轉(zhuǎn)子組件的制作方法
【專利摘要】轉(zhuǎn)子組件(10)包括形成轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)的多個轉(zhuǎn)子段(110)和連接至轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)并至少部分地布置在至少兩個轉(zhuǎn)子段(110)之間(例如由轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包圍)的中心結(jié)構(gòu)(200)。還提供了包括定子組件(300)和所述轉(zhuǎn)子組件(10)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機和包括該發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機。
【專利說明】轉(zhuǎn)子組件
[0001]本申請要求于2012年I月27日提交的歐洲專利申請EPl 1382029和于2012年3月27日提交的第61/616，105號美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)。
[0002]本文公開了如權(quán)利要求1的前序部分中限定的轉(zhuǎn)子組件。本文也公開了包括如權(quán)利要求8的前序部分中所限定的轉(zhuǎn)子組件的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。本文還公開了包括如權(quán)利要求9的前序部分中所限定的發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機。

【背景技術(shù)】
[0003]直接驅(qū)動式風(fēng)力渦輪機是已知的，其中齒輪箱由多極發(fā)電機取代，該齒輪箱通常設(shè)置在風(fēng)力渦輪機的發(fā)電機和主軸之間。這種類型的無齒輪風(fēng)力渦輪機不使用任何齒輪箱，因為風(fēng)力轉(zhuǎn)子直接連接至風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子。因此，多極發(fā)電機也稱為直接驅(qū)動式發(fā)電機。直接驅(qū)動式發(fā)電機例如可以是具有風(fēng)力轉(zhuǎn)子的同步發(fā)電機或具有設(shè)置在轉(zhuǎn)子中的永磁體的同步發(fā)電機。
[0004]直接驅(qū)動式發(fā)電機的主要缺點之一是它們的物理尺寸相當(dāng)大。這使得該發(fā)電機的運輸和物流非常復(fù)雜。此外，該發(fā)電機的總重量還帶來其他困難，例如，在裝配、維護(hù)和/或修理操作中。
[0005]為了至少部分地克服所述困難，本領(lǐng)域已知的是分段制作該發(fā)電機。例如，使用模塊化部件允許減少制造、運輸和處理操作。
[0006]對上述問題的現(xiàn)有技術(shù)解決方案的示例在EP2063115和W02011031165中公開。這些文件涉及用于風(fēng)力渦輪機的直接驅(qū)動式發(fā)電機，其中，定子和轉(zhuǎn)子都是部分形成以便于發(fā)電機的運輸操作。
[0007]盡管模塊化發(fā)電機對運輸和保養(yǎng)或修理操作可能是有利的，上述現(xiàn)有技術(shù)解決方案具有缺點:為了確保發(fā)電機具有足夠剛度以承受操作條件，發(fā)電機結(jié)構(gòu)過大。這不期望地導(dǎo)致更高的成本，但是卻沒有帶來更好的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文公開了用于根據(jù)權(quán)利要求1的風(fēng)力渦輪機中的發(fā)電機的轉(zhuǎn)子組件。也公開了包括如權(quán)利要求8中所限定的轉(zhuǎn)子組件的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。此外，本文還公開了包括如權(quán)利要求9中所限定的發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機。有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中限定。
[0009]本轉(zhuǎn)子組件適用于大尺寸發(fā)電機，如直接驅(qū)動式發(fā)電機。本轉(zhuǎn)子組件具體地適用于具有風(fēng)力轉(zhuǎn)子或具有設(shè)置至轉(zhuǎn)子上的永磁體的同步發(fā)電機。但是不排除其他應(yīng)用。
[0010]本轉(zhuǎn)子組件包括多個轉(zhuǎn)子段，例如，四個或六個，每個轉(zhuǎn)子段具有特定幾何形狀。當(dāng)然必要時轉(zhuǎn)子段的數(shù)量可不同于上述數(shù)量。
[0011]轉(zhuǎn)子段可制成合適的尺寸以允許通過標(biāo)準(zhǔn)運輸裝置運輸，例如，具有4m的最大寬度的卡車或拖車。轉(zhuǎn)子段可適于彼此相鄰安裝的，如以徑向關(guān)系形成環(huán)形排列。轉(zhuǎn)子段形成具有模塊化特性的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子段可以是彼此相等、相似或者甚至可以是彼此不同的。
