專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
考慮到風(fēng)力渦輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造，總體上具有兩種主要類(lèi)型的風(fēng)力 渦輪機(jī)。第一種風(fēng)力渦輪機(jī)是更加典型的風(fēng)力渦輪機(jī)，包括布置在主 軸和風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)之間的齒輪箱。第二種風(fēng)力渦輪機(jī)是包括直 接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的無(wú)齒輪類(lèi)型。這種直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)可制造成同步發(fā)電 機(jī)，具有巻繞轉(zhuǎn)子或連接在轉(zhuǎn)子上的永磁體，或者它可設(shè)計(jì)成可選擇 類(lèi)型的發(fā)電機(jī)。獨(dú)立于直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的所述類(lèi)型，希望的是即使風(fēng) 力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、主軸和直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)受到載荷，在風(fēng)力渦輪機(jī)和直 接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的各自操作過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙寬 度最好保持穩(wěn)定，或者至少在一定誤差內(nèi)。
因此，開(kāi)發(fā)了包括直接被驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造的 不同軸承配置。迄今為止，直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的典型軸承配置是雙軸承 配置。由此連接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)兩個(gè)軸承朝 著固定內(nèi)軸或靜止內(nèi)軸支承。定子在一側(cè)連接到固定內(nèi)軸上。因此， 轉(zhuǎn)子可相對(duì)于定子圍繞固定內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。具有這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪機(jī)例
如在EP1641102A1和US483199B2中描述。特別是在整個(gè)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)不 僅受到重力和慣性力矩而且受到不平衡的磁引力時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的缺陷 在于定子的一側(cè)支承使其難以在定子的未支承側(cè)將氣隙的寬度保持至 少大致恒定。為了減小此缺陷，具有這種雙軸承配置的直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)需要大和沉重的定子支承結(jié)構(gòu)，能夠吸收定子的相對(duì)大的彎曲力矩。 這種定子結(jié)構(gòu)包括具有多個(gè)支承臂的支承構(gòu)造。
在可選擇的構(gòu)造中，雙軸承配置通過(guò)單個(gè)軸承代替，其中固定內(nèi) 軸承部分連接在固定內(nèi)軸上，并且轉(zhuǎn)動(dòng)外軸承部分支承直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)子。包括具有單個(gè)軸承的直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)在 US2006/0152014A1以及W002/057624A1中披露。雙軸承通過(guò)單個(gè)軸承
代替基本上不改變單邊支承的定子結(jié)構(gòu)的缺陷。
在某些其它的解決方案中，固定內(nèi)軸的概念通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的概念來(lái)代替。由于按照轉(zhuǎn)動(dòng)軸的概念，發(fā)電機(jī)的定子在兩側(cè)支承，更容易將 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙保持至少大致恒定。公知的轉(zhuǎn)動(dòng)軸概 念具有兩種變型， 一種具有雙軸承配置， 一種具有四軸承配置。
按照雙軸承配置，發(fā)電機(jī)的軸承用作風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸的軸承， 主軸連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子上。定子結(jié)構(gòu)朝著主軸支承，并且連接
