轉子、發電機和風力渦輪機的製作方法

2023-05-31 08:55:21 3

專利名稱：轉子、發電機和風力渦輪機的製作方法
技術領域：
本發明涉及發電機的轉子、發電機和具體地具有直接驅動發電機的風力渦輪機。
背景技術：
關於風力渦輪機的驅動構造，能夠辨別出兩種主要類型的風力渦輪機。第一類型代表了更典型的風力渦輪機類型，其包括被設置在風力渦輪機的主軸和發電機之間的變速箱。第二類型是無齒輪類型，其中變速箱和常規發電機由多極發電機所代替，即所謂的直接驅動發電機或被直接驅動的發電機。這種直接驅動發電機能夠被製造成具有繞組轉子或具有附連到轉子的永磁體的同步發電機，或者其能夠被設計成可替代類型的發電機。具體地對於外部轉子構造而言，轉子的直徑能夠達到幾米。由於圓周(磁體或繞組)處的尺寸和質量的原因，轉子在運輸和存儲期間僅由於重力而傾向於變形。公知的是，使用臨時裝置來使轉子保持其形狀。在運輸或存儲之前將所述裝置安裝到轉子。在轉子被使用或被安裝到發電機之前，拆除所述裝置。

發明內容
本發明的目標在於改進轉子及對於發電機轉子的操縱。這個目標分別通過權利要求1、11和13的特徵來解決。從屬權利要求提供了本發明的其他細節和優點。在一個方面，本發明涉及一種發電機的轉子，其包括旋轉軸線、圓形轉子主體和設置在所述轉子主體的側面處的圓形穩定結構，其中所述穩定結構包括制動盤。根據本發明， 穩定結構具有兩種功能。一方面，其在運輸、存儲和安裝期間穩定轉子。另一方面，其為安裝有所述轉子的所述發電機提供制動盤。這有助於操縱所述轉子，因為穩定結構能夠在使用期間保持與轉子在一起並且另外還提供制動功能。其還改進了轉子/發電機的品質，因為轉子決不會沒有支撐。臨時的支撐結構必須同樣被移除。移除過程總是導致使得轉子沒有支撐或轉子下垂到發電機的支撐結構的危險。術語「制動盤」還包括制動盤部件或其它形式的制動表面。不過，對於旋轉轉子最常見的是盤。能夠容納制動表面的所有制動盤部件均落入總稱術語「制動盤」的範圍。制動盤可以從穩定結構的周向外部徑向向內延伸。這種構造對於外部轉子發電機而言是理想的。最大直徑可以被用於制動盤。這增加了制動力。制動盤可以包括軸向延伸部。制動盤能夠沿軸向方向完全或部分地延伸。這種穩定結構能夠被用於具有帶軸向制動表面的制動墊或閘瓦(例如鼓式制動器)的發電機。轉子主體可以包括凸緣並且凸緣可以包括制動盤。凸緣允許容易地實現本發明。 凸緣還能夠是穩定結構的一部分。兩個穩定結構可以被設置在轉子主體的兩個側面，這增強了轉子的穩定性並且增加了制動力。支撐圓筒可以在其圓周支撐穩定結構。支撐圓筒可以封裝整個轉子主體或其一部分。支撐圓筒可以在轉子主體的側面突出以便制動盤與轉子主體軸向分開。沿轉子主體的圓周間隔開的支撐件可以支撐穩定結構。使用能夠被安裝於轉子主體的側面或圓周的一些支撐件能夠以筆直方式支撐穩定結構。穩定結構可以被不可拆卸地安裝到轉子主體。因為不需要為了使用轉子而移除穩定結構，所以其能夠被永久地安裝到轉子主體，這可能是更加便宜的。在這種情況下，可以使得穩定結構的制動盤被可移除地附連。穩定結構可以包括在其側面內的開口。該開口能夠被用於維修例如發電機的內部定子。該開口可以具有蓋以便當不使用開口時閉合該開口。制動盤可以包括多個節段，這樣便於操縱和製造。在第二方面，本發明涉及具有定子和上述轉子的發電機。發電機能夠是直接驅動發電機。發電機可以具有外部轉子構造。發電機具有與所述轉子相同的優點。發電機可以包括制動系統，其中制動系統可以包括制動盤和與所述制動盤可釋放地接合的至少一個摩擦構件。因為制動系統是發電機的一部分，所以整個單元能夠被容易地安裝、翻新和維護。在另一方面，本發明涉及包括如上所述的轉子和/或如上所述的發電機的風力渦輪機。風力渦輪機可以是直接驅動類型的並且可以具有外部轉子構造。制動系統的摩擦構件可以被附連到風力渦輪機的一部分，例如被附連到主軸。與轉子和/或發電機相同的優點適用於該風力渦輪機。風力渦輪機可以包括葉片轂，其中發電機被直接聯接到葉片轂。此時，在葉片轂和發電機之間不使用變速箱。風力渦輪機具有直接驅動構造。凸緣或間隔物可以被設置在轂和發電機之間。包括附圖來提供對於實施例的進一步理解。將容易地想到其他實施例和許多預期優點，因為通過參考下述具體描述能夠更好地理解。附圖的元素不必要彼此成比例。同樣的附圖標記指代對應的類似部件。


