CN103375356B

CN103375356B - 风力涡轮机

Info

Publication number: CN103375356B
Application number: CN201310109940.XA
Authority: CN
Inventors: H.埃贝森; B.佩德森; K.汤姆森
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-01
Also published as: PL2657519T3; US20130287574A1; CN103375356A; EP2657519A1; DK2657519T3; US9279413B2; EP2657519B1

Abstract

风力涡轮机（101），具有：固定主轴（111），其布置在所述风力涡轮机（101）的机舱中；转子轮毂（102），其包括限定了内部（105）的中空壳（104）；以及多个转子叶片，其从所述转子轮毂（102）径向向外延伸，其中，经由至少一个轴承（113、121）将所述转子轮毂（102）可转动地安装到所述固定主轴（111），其中，所述至少一个轴承（113、121）被布置在所述转子轮毂（102）的内部（105）中，并且与所述主轴的突出到所述转子轮毂（102）中的区段（118）连接。

Description

风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，该风力涡轮机具有：布置在风力涡轮机机舱中的固定主轴；转子轮毂，其包括限定了内部的中空壳；以及从转子轮毂径向向外延伸的多个转子叶片，其中，经由至少一个轴承将转子轮毂可转动地安装到固定主轴上。

背景技术

风力涡轮机通常包括布置在风力涡轮机塔顶上的机舱。主轴被固定地布置在机舱中，经由主轴承可转动地安装具有多个转子叶片的转子轮毂。主轴承可以被布置为能够支撑轴向和径向载荷的锥形轴承。通常，主轴承被布置在主轴的面对转子轮毂的那一端与被布置在转子轮毂外表面上的安装装置（特别是凸缘）之间。

利用多于一个的轴承将转子轮毂可转动地安装到主轴的布置结构也是已知的。WO2011/071378 A2描述了一种风力涡轮机，其具有牢固地连接到管构件的转子轮毂，该管构件具有用于将转子轮毂可转动地安装到主轴的两个锥形滚子轴承。彼此较为靠近地放置两个锥形滚子轴承，从而使得两个轴承承载风力涡轮机转动部分总重量的一部分。

WO 2011/076795 A2描述了一种风力涡轮机的转子轮毂，该转子轮毂由被组装时形成中空壳的两个或多个模制轮毂部分制成。每个轮毂部分包括适于被连接到风力涡轮机转子叶片之一的叶片轴承凸缘的至少一区段。此外，每个轮毂部分包括至少一个连接部分，该连接部分适于与另一轮毂部分的相应连接部分连接或者附接到为轮毂部分提供额外稳定性的加固元件。在后一情形中，加固元件径向向内延伸到当被组装时由中空壳限定的内部中。转子轮毂经由轴承可转动地安装到主轴，所述轴承被附接到布置在中空壳外表面上的主轴凸缘上。

可以直接或间接驱动风力涡轮机。直驱式风力涡轮机将经过转子叶片的风所产生的转矩直接传递到发电机的转子，该转子相对于风力涡轮机的定子被可转动地布置。通过磁感应产生电力。在现有技术中，已经完善地建立了能够将机械能转化为电力的发电机。间接驱动式风力涡轮机包括被布置在转动的转子轮毂和发电机转子之间的齿轮箱或传动装置，用于调节转子相对于定子的角速度。

随着近年来构建能够产生大于6MW电力的更大型风力涡轮机的发展，转子轮毂和转子叶片的尺寸已经显著增大。因此，可转动地安装转子轮毂的轴承不得不支撑更大的载荷。即使在今天，轴承也是构造风力涡轮机时主要的成本驱动因素。

发明内容

因此，本发明的一个目的是要提供一种风力涡轮机，特别是一种直驱式风力涡轮机，其改进了至少一个轴承相对于转子轮毂和主轴的布置结构，从而使得特别是降低了至少一个轴承上的载荷。

根据本发明，通过上述类型的风力涡轮机达到所述目的，其中，所述至少一个轴承被布置在转子轮毂内部中并且与主轴的突出到转子轮毂内部中的一区段连接。

本发明的关键构思在于，将实质上支撑风力涡轮机转动部分的重量的至少一个轴承放置得尽可能靠近转动部分的质心。这减少施加在至少一个轴承上的静态和动态弯矩，从而特别地降低了至少一个轴承的载荷。作为额外的优点，减低了与支撑轴向载荷能力相关的对轴承的要求。这允许使用制造成本低廉的替代轴承，或者允许即使利用容易获得的轴承也能够构造出可产生增加的电力输出的更大型风力涡轮机。

