CN102447323A

CN102447323A - 转子、发电机和风力涡轮机

Info

Publication number: CN102447323A
Application number: CN2011102970117A
Authority: CN
Inventors: U.埃里克森; H.斯蒂斯达尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: BRPI1106756A2; CA2753611A1; NZ595402A; US20120080969A1; CN102447323B; JP2012077750A; EP2437380A1; KR20120034023A

Abstract

本发明涉及转子、发电机和风力涡轮机。例如风力涡轮机（1）的发电机（7）的转子（9）包括旋转轴线（5）、圆形转子主体（10）和设置在所述转子主体（10）的侧面（11）处的圆形稳定结构（12），其中所述稳定结构（12）包括制动盘（14）。

Description

转子、发电机和风力涡轮机

技术领域

本发明涉及发电机的转子、发电机和具体地具有直接驱动发电机的风力涡轮机。

背景技术

关于风力涡轮机的驱动构造，能够辨别出两种主要类型的风力涡轮机。第一类型代表了更典型的风力涡轮机类型，其包括被设置在风力涡轮机的主轴和发电机之间的变速箱。第二类型是无齿轮类型，其中变速箱和常规发电机由多极发电机所代替，即所谓的直接驱动发电机或被直接驱动的发电机。这种直接驱动发电机能够被制造成具有绕组转子或具有附连到转子的永磁体的同步发电机，或者其能够被设计成可替代类型的发电机。

具体地对于外部转子构造而言，转子的直径能够达到几米。由于圆周（磁体或绕组）处的尺寸和质量的原因，转子在运输和存储期间仅由于重力而倾向于变形。

公知的是，使用临时装置来使转子保持其形状。在运输或存储之前将所述装置安装到转子。在转子被使用或被安装到发电机之前，拆除所述装置。

发明内容

本发明的目标在于改进转子及对于发电机转子的操纵。

这个目标分别通过权利要求1、11和13的特征来解决。从属权利要求提供了本发明的其他细节和优点。

在一个方面，本发明涉及一种发电机的转子，其包括旋转轴线、圆形转子主体和设置在所述转子主体的侧面处的圆形稳定结构，其中所述稳定结构包括制动盘。根据本发明，稳定结构具有两种功能。一方面，其在运输、存储和安装期间稳定转子。另一方面，其为安装有所述转子的所述发电机提供制动盘。这有助于操纵所述转子，因为稳定结构能够在使用期间保持与转子在一起并且另外还提供制动功能。其还改进了转子/发电机的品质，因为转子决不会没有支撑。临时的支撑结构必须同样被移除。移除过程总是导致使得转子没有支撑或转子下垂到发电机的支撑结构的危险。术语“制动盘”还包括制动盘部件或其它形式的制动表面。不过，对于旋转转子最常见的是盘。能够容纳制动表面的所有制动盘部件均落入总称术语“制动盘”的范围。

制动盘可以从稳定结构的周向外部径向向内延伸。这种构造对于外部转子发电机而言是理想的。最大直径可以被用于制动盘。这增加了制动力。

制动盘可以包括轴向延伸部。制动盘能够沿轴向方向完全或部分地延伸。这种稳定结构能够被用于具有带轴向制动表面的制动垫或闸瓦（例如鼓式制动器）的发电机。

转子主体可以包括凸缘并且凸缘可以包括制动盘。凸缘允许容易地实现本发明。凸缘还能够是稳定结构的一部分。

两个稳定结构可以被设置在转子主体的两个侧面，这增强了转子的稳定性并且增加了制动力。

支撑圆筒可以在其圆周支撑稳定结构。支撑圆筒可以封装整个转子主体或其一部分。支撑圆筒可以在转子主体的侧面突出以便制动盘与转子主体轴向分开。

沿转子主体的圆周间隔开的支撑件可以支撑稳定结构。使用能够被安装于转子主体的侧面或圆周的一些支撑件能够以笔直方式支撑稳定结构。

稳定结构可以被不可拆卸地安装到转子主体。因为不需要为了使用转子而移除稳定结构，所以其能够被永久地安装到转子主体，这可能是更加便宜的。在这种情况下，可以使得稳定结构的制动盘被可移除地附连。

