專利名稱：制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制動(dòng)系統(tǒng)，尤其是用于發(fā)電機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及發(fā)電機(jī)，尤其 是直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，而且本發(fā)明還涉及風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
原則上，根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)配置而言，存在兩種主要類型的風(fēng)力渦輪機(jī)。 第一類風(fēng)力渦輪機(jī)是較為經(jīng)典的的一類風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括布置在風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸和發(fā) 電機(jī)之間的變速箱。第二類風(fēng)力渦輪機(jī)是一類無(wú)傳動(dòng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中變速箱和傳 統(tǒng)的發(fā)電機(jī)由多極發(fā)電機(jī)(一種所謂的直接驅(qū)動(dòng)或直接傳動(dòng)發(fā)電機(jī))代替。這種直接驅(qū)動(dòng) 發(fā)電機(jī)可被制成具有繞線轉(zhuǎn)子或具有附連于轉(zhuǎn)子的永磁體的同步發(fā)電機(jī)，或者其能夠被設(shè) 計(jì)成一種替代性類型的發(fā)電機(jī)。直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)中的一個(gè)挑戰(zhàn)在于機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。所述制 動(dòng)系統(tǒng)需要被定位在慢速旋轉(zhuǎn)軸線處，因?yàn)闆](méi)有使用傳動(dòng)箱。該制動(dòng)系統(tǒng)需要承受巨大的 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而需要大型制動(dòng)盤(pán)和卡鉗。US2005/230979描述了一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其最小化了機(jī)艙的尺寸，同時(shí)提供了維護(hù) 操作期間對(duì)部件的充分的可達(dá)性。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括機(jī)艙和鄰近所述機(jī)艙的葉片轉(zhuǎn)子轂 以及耦連到所述轂和所述機(jī)艙的主軸。該發(fā)電機(jī)在所述機(jī)艙和所述轂之間被耦連到所述 軸，其中所述發(fā)電機(jī)包括鄰近所述軸的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，位置鄰近所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并且處于徑 向外前方的定子；和耦連到所述發(fā)電機(jī)和所述軸的制動(dòng)器，其處該制動(dòng)器被定位成從所述 定子徑向向內(nèi)。該發(fā)明提供了一種有利的發(fā)電機(jī)，它是提供有利的風(fēng)力渦輪機(jī)的本發(fā)明的 第三個(gè)目的。

發(fā)明內(nèi)容
第一個(gè)目的由權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)解決。第二個(gè)目的由權(quán)利要求13所述 的發(fā)電機(jī)解決，第三個(gè)目的由權(quán)利要求15所述的風(fēng)力渦輪機(jī)解決。從屬權(quán)利要求限定了本 發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)。本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子組件、定子組件和旋轉(zhuǎn)軸線。所述轉(zhuǎn)子組件包括外部 分，其被定位在所述定子組件的徑向外側(cè)。所述外部分包括制動(dòng)盤(pán)。所述定子組件包括至 少一個(gè)摩擦構(gòu)件。所述摩擦構(gòu)件被可操作地配置成用于摩擦地接合所述制動(dòng)盤(pán)的至少一部 分。本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)尤其可用于發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)，即所述制動(dòng)盤(pán)能夠被安裝在外轉(zhuǎn)子的圓柱形 支持結(jié)構(gòu)上。在該例中，能夠充分地使用該機(jī)器的可能的大直徑，從而能夠使用具有最大可 能直徑的制動(dòng)盤(pán)。這提高了制動(dòng)器的效率。而且，較大的制動(dòng)盤(pán)和較大的制動(dòng)器卡鉗能被使 用，其提供了較大的有效接觸表面。例如為了將轉(zhuǎn)子保持在停放位置，大的有效接觸表面是 必需的。進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于，與較小的制動(dòng)盤(pán)相比，在大制動(dòng)盤(pán)中能夠吸收和分配更多的熱?！愕?，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可以是直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的一部分，或者它可以被連接 到直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)可具有外轉(zhuǎn)子配置。