在本申请的上下文中，风力涡轮机的转动部分被定义为转子轮毂和牢固地附接到转子轮毂上的所有部分。因此，在直驱式风力涡轮机的情形中，转动部分包括转子轮毂、转子叶片、牢固地连接到转子轮毂上的转子以及覆盖转子轮毂的毂盖（spinner cover）。在间接驱动式风力涡轮机的情形中，发电机的转子经由中间齿轮箱或传动装置与转子轮毂连接。因此，在后一情形中，转子并不被认为是该定义所指的转动部分。

所述至少一个轴承具有环形结构，其限定了一个竖直平面，该竖直平面被布置成与基本上由风力涡轮机主轴限定的转动轴线垂直。通常，转动组件的质心位于转子轮毂内并且位于转动轴线上。因此，在转子轮毂中布置至少一个轴承确保轴承所限定的竖直平面位于转动部分的质心附近，从而减小了风力涡轮机操作期间作用在至少一个轴承上的剪切力。

由至少一个轴承限定的竖直平面沿平行于转动轴线的轴向方向与质心之间的距离优选小于一米，最优选小于0.5米。然而，应该理解，所述质心与由至少一个轴承限定的竖直平面之间距离的具体值取决于实际的风力涡轮机的大小。具有附接有沉重转子叶片的大型转子轮毂的较大型风力涡轮机可能需要至少一个轴承来在更靠近质心处支撑转动部分的重量。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个轴承的外环牢固地连接到向内突出到转子轮毂的内部中的转子轮毂环形构件。外环相对于所述至少一个轴承的内环被可转动地布置。内环牢固地连接到主轴的突出到转子轮毂的内部中的区段。在一个替代性实施例中，外环与向内突出到转子轮毂的内部中的环形构件构成一整体。环形构件提供足够的稳定性，从而将转子轮毂紧固地安装到主轴上。

外环可以具有圆形形状，或者在至少一个轴承被布置为流体动力或轴颈轴承的情形中具有椭圆形横截面。在后一情形中，空隙沿一个方向减小，并且沿与其垂直的另一方向增大。替代性地，外环可以具有凹槽等，所述凹槽等与布置为椭圆形状的外环类似用于沉积润滑剂（特别地是油）。

优选的是，将至少一个轴承布置在转子轮毂中靠近质心处，从而使得通过转动部分的重量施加在轴承上的静态弯曲小于1,500KNm，更优选小于1,000KNm，最优选小于500KNm。

建议将至少一个轴承构造为能够支撑轴向和/或径向载荷的径向和/或推力轴承。在本发明一些实施例中，通过可具有不同类型构造的多于一个的轴承可转动地支撑转子轮毂。将至少一个轴承布置成靠近转动部分的质心解除了对适用于风力涡轮机的轴承种类的要求。特别地，在本发明之前，考虑到近年来要构造更大型风力涡轮机（尤其是能够产生大于10MW输出的风力涡轮机）的这种发展，已经认为轴颈轴承不适合用于支撑大型的重型转子轮毂。一般而言，轴颈轴承的制造价格低廉，并且由于载荷和弯矩减小，可以考虑当将轴承布置得靠近质心时利用轴颈轴承将转子轮毂安装到主轴。

优选地，风力涡轮机是直驱式的。风力涡轮机发电机的转子牢固地附接到转子轮毂，从而使得转子在风力涡轮机操作期间与转子轮毂一起转动。发电机的定子附接到主轴。将定子布置得靠近包括永磁体布置结构的转子，从而当风力涡轮机在使用中时通过感应产生电流。直驱式风力涡轮机的特征在于增加的坚固性，这致使降低维修需求。因此，直驱式风力涡轮机可以优选用于远程地点，诸如海上风力发电站。

