風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法

專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種風(fēng)カ渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)通常用于將電カ供給到電網(wǎng)中。這種風(fēng)力渦輪機(jī)通常包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子轂和多個葉片。轉(zhuǎn)子被設(shè)定成在風(fēng)カ影響葉片的情況下轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(“直接驅(qū)動”)或者通過使用變速箱驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。變速箱形成風(fēng)カ渦輪機(jī)的維護(hù)最密集的部件之一。變速箱需要被有規(guī)律地檢查，而且不總是耗盡它們期望的使用壽命；變速箱或變速箱的某些部件有時需要被過早地替換。這是由于變速箱會經(jīng)受較高的載荷和變動載荷。特別地，可能通過轉(zhuǎn)子軸傳遞到變速箱的葉片上的彎曲載荷可以是破壞性的。例如從W02005/103489中已知的直接驅(qū)動的風(fēng)カ渦輪機(jī)沒有遇到與變速箱有關(guān)的問題。然而，由于速度沒有増大，所以發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動得非常緩慢。結(jié)果，通常需要較昂貴的大型發(fā)電機(jī)以能夠以有效方式發(fā)電。另外，當(dāng)彎曲載荷和運(yùn)動(以及對應(yīng)的變形)通過轉(zhuǎn)子軸傳遞到發(fā)電機(jī)時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)定子之間無法維持受控的氣隙。較高的彎曲載荷甚至?xí)?dǎo)致發(fā)電機(jī)的部件例如其軸承結(jié)構(gòu)損壞。對這樣的發(fā)電機(jī)部件的替換或修理由于發(fā)電機(jī)及其部件的尺寸和相關(guān)成本而會是非常昂貴的。而且，就更為一體化的直接驅(qū)動的風(fēng)カ渦輪機(jī)設(shè)計而言，所述風(fēng)カ渦輪機(jī)設(shè)計沒有轉(zhuǎn)子軸并且在轂或其葉片與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子之間具有直接聯(lián)接器(例如從DE10255745已知)，彎曲運(yùn)動和變形從轂直接傳遞到轉(zhuǎn)子和/或定子，從而更加難以使氣隙變化最小化。彎曲載荷和變形從葉片和轂傳遞到發(fā)電機(jī)的原因在于風(fēng)カ渦輪機(jī)構(gòu)造。在大多數(shù)傳統(tǒng)的風(fēng)カ渦輪機(jī)中，轉(zhuǎn)子轂安裝在轉(zhuǎn)子軸的一個端部上。轉(zhuǎn)子軸可轉(zhuǎn)動地安裝在風(fēng)カ渦輪機(jī)的頂部上的機(jī)艙內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)中。從而，轉(zhuǎn)子形成懸伸結(jié)構(gòu)，所述懸伸結(jié)構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)矩，但是另外由于轂和葉片的重量以及葉片上的載荷而傳遞周期性的彎曲載荷。這些彎曲載荷傳遞到發(fā)電機(jī)(就直接驅(qū)動的渦輪機(jī)而言)，導(dǎo)致氣隙變化。DE102004030929公開了ー種直接驅(qū)動的風(fēng)カ渦輪機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)布置在風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的前方，機(jī)艙和塔布置在風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的下方。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的后部分聯(lián)接到風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子。與該設(shè)計有關(guān)的ー個問題是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中引入彎曲載荷。W001/59296公開了ー種直接驅(qū)動的風(fēng)カ渦輪機(jī)，其包括具有多個葉片的轂，轂相對于軸部件可轉(zhuǎn)動地安裝。渦輪機(jī)的轂借助多個連接構(gòu)件連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述多個連接構(gòu)件是難以扭轉(zhuǎn)的，但是屈服于彎曲運(yùn)動。借助這種構(gòu)造，由于轂和葉片的重量所產(chǎn)生的載荷經(jīng)由框架更加直接地傳遞到塔，而轉(zhuǎn)子主要將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)，從而基本上減小了發(fā)電機(jī)的不期望的變形。這表示該直接驅(qū)動的風(fēng)カ渦輪機(jī)相對于其它現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)カ渦輪機(jī)具有較大的改進(jìn)，但是不能完全避免彎曲載荷從轉(zhuǎn)子傳遞到發(fā)電機(jī)。