有利地，所述制動(dòng)盤(pán)從所述轉(zhuǎn)子組件的外部分徑向向內(nèi)延伸到所述旋轉(zhuǎn)軸線。在 該例中，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)能被用于直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。更進(jìn)一步地，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可以 是具有外轉(zhuǎn)子配置的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分。而且，所述轉(zhuǎn)子組件可包括凸緣。所述制動(dòng)盤(pán)可以被緊固到所述凸緣。例如，所 述凸緣可包括多個(gè)孔，優(yōu)選為螺栓孔。這些孔可以被徑向地間隔開(kāi)。優(yōu)選地，所述制動(dòng)盤(pán)由 螺栓或螺釘緊固到所述凸緣。所述制動(dòng)系統(tǒng)可以是具有轂的風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分。在該例中，所述制動(dòng)系統(tǒng)，尤 其是所述制動(dòng)系統(tǒng)的所述轉(zhuǎn)子組件，可包括面向所述轂的近端和被定位成相對(duì)于所述轂的 遠(yuǎn)端。優(yōu)選地，所述制動(dòng)盤(pán)被緊固至其上的所述凸緣可被定位在所述轉(zhuǎn)子組件的快端，這意 味著是相對(duì)于所述轂的。本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)子支持件。在該例中，所述制動(dòng)盤(pán)可例如由螺栓或螺 釘緊固到所述轉(zhuǎn)子支持件的凸緣。所述定子組件可包括固定軸。所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件可被連接到所述固定軸。所 述定子組件可包括風(fēng)力渦輪機(jī)的床架。所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件可被連接到所述風(fēng)力渦輪機(jī) 的所述床架。所述定子組件可包括定子支持結(jié)構(gòu)。所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件可被連接到所述 定子支持結(jié)構(gòu)。例如，所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件，例如至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗，可被直接地安裝 到所述固定軸或風(fēng)力渦輪機(jī)的所述床架或者定子支持結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件可關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸線徑向向外地延伸。例如，所述 至少一個(gè)摩擦構(gòu)件可從所述定子支持結(jié)構(gòu)或從所述固定軸或從所述風(fēng)力渦輪機(jī)的床架徑 向向外地延伸。尤其地，所述摩擦構(gòu)件可包括至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗。優(yōu)選地，所述摩擦構(gòu)件在所述 制動(dòng)盤(pán)的每一側(cè)上包括至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗，優(yōu)選地以便包圍所述制動(dòng)盤(pán)。有利地，所述至 少一個(gè)摩擦構(gòu)件包括至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)。所述至少一個(gè)卡鉗系統(tǒng)可包括至少兩個(gè)制 動(dòng)器卡鉗，它們相對(duì)著彼此位于所述制動(dòng)盤(pán)的每一側(cè)。例如，所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)可包括至 少一個(gè)卡鉗支架。所述卡鉗支架可被用來(lái)安裝所述卡鉗和/或所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)到所述 制動(dòng)系統(tǒng)的另一個(gè)部件，例如用于安裝到所述固定軸。每個(gè)制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)可被連接到一 卡鉗支架。