CN113906659B - 与风力涡轮机的电力发电机相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种用于风力涡轮机的电力发电机包括：发电机外壳、处于径向向外位置的定子以及处于径向向内位置的转子，其中，所述转子包括绕旋转轴线R布置并限定中央中空部分的圆柱形环结构。所述电力发电机还包括附接到所述发电机外壳并绕旋转轴线R延伸的转子护罩，其中，所述转子护罩包括圆顶部分，该圆顶部分延伸到所述转子的中央中空部分中以保护转子的圆柱形环结构。有利地，所述转子护罩提供延伸到所述发电机的中央中空部分中的隧道状表面，以防止诸如工具的物体接触转子的部件。本发明还涉及一种用于组装这种电力发电机与转子护罩的方法。

Description

与风力涡轮机的电力发电机相关的改进

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的发电机，该发电机被配置为能够更好地由维护人员进行维护。

背景技术

众所周知，风力涡轮机使用承载多个转子叶片的转子将来自风的动能转换为电能。典型的水平轴风力涡轮机(HAWT)包括塔架、塔架顶部的机舱、安装到机舱的旋转毂或“转子”以及联接到毂的多个转子叶片。机舱容纳有风力涡轮机的许多功能部件，包括例如发电机、齿轮箱、传动系和转子制动组件以及用于将转子处的机械能转换为电能以提供给电网的转换器设备。齿轮箱提高低速主轴的转速并驱动齿轮箱输出轴。齿轮箱输出轴转而驱动发电机，该发电机将齿轮箱输出轴的旋转转换为电力。由发电机产生的电力然后可以在被供应给适当的消耗者(例如，电网分配系统)之前根据需要进行转换。

发电机是系统中的关键部件，风力涡轮机制造商投入巨资开发更高效、更稳固且更易于由合格技术人员维护的发电机技术。实用规模的风力涡轮机中使用的发电机是非常大且重的物品，这样的发电机会产生高电压和强磁场。因此，它们为技术人员开展工作提供了具有挑战性的环境，并且必须建立并遵守严格的程序以确保这些技术人员的安全。特别是对于永磁发电机，静态发电机中存在的强磁场会给需要在该环境中工作的配备有金属工具的维护技术人员带来重大问题，因为这些工具可能会被强烈地吸引到发电机的磁化区域。

正是在这种背景下设计了本发明。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于风力涡轮机的电力发电机，所述电力发电机包括：发电机外壳、处于径向向外位置的定子以及处于径向向内位置的转子，其中，所述转子包括绕旋转轴线R布置并限定中央中空部分的圆柱形环结构。所述电力发电机还包括附接到所述发电机外壳并绕旋转轴线R延伸的转子护罩，其中，所述转子护罩包括圆顶部分，该圆顶部分延伸到所述转子的中央中空部分中以保护转子的圆柱形环结构。

有利地，所述转子护罩提供延伸到所述发电机的中央中空部分中的隧道状表面，以防止诸如工具的物体接触转子的部件。

优选地，所述转子护罩可包括从所述圆顶部分径向向外张开的凸缘部分。因此，所述凸缘部分可用于将所述转子护罩连接到所述发电机外壳上的合适点，从而以悬臂方式支撑所述圆顶部分。

尽管所述凸缘部分可以简单地邻接所述发电机外壳，但优选地，所述凸缘部分被固定到外壳以确保更结实和可靠的连接。一种选择是提供一个或更多个固定支架，所述一个或更多个固定支架与凸缘部分和外壳的相应区域交叠，以便将所述凸缘部分固定到外壳。因此，如果需要，由于磨损或其它原因，可以方便地更换固定支架。更具体地，在一个实施方式中，所述凸缘部分被固定到限定中心开口的外壳的环形凸缘。这种固定布置结构可以帮助确保圆顶部分居中地位于中央开口内。

所述转子护罩可以制造为单个部件。然而，在有利的实施方式中，所述转子护罩包括多个可分离的部分。那些可分离的部分可以是相同的。因此，所述转子护罩更易于制造和运输。

尽管所述转子护罩可限定平滑的径向向内表面，但在一个实施方式中，转子护罩被成形为在其径向向内表面中限定一个或更多个通道。这些通道可用于将流体(诸如，泄漏的润滑油)引导至预定流出点。另外地或替代地，可提供排放孔以允许流体在预定点处通过转子护罩，以收集到护罩的另一侧的合适容器中。

