CN102832750A

CN102832750A - 更换电机中的区段的方法

Info

Publication number: CN102832750A
Application number: CN2012101959172A
Authority: CN
Inventors: J.B.尼尔森
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: CN102832750B; EP2536007A1; EP2536007B1; DK2536007T3

Abstract

本发明描述了用于更换电机中的区段的方法和装置。可根据本发明组装或拆卸包括转子和定子的电机。所述定子和转子相对于彼此被布置成，在转子和定子之间实现预定气隙。所述电机被组装或拆卸，由此以如下方式将距离元件布置在所述气隙中，即：在组装或拆卸所述电机期间，所述转子和所述定子能够相对于彼此不接触地移动。

Description

更换电机中的区段的方法

技术领域

本发明描述了用于更换电机中的区段的方法和装置。

背景技术

电机包括转子和定子。当电机定子中产生缺陷时，必须拆卸电机，并更换或维修定子。

因此，对于较大的电机，将定子构造为分段定子是已知的。布置若干定子区段来构造电机的定子结构。在一个定子区段存在缺陷的情况下，可以仅更换这一有缺陷的定子区段。

有时将电机构造为外转子电机。定子是电机的内部部件并且转子绕定子转动。对于外转子电机，不可以更换径向方向的定子区段。因此，必须拆卸覆盖定子的转子。

现有技术中已知，可以沿轴向方向来更换定子区段。在此情况中，不需要拆卸转子来更换定子区段。

永磁体常常用于电机的转子中，例如风力涡轮机的发电机中。对于永磁体转子，电机中始终存在磁力，该磁力也作用在定子和定子区段上。

由于定子区段在正常操作中被安装到定子的内部结构，因此磁力不是问题。在更换定子区段的情况下，要从其正常位置松脱和移动定子区段。在此情况中，永磁体的磁力向自身吸引定子区段。其缺点在于，定子区段和永磁体可能互相触碰。因此，定子区段损坏永磁体。

当将更换的定子区段引入电机时，永磁体吸引该定子区段。这样的缺点是，难以避免定子区段触碰永磁体并导致损坏。

另一缺点是，难以将定子区段安置在电机中的正确位置，使其能被连接到定子结构的内部部件。

为了避免这些问题，必须使用重型的可靠机械设备。这种机械设备从电机中拉出定子区段或导引更换的定子区段进入电机。该机械设备克服作用在定子区段上的永磁体磁力。

当电机的永磁体安装到必须安装到电机或从电机拆下的转子区段时，产生非常类似的问题。在此情况下，永磁体的磁力将永磁体吸引向电机的定子。这需要避免转子区段的永磁体触碰电机的定子以及发生损坏。

此外，在此情况下，必须使用大的重型机械设备来安装和拆卸所述区段。使用这种机械设备主要受限于可以安置和使用重型机器的车间。

在电机的正常操作环境中会发生故障，如在电机外壳或风力涡轮机之上。因此，使用专用机械设备来更换电机转子或定子会极其困难。

发明内容

因此，本发明的目的是要提供一种更换电机的转子或定子的方法和装置。其中，该装置可靠地避免转子和定子之间的任何接触，并且由此在不使用大的重型机械设备的情况下避免损坏电机。

此目的由权利要求1的特征实现。本发明的优选构造是从属权利要求的目标。

根据本发明，组装和拆卸电机，所述电机包括转子和定子。所述定子和所述转子相对于彼此被布置成，在所述转子和所述定子之间实现预定气隙。

组装或拆卸电机，由此以如下方式将距离元件布置在所述气隙中，即：在组装或拆卸所述电机期间，所述转子和所述定子能够相对于彼此不接触地移动。

优选地，滑动材料被布置作为气隙中的距离元件。因此，转子或定子可以沿距离元件滑动，同时相对于彼此移动。因此，不需要允许此移动的额外部件。

优选地，非磁性距离元件被布置在所述气隙中，以使得能够以不接触的方式组装或拆卸所述转子和所述定子，而所述定子包括与转子相互作用的永磁体。因此，防止了定子的永磁体和距离元件之间发生任何干扰。