稳定结构可以包括在其侧面内的开口。该开口能够被用于维修例如发电机的内部定子。该开口可以具有盖以便当不使用开口时闭合该开口。

制动盘可以包括多个节段，这样便于操纵和制造。

在第二方面，本发明涉及具有定子和上述转子的发电机。发电机能够是直接驱动发电机。发电机可以具有外部转子构造。发电机具有与所述转子相同的优点。

发电机可以包括制动系统，其中制动系统可以包括制动盘和与所述制动盘可释放地接合的至少一个摩擦构件。因为制动系统是发电机的一部分，所以整个单元能够被容易地安装、翻新和维护。

在另一方面，本发明涉及包括如上所述的转子和/或如上所述的发电机的风力涡轮机。风力涡轮机可以是直接驱动类型的并且可以具有外部转子构造。制动系统的摩擦构件可以被附连到风力涡轮机的一部分，例如被附连到主轴。与转子和/或发电机相同的优点适用于该风力涡轮机。

风力涡轮机可以包括叶片毂，其中发电机被直接联接到叶片毂。此时，在叶片毂和发电机之间不使用变速箱。风力涡轮机具有直接驱动构造。凸缘或间隔物可以被设置在毂和发电机之间。

包括附图来提供对于实施例的进一步理解。将容易地想到其他实施例和许多预期优点，因为通过参考下述具体描述能够更好地理解。附图的元素不必要彼此成比例。同样的附图标记指代对应的类似部件。

附图说明

图1示出了根据本发明的具有转子和发电机的风力涡轮机的示意图。

图2示出了根据本发明的转子的示意性侧视图。

图3示出了根据本发明的转子的示意性侧视图。

图4示出了根据本发明的风力涡轮机的发电机的示意性侧视图。

具体实施方式

在下述详细描述中，参考形成说明书一部分的附图，在附图中以举例方式示出了可以实施本发明的特定实施例。在此方面，参考描述的附图的取向使用方向性术语，例如“顶”或“底”等。因为，实施例的部件能够被定位于大量不同的取向，所以方向性术语被用于图示目的并且决不是限制性的。应该理解，在不背离本发明范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以做出结构性或逻辑改变。因此，下述具体描述不采取限制性含义，并且本发明的范围由所附权利要求限定。

图1示出了风力涡轮机1，其具有被固定到地面的塔2。塔2能够具有上百米或更高的高度。在塔2的顶部上固定有主轴3。叶片毂4被旋转地附连到主轴3并且绕旋转轴线5旋转，该旋转轴线5是主轴3的中心轴线。叶片6被附连到叶片毂4。直接驱动发电机7被设置在机舱8的内部，该机舱8围绕风力涡轮机1的主轴3和电气设备。

图2示出了具有圆筒形转子主体10的转子9。当转子9被安装到风力涡轮机1的发电机7时，转子9的中心轴线与旋转轴线5一致。沿其圆周设置了永磁体或绕组以用于发电机功能。在转子主体10的前侧11，圆形或圆筒形稳定结构12被附连到主体10。稳定结构12稳定转子9以承受重力。稳定结构12能够由金属或适于使转子9保持其形式的其它材料制成。

支撑件13支撑稳定结构12并且将负载从转子主体10传递到稳定结构12。例如示出了两个支撑件13。支撑件13的实际数量例如取决于转子主体10的重量和/或发电机7的规格。支撑件13沿转子主体10的整个轴向长度延伸并且在一侧突出到其上方从而装纳稳定结构12。该长度能够等于转子主体10的长度。在这种情况下，稳定结构12将被直接设置在侧面11或者在转子主体10的内部或部分地在转子主体10的内部。支撑件13不必须延伸转子主体10的全部轴向长度。例如，它们可以从稳定结构12仅延伸到转子主体10的中间。支撑件13能够是稳定结构12的一部分和/或转子主体10的一部分。

稳定结构12大体具有圆形或盘型形式。部分或全部结构可以沿轴向方向延伸成圆筒形式。稳定结构12具有制动盘14。制动盘14能够如所示被整体形成或者被可拆卸地安装到稳定结构12。

制动盘14的制动表面15是环形的且制动表面15是环的内表面。能够基于转子9、发电机7和/或风力涡轮机1的规格来选择环的直径。制动表面15沿轴向方向延伸，即平行于旋转轴线5延伸。

稳定结构12具有中心开口16，该中心开口16能够被用于维修发电机7的内部部件，例如定子。当不需要进入开口16时，开口16能够被盖或类似物闭合。这里，示出了完全覆盖中心部件的一个开口16。还能够提供一个或更多个较小开口。