在一个实施方式中，圆顶部分限定了开口。该开口可为维护人员提供对转子护罩表面之外的区域的访问。此外，该开口可用作通道，其它发电机部件可通过该通道延伸穿过护罩。例如，与转子相关联的轴、制动盘或其它旋转部件可延伸穿过开口。在这种情况下，开口可以绕转子的旋转轴线延伸。

在一个特定实施方式中，所述转子护罩被构造成使得圆顶部分的开口被定位成靠近转子的驱动部件。定位可以使得在护罩和驱动部件之间存在预定紧密间距(例如大约5mm至20mm之间)，这将倾向于阻止气流通过发电机的中心，作为代替导致冷却气流绕护罩外侧的环形间隙流动，这促进转子的气流冷却。

在另一方面，本发明在于一种组装用于风力涡轮机的电力发电机的方法，所述方法包括：

提供包括发电机外壳、处于向外位置的定子以及处于向内位置的转子的发电机，其中，所述转子包括绕旋转轴线R布置的圆柱形环结构，以限定中央中空部分，

提供转子护罩，所述转子护罩包括径向外凸缘部分和从凸缘部分立起的径向内圆顶部分，

定向所述发电机，以使所述旋转轴线R基本竖直，

将所述转子护罩与所述发电机对准，使得所述转子护罩的圆顶部分与所述转子的所述中央中空部分对齐；

相对于彼此移动所述发电机和所述转子护罩，使得所述转子护罩的所述圆顶部分被接纳到所述转子的所述中央中空部分中；

将所述转子护罩的所述凸缘部分固定到所述发电机外壳。

这种将转子护罩组装到发电机中的方法是确保护罩与发电机的内部容积之间的对准并确保护罩在被固定到发电机外壳之前有效地定位到其最终位置的方便且有效的方法。将所述发电机和所述转子定向为竖直对准可防止转子护罩在其自重下变形。这有助于确保转子护罩准确地装配到中空部分中并且能够容易地被固定到适当位置。

在一个实施方式中，提供转子护罩的步骤包括将转子护罩(特别是凸缘部分)放置在基座上。

这里，转子护罩以相对较低的位置被支撑在基座上，其中，在发电机和转子护罩相对于彼此移动之前，发电机被支撑在转子护罩上方。为了将两个部件结合在一起，发电机可以朝向转子护罩移动。

在另选实施方式中，提供发电机的步骤包括将发电机放置在基座上。例如，基座可以是运输托盘，也可以是装配车间的地板区域。在该实施方式中，在发电机和转子护罩相对于彼此移动之前，转子护罩被支撑在发电机上方。为了将两个部件结合在一起，转子护罩可以朝向发电机移动。

在这些实施方式的任一个中，转子护罩不需要以一个动作移动到发电机中。例如，发电机可以将转子护罩向下移动到路径的一部分上，在该点停止下降。对发电机和/或转子护罩的位置的控制然后可以改变为不同机构。例如，转子护罩然后可以被液压机构提升，直到它在发电机内接合其最终位置。这种方法可以为装配工人提供对两个部件的最终定位的更准确控制。

基座可包括对准结构，使得根据所讨论的实施方式，当护罩和发电机朝向彼此移动时，护罩或发电机与其配对部件对准。这可以防止转子护罩或发电机在组装过程期间被撞出位置。

在一个实施方式中，将凸缘部分固定到发电机外壳的步骤包括；将一个或更多个支架定位在发电机外壳上，所述支架覆盖发电机外壳的相应区域和转子护罩的凸缘部分的相邻区域；以及将支架紧固到发电机外壳和凸缘部分。这种布置结构提供了用于将转子护罩固定到发电机外壳的特别灵活的附接方案，因为支架可以位于任何位置，从而适应壳体内的其它部件的定位。

优选地，为了允许接近固定区域，支架被定位在发电机外壳的通过发电机外壳的外壁中的开口访问的区域上。所述支架可被定位在发电机外壳的轴向面对的凸缘开口上。

根据本发明的另一方面，提供了一种基本上如上所述的发电组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括基本上如上所述的发电组件的风力涡轮机。特别是，风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、可旋转地联接到塔架的机舱、安装到机舱的旋转毂以及联接到毂的多个风力涡轮机叶片。机舱包括发电组件。