有利地，所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)成使得所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)在軸向方向上 以如下方式被對(duì)齊到所述制動(dòng)盤(pán)，即使得在所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)的固定點(diǎn)處沒(méi)有彎曲力 矩，尤其是沒(méi)有軸向彎曲力矩。例如，所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)在軸向方向可被對(duì)齊到制動(dòng)盤(pán)， 或者其可被按如下方式配置，即使得在所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)到所述卡鉗支架的固定點(diǎn)處沒(méi) 有彎曲力矩或基本上沒(méi)有彎曲力矩存在。而且，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)被集成 在所述制動(dòng)系統(tǒng)中。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)包括自動(dòng)式致動(dòng)器。例如，所述轉(zhuǎn)子鎖定系 統(tǒng)可包括互鎖部件、卡扣鎖定部件、阻塊、制動(dòng)部件或障礙部件，優(yōu)選地是包括多個(gè)前面提 到的部件。所述轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)能夠被實(shí)現(xiàn)成使得所述制動(dòng)盤(pán)包括多個(gè)凹進(jìn)部，優(yōu)選是在所述 制動(dòng)盤(pán)的內(nèi)表面中，它們例如被徑向和/或?qū)ΨQ地間隔開(kāi)。所述定子組件可包括至少一個(gè) 活塞，優(yōu)選地包括多個(gè)活塞。優(yōu)選地，所述活塞/多個(gè)活塞被定位成使得它/它們被制備成接合于所述凹進(jìn)部/多個(gè)凹進(jìn)部。例如，所述活塞或所述多個(gè)活塞被制備成接合于所述制 動(dòng)盤(pán)中的相應(yīng)凹進(jìn)部，以便將所述轉(zhuǎn)子鎖定在停放位置中。優(yōu)選地，所述鎖定系統(tǒng)可包括自動(dòng)式致動(dòng)器。所述自動(dòng)式致動(dòng)器能夠有利地被配 置成用于將所述多個(gè)活塞或所述活塞推入相應(yīng)的凹進(jìn)部中。所述致動(dòng)器可包括液壓或電動(dòng) 裝置，例如液壓缸。在該例中，所述多個(gè)活塞能夠由液壓或電動(dòng)裝置推入所述制動(dòng)盤(pán)的相應(yīng) 凹進(jìn)部中。因此，可以用自動(dòng)方式來(lái)鎖定所述轉(zhuǎn)子。更進(jìn)一步地，所述制動(dòng)盤(pán)可包括多個(gè)徑向區(qū)段。如果所述制動(dòng)盤(pán)被分成多個(gè)徑向 區(qū)段，那么就有可能以容易的方式來(lái)互換大的制動(dòng)盤(pán)。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)包括前文所述的本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)具有與本發(fā) 明的制動(dòng)系統(tǒng)相同的優(yōu)點(diǎn)。一般地，所述發(fā)電機(jī)可具有空氣間隙，其被定位成在所述發(fā)電機(jī)的定子元件和轉(zhuǎn) 子元件之間。例如，所述轉(zhuǎn)子元件包含永磁體，而所述定子元件包含堆疊疊層板，其支持所 述定子線圈的至少一個(gè)繞組。所述空氣間隙應(yīng)該相對(duì)小，以確保所述發(fā)電機(jī)高效。因此，所述空氣間隙應(yīng)該處于 僅僅幾個(gè)毫米的范圍內(nèi)。對(duì)于發(fā)電機(jī)，如直接驅(qū)動(dòng)或直接傳動(dòng)發(fā)電機(jī)，由于它們的尺寸使得 這是很難的。直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)呈現(xiàn)出若干米的直徑。轉(zhuǎn)子元件和定子元件典型地被布置彼此相對(duì)，因此所述空氣間隙必須保證在所述 發(fā)電機(jī)操作時(shí)，它們不會(huì)接觸到。因此所述空氣間隙應(yīng)該非常小，以便一方面確保所述發(fā)電 機(jī)的效率，同時(shí)保證具有一定的空氣間隙寬度以防止機(jī)械損傷。尤其是對(duì)于直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)而言，很難將所述空氣間隙保持為在僅僅幾個(gè)毫米的 范圍內(nèi)。因此，對(duì)所述定子元件和對(duì)所述轉(zhuǎn)子元件而言，這需要非常剛性的，大塊的和笨重 的支持結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)的空氣間隙能夠由為所述轉(zhuǎn)子一部分的永磁體的公差確定，由為所述定子 一部分的堆疊疊層板的公差確定，和/或由為所述定子線圈一部分的線圈繞組的公差確 定。此外，所述發(fā)電機(jī)的其他元件對(duì)所述空氣間隙的尺寸也有貢獻(xiàn)。所述空氣間隙可按如 下方式設(shè)計(jì)，即使得所述轉(zhuǎn)子和所述定子的元件不會(huì)發(fā)生接觸，同時(shí)所述轉(zhuǎn)子繞其專用旋 轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)可包括轉(zhuǎn)子和定子。