因而，仍然需要ー種直接驅(qū)動的風(fēng)カ渦輪機(jī)，其中可以基本減少彎曲載荷和運(yùn)動從轉(zhuǎn)子轂傳遞到發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的目的是滿足該需要。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將從以下本發(fā)明的說明而變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供ー種風(fēng)カ渦輪機(jī)，所述風(fēng)カ渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子轂和ー個或多個轉(zhuǎn)子葉片，并且所述發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，轂可轉(zhuǎn)動地安裝在框架上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子包括承載磁性元件或電磁元件的承載結(jié)構(gòu)，一個或多個沿圓周布置的基本軸向的突起附裝到所述轉(zhuǎn)子，其中，所述軸向突起延伸到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)中，并且在所述軸向突起中的ー個或多個與所述承載結(jié)構(gòu)之間布置有ー個或多個柔性聯(lián)接器。在本發(fā)明的該方面中，與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，相對于除了轉(zhuǎn)矩以外的載荷，風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的聯(lián)接器的硬度可以減小。來自轂的轉(zhuǎn)矩會仍然被有效地傳遞到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，但是所有其它載荷的傳遞基本減小?；驹诎l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)之間延伸的突起的設(shè)置允許風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)之間的距離減小。這可以減小塔中的彎曲載荷，這是因?yàn)榫哂腥~片的轉(zhuǎn)子轂可以定位成更加靠近塔。這也可以減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)中的彎曲載荷。在這種意義上，所提及的“柔性聯(lián)接器”應(yīng)理解為在載荷下較容易地屈服(“讓步”)的聯(lián)接器。柔性聯(lián)接器可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑霾牧侠缡菑椥圆牧匣驈幮泽w的材料，或金屬與弾性體的組合，或又一些其它適當(dāng)?shù)牟牧?。?lián)接器可以由于其形狀、材料、定位、安裝或這些的組合而實(shí)現(xiàn)它們的柔性性能。在本發(fā)明的該方面中，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之間的柔性聯(lián)接器的扭轉(zhuǎn)柔度，可以通過柔性聯(lián)接器吸收發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對于轉(zhuǎn)子轂的不完全對準(zhǔn)。此外，風(fēng)カ渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)的柔性聯(lián)接器可以減少例如與振動有關(guān)的其它問題。在某些實(shí)施例中，所述軸向突起連接到轉(zhuǎn)子轂或與其成一體地形成。在其它實(shí)施例中，軸向突起連接到安裝在轉(zhuǎn)子轂上的延伸器或與其成一體地形成。在又一些實(shí)施例中，所述軸向突起連接到轉(zhuǎn)子葉片中的一個或多個或與其成一體地形成。在這些不同的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的突起可以設(shè)置在轂上、設(shè)置在葉片上或設(shè)置在葉片的延伸器上。延伸器是布置在轂與轉(zhuǎn)子葉片的根部之間的元件，由此可以在沒有増加葉片長度的情況下增大轉(zhuǎn)子的有效直徑。如果突起(并且從而，聯(lián)接器)設(shè)置成進(jìn)ー步遠(yuǎn)離轂的轉(zhuǎn)動軸線，則在每個聯(lián)接器處的載荷可以降低。如果突起(并且從而，聯(lián)接器)設(shè)置成更加靠近轂的轉(zhuǎn)動軸線，則可以避免由于葉片彎曲所導(dǎo)致的可能問題。在又一些其它實(shí)施例中，聯(lián)接器本體連接到轉(zhuǎn)子轂，聯(lián)接器本體包括所述軸向突起。在這些實(shí)施例中，轂和其它部件的制造可以簡化。在某些實(shí)施例中，所述聯(lián)接器本體可以柔性地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子轂。在這些實(shí)施例中，在連接轉(zhuǎn)子聯(lián)接器本體處和在連接聯(lián)接器本體發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子處，例如可以設(shè)置柔性聯(lián)接器。因而，可以進(jìn)ー步減少彎曲載荷的傳遞。在某些實(shí)施例中，聯(lián)接器本體可以包括三個向后延伸的輻條。原則上，可以在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間設(shè)置任何數(shù)量的連接(突起)。