优选地，非磁性距离传感器被布置在所述气隙中，以使得能够以不接触的方式组装或拆卸所述转子和所述定子，而所述转子包括与定子相互作用的永磁体。因此，防止了转子的永磁体和距离元件之间发生任何干扰。

优选地，柔性距离元件被布置在所述气隙中。因此，由于距离元件也可以围绕弯曲部分成弧形，可以更容易地将距离元件引入电机中。

优选地，布置在所述气隙中的所述距离元件（3）包括尼龙。因此，尼龙具有作为滑动元件的极好的特性。

优选地，布置多个区段，以构建定子结构，其中，在组装或拆卸所述电机期间，利用所述距离元件将至少一个区段附接到所述定子或从所述定子移除。因此，不必在一个步骤中组装或拆卸整个定子。此外，在定子中存在缺陷的情况下，仅需要更换有缺陷的区段。

优选地，布置多个区段，以构建转子结构，其中，在组装或拆卸所述电机期间，利用所述距离元件将至少一个区段附接到转子或从转子移除。因此，不必在一个步骤中组装或拆卸整个转子。此外，在转子中存在缺陷的情况下，仅需要更换有缺陷的区段。

优选地，通过将缺陷区段转向所述电机的开口从它的结构中移除所述缺陷区段。然后，将至少一个距离元件插入所述气隙中，并且从剩余的结构中拆卸所述缺陷区段。因此，可以更换电机的单个区段。因此，不必更换和运输整个发电机。因此，需要较少的齿轮来更换有缺陷的部分。此外，通过开口容易地装配区段。因此，不必须完全打开电机。所述开口可以是意在节省材料和重量的用于服务的人孔、安装孔或结构开口。

优选地，通过在所述气隙中插入至少一个距离元件，从所述电机移出缺陷转子或缺陷定子。从所述电机拆卸所述缺陷转子或所述缺陷定子。因此，在当转子和定子相对于彼此移动时转子和定子之间不会意外接触的情况下，可以从电机中拆卸定子和转子。

优选地，发电机作为电机被组装和拆卸。

更优选地，组装和拆卸风力涡轮机的发电机，优选是直驱型风力涡轮机的发电机。因此，在存在缺陷的情况下，可以现场修理发电机。风力涡轮机的直驱型发电机不像齿轮风力涡轮机的发电机那样容易更换。因此，必须拆卸轮毂，以更换整个发电机。直驱型发电机尺寸较大，因而运输整个发电机很困难且昂贵。因此，可以避免更换发电机和运输发电机的大量工作。

优选地，至少将转子的区段或定子的区段附接到所述发电机或从所述发电机移除。这些区段沿来自轮毂的方向附接到所述发电机，或者沿朝向所述轮毂的方向移除这些区段。因此，通过起重机的升吊，容易使这些区段与轮毂一起转动。

优选地，将转子或定子的至少多个区段附接到所述发电机或从所述发电机移除。最优选地，将所述轮毂从能够附接或移除所述区段的第一位置转到能够使用升吊系统降低或抬升所述区段的第二位置。因此，可以将区段带入准确位置，以被升吊系统升吊。因此，通过转动轮毂可以将区段带入适当位置，可以使用内部升吊系统。因此，不需要外部起重机或起重船。

优选地，所述距离元件准备布置在电机的转子和定子之间的气隙中。最优选地，以如下方式布置和设计所述距离元件，即，在组装或拆卸电机期间，电机的所述转子和所述定子能够相对于彼此无接触地移动。因此，距离元件在转子和定子之间提供预订的距离。因此，可以避免在转子和定子相对于彼此移动期间由转子和定子之间的意外接触导致的损坏。

使用如在以上本发明的方法中所描述的距离元件可以更换发电机的缺陷区段。所述区段可以是转子区段或定子区段。因此，在发电机中存在缺陷的情况下，不需要更换整个发电机。尤其，对于风力涡轮机的直驱型发电机，发电机的这种更换和运输可以是影响非常大且困难的、耗时和昂贵的。

通过发电机中的开口可以容易地更换发电机的区段。舱盖可以关闭该开口。此开口可以在发电机的轮毂侧中或在远离轮毂的那侧中。如果更换具有外转子的发电机中的定子区段，则开口可以在转子的侧面中。可以转动转子，从而使舱盖在有缺陷的定子区段之前。