有利地，所述制動(dòng)盤(pán)與所述摩擦構(gòu)件之間徑 向方向的距離(徑向距離)小于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間徑向方向的距離(徑向距離)。 所述摩擦構(gòu)件可以是所述制動(dòng)器卡鉗或所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)或所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)的一 部分，例如支架。例如，所述制動(dòng)盤(pán)與所述摩擦構(gòu)件之間的徑向距離可在Imm至5mm之間， 優(yōu)選地在2mm至4mm之間。所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的徑向距離可在4mm至IOmm之間，優(yōu) 選地在5mm至7mm之間。如果所述制動(dòng)盤(pán)與所述摩擦構(gòu)件之間的徑向距離小于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間 的徑向距離，那么所述制動(dòng)盤(pán)將在所述定子撞擊到所述轉(zhuǎn)子之前撞擊到所述摩擦構(gòu)件例 如所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)的支架。這防止了所述發(fā)電機(jī)的損壞，并提高了所述系統(tǒng)的安全 性。轉(zhuǎn)子與定子之間的徑向距離也被稱為空氣間隙。所述發(fā)電機(jī)可以是具有單向軸承 (unilateral bearing)的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分。所述發(fā)電機(jī)可包括一個(gè)無(wú)支持的 端，其是所述軸承被定位之處的相對(duì)端。通過(guò)利用本發(fā)明的發(fā)電機(jī)，所述無(wú)支持的端處的空
6氣間隙可以被保持在窄的公差內(nèi)。本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)包括前文所述的本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)和/或本發(fā)明的發(fā)電機(jī)。 本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)具有與本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)和/或本發(fā)明的發(fā)電機(jī)相同的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選 地，本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)可以是直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)。而且，本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)可包括外
轉(zhuǎn)子配置。本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)可包括機(jī)艙、轂與發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)可位于所述機(jī)艙內(nèi)或 所述機(jī)艙與所述轂之間。所述制動(dòng)系統(tǒng)可被連接到所述發(fā)電機(jī)和/或連接到所述轂。例如， 所述制動(dòng)系統(tǒng)可以是所述發(fā)電機(jī)的整體部分和/或是所述轂的整體部分。所述發(fā)電機(jī)可包括面向所述轂的近側(cè)和相對(duì)著所述轂的遠(yuǎn)側(cè)。優(yōu)選地，所述制動(dòng) 系統(tǒng)和/或所述鎖定系統(tǒng)可被定位在與所述轂相對(duì)的遠(yuǎn)側(cè)。由于本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可以或多或少地成為所述發(fā)電機(jī)的整體部分，所以它在所 述機(jī)艙內(nèi)沒(méi)有占用額外的空間。而且，使得穿過(guò)所述發(fā)電機(jī)尤其是穿過(guò)所述定子的入口成 為可能，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。這提供了到所述轂的便利的通達(dá)性。而且，提供了對(duì)所述制 動(dòng)系統(tǒng)的一部分的便利的通達(dá)性，尤其是在所述制動(dòng)系統(tǒng)位于所述發(fā)電機(jī)的與所述轂相對(duì) 的遠(yuǎn)側(cè)時(shí)。這使得維修和維護(hù)更加簡(jiǎn)便。