[0012]轉(zhuǎn)子組件還包括轉(zhuǎn)子框架。轉(zhuǎn)子框架同樣可包括框架段。
[0013]本轉(zhuǎn)子組件有利地包括中心結(jié)構(gòu)。該中心結(jié)構(gòu)可包括單一件形成的加強部件。然而，設(shè)置一個以上的中心結(jié)構(gòu)(每個由多個加強元件制成)也是可能的。
[0014]本轉(zhuǎn)子組件的中心結(jié)構(gòu)通過任何合適的方式連接至轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上。中心結(jié)構(gòu)至少部分地布置在至少兩個轉(zhuǎn)子段之間。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子組件的中心結(jié)構(gòu)至少部分地被轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包圍并且如上所述連接至轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0015]連接裝置可被設(shè)置以將中心結(jié)構(gòu)可拆卸地連接至轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。連接裝置可以是任何標(biāo)準(zhǔn)的機械連接裝置，例如，其至少可包括螺釘和螺母。如果需要，其他已知的機械連接裝置可以可替代地或附加地使用，如焊接。
[0016]在這方面，轉(zhuǎn)子組件的中心結(jié)構(gòu)包括至少一個連接區(qū)域，在該連接區(qū)域中，通過所述連接裝置將中心結(jié)構(gòu)連接至轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)?？稍O(shè)置與轉(zhuǎn)子段一致的多個連接區(qū)域。例如，連接區(qū)域可由與轉(zhuǎn)子段和轉(zhuǎn)子框架相關(guān)的板限定。例如，連接裝置的板通過螺釘和螺母彼此附接。
[0017]通過上述轉(zhuǎn)子組件，可同時有效地提高結(jié)構(gòu)特征和物流。
[0018]當(dāng)發(fā)電機在使用中時(即在產(chǎn)生能量過程中)，設(shè)置有中心結(jié)構(gòu)的加固是有利的，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在使用時轉(zhuǎn)子組件的中心部分經(jīng)受很大的負(fù)載。因為整個轉(zhuǎn)子組件被加強，可獲得更好的結(jié)構(gòu)性能以便轉(zhuǎn)子組件能夠承受所需的負(fù)載。此外，當(dāng)處理、運輸或安裝時轉(zhuǎn)子組件的中央部分經(jīng)受很大的負(fù)載，設(shè)置有中心結(jié)構(gòu)的加固在制造、處理和安裝過程中是有利的，同樣在運輸過程中也是有利的。設(shè)置有中心結(jié)構(gòu)的加固對于保持轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣隙的尺寸也是有利的。
[0019]本轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步的優(yōu)點是物流改善。轉(zhuǎn)子段可有利地運輸、安裝、修理和單獨地且彼此獨立地拆卸。這導(dǎo)致大型起重機的使用不再是必要的并且操作者的數(shù)量被減少。如上所述，因為單一尺寸和重量被顯著減少，標(biāo)準(zhǔn)運輸裝置可被有利地使用。因此，不需要專用的和昂貴的運輸裝置。
[0020]根據(jù)上述配置，轉(zhuǎn)子組件可有利地由不同材料制造和/或可由不同制造商制造。裝配和拆卸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子段的可能性允許在風(fēng)力渦輪發(fā)電機的修理和/或保養(yǎng)操作中軸承容易地進(jìn)入以裝配和拆卸它們。
[0021]如上所述，包括定子組件和如上所限定的轉(zhuǎn)子組件的風(fēng)力渦輪發(fā)電機具有改善的剛度，足以承受能量產(chǎn)生過程中和處理和安裝過程中以及運輸過程中的操作。本文中所限定的風(fēng)力渦輪發(fā)電機同時適于陸上和海上應(yīng)用。
[0022]當(dāng)閱讀說明書時，本轉(zhuǎn)子組件、風(fēng)力渦輪發(fā)電機和風(fēng)力渦輪機的實施方式的其他目的、優(yōu)點和特征對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的或者可通過實踐得知它們。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]本轉(zhuǎn)子組件、風(fēng)力渦輪發(fā)電機和風(fēng)力渦輪機的【具體實施方式】將通過非限制性實施示例的方式參考附圖在下文中描述。
[0024]在附圖中:
[0025]圖1是本轉(zhuǎn)子組件的一個實施方式的總體立體圖；
[0026]圖2是圖1中所示的轉(zhuǎn)子組件的實施方式的主視圖；
[0027]圖3-6是本轉(zhuǎn)子組件的可替代的實施方式的主視圖；
[0028]圖7是安裝在定子組件上的本轉(zhuǎn)子組件沿著圖6中的線BB’的剖視圖；以及