在本申请的范围内，明确意在前面段落、权利要求和/或以下说明书和附图中陈述的各个方面、实施方式、示例和另选方案，特别是可以是独立地采用个体特征或任何组合个体特征。也就是说，全部实施方式和/或任何实施方式的特征可以被以任何方式和/或组织方式组合，除非这些特征不兼容。申请人保留相应地更改任何最初提交的权利要求或提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以从属于和/或合并任何其它权利要求的任何特征的权利，尽管最初未以这种方式要求保护。

附图说明

下面将仅通过示例的方式参照附图描述本发明的上述和其它方面，在附图中：

图1是风力涡轮机的示意图，在该风力涡轮机中可以实施根据本发明的实施方式的发电组件；

图2是位于图1的风力涡轮机机舱内的各种功能性发电部件的示意图；

图3是图2所示的发电机的立体图，其描绘了根据本发明的实施方式的转子整流罩或护罩；

图4是图3中的发电机的截面图；

图5至图7是示出了将转子护罩组装到发电机上的一系列视图。

注意，不同附图中相同或相似的特征由相同的附图标记表示。

具体实施方式

现在将描述本发明的特定实施方式，在所述特定实施方式中，将详细讨论许多特征以提供对如权利要求中限定的本发明构思的透彻理解。然而，对于技术人员显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实施本发明，并且在某些情况下，没有详细描述众所周知的方法、技术和结构以免不必要地混淆本发明。

为了将本发明的实施方式置于合适的上下文中，首先将参考图1，图1例示了典型的水平轴风力涡轮机(HAWT)，在该HAWT中可以实施根据本发明的实施方式的发电组件。尽管该特定图像描绘了陆上风力涡轮机，但是应当理解，在海上风力涡轮机上也将发现等效特征。此外，虽然这种风力涡轮机被称为“水平轴”，但技术人员将理解，出于实际目的，该轴通常稍微倾斜以防止转子叶片与风力涡轮机塔架之间在强风的情况下发生接触。

如前所述，风力涡轮机1包括塔架2、通过偏航系统(未示出)可旋转地联接到塔架2的顶部的机舱4、安装到机舱4的旋转毂或“转子”8以及联接到毂8的多个风力涡轮机转子叶片10。机舱4和转子叶片10通过偏航系统转向并被引导朝向风向。

参照图2，机舱4包括发电组件20，其包括齿轮箱22和发电机24。主轴26由主支撑外壳25支撑并连接到转子8并由转子8驱动，并向齿轮箱22提供输入驱动。齿轮箱22经由内齿轮(未示出)提高低速主轴26的转速并驱动齿轮箱输出轴(未示出)。齿轮箱输出轴转而驱动发电机24，该发电机24将齿轮箱输出轴的旋转转换为电力。由发电机24产生的电力然后可以在被供应给适当的消耗者(例如，电网分配系统)之前根据需要由其它部件(未示出)进行转换。不使用齿轮箱的所谓“直驱式”风力涡轮机也是已知的。在直驱式风力涡轮机中，发电机由连接到转子的轴直接驱动。所谓的“节管”27可以被布置成沿着发电机24和齿轮箱22的中心通过，以向毂提供液压和电力服务中的一种或两种。因此，节管27与风力涡轮机传动系的旋转轴线(如附图标记“R”所示的)同轴。

齿轮箱22和发电机24可以联接在一起成为集成单元，以形成发电组件20。这种集成单元如图2所示，但应注意齿轮箱和发电机不需要集成在一起，而是可以轴向分离。

大体参照齿轮箱22，齿轮箱外壳30在形式上大体为圆柱形并且被定向成使得其主旋转轴线在附图的定向中是水平的。齿轮箱外壳30的圆柱形构造归因于在所示实施方式中使用的齿轮箱的特定类型，其是行星齿轮箱。如本领域技术人员将知道的，行星齿轮箱包括绕中央太阳齿轮布置且共同布置在环绕齿圈内的一系列行星齿轮。环形齿轮、行星齿轮和太阳齿轮之间的齿数比决定了变速箱的齿轮比。为清楚起见，齿轮箱的详细细节在此将不再进一步详细描述，因为齿轮箱不是本发明的主要主题。可以说，也可以使用其它齿轮箱配置，尽管目前设想的是周转齿轮箱提供适合风力涡轮机机舱范围的严谨解决方案。