将距离元件引入发电机中，从而可以在定子和转子之间提供预订距离。使通常可脱离地固定到定子或转子的有缺陷区段与结构脱离，以被移动。

对于装配有永磁体的发电机，通过磁力将区段吸引向发电机的其它部分。距离元件阻止转子部件和定子部件之间的意外接触。然后，脱离的区段被吸引向距离元件并置于距离元件的表面上。

在向轮毂方向更换区段时，将支撑结构临时固定到轮毂，以支撑脱离的区段。然后，通过舱盖将区段从发电机中移出到支撑结构上。当移动时，区段沿距离元件的表面滑动。当距离元件是对于在其上滑动的区段显示良好特性的材料时，是有利的。该材料可以是例如尼龙。

当从舱盖中取出区段时，该区段被置于轮毂处的支撑结构上。然后可以转动轮毂以将具有该区段的支撑结构带到预定位置。该位置可以是这样的位置，即被布置为将该区段降低到地面或船的内部起重系统或吊升装置可以到达的位置。

借助以上描述的工具和方法可以将更换的区段引入电机中。例如借助起重机将该区段安置在支撑结构中。然后将包括支撑结构的轮毂转动到预定位置，在该位置，区段可以通过开口从支撑结构移动到发电机中。距离元件存在于发电机中，以防止该区段与发电机的剩余部分之间发生意外接触。然后，将该区段紧固在发电机中，并且从电机移除距离元件。

附图说明

借助附图更详细地示出本发明。

附图示出了优选构造并且不限制本发明的范围。

图1示出了具有风力涡轮机中使用的那种外转子的直驱型发电机的轴向剖视图，

图2示出了直驱型永磁体发电机的剖视图，

图3示出了更换定子区段，

图4示出了风力涡轮机的前视图，

图5示出了风力涡轮机的另一前视图，

图6示出了吊升定子区段的一种可能方式，

图7示出了借助起重系统更换定子区段。

具体实施方式

图1示出了具有风力涡轮机中使用的那种外转子的直驱型发电机的轴向剖视图。转子1在其内侧装配有永磁体2。示出了在转子内的定子区段4。转子1包括在前板中的开口9。在发电机的定子区段4存在缺陷的情况下，可以通过开口9沿朝向风力涡轮机轮毂的方向轴向地更换该区段。为此，转动转子1，从而使得开口9在有缺陷的定子区段4之前。

滑动条3用作距离远近并且被引入或被布置在转子1和定子区段4之间的发电机气隙中。然后，可以沿滑动条3穿过开口9沿箭头方向将定子区段4移动到转子1外部。

图2示出了具有外转子的直驱型永磁体发电机的剖视图。永磁体2布置在转子1的内侧上，在转子1和定子区段4之间布置滑动条3。这些条被引入发电机的气隙中。它们保证更换定子区段4期间定子区段4和永磁体2之间的最小距离。

图3示出了更换定子区段4。利用螺栓6将定子区段4附接到定子，在此情况下，沿径向布置螺栓。在转子1和定子区段4之间布置滑动条之后（未示出），移除定子区段4的螺栓6。然后，定子区段通过安装在转子上的永磁体的磁力附接到滑动条。该滑动条保证转子1和定子区段4之间的最小距离。

然后定子区段4沿滑动条轴向地滑动，通过通常被覆盖以舱盖的转子中开口沿箭头方向滑向轮毂方向。

图4示出了具有轮毂8和叶片7的风力涡轮机的前视图。移除覆盖转子9中开口的舱盖，然后可以通过开口9看见转子1中的定子区段4。

图5示出了具有轮毂8和叶片7的风力涡轮机的另一前视图。在通过转子中的开口9从定子和转子1中移出定子区段之后，将风力涡轮机的转子1转动到正确位置，以借助起重或吊升系统将定子区段运送到地面。

图6示出了将定子区段下降到地面或船以及吊升待安装在发电机中的更换定子区段的一种可能方式。

此图示出了处于离岸安装环境的具有在塔12上的机舱11和轮毂8的风力涡轮机。未示出风力涡轮机的叶片。在将转子1转动到正确位置之后，利用安装在轮毂8或机舱11或塔12中的内部升吊系统10将定子区段4下降到船13，由此升吊系统的线借助滑轮进入轮毂8并穿过轮毂。然后借助升吊系统10将更换定子区段从船抬升到风力涡轮机的轮毂8。