到風(fēng)力渦輪機(jī)的底板上。具有這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪機(jī)在US7119453B2 以及WO03/023943A2中披露。這種結(jié)構(gòu)的缺陷在于定子結(jié)構(gòu)需要設(shè)置 尺寸來(lái)吸收和傳遞所有的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子載荷(即風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的 重量)以及所有不對(duì)稱(chēng)的空氣動(dòng)力栽荷，以便將氣隙的寬度保持在所 需誤差內(nèi)。在大型風(fēng)力渦輪機(jī)上，這造成非常沉重和昂貴的定子結(jié)構(gòu)。
在四軸承配置中，風(fēng)力渦輪機(jī)的在其一端處連接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn) 子上的主軸通過(guò)其本身兩個(gè)軸承支承，并且在其另一端處承載直接驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)。直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)具有雙軸承配置，以便轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)對(duì)中。 這種風(fēng)力渦輪機(jī)的實(shí)例在US6781276B1中描述。在此安裝主軸的配置 中，發(fā)電機(jī)定子通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承載，并且扭矩經(jīng)由扭矩臂配置從發(fā) 電機(jī)傳遞到風(fēng)力渦輪機(jī)底板。扭矩臂配置需要包括一定的例如通過(guò)橡 膠元件實(shí)現(xiàn)的柔性，允許主軸-發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)和渦輪機(jī)底板之間微小的不 對(duì)準(zhǔn)。定子在轉(zhuǎn)子上的雙邊支承允許重量相對(duì)輕的定子結(jié)構(gòu)。這種結(jié) 構(gòu)的主要缺陷在于全部扭矩至少部分經(jīng)過(guò)軸承。另外，對(duì)于大型風(fēng)力 渦輪機(jī)來(lái)說(shuō)，扭矩臂配置變成相當(dāng)沉重的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種以如下方式最初描述的風(fēng)力渦輪 機(jī)，即風(fēng)力渦輪機(jī)最好具有相對(duì)重量輕的結(jié)構(gòu)。
此目的通過(guò)一種用于包括保持裝置、主軸和直接驅(qū)動(dòng)或直接被驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)新穎地實(shí)現(xiàn)，其包括具有第一和第二支承元 件的轉(zhuǎn)子和具有第一和第二支承元件的定子，其中主軸通過(guò)第一和笫 二軸承相對(duì)于保持裝置樞轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的第一支承元件和主軸至少間接相
互連接，定子的第一支承元件通過(guò)第三軸承支承在主軸上和/或轉(zhuǎn)子的 第一支承元件上，定子的第二支承元件和保持裝置相互連接，并且轉(zhuǎn) 子的第二支承元件通過(guò)第四軸承支承在保持裝置和/或定子的第二支 承元件上，因此，本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)包括四軸承配置。由此第一和 第二軸承支承與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子連接的主軸。主軸將風(fēng)力渦輪機(jī)扭矩傳遞到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并且最好在發(fā)電機(jī)的前側(cè)支承發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和發(fā) 電機(jī)的定子。其第一支承元件至少間接牢固配置在主軸上的轉(zhuǎn)子因此 通過(guò)主軸經(jīng)由主軸上的至少間接牢固配置直接支承，定子經(jīng)由第三軸 承支承，第三軸承至少間接配置在主軸和/或轉(zhuǎn)子的第一支承元件上， 并且連接到定子的第一支承元件上。在發(fā)電機(jī)的另一側(cè)上，最好在發(fā) 電機(jī)的后側(cè)，發(fā)電機(jī)支承在保持裝置上。其第二支承元件至少間接牢 固配置在保持裝置上的定子因此通過(guò)保持裝置經(jīng)由保持裝置上的至少 間接牢固配置直接支承，轉(zhuǎn)子經(jīng)由第四軸承支承，第四軸承至少間接 配置在保持裝置和/或定子的第二支承元件上，并且連接到定子的第二 支承元件上。