根據(jù)下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例所作的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征、性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)將 變得更加明了。所有的特征獨(dú)立地或者彼此結(jié)合地是有利的。圖1示意性地示出了一種風(fēng)力渦輪機(jī)。圖2以剖視圖的形式示意性地示出了本發(fā)明發(fā)電機(jī)的一部分，其具有本發(fā)明的制 動(dòng)系統(tǒng)。圖3示意性地示出了本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)的前視圖。圖4以沿圖3的線IV-IV的剖視圖的形式示意性地示出了本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)的一 部分。圖5以沿線V-V的剖視圖的形式示意性地示出了本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子鎖定系 統(tǒng)的一部分。圖6示意性地示出了處于鎖定位置的圖5的轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)。圖7示意性地示出了本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考圖1到圖7來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1示意性地示出了一種風(fēng) 力渦輪機(jī)。所述風(fēng)力渦輪機(jī)1包括塔2、機(jī)艙3和轂4。所述機(jī)艙3被定位成在所述塔2的 頂上。所述轂4包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片5。所述轂4被安裝到所述機(jī)艙3。而且，所述轂 4被樞轉(zhuǎn)安裝成使得它能繞旋轉(zhuǎn)軸線9旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)6被定位在所述機(jī)艙3內(nèi)。風(fēng)力渦輪 機(jī)1是直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)。所述發(fā)電機(jī)6包括面向所述轂4的近側(cè)19和相對(duì)著所述轂 4的遠(yuǎn)側(cè)20。圖2以剖視圖的形式示意性地示出了具有外轉(zhuǎn)子配置的發(fā)電機(jī)6的一部分。發(fā)電 機(jī)6包括定子組件7和轉(zhuǎn)子組件8。所述定子組件7包括固定軸10，其被定位成接近于所述旋轉(zhuǎn)軸線9。所述轉(zhuǎn)子組件8包括外轉(zhuǎn)子部分11，其被定位在所述定子組件7的徑向外 側(cè)。所述轉(zhuǎn)子組件8進(jìn)一步包括制動(dòng)盤(pán)12。所述制動(dòng)盤(pán)12可以是所述外轉(zhuǎn)子部分11的一 部分，或它可被連接到所述外轉(zhuǎn)子部分11。所述制動(dòng)盤(pán)12從所述外部分11徑向向內(nèi)延伸 到旋轉(zhuǎn)軸線9。所述轉(zhuǎn)子組件8的外部分11和所述制動(dòng)盤(pán)12被繞所述旋轉(zhuǎn)軸線9樞轉(zhuǎn)安裝。定子組件7進(jìn)一步包括摩擦構(gòu)件，在本實(shí)施例中其例如為制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13。所 述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13被可操作地配置成用于摩擦地接合所述制動(dòng)盤(pán)12的至少一部分。制 動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13從固定軸10徑向向外地延伸到所述制動(dòng)盤(pán)12。所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13 在所述制動(dòng)盤(pán)12的每一側(cè)上包括至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗，以便包圍所述制動(dòng)盤(pán)12。所述制動(dòng)盤(pán)12與所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13之間的徑向距離22小于所述外轉(zhuǎn)子部 分11與所述定子組件7之間的徑向距離23 (空氣間隙)。有利地，徑向距離22在Imm至 5mm之間，優(yōu)選地在2mm至4mm之間。優(yōu)選地，空氣間隙23具有的寬度在4mm至IOmm之間， 有利地在5mm至7mm之間。圖3示意性地示出了發(fā)電機(jī)6的本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)的前視圖。對(duì)應(yīng)于先前描述的 圖中的元件的那些元件被標(biāo)示了相同的附圖標(biāo)記，因而不再詳細(xì)地描述。制動(dòng)盤(pán)12包括內(nèi) 表面21。所述制動(dòng)盤(pán)12的內(nèi)表面21包括多個(gè)凹進(jìn)部15。優(yōu)選地，這些凹進(jìn)部15被徑向 和/或?qū)ΨQ地間隔在內(nèi)表面21中。一般地，所述制動(dòng)盤(pán)12可以被分成徑向區(qū)段12a、12b與12c。所述制動(dòng)盤(pán)12還能 被分成任何其他數(shù)量的徑向區(qū)段。這使得容易地調(diào)換大型制動(dòng)盤(pán)12成為可能。所述制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)中央安裝式凸緣14，在本實(shí)施例中，為三個(gè)中央安 裝式凸緣14。