现在还将参照图3和图4描述发电机24的细节，图3和图4更清楚地示出了发电机24的部件。这里应该注意的是，为了简洁和清楚起见，没有显示或描述发电机的一些部件，以免分散本讨论的重点。例如，未示出发电机24联接到齿轮箱所通过的驱动轴。

然而，应该注意的是，齿轮箱22的输出轴与发电机24的转子32对接。因此，齿轮箱输出轴的主轴限定了发电机24的旋转轴线，该旋转轴线与节管27的水平路径重合。

所示实施方式中的发电机24是IPM(内部永磁体)电机，其具有围绕转子32的外部定子36。“外部”是指与转子在定子外部的发电机设计相比，定子36相对于转子32处于径向外部位置并围绕它。发电机24的有源部件被容纳在发电机外壳33内，该发电机外壳在该实施方式中为立方体形式。

定子36包括定子绕组38、定子芯40和围绕并支撑定子绕组38和定子芯40的定子框架(图3和图4中未示出)。在这一点上，应该注意的是，本发明不限于本文所示的定子的具体构造。

正如已经提到的，发电机24是一种被称为“外部定子”发电机的类型，使得转子32相对于旋转轴线R在定子36的径向内侧。这样，转子32在由定子36限定的圆柱形容积内旋转。转子32包括具有非驱动端和驱动端的发电机转子组件42。在使用中，非驱动端背离风力涡轮机传动系，而驱动端面向传动系，并且转子32的连接到齿轮箱的端部也是如此。发电机转子组件42的驱动端在图3中可以最清楚地被看到并且由转子联轴器44形式的驱动部件限定，通过该驱动部件，来自齿轮箱轴的部件驱动被传输到发电机转子组件42。

更详细地参照图4，发电机转子组件42由布置成绕旋转轴线R旋转的圆柱形环结构46构成。

圆柱形环结构46包括多个永磁体封装件48。在本实施方式中，永磁体封装件48的周长和厚度均相等。在一些实施方式中，永磁体封装件48的厚度可以彼此不同。例如，转子32可以包括两种不同厚度的永磁体封装件48，其中，不同厚度的永磁体封装件48被交替地布置。永磁体封装件48绕旋转轴线R同轴地布置，使得当组装时，永磁体封装件48的布置限定了圆柱形结构，该圆柱形结构具有该结构的径向向内的中央中空部分49。永磁体封装件48以相等的距离间隔开，使得在每对永磁体封装件48之间限定间隙。这些间隙允许被集中提供给发电机的空气流过转子结构并冷却发电机转子组件42以及发电机的其它零件，所述其它零件包括位于转子组件42径向外侧的零件。由于不需要中央毂来为转子组件42提供结构和支撑，所以该气流被进一步增强。

圆柱形环形结构46由两个端部封装件和设置在它们之间的多个永磁体封装件48限定。两个端部封装件包括布置在圆柱形环结构46的相对端的第一端部封装件50和第二端部封装件52。如图4所示，第一端部封装件50位于圆柱形环结构46的非驱动端，而第二端部封装件52位于圆柱形环结构46的驱动端。

应当理解，端部封装件50、52通常只是一个普通永磁体封装件，就像圆柱形环结构46中的任何其它永磁体封装件48一样，不同之处在于它被设置在圆柱形环结构46的端部处。另选地，端部封装件中的一个或两个可具有比其它永磁体封装件48更大的厚度。端部封装件50、52还可包括用于允许将圆柱形环结构46连接到发电机的其它零件的附加特征或覆盖圆柱形环结构46的外表面的涂层。

永磁体封装件48和端部封装件50、52通过位于发电机的非驱动端的第一端环54和位于发电机的驱动端的第二端环56之间的压缩而保持到适当位置。多个拉杆58绕永磁体封装件48周向地布置并且延伸穿过限定在其中的相应拉杆孔。在拉杆58的相应端部处的弹簧组59抵靠端环54、56并且因此将它们和永磁体封装件48置于压缩状态。压缩端环之间的磁体封装件48的这种布置形成了防止各个部件之间的相对运动的坚固组件。