根据本发明的各个实施例，所述至少一个轴承是球轴承、滚柱轴承、锥形滚子轴承、滑动轴承、轴颈轴承、流体动力轴承、静压轴承或混合轴承。混合轴承室静压和流体动力轴承的结合。通常通过外部泵为静压轴承增压，而在操作期间通过动力学作用提供流体动力轴承中的流体压力。在使用多于一个轴承来将转子轮毂安装到主轴的实施例中，可以使用不同类型的轴承。特别地，轴承之一可以被布置为滚柱轴承，并且第二个轴承可以被布置为滑动轴承。此外，在设置用于安装转子轮毂的多个轴承的情形中，不同的轴承可以被构造为用于沿不同方向支撑载荷。特别地，轴承之一可以被构造为轴向轴承，并且轴承中的其它轴承可以被构造为径向轴承。然而，本发明的范围并不局限于前述这些例子，并且可以采用轴承的不同结合方式，从而可以充分地解决转动部分施加在轴承上的轴向和径向载荷。

优选以一种使转动部分的质心位于所述至少一个轴承限定的竖直平面内的方式来构造风力涡轮机，所述转动部分包括转子轮毂和牢固地附接到转子轮毂上的风力涡轮机部分，所述轴承将所述转子轮毂安装到主轴上。竖直平面与主轴所限定的转动轴线垂直地延伸。应该理解，当确定转动部分的质心的位置和/或由至少一个轴承限定的竖直平面的延伸时，必须合适地考虑制造容差。因此，即使在转动部分的质心位于竖直平面内的实施例中，也必须考虑由风力涡轮机的大小决定的5至45cm或更大的容差。将至少一个轴承基本布置在转动部分的质心周围可以将摩擦和载荷减至最小，从而可以以高效率长时间操作风力涡轮机而不进行维修。

根据本发明的优选实施例，经由至少两个轴承将转子轮毂可转动地安装到主轴，其中，所述轴承中的至少一个位于转子轮毂的内部中靠近转动部分的质心。这可以将载荷分配在若干轴承之间。各个轴承可以适于沿一个或多个方向支撑载荷。根据优选实施例，位于更靠近转动部分的质心处的轴承被布置为双层锥形滚子轴承。第二轴承位于较远离质心处，并且被构造为径向球轴承。然而，可以提供轴承的其它结合方式，具体包括被构造为滑动轴承、轴颈轴承、球轴承、滚柱轴承等的径向、轴向和/或推力轴承。

因此，建议在转子轮毂的内部中布置至少两个轴承。根据一个优选实施例，所述至少两个轴承位于转子轮毂的内部中，其中，每个轴承限定与转动轴线垂直的竖直平面。轴承被布置为使得转动部分的质心位于轴承所限定的竖直平面之间。

位于转子轮毂内的轴承可以被构造为支撑不同类型的载荷。特别地，轴承之一可以被布置为纯粹的径向轴承，并且轴承中的其它轴承可以被布置为能够仅沿轴向方向支撑载荷的纯推力轴承。然而，也可以使用本文之前描述的其它轴承组合方式。

在利用多于一个轴承来将转子轮毂安装到主轴的实施例中，优选轴承中的至少一个被构造为支撑至少轴向载荷，并且至少两个轴承中的另一个被构造为支撑至少径向载荷。然而，至少两个轴承中的每个还可以被构造为既支撑轴向载荷也支撑径向载荷，诸如锥形轴承，特别地是锥形滚子或轴颈轴承。

本发明还涉及用于本文之前描述的风力涡轮机的转子轮毂。所述转子轮毂适于与多个转子叶片连接，特别是经由布置为叶片轴承凸缘的安装装置。转子轮毂包括限定一内部的中空壳。可与轴承连接的至少一个环形构件向内突出到转子轮毂的内部中，从而当组装风力涡轮机时可以将轴承布置得靠近转动部分的质心，所述轴承适于将转子轮毂可转动地安装到风力涡轮机的固定主轴上。

在一个替代性实施例中，环形构件是轴承本身（特别是相对于轴承内环可转动地布置的轴承外环）的整体形成部分。如本文之前所定义的，风力涡轮机的转动部分包括牢固地连接到转子轮毂的所有部分和转子轮毂本身。

在本发明的一个实施例中，至少一个环形构件从所述壳的内表面沿径向向内延伸。因此，环形构件基本上被布置为环。优选地，环形构件位于所述内部中，在当组装风力涡轮机时可以沿圆周布置在转动部分的质心周围的位置处。环形构件提供足够稳定的结构，从而轴承可以紧固地附接到环形构件上。