圖1示出了根據本發明的具有轉子和發電機的風力渦輪機的示意圖。圖2示出了根據本發明的轉子的示意性側視圖。圖3示出了根據本發明的轉子的示意性側視圖。圖4示出了根據本發明的風力渦輪機的發電機的示意性側視圖。
具體實施例方式在下述詳細描述中，參考形成說明書一部分的附圖，在附圖中以舉例方式示出了可以實施本發明的特定實施例。在此方面，參考描述的附圖的取向使用方向性術語，例如 「頂」或「底」等。因為，實施例的部件能夠被定位於大量不同的取向，所以方向性術語被用於圖示目的並且決不是限制性的。應該理解，在不背離本發明範圍的情況下，可以利用其它實施例並且可以做出結構性或邏輯改變。因此，下述具體描述不採取限制性含義，並且本發明的範圍由所附權利要求限定。圖1示出了風力渦輪機1，其具有被固定到地面的塔2。塔2能夠具有上百米或更高的高度。在塔2的頂部上固定有主軸3。葉片轂4被旋轉地附連到主軸3並且繞旋轉軸線5旋轉，該旋轉軸線5是主軸3的中心軸線。葉片6被附連到葉片轂4。直接驅動發電機 7被設置在機艙8的內部，該機艙8圍繞風力渦輪機1的主軸3和電氣設備。圖2示出了具有圓筒形轉子主體10的轉子9。當轉子9被安裝到風力渦輪機1的發電機7時，轉子9的中心軸線與旋轉軸線5 —致。沿其圓周設置了永磁體或繞組以用於發電機功能。在轉子主體10的前側11，圓形或圓筒形穩定結構12被附連到主體10。穩定結構12穩定轉子9以承受重力。穩定結構12能夠由金屬或適於使轉子9保持其形式的其它材料製成。支撐件13支撐穩定結構12並且將負載從轉子主體10傳遞到穩定結構12。例如示出了兩個支撐件13。支撐件13的實際數量例如取決於轉子主體10的重量和/或發電機 7的規格。支撐件13沿轉子主體10的整個軸向長度延伸並且在一側突出到其上方從而裝納穩定結構12。該長度能夠等於轉子主體10的長度。在這種情況下，穩定結構12將被直接設置在側面11或者在轉子主體10的內部或部分地在轉子主體10的內部。支撐件13不必須延伸轉子主體10的全部軸向長度。例如，它們可以從穩定結構12僅延伸到轉子主體 10的中間。支撐件13能夠是穩定結構12的一部分和/或轉子主體10的一部分。穩定結構12大體具有圓形或盤型形式。部分或全部結構可以沿軸向方向延伸成圓筒形式。穩定結構12具有制動盤14。制動盤14能夠如所示被整體形成或者被可拆卸地安裝到穩定結構12。制動盤14的制動表面15是環形的且制動表面15是環的內表面。能夠基於轉子 9、發電機7和/或風力渦輪機1的規格來選擇環的直徑。制動表面15沿軸向方向延伸，即平行於旋轉軸線5延伸。穩定結構12具有中心開口 16，該中心開口 16能夠被用於維修發電機7的內部部件，例如定子。當不需要進入開口 16時，開口 16能夠被蓋或類似物閉合。這裡，示出了完全覆蓋中心部件的一個開口 16。還能夠提供一個或更多個較小開口。圖3示出了類似於圖2所示轉子的轉子9。轉子主體10具有相同形狀。穩定結構 12具有不同設計。穩定結構12由支撐圓筒17支撐，該支撐圓筒17封裝轉子主體10的圓周和一個側面11。在相對側面，支撐圓筒17具有凸緣18。穩定結構12例如藉助於螺栓或螺釘被附連到凸緣18。穩定結構12具有盤的形式且在外圓周具有輪緣，其中輪緣沿軸向方向延伸。制動盤14從輪緣徑向向內延伸。使用螺釘或夾具(未示出)將制動盤14緊固到輪緣。制動盤14具有沿軸向方向彼此對置的兩個制動表面15。制動盤14可以由多個節段構成，所述節段可以具有圓形節段形式。圖2和圖3示出的轉子9的特徵能夠被結合或互換。例如，來自圖2的開口 16也能夠被整合到圖3所示的轉子9中。圖4示出了當被構建到風力渦輪機1中時的發電機7。葉片轂4經由主軸承19被旋轉地連接於主軸3。發電機7的定子20具有疊片堆21來支撐繞組22。定子20具有圓筒形狀且其中心軸線與旋轉軸線5 —致。定子20經由定子支撐結構23被靜止地連接到主軸3。轉子支撐結構M被附連到葉片轂4或安裝環。