根據(jù)本發(fā)明風(fēng)力渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠和主軸一起轉(zhuǎn) 動(dòng)。另外，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子在發(fā)電機(jī)的兩側(cè)上支承。因此，由于 轉(zhuǎn)子和定子的支承元件形式的兩側(cè)支承，本發(fā)明的概念可以在發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子和定子之間保持相對(duì)窄小的良好限定的氣隙。因此，不僅轉(zhuǎn)子 而且定子以及整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)能夠構(gòu)造成重量更輕。除了來(lái)自于風(fēng)力 渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸的載荷之外，第一和笫二軸承承栽發(fā)電機(jī)的大致一
半重量；發(fā)電機(jī)的大致另一半重量直接支承在保持裝置上。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，轉(zhuǎn)子的第一支承元件包括第一環(huán)狀或環(huán)形 轉(zhuǎn)子端板和/或轉(zhuǎn)子的笫二支承元件包括第二環(huán)狀或環(huán)形轉(zhuǎn)子端板。以 類(lèi)似方式，定子的第一支承元件包括第一環(huán)狀或環(huán)形定子端板，和/或 定子的第二支承元件包括第二環(huán)狀或環(huán)形定子端板。轉(zhuǎn)子和定子的所
有所述的支承元件最好成形為環(huán)形端板。
在本發(fā)明的另一變型中，轉(zhuǎn)子和/或定子的例如至少一個(gè)環(huán)形端板 的至少一個(gè)支承元件相對(duì)于主軸的中心軸線大致垂直配置，和/或其中 例如至少一個(gè)環(huán)形端板的至少一個(gè)支承元件在主軸的中心軸線的方向 上至少部分地具有一定程度的柔性。最好是特別是環(huán)形端板形式的所 有支承元件相對(duì)于主軸的中心軸線大致垂直配置。由此，四個(gè)環(huán)形端 板大致相互平行配置。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)支承元件和定子的至少一 個(gè)支承元件在主軸的中心軸線的方向上至少部分地具有一定程度的柔 性。最好是，牢固支承在主軸上的轉(zhuǎn)子的例如第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板的第 一支承元件以及牢固支承在保持裝置上的定子的例如第二環(huán)形定子端板的第二支承元件在主軸的中心軸線的方向上至少部分地具有一定程 度的柔性。
四軸承結(jié)構(gòu)或配置可有時(shí)是靜態(tài)不確定的。在這種情況下，由于 安裝誤差造成的任何不對(duì)準(zhǔn)或由于主軸和/或直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的重力
均勻載荷分布，繼而造成軸承過(guò)早失效。因此，特別是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子 和定子的環(huán)形端板的支承元件相對(duì)于主軸的中心軸線大致垂直配置， 并且轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)環(huán)形端板和定子的至少一個(gè)環(huán)形端板在主軸的中 心軸線的方向上至少部分地具有一定足夠程度的柔性。如上所述，最
好是牢固支承在主軸上的第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板以及牢固支承在保持裝置 上的笫二環(huán)形定子端板在主軸的中心軸線的方向上至少部分地具有一
定程度的柔性。由于它們分別牢固支承在主軸和保持裝置上，選擇具 有一定柔性的這些環(huán)形端板。以此方式，在例如第一定子端板和第二 轉(zhuǎn)子端板包括柔性時(shí)可以避免在第三和第四軸承上出現(xiàn)的較高載荷。
因此，四軸承配置的靜態(tài)不確定性的潛在問(wèn)題在本發(fā)明的此實(shí)施 例的情況下通過(guò)形成第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板和第二環(huán)形定子端板在主軸的 中心軸線的方向上具有足夠柔性來(lái)消除。這些環(huán)形端板用作在徑向上 牢固支承轉(zhuǎn)子和定子的薄膜，以便保持氣隙，但是容易柔曲，以便使 得主軸彎曲，而沒(méi)有很大阻力。由此環(huán)形端板最好是平的，并且依據(jù) 材料具有如下的尺寸和/或環(huán)形端板的結(jié)構(gòu)，使得環(huán)形端板具有相對(duì)小 的彎曲剛性。在例如主軸由于偏轉(zhuǎn)而稍微移位時(shí)，它們簡(jiǎn)單被動(dòng)柔曲， 同時(shí)保持氣隙的寬度。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，轉(zhuǎn)子包括相互連接轉(zhuǎn)子的第一和第二 支承元件的結(jié)合元件。通常，轉(zhuǎn)子的結(jié)合元件是在轉(zhuǎn)子的例如永磁體 的外周邊部件上承載的環(huán)形元件。