這些凸緣14被安裝到固定軸10。這些凸緣14關(guān)于所述固定軸10的圓周呈 120°的角度地錯(cuò)開(kāi)。替代性地，任何其他數(shù)量的凸緣14也是可行的。優(yōu)選地，凸緣14繞 固定軸10的圓周被布置成使得相鄰的凸緣具有到彼此的相等的距離。所述制動(dòng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17。所述轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17包括至少一 個(gè)活塞16。所述活塞被定位成在所述凸緣14內(nèi)或被定位成在鎖定殼體的內(nèi)部。所述鎖定 殼體可被連接到凸緣14。替代性地，所述制動(dòng)系統(tǒng)可包括分離的凸緣，用于容裝所述活塞或 用于連接到轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17的至少一個(gè)鎖定殼體，分離的凸緣14連接到所述制動(dòng)系統(tǒng)尤 其是所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13。所述活塞16被定位成使得它們被準(zhǔn)備好接合于制動(dòng)盤(pán)12的內(nèi)表面21中的凹進(jìn) 部15。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17包括自動(dòng)式致動(dòng)器。所述自動(dòng)式致動(dòng)器可被配置成用于致 動(dòng)轉(zhuǎn)子鎖定部件。尤其地，所述轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17可包括自動(dòng)式致動(dòng)器，用于將活塞16推入 相應(yīng)凹進(jìn)部15中。優(yōu)選地，所述致動(dòng)器包括液壓或電動(dòng)裝置，例如液壓缸?？卓梢杂迷谥?動(dòng)盤(pán)12中代替凹進(jìn)部，而銷可被用來(lái)代替活塞。代替所描述的包括多個(gè)活塞16的轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17，還可使用包括互鎖部件、卡扣 鎖定部件、阻塊、制動(dòng)部件、障礙部件或類似裝置的鎖定系統(tǒng)。圖4以沿圖3的線IV-IV的剖視圖的形式示意性地示出了本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)的一 部分。在圖4中，兩個(gè)制動(dòng)器卡鉗13A和1 被定位成彼此相對(duì)地一個(gè)制動(dòng)器卡鉗處于所 述制動(dòng)盤(pán)12的一側(cè)。所述兩個(gè)制動(dòng)器卡鉗13A和1 連接到中央安裝式凸緣14。凸緣14 被連接到固定軸10。在圖4中，所述制動(dòng)盤(pán)是外轉(zhuǎn)子部分11的整體部分。替代性地，制動(dòng)盤(pán)12可以是安裝到外轉(zhuǎn)子部分11的分離元件。舉例來(lái)說(shuō)，制動(dòng)盤(pán)12例如可由螺栓或螺釘 緊固到轉(zhuǎn)子支持件的凸緣。用于致動(dòng)制動(dòng)器卡鉗13A和13B的致動(dòng)力由箭頭18標(biāo)示。當(dāng)制動(dòng)器卡鉗13A和 13B被致動(dòng)時(shí)，它們摩擦地接合所述制動(dòng)盤(pán)12的一部分。風(fēng)力渦輪機(jī)1可包括所述定子的支持結(jié)構(gòu)或床架。在該例中，制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13 可被直接地安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)1的床架或安裝到所述定子的支持結(jié)構(gòu)。圖5和圖6以沿線圖3的線V-V的剖視圖的形式示意性地示出了本發(fā)明的制動(dòng)系 統(tǒng)的一部分。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17被集成到所述制動(dòng)系統(tǒng)中。圖5示意性地示 出了處于未鎖定狀態(tài)的轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)。圖6示出了處于鎖定狀態(tài)的轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)。在圖5 中，活塞16被完全地定位在凸緣14的內(nèi)部或者轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)17的另一部件的內(nèi)部，例如 鎖定殼體的內(nèi)部。在圖6中，活塞16被推入制動(dòng)盤(pán)12的相應(yīng)凹進(jìn)部15中。在這一位置中， 所述轉(zhuǎn)子被鎖定在停放位置中。活塞16可以由液壓或電動(dòng)裝置推入制動(dòng)盤(pán)12的相應(yīng)凹進(jìn) 部15中。優(yōu)選地，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)被定位在與轂4相對(duì)的發(fā)電機(jī)6的遠(yuǎn)側(cè)20處。這允許 所述制動(dòng)系統(tǒng)和所述集成轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)具有便利的通達(dá)性，特別是便于進(jìn)行維修和維護(hù)。 