发电机转子组件42包括发电机转子毂60，通过该发电机转子毂60，转子组件42的磁活性部分联接到齿轮箱驱动轴。这是通过将第二端环54连接到发电机转子毂60或与发电机转子毂60成一体来实现的，该发电机转子毂径向向内延伸以限定转子联轴器44。发电机转子毂60的精确细节不是本发明的中心。然而，应当理解，发电机转子毂60的主要功能是在径向内部位置处的转子联轴器44与径向外部位置处的第二端环54之间提供机械连接。注意，转子联轴器44在由永磁体封装件48限定的圆柱形容积内沿轴向方向没有突出显著距离。因此，这种布置结构是空间有效的，因为它避免了对结构中心毂从中心容积的内部支撑磁体封装件的需要。此外，磁体封装件48之间的相对“空”的空间意味着与磁体封装件从径向方向被支撑而不是从轴向方向被支撑的另选构造相比，组件42具有相对低的质量，如本文所示。

这种构造的另一个优点是开放的内部空间使维护人员更容易在发电机上执行安装和维护任务。

然而，这种发电机的现场维护工作存在挑战，特别是因为永磁体封装件产生的磁场强度。高磁场强度会给维护人员带来工作空间风险，因为引入到该区域中的任何金属物体(诸如，个人物品或工具)都有被磁体封装件48强烈吸引的风险。因此，未固定的物品可能有损坏发电机转子组件42的风险。

为了防止任何此类意外损坏，本发明的发电机24包括为转子32提供保护的盖或护罩70。概括地说，护罩70的功能是提供保护性隧道状表面，该表面延伸到由圆柱形环结构46限定的中空内部，以防止金属工具等物体与磁体封装件48接触。护罩70的尺寸被设计成使得其表面处于由磁体封装件产生的磁场强度在强度上降低的位置，从而不会引起对由铁磁材料制成的工具的吸引。

在该实施方式中，护罩70具有钟形或大礼帽的一般形状，因为它包括圆顶部分72和绕圆顶部分72延伸并围绕圆顶部分72的径向外凸缘部分74。凸缘部分74提供了将护罩70连接到发电机24的手段。在该实施方式中，圆顶部分通常为截头圆锥形。

从图3和图4可以看出，发电机24的驱动端具有驱动端开口80。在该实施方式中，开口80的形状为圆形并且直径略大于圆形环结构46和定子36的直径。这种直径差异是为了在组装期间允许这些结构被接纳到发电机外壳33中。驱动端开口80被限定在呈发电机外壳33的平坦端面82形式的环形凸缘上，并且其直径略小于端面82的X和Y尺寸。护罩70的凸缘部分74具有与驱动端开口80互补的形状。这里，驱动端开口80是圆形的并且凸缘部分74也具有大致相同直径的圆形形状。然而，应当理解，匹配的形状不是必需的。

凸缘部分74可以在驱动端开口80处通过机械紧固件(诸如，螺栓)连接到发电机外壳33，所述机械紧固件绕驱动端开口80的圆周间隔开。紧固机构在图4中没有详细示出，但将在后面详细描述。可以提供支架，以间接地联接凸缘部分74和驱动端开口80。

由于护罩70的钟形形状，当凸缘部分74邻近发电机外壳33的驱动端开口80时，圆顶部分72被定向成使其沿图中所示的方向水平延伸到转子32的中央中空部分49中。从图4的横截面图中可以理解，凸缘部分74和圆顶部分72没有严格定义为单独的部分，而是通过平滑的过渡部分86相互融合，该过渡部分86实际上形成了圆顶部分72的基座。圆顶部分72从它以相对于旋转轴线R的小角度从凸缘部分74升起的地方向内逐渐变细，但通常圆顶部分72具有在凸缘部分74的直径的大约50％至60％之间的相对较宽的直径。

圆顶部分72的头部不是封闭表面，而是限定了圆顶开口88。在该实施方式中，圆顶开口88是圆形的并且以发电机的旋转轴线R为中心。护罩70的尺寸和构造被设计成使得圆顶开口环绕转子联轴器44。值得注意的是，在使用中，护罩70相对于转子32是静止的，因此圆顶开口88的尺寸被设计为紧邻转子联轴器44，但与其限定小间隙以允许转子联轴器44在不与护罩70接触的情况下旋转。目前设想护罩与转子联轴器44之间的间距应该在5mm至20mm之间，但是这些数字仅作为示例给出。