轉子支撐結構M具有圓筒形式，其中靠近轂4的側面徑向向內延伸以接觸轂4。轉子9的支撐圓筒17被附連到轉子支撐結構M的軸向壁的內表面。如前圖所示，轉子主體10連接於支撐圓筒17或者也能夠在圖4 中使用的支撐件13。幾毫米範圍內的小氣隙在轉子9和定子20之間延伸。在遠離轂4的端部處，具有兩個徑向制動表面15的制動盤14被設置在穩定結構 12的支撐圓筒17處。發電機7或風力渦輪機1的制動系統25包括制動盤14以及一個或更多個摩擦構件26，例如制動墊或閘瓦。兩個摩擦構件沈能夠被壓抵於兩個制動表面15 以便使得旋轉葉片轂4和轉子9減速。摩擦構件沈由固定到主軸3的制動支撐結構27支撐。制動支撐結構27承載或包括制動活塞(未示出)以便致動摩擦構件沈。沿主軸3的圓周可以設置多於一個制動支撐結構27，優選地使得其間具有均等間隔。穩定結構12在生產期間被附連到轉子主體10並且在轉子9的運輸、存儲、安裝和使用期間留在轉子主體10處。穩定結構能夠被限定為轉子9的一部分。制動盤14可以被拆卸以便維修、翻新和/或安裝轉子9、定子20或發電機7的其他部件。
權利要求
1.一種發電機(7)的轉子，包括旋轉軸線(5)、圓形轉子主體(10)和設置在所述轉子主體(10)的側面(11)處的圓形穩定結構(12)，其中所述穩定結構(12)包括制動盤(14)。
2.根據權利要求1所述的發電機(7)的轉子，其中所述制動盤(14)從所述穩定結構 (12)的周向外部徑向向內延伸。
3.根據權利要求1或2所述的發電機(7)的轉子，其中所述制動盤(14)包括軸向延伸部。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中所述轉子主體(10)包括凸緣並且其中所述凸緣包括所述制動盤(14)。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中兩個穩定結構(12)被設置在所述轉子主體(10)的兩個側面(11)處。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中支撐圓筒(17)在其圓周處支撐所述穩定結構(12)。
7.根據權利要求1-5中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中沿所述轉子主體(10)的圓周間隔開的支撐件(13)支撐所述穩定結構(12)。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中所述穩定結構(12)被不可拆卸地安裝到所述轉子主體(10 )。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中所述穩定結構(12)包括在其側面內的開口(16)。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的發電機(7)的轉子，其中所述制動盤(14)包括多個節段。
11.一種具有定子(20)和根據權利要求1-10中任一項所述的轉子(9)的發電機。
12.根據權利要求11所述的發電機，包括制動系統(25)，其中所述制動系統(25)包括所述制動盤(14)以及可釋放地接合所述制動盤(14)的至少一個摩擦構件(26)。
13.—種包括根據權利要求1-10中任一項所述的轉子和/或根據權利要求11或12所述的發電機的風力渦輪機(1)。
14.根據權利要求13所述的風力渦輪機，包括葉片轂，其中所述發電機被直接聯接於所述葉片轂。
全文摘要
本發明涉及轉子、發電機和風力渦輪機。例如風力渦輪機(1)的發電機(7)的轉子(9)包括旋轉軸線(5)、圓形轉子主體(10)和設置在所述轉子主體(10)的側面(11)處的圓形穩定結構(12)，其中所述穩定結構(12)包括制動盤(14)。
文檔編號F03D11/00GK102447323SQ20111029701
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者斯蒂斯達爾 H., 埃裡克森 U. 申請人:西門子公司