特别地，在包括单个轴承用于将转子轮毂安装到主轴上的实施例中，环形构件可以与轴承的外环布置为一个整体。

在本发明的一个替代性实施例中，至少一个环形构件从当组装风力涡轮机时被构造为面对风力涡轮机主轴的壳侧面沿轴向向内延伸到风力涡轮机主轴。当组装风力涡轮机时，轴承附接到环形构件并因此位于转子轮毂的内部中靠近转动部分的质心。因此，当操作风力涡轮机时将施加在轴承上的弯曲力减至最小。

环形构件优选是与转子轮毂的壳整体形成的环形凸缘。特别地，可以通过铸造来制造与壳整体形成的环形凸缘。在一个替代性实施例中，转子轮毂的壳由若干轮毂部分组装成，其中，环形凸缘由与轮毂部分整体形成的凸缘区段形成。

在另一替代性实施例中，中空壳由至少两个轮毂部分组装成，其中，每个轮毂部分包括适于被连接到转子叶片之一的叶片轴承凸缘的至少一区段，以及适于与环形构件连接的至少一个连接部分。当组装转子轮毂时，轮毂部分的连接部分与环形构件连接。在一个优选实施例中，转子轮毂的中空壳由类似大小的两个轮毂部分组装成。在转子轮毂的组装期间，环形构件被夹持在两个轮毂部分之间并且附接到每个轮毂部分的连接部分。环形构件围绕转子轮毂的中心沿圆周延伸，从而当组装风力涡轮机时附接到环形构件的轴承大体位于风力涡轮机转动部分的质心周围。在一个替代性实施例中，转子轮毂的壳由六个轮毂部分组装成，其中，每个轮毂部分包括适于与环形构件连接的连接部分。

在本发明的另一实施例中，转子轮毂包括两个环形构件，其中，每个环形构件与适于可转动地安装主轴的转子轮毂的轴承为一整体。特别地，每个环形构件可以提供轴承的外环。所述轴承可以被构造为轴颈轴承、滚柱轴承或球轴承。替代性地，每个环形构件可连接到适于将转子轮毂安装到主轴的轴承之一。

附图说明

下文将参照附图详细描述本发明，附图中：

图1示出了根据现有技术的风力涡轮机的前视图；

图2示出了根据现有技术的风力涡轮机的组件的剖视图；

图3示出了根据本发明第一实施例的风力涡轮机的组件的剖视图，该组件包括可转动地安装到主轴的转子轮毂；

图4示出了根据本发明第二实施例的、可转动地安装到主轴的转子轮毂的剖视图；

图5示出了根据本发明第三实施例的、安装到主轴的转子轮毂的剖视图；

图6示出了根据本发明第四实施例的、安装到主轴的转子轮毂的剖视图；

图7示出了将本发明第一、第二或第三实施例的转子轮毂可转动地安装到主轴的轴承的组装方法；

图8示出了根据本发明第五实施例的转子轮毂的透视图；

图9示出了根据本发明第五实施例的转子轮毂的剖视图；

图10示出了根据本发明第六实施例的转子轮毂的剖视图，该转子轮毂具有位于转子轮毂内的两个轴承；

图11示出了根据第六实施例的转子轮毂的前视图；

图12示出了根据第六实施例的转子轮毂的等视轴图；

图13示出了根据第六实施例的、与转子轮毂连接的第一轴承的剖视图；

图14示出了根据本发明第六实施例的、与转子轮毂连接的第二轴承的剖视图；

图15示出了能够支撑轴向和径向载荷的推力轴承的细节图。

在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

具体实施方式

图1示出了常规风力涡轮机1的组件的前视图。图1所示的组件包括具有多个开口3的转子轮毂2。转子轮毂2包括限定了转子轮毂2内空间或内部5的中空壳4。叶片轴承凸缘6在每个开口3的一区段之上周向地延伸。叶片轴承凸缘6提供了用于将转子叶片附接到转子轮毂2上的安装装置。

转子轮毂2牢固地连接到风力涡轮机1的发电机的转子7。转子7包括多个永磁体并且通过环形支撑结构8牢固地连接到转子轮毂2。

在风力涡轮机1的操作期间，转子7与转子轮毂2一起转动，在被布置在发电机的转子9上的线圈中感应出电流。

图2示出了根据现有技术的风力涡轮机1的剖视图。图2所示的剖面包括转动轴线，该转动轴线基本由被固定地布置在风力涡轮机1的机舱中的管状主轴11的中心轴线限定。定子9通过辅助支撑结构12牢固地附接到主轴11。单个轴承12将转子轮毂2可转动地安装到主轴11。