替代性地，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可被定位在所述轂處。例如，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可被直接地連 接到所述轂。圖7示意性地示出了本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)301的一部分。它包括一種典型的公知 的“一個(gè)軸承式(one-bearing)”布局結(jié)構(gòu)。風(fēng)力渦輪機(jī)301包括直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)302，其 被布置風(fēng)力渦輪機(jī)301的塔303的上風(fēng)面。塔凸緣304被布置在塔303的頂部。臺(tái)板305被附連到塔凸緣304。所述風(fēng)力渦 輪機(jī)401包括搖擺系統(tǒng)(這里未示出)，其被用來(lái)繞軸線300轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)301的臺(tái)板 305。風(fēng)力渦輪機(jī)301包括固定軸306，而軸306具有中心軸線200。固定軸306的后側(cè) 被附連到保持結(jié)構(gòu)307。固定軸306的前側(cè)上布置有直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)302的定子結(jié)構(gòu)308。 定子結(jié)構(gòu)308包括定子支持結(jié)構(gòu)309和疊層堆310。疊層堆310支持繞組311。定子支持結(jié)構(gòu)309包括兩個(gè)支持件312，用于疊層堆310的雙側(cè)支持。所述支持件 312為環(huán)狀。它們被附連到固定軸306的外部。中空?qǐng)A柱形支持件313被附連到環(huán)狀支持 件312的外端。中空?qǐng)A柱形支持件313攜載著環(huán)狀疊層堆310和繞組311。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)314被布置在定子結(jié)構(gòu)308的周圍。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)314包括前端板315和缸 元件317。所述前端板315是環(huán)狀的，而所述缸元件317是中空的。缸元件317包括多個(gè)永磁體318，它們被安裝在中空?qǐng)A柱形元件317的內(nèi)部上。所 述永磁體318被布置成與所述疊層堆310和所述支持繞組相對(duì)。具有大致6mm寬度的空氣 間隙319被定位在所述永磁體318和所述疊層堆310之間。優(yōu)選地，空氣間隙319具有的 寬度在4mm至IOmm之間，有利地在5mm至7mm之間。制動(dòng)盤(pán)12連接到所述轉(zhuǎn)子的缸元件 317。制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13連接到固定軸306。制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)13和制動(dòng)盤(pán)12之間的徑向 距離22小于空氣間隙319。有利地，徑向距離22在Imm至5mm之間，優(yōu)選地在2mm至4mm 之間。前端板315經(jīng)由軸承320被布置在所述固定軸306上。軸承320能夠?qū)⑤S向載荷變換到在中心軸線A的雙向上。適當(dāng)?shù)妮S承例如被公開(kāi)在DE 201 16 649 Ul中。軸承320的固定部件321被附連到固定軸306。軸承320的旋轉(zhuǎn)部分322連接到 安裝環(huán)323。前端板315和轂3M被附連到安裝環(huán)323。所述轂3M包括用于風(fēng)力渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子葉片的安裝裝置325，這里未示出。這里所示的空氣間隙319是均勻的，其實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子的各元件與定子的各元件之間 的恒定距離。這種“一個(gè)軸承式”的設(shè)計(jì)由于其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單因而非常有吸引力。
權(quán)利要求
1.一種制動(dòng)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子組件(8)、定子組件(7)和旋轉(zhuǎn)軸線(9)，其中所述轉(zhuǎn)子組件(8)包括被定位在所述定子組件(7)的徑向外側(cè)的外部分(11)，所述外 部分(11)包括制動(dòng)盤(pán)(12)，而且所述定子組件(7)包括至少一個(gè)摩擦構(gòu)件(13)，其被可操 作地配置成用于摩擦地接合所述制動(dòng)盤(pán)(12)的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述制動(dòng)盤(pán)(1 從所述轉(zhuǎn)子組件(8)的外部分(11)徑向向內(nèi)地延伸到所述旋轉(zhuǎn)軸線⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)子組件(8)包括凸緣(14)，而且所述制動(dòng)盤(pán)(1 