三個或更多個連接點(diǎn)具有處于動態(tài)平衡的優(yōu)點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，單個軸向突起附裝到轉(zhuǎn)子，所述突起是基本圓筒形的。任選地，所述單個軸向突起被柔性地連接到轉(zhuǎn)子。在這些實(shí)施例中，突起可以在風(fēng)力潤輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間形成中間元件并且可以被柔性地連接在任ー個端部處。在某些實(shí)施例中，延伸到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)中的軸向突起延伸到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的基本中間的軸向平面。因而，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中的彎曲載荷可以被最小化。在某些實(shí)施例中，所述柔性聯(lián)接器可以是彈性材料和/或粘弾性材料的元件。因而，這些柔性聯(lián)接器從制成它們的材料中獲得它們的柔度。柔性材料可以是彈性的，在某種意義上柔性材料的變形與所施加的載荷成比例。柔性材料也可以是粘彈性的，在某種意義上柔性材料呈現(xiàn)出依賴時間的應(yīng)變。依據(jù)通常在風(fēng)カ渦輪機(jī)中產(chǎn)生的振動，弾性、粘弾性或這些的組合的應(yīng)用可以是有益的。任選地，所述柔性元件可以是預(yù)加載的柔性元件被壓縮在突起與輻條之間，以便使柔性元件不能在風(fēng)カ渦輪機(jī)操作期間放松。任選地，所述柔性元件中的至少ー個的硬度不同于所述柔性元件中的至少另ー個的硬度。在某些實(shí)施例中，聯(lián)接器包括柔性材料的元件，所述元件包括液壓室，通過所述液壓室可以修改所述元件的硬度或柔度。這種元件的示例例如在EP1566543中說明。在某些實(shí)施例中，柔性聯(lián)接器可以成對設(shè)置，所述成對的柔性聯(lián)接器在軸向突起與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)之間形成雙側(cè)聯(lián)接器。在其它實(shí)施例中，柔性聯(lián)接器可以在軸向突起與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)之間形成單側(cè)聯(lián)接器。單側(cè)聯(lián)接器會通常比雙側(cè)聯(lián)接器更容易安裝。另ー方面，雙側(cè)聯(lián)接器可以在反向載荷下更好地執(zhí)行。在某些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向承載結(jié)構(gòu)包括ー個或多個基本徑向的支柱，并且其中，所述ー個或多個柔性元件布置在軸向突起中的一個或多個與徑向支柱之間。然而，也可以使用任何其它適當(dāng)?shù)膹较虺休d結(jié)構(gòu)。任選地，基本徑向的支柱中的ー個或多個各自都連接到一對所述突起。另ー個選擇是每個突起都連接到一對所述基本徑向的支柱。在又一些其它實(shí)施例中，各個支柱都僅連接到單個突起。如上所述，這些實(shí)施例可以較容易地組裝。然而，在成對突起之間具有輻條或在成對輻條之間具有突起的實(shí)施例可以在反向載荷下更好地執(zhí)行。在某些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可以徑向地布置在發(fā)電機(jī)定子的外部。在其它實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)定子可以徑向地布置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的外部。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，甚至也能夠有其它實(shí)施例，例如，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子相對于彼此軸向地布置的構(gòu)造。


以下將參照附圖僅以非限制性示例的方式說明本發(fā)明的特定實(shí)施例，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)カ渦輪機(jī)的第一實(shí)施例；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)カ渦輪機(jī)的第二實(shí)施例；圖3a至3b示意性地示出本發(fā)明的又一些實(shí)施例；圖4a至4c示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)カ渦輪機(jī)的兩個實(shí)施例的細(xì)節(jié)；圖5a至5d示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向輻條連接突起的多種方式；圖6a至6c示意性地示出可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的聯(lián)接器的某些示例；圖7示出可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的聯(lián)接器本體的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的第一實(shí)施例。風(fēng)力渦輪機(jī)I包括轂10，所述轂10承載多個葉片(未示出)。葉片的根部直接附裝在轂處。轂10通過適當(dāng)?shù)妮S承15和16可轉(zhuǎn)動地安裝在前部框架20a上。