在图2所示的例子中，轴承13被构造为双层锥形滚子轴承。轴承13包括外环14和内环15。滚子16被布置在内环15和外环14的锥形壁之间。

转动部件的质心位于转子轮毂2的内部5中的某处，所述转动部件包括转子轮毂2和牢固地连接到转子轮毂2上的风力涡轮机1的组件，诸如转子叶片和转子17。因此，轴承13位于远离转动部件的质心的位置处。因此，大的弯矩施加在轴承13上，这是由转动部件的重量产生的静态载荷引起的和/或由风力涡轮机1使用期间的动态作用引起。

图3示出了根据本发明第一实施例的风力涡轮机101的组件的剖视图。风力涡轮机101包括转子轮毂102，转子轮毂102被可转动地安装到固定地布置在风力涡轮机101的机舱中的主轴111上。操作期间，转子轮毂102绕与主轴111基本平行地延伸的转动轴线20转动。

与图1和2所示的风力涡轮机1类似，通过支撑结构108将转子7牢固地连接到转子轮毂102。相应地，通过辅助支撑结构112将定子9牢固地附接到主轴111。根据本发明第一实施例的转子轮毂102的构造与图1和2所示的转子轮毂2类似。特别地，转子轮毂102包括叶片轴承凸缘6，叶片轴承凸缘6被布置在开口3周围，适于牢固地连接到转子叶片。转子轮毂102具有限定转子轮毂102的内部105的中空壳104。根据本发明第一实施例的转子轮毂102和根据现有技术的常规转子轮毂2的主要区别在于，从转子轮毂102的面对主轴111的面向内突出到转子轮毂102的内部105中的环形构件117。

第一实施例的环形构件117被构造为与转子轮毂102成一整体的环形凸缘，其沿径向和轴向方向突出到内部105中。

环形构件117与轴承113的外环114连接。轴承113将转子轮毂102可转动地安装到主轴111。轴承113的内环115牢固地连接到主轴111的突出到转子轮毂102的内部105中的区段118。轴承113被布置为双层锥形推力轴承。滚子（未示出）被布置在内环115和外环114的锥形壁之间。轴承113的环形结构限定与转动轴线20垂直地延伸的竖直平面119。

主轴111的延长（或细长）端部区段118与突出到转子轮毂102的内部105中的环形构件117一起使得可将轴承113布置成更靠近风力涡轮机101转动部分的质心。特别地，由轴承113限定的竖直平面119被放置成更靠近转动部分的质心，从而降低了施加在轴承113上的弯曲力。

图4示出了根据本发明第二实施例的风力涡轮机101的组件。以与本文之前参照图3描述的类似方式构造和操作第二实施例的风力涡轮机101。

轴承113位于转子轮毂102的内部105中。因此，与常规风力涡轮机1相比，由轴承113限定的竖直平面119沿轴向方向移动，从而使得位置更靠近风力涡轮机101转动部分的质心。

为了更好的对比，图4示出了转子轮毂102平行于转动轴向120的尺寸A。轴承113限定的竖直平面119位于内部105中，从而使得由转动部分的重量导致的加于轴承113上的弯矩可以减至最小。因此，增加了轴承113的寿命。

图5示出了风力涡轮机101的组件的第三实施例的剖视图。第三实施例的风力涡轮机101的特征是由轴承113限定的沿轴向方向的竖直平面119的位移，从而被放置得靠近转动部件的质心。风力涡轮机101具有本文之前参照图3和4描述的本发明第一和第二实施例的基本特征。主轴111的端部区段118具有延长的形状并且向转子轮毂102的内部105突出一轴向距离，该轴向距离几乎等于转子轮毂102的尺寸A的一半。因此，与区段118连接的轴承113被布置为靠近中空壳104所限定的内部105的中心。

因此，环形构件117具有相应的尺寸并且向内部105中突出一距离，该距离对应于转子轮毂2的轴向尺寸A的近似一半。第三实施例的环形构件117被构造为从转子轮毂102的面对风力涡轮机101机舱侧的那一面突出的凸缘。