图7示出了借助起重系统更换定子区段。此图示出了在塔12之上的风力涡轮机机舱11。在风力涡轮机的前端是具有它的转子1和轮毂8的发电机。未示出风力涡轮机的叶片。定子区段4被移出发电机之外并且置于支撑结构中（未示出）。然后将转子移动到正确位置，以借助起重机14抬升定子区段4。此起重机14可以是安装在机舱11中通过顶部中打开的舱盖伸出机舱11的内部起重机或者可以是为维修原因而安装在机舱11上的外部起重机。然后借助起重机14抬升定子区段4，然后下降到地面或船。之后，可以利用起重机14将新的定子区段抬升到轮毂。

Claims

1. 一种组装或拆卸电机的方法，所述电机包括转子（1）和定子（4），

其中，所述定子（4）和所述转子（1）相对于彼此被布置成，在所述转子（1）和所述定子（4）之间实现预定气隙，

其中，以如下方式将距离元件（3）布置在所述气隙中，即：在组装或拆卸所述电机期间，所述转子（1）和所述定子（4）能够相对于彼此不接触地移动。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，滑动材料被布置作为气隙中的距离元件（3）。

3. 根据权利要求2所述的方法，其中，非磁性距离元件（3）被布置在所述气隙中，从而使得能够以不接触的方式组装或拆卸所述转子（1）和所述定子（4），而所述定子（4）包括与转子（1）相互作用的永磁体（2）。

4. 根据权利要求2所述的方法，其中，非磁性距离传感器（3）被布置在所述气隙中，从而使得能够以不接触的方式组装或拆卸所述转子（1）和所述定子（4），而所述转子（1）包括与定子（4）相互作用的永磁体（2）。

5. 根据权利要求3和4所述的方法，其中，柔性距离元件（3）被布置在所述气隙中。

6. 根据权利要求2或5所述的方法，其中，布置在所述气隙中的所述距离元件（3）包括尼龙。

7. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中，布置多个区段（4），以构建定子结构，其中，在组装或拆卸所述电机期间，利用所述距离元件（3）将至少一个区段（4）附接到所述定子或从所述定子移除。

8. 根据权利要求1至6之一所述的方法，其中，布置多个区段，以构建转子结构（1），其中，在组装或拆卸所述电机期间，利用所述距离元件（3）将至少一个区段（4）附接到转子（1）或从转子（1）移除。

9. 根据前述权利要求之一所述的方法，

其中，通过将缺陷区段转向所述电机的开口（9），来将所述缺陷区段从它的结构中移除

其中，将至少一个距离元件（3）插入所述气隙中，

其中，从剩余的结构中拆卸所述缺陷区段。

10. 根据权利要求1至8所述的方法，

其中，通过在所述气隙中插入至少一个距离元件（3），从所述电机移出缺陷转子（1）或缺陷定子，

其中，从所述电机拆卸所述缺陷转子（1）或所述缺陷定子。

11. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中，发电机作为电机被组装和拆卸。

12. 根据权利要求11所述的方法，其中，组装和拆卸风力涡轮机的发电机，优选是直驱型风力涡轮机的发电机。

13. 根据权利要求12所述的方法，其中，至少将转子（1）的区段或定子（4）的区段附接到所述发电机，或从所述发电机移除，其中，这些区段沿来自轮毂（8）的方向附接到所述发电机或沿朝向所述轮毂（8）的方向被移除。

14. 根据权利要求13所述的方法，其中，将转子（1）或定子（4）的至少多个区段附接到所述发电机或从所述发电机移除，其中，将所述轮毂（8）从能够附接或移除所述区段的第一位置转到能够使用升吊系统（10）降低或抬升所述区段的第二位置。

15. 一种距离元件（3），其用在根据前述权利要求之一所述的方法中，

其中，所述距离元件（3）准备布置在电机的转子（1）和定子（4）之间的气隙中，

其中，以如下方式布置和设计所述距离元件（3），即，在组装或拆卸电机期间，电机的所述转子（1）和所述定子（4）能够相对于彼此无接触地移动。