發(fā)電機(jī)30也安裝在前部框架20a上。發(fā)電機(jī)30包括發(fā)電機(jī)定子32和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子33，它們布置在發(fā)電機(jī)殼體31內(nèi)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子33通過軸承34a和34b相對于發(fā)電機(jī)定子可轉(zhuǎn)動地安裝。前部框架20a還連接到后部框架20b，所述后部框架20b安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)塔(未示出)的頂部上。在該實(shí)施例中，轂10包括多個突起12，所述多個突起12與轂成一體地形成。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子33包括(電力)磁性元件,所述(電力)磁性元件由承載結(jié)構(gòu)35承載。突起12延伸到發(fā)電機(jī)30中，并且通過柔性元件40連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)35。在圖1中，也示出該連接的詳細(xì)視圖。單個突起具有通過兩個柔性元件40連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)35的雙側(cè)連接。柔性元件的布置確保彎曲載荷從轂到發(fā)電機(jī)的傳遞減小。即，柔性元件允許轉(zhuǎn)子轂與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間有相對位移。在所示的該實(shí)施例中，相對位移大部分沿著軸向方向，但是也略微沿著圓周方向。而且，在本發(fā)明的該方面中，轉(zhuǎn)子轂和發(fā)電機(jī)可以緊密地定位在一起，從而減小轉(zhuǎn)子轂到風(fēng)力渦輪機(jī)塔的距離并且減小塔中的彎曲載荷。在所示的實(shí)施例中，柔性聯(lián)接器是由較柔性的材料制成的元件。柔性材料元件可以是彈性的或粘彈性的。依據(jù)通常在風(fēng)力渦輪機(jī)中產(chǎn)生的振動，彈性、粘彈性或這些的組合的應(yīng)用可以是有益的。由柔性材料元件構(gòu)成的聯(lián)接器的一個方面在于這些聯(lián)接器可以容易制造和安裝，并且不需要許多維修工作。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，轂承載多個延伸器60。延伸器是用于在不增加轉(zhuǎn)子葉片長度的情況下增大轉(zhuǎn)子直徑的元件。從而，葉片的根部安裝在延伸器中，而不直接安裝在轂中。圖2的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例的不同之處在于多個其它方面突起62從延伸器60延伸到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中。這些突起可以與延伸器成一體地形成，或可以是附裝到延伸器的獨(dú)立的部件。而且，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子33通過單個軸承34 (而不是如圖1中所示的兩個軸承)可轉(zhuǎn)動地安裝在發(fā)電機(jī)定子32上。另外，延伸器60可以包括一個或多個檢查孔64，便于檢查、維修和將柔性元件連接突起62安裝到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。通過進(jìn)一步遠(yuǎn)離轂的轉(zhuǎn)動軸線設(shè)置突起(并且從而，與轉(zhuǎn)子的連接)，可以減小在每個連接點(diǎn)處的載荷。進(jìn)一步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線設(shè)置突起的其它效果在于，發(fā)電機(jī)殼體31的前部將向其環(huán)境更加敞開。為了避免過度磨損，發(fā)電機(jī)需要用適當(dāng)?shù)拇胧┍Ｗo(hù)。相對于圖1的實(shí)施例的另一個不同之處在于，發(fā)電機(jī)定子32安裝在后部框架20b上。將清楚的是定子相對于框架20的安裝可以改變。圖3a和3b示意性地示出本發(fā)明的其它實(shí)施例。在圖3a中，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子33的基部與發(fā)電機(jī)定子32的基部之間仍設(shè)有單個軸承34。突起12直接布置在轂處。發(fā)電機(jī)殼體31幾乎完全封閉。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)的前部連接到突起12。在圖3a中也示意性地示出的是風(fēng)力渦輪機(jī)塔50。附圖標(biāo)記55指示存在偏航機(jī)構(gòu)，其允許后部框架20b相對于塔的縱向軸線轉(zhuǎn)動。在圖3b的實(shí)施例中，聯(lián)接器本體13附裝到轂10。聯(lián)接器本體13基本包括板，所述板具有多個基本徑向延伸的輻條18。這些輻條18的遠(yuǎn)側(cè)端部突出到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)中并且通過柔性元件連接到該承載結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，在轂與轉(zhuǎn)子之間的連接從而比在先前所示的實(shí)施例中更加靠后布置。附裝在轂處的獨(dú)立的聯(lián)接器本體的另一個方面在于，轂可以具有更簡單的設(shè)計，所述更簡單的設(shè)計可以更容易制造。