CN102347651B - 分段转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分段转子。具体而言，本申请提供了一种分段转子(100)。该分段转子(100)可包括：中心轮(110)，绕中心轮(110)定位的多个转子支撑段(150)，以及绕其中每个转子支撑段(150)定位的多个活动转子段(180)。

Description

分段转子
技术领域
本申请大体上涉及电力机械的分段转子，并且更特定而言涉及用于诸如风力涡轮直接传动及其类似物中的大型发电机的分段转子，以便满足常规地面装运约束，同时保持产品可靠性。
背景技术
风力涡轮已经受到越来越多的公众关注和注意，因为这样的涡轮环境安全并且提供带有零温室气体(“GHG”)排放的相对廉价的替代能源。由于这种日益增加的关注，已作出大量努力来开发可靠并且高效的风力涡轮。
一般而言，风力涡轮使用风来发电或驱动任何类型的负载。风使一个或多个连接至轮毂和轴的叶片转动。该轴可与发电机的转子联系。因此叶片、轴和转子的旋转发电。风力涡轮将风的动能转换成机械动力，并且然后该机械动力驱动发电机来发电。
一种用于具有大约五兆瓦额定值的风力涡轮发电机的转子可具有超过大约六米的直径。其它类型的公用电网级风力涡轮的转子可显著更大。然而，用于铁路、船舶和/或卡车运输的典型联运装运集装箱通常可具有大约四米的深度，大约四米的高度和大约十五米的长度。因此，这些常规联运装运集装箱不可用于运输大多数类型的风力涡轮转子等。相反，可能需要更昂贵类型的运输。
因此需要一种分段转子，其可经由常规方式运输，同时相对容易在现场组装。此外，所得到的转子应具有如可关于现有组件发现的预期强度和完整性。
发明内容
本申请因此提供了一种分段转子。该分段转子可包括：中心轮，绕中心轮定位的多个转子支撑段，以及绕其中每个转子支撑段定位的多个活动转子构件。
本申请还提供了一种分段转子。该分段转子可包括：一个或多个轮毂，从轮毂延伸的多个辐式臂，以及多个转子段，该多个转子段附连至辐式臂并形成绕着辐式臂的轮缘。
本申请还提供了一种分段转子。该分段转子可包括带轮毂的中心轮，从中心轮延伸的多个支撑臂，以及轮缘。多个转子支撑段可绕中心轮的轮缘定位。转子支撑段可包括多个分段臂(segmentarm)以及分段轮缘(segmentrim)。多个磁体可绕转子支撑段的分段轮缘定位。
本申请还提供了一种分段转子套件。该分段转子套件可包括中心轮、多个转子支撑段以及多个活动转子段。中心轮、转子支撑段和活动转子段各自可具有适合于在具有大约四米乘四米乘十五米构造的集装箱内一起或单独装运的大小。
对本领域普通技术人员而言，当结合多个附图和所附权利要求来阅读下面的详细描述时，本申请的这些和其它特征与改进将变得显而易见。
附图说明
图1是已知风力涡轮的示意图。
图2是已知风力涡轮发电机的示意图。
图3是可如本发明所述的分段转子的透视图。
图4是可用于图3的分段转子的轮的透视图。
图5是可用于图3的分段转子的转子段的透视图。
图6是图5的转子段的局部侧视图。
图7是可如本发明所述的分段转子的备选实施例的透视图。
图8是可用于图7的分段转子的转子半件的平面图。
图9是可如本发明所述的分段转子的备选实施例的透视图。
图10是可用于图9的分段转子的多个辐式臂的透视图。
图11是可用于图9的分段转子的转子段的透视图。
项目清单
10风力涡轮
15塔架
20机舱
25传动系
30轮毂
35叶片
40齿轮箱
45发电机
50转子
55定子
60场转换器(fieldconverter)
65收集器系统(collectorsystem)
100分段转子
110中心轮
120轮毂
130支撑臂
140轮缘
150转子支撑段
160分段臂
170分段轮缘
180活动转子段
185轴线
190磁体
195极
200层状部(lamination)
205榫状物(dovetail)
210分段转子
220转子
230第一半
240第二半
250轮毂
260分段转子
270辐式臂
280轮毂
290转子支撑段
300轮缘。
具体实施方式
现在参见附图，其中在多个视图中相似的标号指代相似的元件，图1示出了已知风力涡轮10的一个示例的示意图。在该示例中，风力涡轮10可包括支撑机舱20的塔架15。机舱20可支撑传动系25，传动系25延伸穿过机舱20。传动系25的一端支撑轮毂30，轮毂30上带有多个叶片35。传动系25的另一端可与齿轮箱40和风力涡轮发电机45联系。合适的风力涡轮10的示例可从纽约州斯卡奈塔第的通用电气公司得到。在本发明中可使用其它构造。
图2示出了风力涡轮发电机45的一个示例的示意图。风力涡轮发电机45可包括被传动系25驱动的转子50(或另外地)，从而相对于定子55产生电场。风力涡轮发电机45内的其它构件可包括场转换器60和收集器系统65。在本发明中可使用其它构造和其它类型的构件。
图3至图6示出了可如本发明所述的用于发电机等的分段转子100的示例。该分段转子100可包括中心轮110。在该示例中，中心轮110可具有整体结构。中心轮110可包括轮毂120和多个支撑臂130，支撑臂130从轮毂120延伸并且引导至外轮缘140。轮毂120可连接至传动系25或另外地。轮毂120可经由球轴承等与传动系25配合。在本发明中可使用任何数量和形状的支撑臂130。中心轮110可具有任何所需的大小，但优选地直径不大于大约四米，以便适配在常规联运装运集装箱等内。