按照本發(fā)明的變型，定子包括相互連接定子的第一和第二支承元 件的殼體元件。最好是定子的第一支承元件、定子的第二支承元件以 及殼體元件形成大致中空的圓柱體，類(lèi)似于圍繞轉(zhuǎn)子配置的殼體.通 常，定子的殼體元件是在定子的例如電氣定子元件的內(nèi)周邊電氣部件 上承載的環(huán)形元件。
按照本發(fā)明的另一變型，第四軸承包括內(nèi)軸承殼和外軸承殼，其 中第四軸承的內(nèi)軸承殼連接到保持裝置和/或定子的第二支承元件上。由于定子的第二支承元件連接到保持裝置上，第四軸承的內(nèi)軸承殼通 常牢固地、但可拆卸地連接到定子的第二支承元件或保持裝置上。
在本發(fā)明的變型中轉(zhuǎn)子的第二支承元件和第四軸承的外軸承殼相 互連接。通常，轉(zhuǎn)子的第二支承元件牢固、但可拆卸地連接到第四軸 承的外軸承殼上。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第三軸承包括內(nèi)軸承殼和外軸承殼， 其中第三軸承的內(nèi)軸承殼和主軸相互連接。最好是，第三軸承的內(nèi)軸
承殼牢固、但可拆卸地連接在主軸上。
按照本發(fā)明的變型，轉(zhuǎn)子的第一支承元件和第三軸承的內(nèi)軸承殼 相互連接'最好是轉(zhuǎn)子的第一支承元件牢固、但可拆卸地連接在第三 軸承的內(nèi)軸承殼上。
在本發(fā)明的另一變型中，定子的笫一支承元件和第三軸承的外殼 相互連接。最好是，定子的第一支承元件牢固、但可拆卸地連接在第 三軸承的外軸承殼上。
在本發(fā)明的另一變型中，保持裝置包括底板和/或主框架和/或固 定軸。最好是例如保持臂形式的主框架配置在底板上，并且固定軸連 接在主框架上。在本發(fā)明的實(shí)施例中，主軸通過(guò)第一和第二軸承在固 定軸上樞轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔，其中直接驅(qū)動(dòng)發(fā) 電機(jī)配置在塔的逆風(fēng)側(cè)或順風(fēng)側(cè)上。


下面將參考示意附圖來(lái)更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 圖1表示本發(fā)明風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分；以及 圖2以放大形式表示主軸和圖1的風(fēng)力渦輪機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī) 的一部分。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示本發(fā)明風(fēng)力渦輪機(jī)1的第一實(shí)施例，包括配置在風(fēng) 力渦輪機(jī)1的塔3的逆風(fēng)側(cè)上的本發(fā)明直接驅(qū)動(dòng)或直接被驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī) 2
塔凸緣4配置在塔3的頂部上。保持裝置配置在塔凸緣4上，在 本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的情況下包括底板5、保持臂6形式的保持框架以 及靜止或固定中空軸7。底板5連接在塔凸緣4上。風(fēng)力渦輪機(jī)l以未明確表示的方式包括偏航系統(tǒng)，以便和風(fēng)力渦輪機(jī)1的直接或間接連
接到底板5上的其它部件一起圍繞塔3的中心軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)1 的底板5。
保持臂6以其底座側(cè)直接配置在底板5上。在其它側(cè)上，保持臂6 包括凸緣8。固定軸7通過(guò)凸緣9連接到凸緣8上。保持臂6的環(huán)形凸 緣8和固定軸7的環(huán)形凸緣9通過(guò)圍繞環(huán)形凸緣配置的多個(gè)螺栓栓接 在一起。
主軸10或主轉(zhuǎn)子管10通過(guò)第一主軸承11和第二主軸承12在固 定軸7上樞轉(zhuǎn)。通過(guò)固定軸7支承的每個(gè)主軸承11、 12包括內(nèi)部和外 部軸承殼。兩個(gè)主軸承l(wèi)l、 12的內(nèi)部軸承殼安裝在固定軸7上，而兩 個(gè)主軸承l(wèi)l、 12的外部軸承殼安裝在主軸10內(nèi)側(cè)。
在前端上，主軸10包括環(huán)形凸緣13。環(huán)形凸緣13牢固但可拆卸 地連接到風(fēng)力渦輪機(jī)1的輪轂14上。輪轂14包括用于三個(gè)未明確示 出、但公知的轉(zhuǎn)子葉片的三個(gè)安裝裝置。
在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的情況下，所述直接驅(qū)動(dòng)或直接被驅(qū)動(dòng)發(fā) 電機(jī)大致圍繞主軸10配置。直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2包括轉(zhuǎn)子16或轉(zhuǎn)子配 置16以及定子17或定子配置17。