因此，从上述讨论中可以理解，护罩70仅在其一端连接到发电机外壳33(即，凸缘部分74)，因此圆顶部分72在发电机24的非驱动端的方向上如悬臂那样向外突出。因此，护罩70的结构具有足够的刚度以抵抗变形，从而使其在安装后保持其形状，并且重要的是圆顶开口88与转子联轴器44之间的间距被保持为避免两个部件彼此接触。作为提供更大刚度的措施，可以设想齿轮箱可以成形或设置有适当成形的结构，以在齿轮箱和发电机被组装在一起成为集成单元时抵靠在转子护罩70的凸缘部分74上。

从图4中可以特别清楚地看出，护罩70紧靠发电机外壳33的驱动端开口80，而护罩70形成与转子32的转子联轴器44配合的间距。此外，由于护罩70的表面的连续性质，它与圆柱形环结构46的内表面一起限定了环形容积90，所述环形容积90用于更有效地引导冷却气流通过磁体封装件48之间的圆周间隙。因此，护罩70可以被认为限定发电机24的冷却空气流动路径的至少一部分。此外，圆顶部分72的表面与磁体封装件隔开预定距离，使得磁场强度已消散到安全水平。仅作为示例，设想这样的距离在50mm到200mm的范围内，尽管在撰写本文时认为100mm是最佳的。

仍然参考图4，清楚地示出了护罩70的径向内表面91。护罩70的内表面91的一个选择是它具有从圆顶部分72延伸到凸缘部分的平滑的均匀锥形表面。然而，在该实施方式中，内表面91限定了一个或更多个功能表面特征或结构92。结构92包括一个或更多个槽或通道，所述一个或更多个槽或通道可用于捕获可从轴封等泄漏的润滑流体并将流体引导至位于靠近发电机外壳33底部的合适位置处的收集区域(未示出)。在该实施方式中，护罩70的内表面91是旋转对称的，这对于组装是有利的，因为护罩70不需要以任何特定取向被对准以使表面结构92处于正确位置。通道还提高了转子护罩的刚度。一种选择是为转子护罩70的径向内表面91(特别是表面结构92)提供排放孔。尽管图中未示出，但这样的排放孔将允许流出的流体通过转子护罩滴落，因此它可以在另一侧收集在合适的收集容器中。可能地，收集容器可以与发电机外壳上的检修口结合，优选地与在发电机下方的检修口结合。

转到护罩70的结构，可以设想塑料材料将是制造护罩70的合适材料。热塑性聚合物是合适材料的一个示例(例如，聚碳酸酯(PC))，因为它具有坚韧和耐化学性的特性。这种材料很容易加工成所需的形状并且重量相对较轻。此外，热塑性塑料可以以光学透明的形式提供，这可能是一个优点，因为热塑性塑料允许维护人员通过盖子检查发电机的区域，而无需从发电机上拆下盖子。

无论护罩70是由热塑性塑料还是其它材料制成，一种选择是它可以形成为单件。热塑性材料特别适合于这种结构，因为它有助于在适当形状的模具上真空成型。然而，在该实施方式中，将注意到，护罩70由多个部分93形成，这些部分连接在一起以形成完整的护罩70。可以通过观察图4中可以看到的护罩70上的分割线94来理解护罩70的单独部分93。由于图4是截面图，因此应当理解，护罩70将总共包括四条分割线94，这意味着护罩70可以由形式基本相同的四个单独部分制成。这种布置结构将是有益的，因为护罩70可以以拆卸的形式被运输，然后在发电机的组装期间被组装或被构造。因此，在组装之前，各个护罩部分可以以嵌套构造存储，从而节省空间。

已经描述了带有保护罩70的发电机的结构构造，现在讨论将转向发电机的组装过程，其在图5至图7中以逐步方式示出。

首先参照图5，护罩70被示出为支撑在底座或平台100上，而发电机24由提升缆索102悬吊在其上方。这里，可以看出发电机24与护罩70对准，使得护罩的圆顶部分72与转子的中央中空部分对齐。

例如，基座100可以是装配车间中地板的一部分，或者它可以是用于运输护罩70的单独部件。护罩70可以通过合适的临时紧固件(例如螺栓或销(未示出))固定到底座100上，或者它可以简单地搁置基座100上。可选地，可以在基座部100上提供诸如肋条或柱的引导特征(未示出)，以限制护罩70移出位置。

护罩70沿竖直取向被支撑在基座100上，使得护罩的凸缘部分74搁置在基座100的上表面上，而圆顶部分72指向上方。

如图5中所示，发电机24通过合适的起重设备(诸如，龙门起重机)被带到适当位置并定位在护罩70上方。这主要是需要组装技术人员准确控制发电机24的定位的手动过程。然而，可以设想通过从基座中的预定安装点竖直向上延伸的竖立导轨(未示出)来提供帮助，以便在发电机24相对于护罩70移动或降低到护罩70上时将其引导到正确位置。