聯(lián)接器本體能(使用例如螺栓連接)可拆卸地附裝到轂。這種附裝可以在某些情況下有助于安裝和維修。在圖1至圖3中，發(fā)電機(jī)定子32在與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線基本垂直的平面中附裝到框架20，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地安裝在發(fā)電機(jī)定子上。這些類型的布置總體上由于以下原因而是優(yōu)選的框架所經(jīng)受的彎曲變形會尤其沿著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線(即，框架的縱向軸線)改變。然而，在與轉(zhuǎn)動軸線垂直的平面中，這些變形將改變顯著較小的程度。框架的變形將從而總體上導(dǎo)致定子位移(但是不導(dǎo)致變形)。另外，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與框架之間不直接接觸；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地安裝在定子的一部分上。在本發(fā)明的該方面中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將從而經(jīng)歷與發(fā)電機(jī)定子相同的位移。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對于發(fā)電機(jī)定子沒有相對位移，所以可以提高氣隙穩(wěn)定性。圖4a和4b示出包括類似的聯(lián)接器本體的實(shí)施例的示例。在圖4a中，三個葉片可以直接附裝在轂中的配合部19處。在圖4b中，三個葉片可以附裝在適當(dāng)?shù)难由炱?0處。在兩個實(shí)施例中，示出包括三個輻條的聯(lián)接器元件13。在其它實(shí)施例中，輻條的數(shù)量可以改變，并且可以例如是兩個、或四個、五個或六個。也示出一種可能的承載(電力)磁性裝置的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承載結(jié)構(gòu)包括環(huán)形基部元件29，其相對于發(fā)電機(jī)定子(未示出)可轉(zhuǎn)動地安裝。多個徑向延伸的支柱38將環(huán)形基部29連接到分段的外部環(huán)形結(jié)構(gòu)39。沿著結(jié)構(gòu)的圓周的三個段，沒有設(shè)置支柱或環(huán)形結(jié)構(gòu)。輻條18的遠(yuǎn)側(cè)端部延伸到這些敞開的段中。柔性聯(lián)接器40 (在該實(shí)施例中也稱為柔性材料元件)布置在輻條18的遠(yuǎn)側(cè)端部與基本徑向的板元件36之間。這些徑向板元件36通過圓周元件37連接到支柱38。圖4c是圖4b的實(shí)施例的剖視圖?？梢宰R別出相同的元件。在所示的實(shí)施例中，支柱38形成為基本平坦的梯形元件，但是在其它實(shí)施例中，該形狀可以改變。通常，承載例如永久磁體或線圈的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)可以根據(jù)在發(fā)電機(jī)的壽命期間預(yù)期的特定載荷情況而改變。圖5a至5d示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向輻條(或類似元件)連接突起的多種方式。在圖5a和5d中，示出單側(cè)連接柔性聯(lián)接器40布置在徑向承載結(jié)構(gòu)的支柱38與突起12之間。在圖5b和5c中，示出雙側(cè)連接單個徑向支柱38通過柔性聯(lián)接器40a和40b連接到一對突起12，在支柱的兩側(cè)上各有一個突起12。在又一些其它實(shí)施例中，單個突起可以借助雙側(cè)連接而連接到一對輻條。單側(cè)連接的方面在于，柔性聯(lián)接器的安裝會更加容易并且布置會更加便宜。然而，這種布置會需要能夠支撐反向加載的額外結(jié)構(gòu)。雙側(cè)連接的方面在于，雙側(cè)連接也固有地在反向加載下較好地起作用。根據(jù)情況，可以選擇適當(dāng)?shù)牟贾?。在所示的各種使用柔性元件的實(shí)施例中，柔性元件各自都可以包括液壓室。在優(yōu)選的實(shí)施例中，由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩壓縮的柔性元件(圖5b中的元件40b，假設(shè)順時針轉(zhuǎn)動)可以連接到共用的液壓回路，以便使徑向載荷在各種支柱和突起之間被相等地分配。類似地，由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩減壓的柔性元件(元件40a，假設(shè)順時針轉(zhuǎn)動)也可以連接到另一個共用的液壓回路，以便使這些載荷也被相等地分配。這種構(gòu)造(由于使載荷在各種支柱與突起之間均衡)允許從轂傳遞到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向載荷減小，所述徑向載荷可以例如由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸徑向未對準(zhǔn)而導(dǎo)致。在某些實(shí)施方案中，柔性元件的液壓回路可以被主動地控制，以便影響例如傳動系的扭轉(zhuǎn)本征頻率，或者以便使用主動阻尼而抵消振動或通過從這些回路釋放液壓流體而減小載荷峰值。圖6a至6c示意性地示出可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的又一些可能的柔性聯(lián)接器。