在本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例的情況下，轉(zhuǎn)子16包括第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板18 形式的第一支承元件18、第二環(huán)形轉(zhuǎn)子端板19形式的第二支承元件 19以及相互連接第一轉(zhuǎn)子端板18和第二轉(zhuǎn)子端板19的環(huán)形結(jié)合元件 20。如圖2所示，結(jié)合元件20包括前側(cè)上的凸緣21以及后側(cè)上的凸 緣22。第一或前部轉(zhuǎn)子端板18具有凸緣23，并且第二或后部轉(zhuǎn)子端 板19具有凸緣24。在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的情況下，凸緣21和23以 及凸緣22和24栓接在一起，以便形成轉(zhuǎn)子16。由此結(jié)合元件20圍繞 其外周邊承栽未詳細(xì)示出的永磁體25。
在本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例的情況下，定子17包括第一環(huán)形定子端板26 形式的第一支承元件26、第二環(huán)形定子端板27形式的第二支承元件 27以及相互連接第一定子端板26和第二定子端板27的環(huán)形殼體元件 28。如圖2所示，殼體元件28具有前側(cè)上的凸緣29和后側(cè)上的凸緣 30。第一或前部定子端板26具有凸緣31，并且第二或后部定子端板 27具有凸緣32。在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的情況下，凸緣29和31以及 凸緣30和32栓接在一起，以便形成定子17。由此殼體元件28圍繞其內(nèi)周邊承載未詳細(xì)示出、但公知的電氣定子元件33，例如定子繞組、 定子軛等。
定子17的電氣定子元件33和轉(zhuǎn)子16的永磁體25以中間環(huán)形氣 隙34相對(duì)配置。氣隙34的寬度非常小，使得氣隙34在圖2中未明確 示出。下面，只說(shuō)明氣隙34位于轉(zhuǎn)子16和定子17之間。
為了使得定子16和主軸IO—起圍繞主軸10的中心軸線A相對(duì)于 定子17轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)力渦輪機(jī)l、特別是直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2包括第三或前 部發(fā)電機(jī)軸承35以及第四或后部發(fā)電機(jī)軸承36。
第三軸承35在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的情況下連接在主軸10的凸 緣37上。更準(zhǔn)確的是第三軸承35的內(nèi)軸承殼38牢固連接在主軸10 的凸緣37上。第三軸承35的內(nèi)軸承殼38另外牢固連接在支承轉(zhuǎn)子16 的前部的第一轉(zhuǎn)子端板18上。第三軸承35的外軸承殼39牢固連接在 支承定子17的前部的第一定子端板26上。
定子17的后部通過(guò)牢固連接在固定軸7的凸緣9以及保持裝置上 的第二定子端板27支承。在本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例的情況下，第四軸承36 的內(nèi)軸承殼40牢固連接在第二定子端板27上，并且支承轉(zhuǎn)子16后部 的笫二轉(zhuǎn)子端板19牢固連接在第四軸承36的外軸承殼41上。
根據(jù)包括主軸10、笫一主軸承l(wèi)l、第二主軸承12、轉(zhuǎn)子16、定 子17、第三軸承35和第四軸承36的所述配置，主軸IO在風(fēng)力渦輪機(jī) 1的操作中和轉(zhuǎn)子16 —起相對(duì)于定子17轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的情況下，為了避免四軸承配置靜態(tài)不確 定的情況，牢固支承在主軸10上的第一轉(zhuǎn)子端板18和牢固支承在保 持裝置上的第二定子端板27在主軸10的中心軸線A的方向上包括一 定和足夠程度的柔性。由此這些端板18、 27用作將轉(zhuǎn)子16和定子17 在徑向上大致牢固支承的薄膜，以便保持氣隙34的寬度，但是容易柔 曲，使得主軸10彎曲而沒(méi)有大的阻力。特別是端板18、 27具有使其 具有相對(duì)小的彎曲剛性的尺寸。在例如主軸10由于偏轉(zhuǎn)而略微移位時(shí)， 它們簡(jiǎn)單被動(dòng)柔曲。因此在主軸10出現(xiàn)彎曲時(shí)，與轉(zhuǎn)子16和定子連 接，第一轉(zhuǎn)子端板18和第二定子端板27在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線A的方向上大致 以各自方式彎曲，其中氣隙34的寬度保持大致恒定或者在所需誤差內(nèi)。
