小齿轮。右面图是变桨驱动电机，其下部是行星齿轮减速箱，输出轴装有变桨小齿轮。其实两者无大区别，仅仅是输出转矩大小、输出转速、安装方式、驱动电源的不同。
图9--偏航驱动电机与变桨驱动电机