图5示出了分段转子100的单独的转子支撑段150。任何数量的转子支撑段150可绕中心轮110的外轮缘140定位。虽然转子支撑段150被显示为分段转子100的总直径的八分之一，但是，可使用任何所需构造和大小的单独转子支撑段150，例如四分之一、二分之一等。每个转子支撑段150可栓接或另外地附连至外轮缘140。每个转子支撑段150可具有延伸至分段轮缘170的多个分段臂160。可使用任何数量、形状或大小的分段臂160。优选地，转子支撑段150可具有这样的大小，从而适配到常规联运装运集装箱等内。
多个活动转子构件或段180可绕分段轮缘170定位或在其它地方定位。在嵌入式永磁体设计的情况下，活动转子段180可包括绕多个层状部200定位的多个永磁体190。磁体190可成对布置，其中每一对具有极195。每个段180可具有多个极195。可沿着活动轴线185(D轴线)分割每个段180，以便最大程度地减小磁阻的任何增加。因此，每对段180沿着活动轴线185会合。
活动转子段180可经由诸如多个榫状物205这样的常规装置附连到分段轮缘170上。或者，在本发明中可使用槽、杆、直接栓接或其它类型的附连装置。在本发明中还可使用其它类型的活动转子段或构件180和/或其它类型的构造。
图7和图8示出了可如本发明所述的分段转子210的备选实施例。分段转子210可类似于上面所述的分段转子100，但具有可分成第一部分或第一半230以及第二部分或第二半240的转子220，同时使用形式为公共轮毂250的中心轮。还可使用其它构造和大小。在本发明中还可使用活动转子段180。活动转子段180可经由榫状物205、直接栓接或其它类型的附连装置而附连到中心轮上。转子支撑段150和轮毂250还可具有这样的大小，以便适配到常规联运装运集装箱等内。
图9至图11示出了可如本发明所述的分段转子260的进一步的实施例。该分段转子260可包括位于一个或多个轮毂280上的多个辐条或辐式臂270。具体而言，成对的辐式臂270可安装在各轮毂280上。一个或多个轮毂280可拆分。辐式臂270可呈大体上类似X的形状。同样，辐式臂270还可具有实心结构(例如上面所述的支撑臂130)的形式。或者，可使用更实心的锥形形状。在本发明中可使用铸造或其它类型的制造技术。在该示例中，示出了两个其上带有辐式臂270的轮毂280。或者，可使用单个轮毂280。
辐式臂270中的每一个可延伸至转子支撑段290并且可经由栓接等附连到转子支撑段290上。组合的转子支撑段290可形成完整的轮缘300。轮毂280可被拆分并从转子支撑段290轴向地移位，从而使辐式臂270可倾斜并周向地偏斜。辐式臂270和转子支撑段290可分别在工厂被平衡(balance)。如上面所述的活动转子段180可经由榫状物205、直接栓接或其它手段绕转子支撑段290定位。在本发明中可使用其它构造。
在使用中，分段转子100、210、260及其类似物的构件可具有这样的大小，从而用以装运在常规联运装运集装箱以及其它类型的无需特别注意和花费的常规集装箱中。本发明所述的各元件可单独地或一起装运。这样的集装箱可具有大约四米乘四米乘十五米的构造，并且特别地具有大约3.65米乘365米乘14.6米的构造。在本发明中可使用任何其它大小或构造。
分段转子100、210、260的构件然后可在现场组装、对准和平衡。该构件可经由栓接、铆接等组装。在本发明中可使用其它类型的连接装置。所得到的转子结构因而提供工厂组装的构件的预期强度和完整性，但使得明显更容易装运。因此，可在显著降低的成本和花费下使用常规装运集装箱。同样，本发明的构件还可装运到经由非常规运输的另外地难以接近的位置。因而，用于风力涡轮等的发电机可位于不同的地点。
应当显而易见的是，前述内容仅仅涉及本申请的某些实施例，并且在不偏离由所附权利要求和其等同物所限定的本发明的基本精神和范围的情况下可由本领域普通技术人员作出许多变化和修改。

Claims (8)

1.一种分段转子(100)，包括：
包括外轮缘的中心轮(110)；
多个转子支撑段(150)，每个转子支撑段均包括轮缘段，其中所述多个转子支撑段(150)绕所述中心轮(110)的所述外轮缘定位并附接到其上；以及
多个活动转子段(180)，所述多个活动转子段(180)绕所述多个转子支撑段(150)的所述轮缘段定位并直接附接到其上，其中所述多个活动转子段的每一个均包括多个永磁体和多个极。
2.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，所述多个活动转子段(180)包括多个层状部(200)。
3.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，所述多个活动转子段(180)的其中每一对沿着活动轴线(185)会合。
4.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，所述中心轮(110)包括轮毂(120)以及从所述轮毂(120)延伸到所述外轮缘的多个支撑臂(130)。
5.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，每个所述多个转子支撑段(150)均包括延伸至相应的轮缘段的一个或多个分段臂(160)。
6.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，所述多个转子支撑段(150)包括八个转子段(150)。
7.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，所述多个转子支撑段(150)包括四个转子段(150)。
8.根据权利要求1所述的分段转子(100)，其特征在于，所述多个转子支撑段(150)包括两个转子段(150)。
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