由于四軸承配置，除了來(lái)自于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸IO的載荷之 外，兩個(gè)主軸承l(wèi)l、 12承載發(fā)電機(jī)2的大致一半的重量，發(fā)電機(jī)2的大致另一半的重量直接支承在保持裝置上。第三或前部發(fā)電機(jī)軸承35 承栽定子17的大致一半的重量，定子17的大致另一半的重量支承在 保持裝置上。第四或后部發(fā)電機(jī)軸承36承載轉(zhuǎn)子16的大致一半的重 量，轉(zhuǎn)子16的大致另一半的重量支承在主軸10。
根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的所述結(jié)構(gòu)或構(gòu)造，特別根據(jù)包括第三和第四軸 承的所述發(fā)電機(jī)配置，轉(zhuǎn)子16和定子17在兩側(cè)支承，即前側(cè)和后側(cè)。 這使得轉(zhuǎn)子重量更輕，特別是定子結(jié)構(gòu)重量更輕，其中特別是端板等 定子支承結(jié)構(gòu)的定子結(jié)構(gòu)尺寸更小，以便在風(fēng)力渦輪機(jī)1的操作中， 沿著中心軸線A的方向并圍繞周邊，將氣隙34保持在所需誤差內(nèi)。
不同于本發(fā)明的所述實(shí)施例，第一定子端板26和笫二環(huán)形定子端 板19能夠在主軸10的中心軸線A的方向上包括一定程度的柔性，而 第一轉(zhuǎn)子端板18和第二環(huán)形定子端板27不具有這種柔性。同樣在這 種情況下，氣隙34的寬度能夠保持大致恒定或者至少在所需誤差內(nèi)。
具有一定柔性的環(huán)形轉(zhuǎn)子端板和環(huán)形定子端板不需要在整個(gè)端板 上具有柔性。因此，環(huán)形端板能夠具有不同區(qū)域。各自環(huán)形轉(zhuǎn)子端板 可具有例如用于連接第三軸承的相對(duì)剛性的區(qū)域，以及在中心軸線A 的方向上具有所述柔性的區(qū)域。以相同方式，各自環(huán)形定子端板可具 有例如用于連接第四軸承的相對(duì)剛性區(qū)域，以及在中心軸線A的方向 上具有所述柔性的區(qū)域。
第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板能夠直接配置在主軸上。在這種情況下，第三 軸承能夠直接連接到主軸或者第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板上。
不需要將笫四軸承連接到第二環(huán)形定子端板上。第四軸承還能夠 直接連接到例如固定軸或保持框架或臂的保持裝置上。
通常，環(huán)形端板由適當(dāng)金屬或金屬合金制成。
不同于以上描述，直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)還能夠配置在塔的順風(fēng)側(cè)上。
順便，風(fēng)力渦輪機(jī)l包括通常稱(chēng)為機(jī)艙的殼體H，機(jī)搶包括發(fā)電機(jī) 2和至少一部分保持裝置。
權(quán)利要求
1. 風(fēng)力渦輪機(jī)，包括保持裝置(5、6、7)；主軸(10)；以及直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(2)，包括轉(zhuǎn)子(16)，具有第一和第二支承元件(18、19)；以及定子(17)，具有第一和第二支承元件(26、27)；其中主軸(10)相對(duì)于保持裝置(5、6、7)通過(guò)第一軸承(11)和第二軸承(12)樞轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子(16)的第一支承元件(18)和主軸(10)相互連接；定子(17)的第一支承元件(26)通過(guò)第三軸承(35)支承在主軸(10)和/或轉(zhuǎn)子(16)的第一支承元件(18)上；定子(17)的第二支承元件(27)和保持裝置(5、6、7)相互連接；以及轉(zhuǎn)子(16)的第二支承元件(19)通過(guò)第四軸承(36)支承在保持裝置(5、6、7)和/或定子(17)的第二支承元件(27)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(16)的 第一支承元件(18 )包括第一環(huán)形轉(zhuǎn)子端板(18 )和/或轉(zhuǎn)子(16 )的 第二支承元件(19 )包括第二環(huán)形轉(zhuǎn)子端板(19 )，和/或其中定子(17 ) 的第一支承元件(26)包括第一環(huán)形定子端板(26)和/或定子(17) 的第二支承元件(27)包括笫二環(huán)形定子端板(27)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(16) 和/或定子(17)的至少一個(gè)支承元件(18、 27)相對(duì)于主軸(10)的 中心軸線(A)大致垂直配置，和/或其中至少一個(gè)支承元件(18、 27) 在主軸(10)的中心軸線(A)的方向上至少部分地具有一定程度的柔 性。
4. 如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(16)的 至少一個(gè)支承元件(18)和定子(17)的至少一個(gè)支承元件(27)在 主軸(10)的中心軸線(A)的方向上至少部分地具有一定程度的柔性。