在圖6a中，在來自轂的突起12與例如徑向支柱38之間連接有液壓系統(tǒng)90。適當(dāng)?shù)那蚝颓蚋C接頭91和92可以設(shè)置在其與突起12、徑向支柱38的連接處。這些球和球窩接頭允許在支柱38和突起12之間有與液壓系統(tǒng)的主軸線垂直的相對位移。液壓系統(tǒng)自身允許有沿著其主軸線的相對位移。在某些實(shí)施例中，布置成將轉(zhuǎn)子轂聯(lián)接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的所有液壓系統(tǒng)被連接到同一個壓力組，以便使載荷被均勻地分配在所有聯(lián)接器之間。液壓系統(tǒng)90可以是被動的，但是在其它實(shí)施例中也可以是主動的，或半主動的。在這些實(shí)施例中，可以例如根據(jù)在渦輪機(jī)操作期間測量到的某些變量而控制柔性聯(lián)接器的剛度。在某些實(shí)施例中，可以例如響應(yīng)于變化的風(fēng)速而改變聯(lián)接器的剛度。圖6b示出包括彈簧95的柔性聯(lián)接器，所述柔性聯(lián)接器具有聯(lián)接的阻尼器99。適當(dāng)?shù)那蚝颓蚋C接頭布置在阻尼器99的任一端部處。圖6c示出柔性聯(lián)接器，其中轉(zhuǎn)子突起12和徑向支柱38經(jīng)由彈簧95并且通過與液壓回路串聯(lián)聯(lián)接的彈性元件97而彼此聯(lián)接。在本發(fā)明的又一些實(shí)施例中，可以設(shè)置僅由彈簧構(gòu)成的柔性聯(lián)接器。在又一些實(shí)施例中，圖6a至6c中所示的聯(lián)接器可以與例如柔性材料元件結(jié)合。雖然圖5和6中所示的實(shí)施例參照在來自轉(zhuǎn)子的突起12與基本徑向支柱38之間的連接來解釋，但將清楚的是即使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承載結(jié)構(gòu)不包括這樣的徑向支柱，也可以在突起與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承載結(jié)構(gòu)的不同的部件之間設(shè)置類似的聯(lián)接器。圖7示出可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的聯(lián)接器布置的實(shí)施例。圓筒形的突出元件70連接到轂10。因此，轂設(shè)有指狀物19，并且柔性元件45在圓筒形的突出元件70的切除部分中連接到指狀物。因而，圓筒70到轂的聯(lián)接器是柔性的。在圓筒形的元件70的另一個端部處，設(shè)置有類似的柔性聯(lián)接器柔性元件40將形成在圓筒70上的短小突出部72連接到設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子33上的指狀物49。在其它實(shí)施例中，突出的指狀物49可以反而設(shè)置在圓筒形的突起70上并且配合到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的切除部分中。本發(fā)明不以任何方式限制用于將轂安裝在框架上或用于將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在發(fā)電機(jī)定子上的軸承的類型。可以采用適當(dāng)?shù)牧黧w軸承，特別是液體動壓軸承或液體靜壓軸承?？商娲兀部梢允褂眠m當(dāng)?shù)臐L動元件軸承，例如滾子軸承、雙圓錐滾子軸承或球軸承。軸承還可以是純粹的徑向軸承或徑向和軸向軸承。此外，本發(fā)明不以任何方式限制在風(fēng)力渦輪機(jī)中采用的發(fā)電機(jī)的類型?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)念愋偷耐交虍惒桨l(fā)電機(jī)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)有永久磁體。而且，支撐轉(zhuǎn)子轂和發(fā)電機(jī)的框架可以由一個一體的部件形成或可以包括兩個或更多個獨(dú)立部件。包括多個獨(dú)立部件的框架可以對于安裝風(fēng)力渦輪機(jī)具有優(yōu)點(diǎn)。此外，框架可以具有任何適當(dāng)?shù)男螤詈蜆?gòu)造框架可以例如具有圓形的、橢圓形的、矩形的或其它形狀的橫截面?？蚣芸梢允清懺斓牟考?，但是也可以例如通過多個梁或適當(dāng)?shù)蔫旒芙Y(jié)構(gòu)形成。雖然已經(jīng)在某些優(yōu)選的實(shí)施例和示例的說明書中公開了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明延伸超出具體公開的實(shí)施例，而延伸到本發(fā)明的其它可替代的實(shí)施例和/或用法和其多種修改方案及其等同方案。因而，本文所公開的本發(fā)明的范圍意在應(yīng)當(dāng)不受上述特定公開的實(shí)施例限制，而是應(yīng)當(dāng)僅通過公正閱讀以下所附權(quán)利要求書而確定。
權(quán)利要求