在图5所示的第三实施例中，经由两个轴承113、121将转子轮毂102可转动地安装到主轴111上。轴承113被布置为双层锥形滚子轴承。

替代性地，轴承113可以被布置为轴颈轴承、滑动轴承或球轴承。

第二轴承121位于内部105中，靠近转子轮毂102的面对主轴111的端部。为了对比，在图5中示出了由第二轴承121限定的另一竖直平面122。

在所示的示例性实施例中，第二轴承121被构造为纯粹的径向轴承。特别地，第二轴承121被构造为能够支撑径向载荷的球轴承。轴承121位于沿轴向和径向方向支撑轴承121的肩部123、124之间。第一肩部123被布置在主轴111上，并且支撑轴承121的第二肩部124位于环形构件117上。

图6示出了根据本发明第四实施例的风力涡轮机101。根据第四实施例的风力涡轮机101的构造类型与图5所示的第三实施例类似。特别地，经由两个轴承113、121将转子轮毂102可转动地安装到主轴111。第一轴承113被布置为双层锥形滚子或球轴承。第二轴承121被构造为纯粹的径向球轴承。通过布置在主轴111上的第一肩部123从内部支撑第二轴承121。然而，与图5所示的第三实施例相反，将第二轴承121布置在转子轮毂102之外。第二轴承121紧靠在沿径向方向限定内部105的中空壳104上。为了更好地对比，在图6中示出了第二轴承121所限定的竖直平面122和转子轮毂102沿转动轴线120的尺寸A。

图7示意性地示出了根据图3-6所示实施例之一的风力涡轮机101的组装方法。由于轴承113不再附接到发电机，因此需要在安装转子轮毂102之前将发电机牢固地安置在风力涡轮机101的机舱中。

根据本发明的一个实施例，通过布置在主轴111上的凸缘和临时螺栓连接实现临时安装。在安装转子轮毂102之后移除螺栓连接。

在一个替代性实施例中，使用一组大型尖头螺栓将转子107附着到定子109上。螺栓可以从转子107外侧或从定子109内侧连接。在安装转子轮毂102之后，移除螺栓从而使得转子109和定子107之间可以转动。

如图7所示，经由中心开口125将主轴承113引入到转子轮毂102的内部105中。轴承113沿箭头100指示的方向移动。中心开口125具有相对大的直径，从而可以将轴承11引入其中。在已经安装轴承113之后，加固开口125。

根据一个实施例，利用由标准钢制成的夹层构造加固中心开口115。替代性地，可以利用由碳纤维或铝制成的构造加固中心开口125。在本发明的进一步开拓方案中，建议使用上述构造的结合来加固转子轮毂102，以便增加稳定性。

在轴承113已经与转子轮毂102以及主轴111连接之后，移除临时连接装置。

图8示出了本发明的第五实施例。第五实施例的转子轮毂102包括与限定转子轮毂102内部空间的壳104成一整体的环形构件117。环形构件117被布置为沿径向方向突出到内部105中的环形凸缘。环形构件117被布置在转子轮毂104周围，从而使得将转子轮毂102可转动地安装到风力涡轮机101的主轴111上的轴承113可以在组装风力涡轮机101时被放置成靠近转动部分的质心。

图9示出了根据本发明的第五实施例的转子轮毂104的剖视图。轴承113被布置为能够支撑径向和轴向载荷的轴颈轴承，即，被构造为推力轴承。环形构件117提供相对于内环115可滑动地布置的轴承113的外环114。为了容易地组装，内环115由包括L形横截面的第一环组件126和附接到第一环组件126的第二环组件127制成。当第一环组件126和第二环组件127附接到彼此时，内环115包括如图9所示的U形横截面。

在内环114和外环115之间布置若干滑动垫128、129。垫128、129沿圆周布置在内环115周围，从而使内环115和外环114之间的摩擦减至最小。被构造为环的两个轴向垫129附接到内环115的U形结构的相对侧。此外，环形径向垫128附接到内环115上，沿径向方向紧靠在外环114上。