尽管提升缆索102可用于将发电机一直向下降低，直到转子护罩和发电机完全被组装，但这不是必需的。例如，设想提升缆索102可用于将发电机降低路径的一部分，在该点处，可使用另选机构将转子护罩朝向发电机或最终固定件移动。例如，在这种情况下，可以使用液压提升设备来对转子护罩相对于发电机的定位提供非常严密的控制。

而图5示出了当发电机被降低到基座100上使得护罩70被接纳在发电机24的中央中空部分内时护罩70相对于发电机24的初始定位，图6示出示了护罩70就位的发电机的局部剖视图。从该图中可以看出，护罩70现在位于如图4所示的安装位置，但是发电机24被示为处于不同的取向。注意，基座100未在图6中示出，但暗示其存在。图6中的两个插入板说明了护罩70如何与发电机24的相邻部件接合。

首先参照下插入板“A”，应当理解，当护罩70完全被接纳在发电机24的中空中央部分49中时，凸缘部分74的圆周唇缘104邻接发电机外壳33的驱动端开口80。圆周唇缘104的稍微内侧是孔106的阵列，所述孔106的阵列用于将凸缘部分74固定到外壳33，如下文将参照图7所述的。

转到上插入板“B”，可以看到圆顶开口88环绕转子联轴器44，使得圆顶开口88非常靠近联轴器但不接触它。护罩70的刚度确保了即使当发电机24被置于水平取向时也能保持该间距。

图7展示了如何将护罩70附接到发电机外壳33的一种选择。这里，提供了多个支架110，所述多个支架110跨越或覆盖外壳33的相应区域和护罩70的凸缘部分74的相邻区域。从两个插入板可以看出，合适的机械紧固件112(诸如，螺栓)用于将支架110固定到适当位置。设想螺栓是优选的(因为它们易于拆卸)，但也可以使用卡入式固定装置作为替代。

值得注意的是，使用支架110在预定圆周点处连接护罩70和外壳的方法是连接这两个部件的方便方式。首先，它避免了在护罩70的整个圆周上使用直接固定的需要。其次，支架110位于可以通过外壳33的外壁中的开口访问的区域中。在该实施方式中，将注意到，外壳33的横截面通常为正方形，但是外壳的角部区域114是敞开的以提供对其内部的访问。

便利地，上述将发电机24降低到护罩70上以达到正确对准位置，然后将护罩70固定到外壳33的方法是组装这两个部件的有效方式。由于护罩70被支撑在其凸缘部分74上，因此它提供了非常稳定的位置或基准，在该位置或基准上将发电机24降低到位。如上所述，可以在基座和/或护罩70上提供合适的对准结构，以便在发电机就位之前将护罩70定位到正确位置。因此，组装工人在组装发电机和护罩时只需要为他们自己关心单个悬挂负载，这提供了更有效和更安全的组装过程。

上述特定实施方式例示了可以执行本发明的一种方式。上面还描述了一些变型，但是技术人员可以想到在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下可以对特定实施方式做出的其它改变和修改。

在上述实施方式中，已经描述了组装过程可以包括将转子护罩70布置在基座100上，将发电机布置在转子护罩上方，对准两个部件，然后将发电机降低到转子护罩上，使得转子护罩70的直立圆顶部分72被接纳到发电机的内部容积中。然而，设想将转子护罩70降低到发电机中也是可接受的。在这样的实施方式中，发电机外壳33被支撑在基座100上，但是被支撑在发电机24的开口端中央中空部分49向上所指向的取向上。因此，在该位置，发电机24准备好接纳转子护罩。转子护罩70然后可以与中央中空部分49对齐地直接布置在发电机24上方，根据需要由提升装置支撑，例如，如结合先前实施方式所讨论的提升缆索102。一旦对准，转子护罩70和发电机24可通过朝向发电机24降低转子护罩70而相对于彼此移动，以使得转子护罩的圆顶部分72被接纳到发电机24的中央中空部分49中。一旦组装了两个部件，它们就可以适当地固定在一起，例如，以参照前面的实施方式所讨论的方式固定在一起。

Claims (21)