图3示出了类似于图2所示转子的转子9。转子主体10具有相同形状。稳定结构12具有不同设计。

稳定结构12由支撑圆筒17支撑，该支撑圆筒17封装转子主体10的圆周和一个侧面11。在相对侧面，支撑圆筒17具有凸缘18。稳定结构12例如借助于螺栓或螺钉被附连到凸缘18。稳定结构12具有盘的形式且在外圆周具有轮缘，其中轮缘沿轴向方向延伸。

制动盘14从轮缘径向向内延伸。使用螺钉或夹具（未示出）将制动盘14紧固到轮缘。制动盘14具有沿轴向方向彼此对置的两个制动表面15。制动盘14可以由多个节段构成，所述节段可以具有圆形节段形式。

图2和图3示出的转子9的特征能够被结合或互换。例如，来自图2的开口16也能够被整合到图3所示的转子9中。

图4示出了当被构建到风力涡轮机1中时的发电机7。叶片毂4经由主轴承19被旋转地连接于主轴3。发电机7的定子20具有叠片堆21来支撑绕组22。定子20具有圆筒形状且其中心轴线与旋转轴线5一致。定子20经由定子支撑结构23被静止地连接到主轴3。

转子支撑结构24被附连到叶片毂4或安装环。转子支撑结构24具有圆筒形式，其中靠近毂4的侧面径向向内延伸以接触毂4。转子9的支撑圆筒17被附连到转子支撑结构24的轴向壁的内表面。如前图所示，转子主体10连接于支撑圆筒17或者也能够在图4中使用的支撑件13。几毫米范围内的小气隙在转子9和定子20之间延伸。

在远离毂4的端部处，具有两个径向制动表面15的制动盘14被设置在稳定结构12的支撑圆筒17处。发电机7或风力涡轮机1的制动系统25包括制动盘14以及一个或更多个摩擦构件26，例如制动垫或闸瓦。两个摩擦构件26能够被压抵于两个制动表面15以便使得旋转叶片毂4和转子9减速。摩擦构件26由固定到主轴3的制动支撑结构27支撑。制动支撑结构27承载或包括制动活塞（未示出）以便致动摩擦构件26。沿主轴3的圆周可以设置多于一个制动支撑结构27，优选地使得其间具有均等间隔。

稳定结构12在生产期间被附连到转子主体10并且在转子9的运输、存储、安装和使用期间留在转子主体10处。稳定结构能够被限定为转子9的一部分。制动盘14可以被拆卸以便维修、翻新和/或安装转子9、定子20或发电机7的其他部件。

Claims

1.一种发电机（7）的转子，包括旋转轴线（5）、圆形转子主体（10）和设置在所述转子主体（10）的侧面（11）处的圆形稳定结构（12），其中所述稳定结构（12）包括制动盘（14）。

2.根据权利要求1所述的发电机（7）的转子，其中所述制动盘（14）从所述稳定结构（12）的周向外部径向向内延伸。

3.根据权利要求1或2所述的发电机（7）的转子，其中所述制动盘（14）包括轴向延伸部。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的发电机（7）的转子，其中所述转子主体（10）包括凸缘并且其中所述凸缘包括所述制动盘（14）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的发电机（7）的转子，其中两个稳定结构（12）被设置在所述转子主体（10）的两个侧面（11）处。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的发电机（7）的转子，其中支撑圆筒（17）在其圆周处支撑所述稳定结构（12）。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的发电机（7）的转子，其中沿所述转子主体（10）的圆周间隔开的支撑件（13）支撑所述稳定结构（12）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的发电机（7）的转子，其中所述稳定结构（12）被不可拆卸地安装到所述转子主体（10）。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的发电机（7）的转子，其中所述稳定结构（12）包括在其侧面内的开口（16）。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的发电机（7）的转子，其中所述制动盘（14）包括多个节段。

11.一种具有定子（20）和根据权利要求1-10中任一项所述的转子（9）的发电机。

12.根据权利要求11所述的发电机，包括制动系统（25），其中所述制动系统（25）包括所述制动盘（14）以及可释放地接合所述制动盘（14）的至少一个摩擦构件（26）。

13.一种包括根据权利要求1-10中任一项所述的转子和/或根据权利要求11或12所述的发电机的风力涡轮机（1）。

14.根据权利要求13所述的风力涡轮机，包括叶片毂，其中所述发电机被直接联接于所述叶片毂。