应该理解，垫128、129不必一定被设计为环，而是可以被布置为环的区段。此外，垫128、129可以包括凹槽、凹窝等，用于存储润滑剂，特别地是润滑油。

在本发明的一个替代性实施例中，轴颈轴承113包括具有椭圆形横截面的外环114，其保持内环115具有圆形横截面。润滑油可以位于内环115和外环114之间，在空隙增加的区段中。众所周知此类型的轴颈轴承，因此这里省略进一步的解释。

图10至12示出了根据本发明第六实施例的转子轮毂102。经由位于转子轮毂102的内部105中的两个轴承113、121将转子轮毂102可转动地安装到主轴111上。所述布置与图5和6所示的本发明的第三和第四实施例类似。然而，轴承113和121被布置为滑动/轴颈轴承。第一轴承113被布置为支撑径向载荷的径向轴承。第二轴承121被布置为能够支撑轴向载荷的纯粹推力轴承。由轴承113限定的竖直平面119被放置得靠近转子轮毂102的中心，从而使得组装风力涡轮机101时轴承113的位置邻近转动部分的质心。

如在图11中最佳可见的，第六实施例的转子轮毂102由多个铸造的轮毂部分130组装成。用当附接到彼此时形成转子轮毂102的中空壳104的若干轮毂部分130制造转子轮毂102是有益的，因为这允许构造更大的转子轮毂102。通常，铸造过程限制组件的大小。第六实施例的环形构件117被布置为当组装转子轮毂102时附接到轮毂部分130上的单独片。环形构件117提供被布置为径向轴颈轴承的轴承113的外环114。

如在图12最佳可见的，当组装转子轮毂102时，经由布置在轮毂部分130上的连接部分131附接环形构件117。每个轮毂部分130包括叶片轴承凸缘106的一区段。在轴承113的内环115上布置多个径向垫128。如图13所示，未围绕内环115的整个圆周布置第六实施例的径向垫128。

图13示出了图10-12中所示的本发明第六实施例的轴承113的剖视图。围绕内环115的上部圆周布置多个径向垫128。径向垫128被布置为当风力涡轮机101处于使用中时绕小角度枢转。围绕内环115的上部圆周布置倾斜的径向垫128允许在区域中支撑大的载荷。同时，由于仅使用最少数量的紧靠外环114的倾斜垫，因此可以将摩擦减至最小。

图14示出了图10-12中所示的本发明第六实施例的第二轴承121的剖视图。第六实施例的第二轴承121被布置为能够支撑轴承载荷的纯粹推力轴承。因此，围绕外环114的整个圆周布置多个轴向垫129。轴向垫129沿与转动轴线120平行的轴向方向紧靠内环。在轴向垫129之间的凹槽和凹窝用于包含润滑剂，特别地是脂或油。

图15示出了根据本发明的风力涡轮机101的第七实施例。图15示出的示例性实施例与本文之前已经描述并且具体在图10至12中图示的第六实施例类似。限定竖直平面119的径向第一轴承113的位置靠近转子轮毂102的前端。被设计为推力轴承的第二轴承121的位置靠近转子轮毂102的面对风力涡轮机101的机舱侧的端部。两个轴承118、121都位于转子轮毂102的壳104所限定的内部105中。以当组装风力涡轮机101时转动部分的质心位于第二轴承121所限定的竖直平面122和第一轴承113所限定的竖直平面119之间的方式布置轴承121、113。

图16示出了被布置为推力轴承的轴颈轴承的细节图，该推力轴承可以与本文之前描述的任意实施例结合使用。内环115由第一环组件126和第二环组件127制成。每个环组件126、127包括安装多个倾斜的推力垫132的倾斜区段。推力垫132紧靠在具有双锥形或箭头形横截面的外环114上。因此，图16所示的轴承113被布置为能够支撑沿径向方向和沿轴向方向的载荷的推力轴承。

尽管已经参照优选实施例详细描述了本发明，但是本发明不受所公开例子的限制，在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员能够根据所公开的例子推导出其它变型。

Claims

1.一种风力涡轮机（101），具有：

固定主轴（111），其布置在所述风力涡轮机（101）的机舱中，

转子轮毂（102），其包括限定了内部（105）的中空壳（104）；以及

多个转子叶片，其从所述转子轮毂（102）径向向外延伸，

其中，经由至少一个轴承（113、121）将所述转子轮毂（102）可转动地安装到所述固定主轴（111），

所述至少一个轴承（113、121）被布置在所述转子轮毂（102）的内部（105）中并且与所述主轴的突出到所述转子轮毂（102）的内部（105）中的区段（118）连接，