1.一种用于风力涡轮机的电力发电机，所述电力发电机包括：

发电机外壳，所述发电机外壳容纳处于径向向外位置的定子以及处于径向向内位置的转子，其中，所述转子包括绕旋转轴线布置并限定中央中空部分的圆柱形环结构，

所述电力发电机还包括附接到所述发电机外壳并绕所述旋转轴线延伸的转子护罩，其中，所述转子护罩包括圆顶部分，所述圆顶部分延伸到所述转子的所述中央中空部分中以保护所述转子的所述圆柱形环结构，

其中，所述转子护罩沿着所述旋转轴线仅在其一端处连接到所述发电机外壳，使得所述圆顶部分在另一端处像悬臂那样突出。

2.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述转子护罩包括从所述圆顶部分径向向外张开的凸缘部分。

3.根据权利要求2所述的电力发电机，其中，所述凸缘部分被固定到所述发电机外壳。

4.根据权利要求3所述的电力发电机，其中，一个或更多个固定支架与所述凸缘部分和所述发电机外壳的相应区域交叠，以便将所述凸缘部分固定到所述发电机外壳。

5.根据权利要求3或4所述的电力发电机，其中，所述凸缘部分被固定到所述发电机外壳的限定中心开口的环形凸缘。

6.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述转子护罩包括多个可分离的部分。

7.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述转子护罩被成形为在其径向向内表面中限定一个或更多个通道。

8.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述圆顶部分限定开口。

9.根据权利要求8所述的电力发电机，其中，所述开口绕所述旋转轴线延伸。

10.根据权利要求8或9所述的电力发电机，其中，所述转子护罩被构造成使得所述圆顶部分的所述开口被定位成靠近所述转子的驱动部件。

11.根据权利要求10所述的电力发电机，其中，所述圆顶部分的所述开口限定与所述转子的所述驱动部件的预定间距。

12.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述转子护罩至少部分由光学透明材料制成。

13.一种发电组件，所述发电组件包括齿轮箱和根据前述权利要求中任一项所述的电力发电机，其中，所述齿轮箱的输出轴与所述旋转轴线同轴。

14.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、能够旋转地联接到所述塔架的机舱、安装到所述机舱的旋转毂、以及联接到所述毂的多个风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机包括根据权利要求1至12中任一项所述的电力发电机或根据权利要求13所述的发电组件。

15.一种组装用于风力涡轮机的电力发电机的方法，所述方法包括：

提供包括发电机外壳的发电机，所述发电机外壳容纳处于向外位置的定子以及处于向内位置的转子，其中，所述转子包括绕旋转轴线布置的圆柱形环结构，以限定中央中空部分，

提供转子护罩，所述转子护罩包括径向外部的凸缘部分和从所述凸缘部分立起的径向内部的圆顶部分，

定向所述发电机，使得所述旋转轴线基本竖直，

将所述转子护罩与所述发电机对准，使得所述转子护罩的所述圆顶部分与所述转子的所述中央中空部分对齐，

使所述发电机和所述转子护罩相对于彼此移动，使得所述转子护罩的所述圆顶部分被接纳到所述转子的所述中央中空部分中，

将所述转子护罩的所述凸缘部分固定到所述发电机外壳。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，

提供所述转子护罩的步骤包括：将所述转子护罩放置在基座上，

其中，在所述发电机和所述转子护罩相对于彼此移动之前，所述发电机被支撑在所述转子护罩上方，并且

其中，使所述发电机相对于所述转子护罩移动的步骤包括：将所述发电机朝向所述转子护罩移动。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，

提供所述发电机的步骤包括：将所述发电机放置在基座上，

其中，在所述发电机和所述转子护罩相对于彼此移动之前，所述转子护罩被支撑在所述发电机上方，并且

其中，使所述发电机相对于所述转子护罩移动的步骤包括：将所述转子护罩朝向所述发电机移动。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述基座包括对准结构。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述凸缘部分固定到所述发电机外壳的步骤还包括：将一个或更多个支架定位在所述发电机外壳上，所述支架覆盖所述发电机外壳的相应区域和所述转子护罩的所述凸缘部分的相邻区域；将所述支架紧固到所述发电机外壳和所述凸缘部分。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述支架被定位在所述发电机外壳中的通过所述发电机外壳的外壁中的开口访问的区域上。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述支架被定位在所述发电机外壳的轴向面向的带凸缘开口上。