1.風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子轂和一個或多個轉(zhuǎn)子葉片，并且所述發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，所述轂可轉(zhuǎn)動地安裝在框架上，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子包括承載磁性元件或電磁元件的承載結(jié)構(gòu)，一個或多個沿圓周布置的基本軸向的突起附裝到所述轉(zhuǎn)子，其中，所述軸向突起延伸到所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)中，并且，一個或多個柔性聯(lián)接器布置在所述軸向突起中的一個或多個與所述承載結(jié)構(gòu)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述軸向突起連接到所述轉(zhuǎn)子轂或與其成一體地形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述一個或多個葉片借助延伸器連接到所述轉(zhuǎn)子轂，并且所述軸向突起連接到所述延伸器或與其成一體地形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述軸向突起連接到所述轉(zhuǎn)子葉片中的一個或多個或與其成一體地形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子轂連接有聯(lián)接器本體，所述聯(lián)接器本體包括所述軸向突起。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述聯(lián)接器本體柔性地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子轂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述聯(lián)接器本體包括基本向后和徑向延伸的輻條，所述突起由所述輻條的遠(yuǎn)側(cè)端部形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，單個軸向突起附裝到所述轉(zhuǎn)子，所述突起是基本圓筒形的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述單個軸向突起柔性地連接到所述轉(zhuǎn)子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性聯(lián)接器中的一個或多個包括柔性材料的元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述元件中的一個或多個是彈性材料的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述元件中的一個或多個是粘彈性材料的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述元件中的一個或多個包括液壓室。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，包括液壓室的所述一個或多個元件通過一個或多個液壓回路連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性元件中的至少一個的硬度不同于所述柔性元件中的至少另一個的硬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性聯(lián)接器的硬度能夠被主動地或半主動地控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性聯(lián)接器包括阻尼系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性聯(lián)接器包括彈簧>j-U ρ α裝直。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)包括一個或多個基本徑向的支柱，并且其中，所述一個或多個柔性聯(lián)接器布置在所述軸向突起中的一個或多個與所述徑向支柱之間。
20.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性聯(lián)接器成對地設(shè)置，所述成對的柔性聯(lián)接器在所述軸向突起與所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)之間形成雙側(cè)聯(lián)接器。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述柔性聯(lián)接器在所述軸向突起與所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載結(jié)構(gòu)之間形成單側(cè)聯(lián)接器。
全文摘要
風(fēng)力渦輪機(jī)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子轂和一個或多個轉(zhuǎn)子葉片，并且所述發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，轂可轉(zhuǎn)動地安裝在框架上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子包括承載磁性元件或電磁元件的承載結(jié)構(gòu)，一個或多個沿圓周布置的基本軸向的突起附裝到所述轉(zhuǎn)子，其中，所述軸向突起延伸到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承載結(jié)構(gòu)中，并且在所述軸向突起中的一個或多個與所述承載結(jié)構(gòu)之間布置有一個或多個柔性聯(lián)接器。
文檔編號F03D11/02GK103026061SQ201180034258
公開日2013年4月3日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者D·卡斯特利馬丁內(nèi)斯, C·卡薩諾瓦斯貝爾梅霍, S·卡內(nèi)多帕爾多 申請人:阿爾斯通風(fēng)力有限個人公司