其特征在于，

所述至少一个轴承（113、121）的外环（114）与所述转子轮毂（102）的向内突出到所述转子轮毂（102）内部（105）中的环形构件（117）整体形成，其中，所述外环（114）相对于所述至少一个轴承（113、121）的内环（115）被可转动地布置，所述内环（115）与突出到所述转子轮毂（102）内部（105）中的所述主轴（111）的区段（118）牢固地连接。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机（101），其特征在于，所述至少一个轴承（113、121）被构造为径向和/或推力轴承。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机（101），其特征在于，发电机的转子（107）被附接到所述转子轮毂（102）并且所述发电机的定子（109）被附接到所述主轴（111）。

4.根据权利要求3所述的风力涡轮机（101），其特征在于，所述至少一个轴承（113、121）是球轴承、滚柱轴承、锥形滚子轴承、滑动轴承、轴颈轴承、流体动力轴承、静压轴承或混合轴承。

5.根据权利要求1、2和4之一所述的风力涡轮机（101），其特征在于，所述至少一个轴承（113、121）限定了垂直于转动轴线（120）的竖直平面（119、122），其中，转动部分的质心位于所述竖直平面（119、122）中，所述转动部分包括所述转子轮毂（102）以及所述风力涡轮机（101）牢固地附接到所述转子轮毂（102）上的部分。

6.根据权利要求1、2和4之一所述的风力涡轮机（101），其特征在于，经由至少两个轴承（113、121）将所述转子轮毂（102）可转动地安装到所述主轴（111）上，其中，所述轴承（113、121）中的至少一个位于所述转子轮毂（102）的内部（105）中。

7.根据权利要求6所述的风力涡轮机（101），其特征在于，所述至少两个轴承（113、121）位于所述转子轮毂（102）的内部（105）中，每个轴承（113、121）限定了垂直于转动轴线（120）的竖直平面（119、122），其中，所述轴承（113、121）被布置为使得转动部分的质心位于所述轴承（113、121）所限定的竖直平面（119、122）之间，所述转动部分包括所述转子轮毂（102）以及所述风力涡轮机（101）牢固地附接到所述转子轮毂（102）上的部分。

8.根据权利要求6所述的风力涡轮机（101），其特征在于，所述至少两个轴承（113、121）中的一个被构造为至少支撑轴向载荷，并且所述至少两个轴承（113、121）中的另一个被构造为至少支撑径向载荷。

9.一种用于根据权利要求1至8之一所述的风力涡轮机（101）的转子轮毂（102），所述转子轮毂（102）适于与多个转子叶片连接并且包括一个限定了内部（105）的中空壳（104）以及至少一个环形构件（117），该环形构件（117）是轴承（113、121）的整体形成部分，该轴承（113、121）适于将所述转子轮毂（102）可转动地安装到所述风力涡轮机（101）的固定主轴（111），其中，所述至少一个环形构件（117）向内突出到所述转子轮毂（102）的内部（105）中。

10.根据权利要求9的转子轮毂（102），其特征在于，所述至少一个环形构件（117）从所述壳（104）的内表面沿径向向内延伸。

11.根据权利要求9所述的转子轮毂（102），其特征在于，所述至少一个环形构件（117）从所述壳（104）的被构造为当组装所述风力涡轮机（101）时面对所述风力涡轮机（101）的主轴（111）的那一侧面沿轴向向内延伸到所述内部（105）中。

12.根据权利要求9至11之一所述的转子轮毂（102），其特征在于，所述环形构件（117）是与所述壳（104）整体形成的环形凸缘。

13.根据权利要求9至11之一所述的转子轮毂（102），其特征在于，所述中空壳（104）由至少两个轮毂部分（130）组装成，其中，每个轮毂部分（130）包括适于被连接到所述转子叶片之一的叶片轴承凸缘（106）的至少一区段以及适于被连接到所述环形构件（117）的至少一连接部分（131）。

14.根据权利要求9至11之一所述的转子轮毂（102），其特征在于，所述转子轮毂（102）包括两个环形构件（117），每个环形构件（117）与适于将所述转子轮毂（102）可转动地安装到所述主轴（111）上的轴承（113、121）整体形成。