5. 如權(quán)利要求3或4所迷的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，牢固支承 在主軸(10)上的轉(zhuǎn)子(16)的第一支承元件(18)以及牢固支承在 保持裝置(5、 6、 7)上的定子(17)的第二支承元件(27)在主軸(10)的中心軸線(A)的方向上至少部分地具有一定程度的柔性。
6. 如權(quán)利要求l-5任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(16) 包括相互連接轉(zhuǎn)子(16)的第一和第二支承元件(l8、 19)的 結(jié)合元件(20)。
7. 如權(quán)利要求l-6任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，定子(17) 包括相互連接定子(l7)的第一和第二支承元件(26、 27)的 殼體元件(28)。
8. 如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，定子(17)的 第一支承元件(26 )、定子(17 )的第二支承元件(27 )以及殼體元件(28)形成大致中空的圓柱體，類(lèi)似于圍繞轉(zhuǎn)子(16)配置的殼體。
9. 如權(quán)利要求l-8任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，第四 軸承(36)包括內(nèi)軸承殼H0)和外軸承殼(")，其中第四軸承(36) 的內(nèi)軸承殼(40)連接到保持裝置(5、 6、 7)和/或定子(l7)的第 二支承元件(27)上。
10. 如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，第 四軸承(36)包括內(nèi)軸承殼(40)和外軸承殼(")，其中轉(zhuǎn)子(IO 的第二支承元件(19 )和第四軸承(36 )的外軸承殼(")相互連接。
11. 如權(quán)利要求l-10任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，第 三軸承(35 )包括內(nèi)軸承殼(38 )和外軸承殼(39 ),其中第三軸承(35 ) 的內(nèi)軸承殼(38)和主軸(10)相互連接。
12. 如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，第 三軸承(35)包括內(nèi)軸承殼(38)和外軸承殼(39)，其中轉(zhuǎn)子(l6) 的第一支承元件(18)和第三軸承(35)的內(nèi)軸承殼(38)相互連接。
13. 如權(quán)利要求l-12任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，第 三軸承(35)包括內(nèi)軸承殼(38)和外軸承殼(39)，其中定子(l7) 的第一支承元件(26 )和笫三軸承(35 )的外軸承殼(39 )相互連接。
14. 如權(quán)利要求l-13任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，保 持裝置包括底板(5)和/或主框架(6)和/或固定軸(7)。
15. 如權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，主框架(6) 配置在底板(5 )上，并且固定軸(7 )連接在主框架(6 )上。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，主軸 (10)通過(guò)笫一軸承(11)和笫二軸承(l2)在固定軸(7)上樞轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求1或16任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，包括塔(3)， 其中直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(2)配置在塔(3)的逆風(fēng)側(cè)或順風(fēng)側(cè)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)包括保持裝置、主軸、以及直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)包括具有第一和第二支撐元件的轉(zhuǎn)子以及具有第一和第二支撐元件的定子；其中主軸相對(duì)于保持裝置通過(guò)第一軸承和第二軸承樞轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子的第一支撐元件和主軸相互連接；定子的第一支撐元件通過(guò)第三軸承支撐在主軸和/或轉(zhuǎn)子的第一支撐元件上；定子的第二支撐元件和保持裝置相互連接；以及轉(zhuǎn)子的第二支撐元件通過(guò)第四軸承支撐在保持裝置和/或定子的第二支撐元件上。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101446268SQ200810178749
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者H·斯蒂斯達(dá)爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司