被緊固到所述凸緣(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)(7)包括固定軸(10)或風(fēng)力渦輪機(jī)(1)的床架或定子支持結(jié)構(gòu)，而且 所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件(1 被連接到所述固定軸(10)或連接到所述床架或連接到所述定子支持結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件(13)關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸線(9)徑向向外地延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中 所述摩擦構(gòu)件(13)包括至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)摩擦構(gòu)件(13)包括至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)，其包括彼此相對(duì)地處于 所述制動(dòng)盤(pán)(1 每一側(cè)的至少兩個(gè)制動(dòng)器卡鉗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)(1 在軸向方向上以如下方式被對(duì)齊到所述制動(dòng)盤(pán) (12)，即使得在所述制動(dòng)器卡鉗系統(tǒng)(1 的固定點(diǎn)處不受到彎曲力矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中 所述制動(dòng)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子鎖定系統(tǒng)(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述制動(dòng)盤(pán)(1 包括多個(gè)凹進(jìn)部(15)，所述定子組件(7)包括至少一個(gè)活塞(16)，所 述活塞被定位成使得它被準(zhǔn)備好與所述凹進(jìn)部(1 接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述鎖定系統(tǒng)(17)包括自動(dòng)式致動(dòng)器，用于將所述活塞(16)推入相應(yīng)的凹進(jìn)部(15)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中 所述制動(dòng)盤(pán)(12)包括多個(gè)徑向區(qū)段(12a，12b，12c)。
13.一種發(fā)電機(jī)(6)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電機(jī)(6)，其中所述發(fā)電機(jī)(6)包括轉(zhuǎn)子和定子，而且所述制動(dòng)盤(pán)(1 與所述摩擦構(gòu)件(1 之間的 徑向距離02)小于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的徑向距離03)。
15.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(1)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的制動(dòng)系統(tǒng)和/或 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的發(fā)電機(jī)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(1)，其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)(1)包括發(fā)電機(jī)(6)和/或轂G)，而且所述制動(dòng)系統(tǒng)被連接到所述發(fā) 電機(jī)(6)和/或連接到所述轂⑷。
全文摘要
本發(fā)明涉及制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)。具體地，公開(kāi)了一種制動(dòng)系統(tǒng)，尤其是用于發(fā)電機(jī)(6)的制動(dòng)系統(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)子組件(8)、定子組件(7)和旋轉(zhuǎn)軸線(9)。所述轉(zhuǎn)子組件(8)包括被定位在所述定子組件(7)的徑向外側(cè)的外部分(11)。所述外部分(11)包括制動(dòng)盤(pán)(12)，而且所述定子組件(7)包括至少一個(gè)摩擦構(gòu)件(13)，其被可操作地配置成用于摩擦地接合所述制動(dòng)盤(pán)(12)的至少一部分。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102080630SQ20101056561
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者J·A·A·文格, U·埃里克森 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司