[0029]圖8是安裝在定子組件上的本轉(zhuǎn)子組件沿著圖6中的線AA’的剖視圖。

【具體實施方式】
[0030]附圖示出了適用于直接式同步風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子組件的不同實施方式。在整個附圖中轉(zhuǎn)子組件通過附圖標(biāo)記10整體表示。在各個附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。
[0031]如圖7和圖8所示，轉(zhuǎn)子組件10可通過合適的軸承310相對于定子組件300旋轉(zhuǎn)。
[0032]作為非限制性示例在圖1-5中示出的轉(zhuǎn)子組件10的實施方式包括六個轉(zhuǎn)子段
110。根據(jù)需要，轉(zhuǎn)子組件10的其他實施方式也可以具有其他不同數(shù)量的轉(zhuǎn)子段110。例如，圖6所示轉(zhuǎn)子組件10的實施方式包括四個轉(zhuǎn)子段110。
[0033]如圖1-6所示，轉(zhuǎn)子段110形成模塊化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)100。將轉(zhuǎn)子組件10的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)100分為轉(zhuǎn)子段110可便于運輸，這是因為將要運輸?shù)牟考膯我怀叽绫挥欣販p小了。
[0034]如圖1-6所示，轉(zhuǎn)子段110是適于被彼此相鄰安裝的成形件。盡管轉(zhuǎn)子段110示出為基本上彼此相等，但是必要時它們可以彼此相似或彼此不同。
[0035]由轉(zhuǎn)子段110形成的模塊化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)100帶有轉(zhuǎn)子框架115。轉(zhuǎn)子框架115也由框架段形成。轉(zhuǎn)子框架115用于接收多個轉(zhuǎn)子磁體(在圖中未示出)。
[0036]示出的實施方式中的轉(zhuǎn)子組件10還包括中心結(jié)構(gòu)200。如圖中所示，中心結(jié)構(gòu)200由加強的單一件制成，該加強的單件設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件10中的中心位置中的轉(zhuǎn)子段110之間。如圖1-6所示，中心結(jié)構(gòu)200的不同配置是可能的。
[0037]如圖7和圖8所示，軸承310設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)200中。為了加強和搬運的目的設(shè)計中心結(jié)構(gòu)200。
[0038]轉(zhuǎn)子組件10的中心結(jié)構(gòu)200可適于附接至轉(zhuǎn)子段110和附接至轉(zhuǎn)子框架115的部分。在其他實施方式中，中心結(jié)構(gòu)200可附接至轉(zhuǎn)子段110。轉(zhuǎn)子框架115的部分可具有同轉(zhuǎn)子段115相同的部分。
[0039]轉(zhuǎn)子框架115可以是柱形件，該柱形件可依次通過上述的框架段形成。該柱形件可具有限定兩個基本垂直的表面的大致T形橫截面。
[0040]轉(zhuǎn)子框架115和轉(zhuǎn)子段110之間的附接以及轉(zhuǎn)子框架115和中心結(jié)構(gòu)200之間的附接是通過焊接完成。因此，轉(zhuǎn)子框架115可以是轉(zhuǎn)子段110的一部分。轉(zhuǎn)子段110之間的附接以及轉(zhuǎn)子段110和中心結(jié)構(gòu)200之間的附接通過螺釘實現(xiàn)。
[0041]為了將中心結(jié)構(gòu)200可拆卸地連接至轉(zhuǎn)子段110，提供了連接裝置120。在圖6中示意性示出的實施方式中，連接裝置120包括成對的板，在成對的板之間設(shè)置有一部分轉(zhuǎn)子段110和對應(yīng)的一部分中心結(jié)構(gòu)200。板用適當(dāng)?shù)穆葆敽吐菽副舜烁浇?。例如，在圖6中所示的實施方式中，轉(zhuǎn)子組件110具有用于每個轉(zhuǎn)子段110的兩個連接裝置120。如圖5所示，因此設(shè)置了總數(shù)為八個的連接裝置120與由四個轉(zhuǎn)子段110形成的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)100相關(guān)。
[0042]圖3-6中所示的實施方式中的轉(zhuǎn)子段110設(shè)置有鎖孔130。當(dāng)需要時鎖孔130用于接收相應(yīng)的鎖緊銷(未示出)，該鎖緊銷固定附接至定子組件300以將轉(zhuǎn)子組件10鎖定到位。當(dāng)鎖緊銷被接收到鎖孔130中時，轉(zhuǎn)子組件被阻止相對于定子組件300旋轉(zhuǎn)。
[0043]附圖的實施方式中的中心結(jié)構(gòu)200設(shè)置有矩形孔140。矩形孔140用于通過撓性聯(lián)接器的方式連接至風(fēng)力渦輪機的轂上。如圖1、2和5中所示，附圖的實施方式中的中心結(jié)構(gòu)200也可設(shè)置有進(jìn)入口 150，進(jìn)入口 150的尺寸設(shè)計為通過定子組件300進(jìn)入轉(zhuǎn)子組件10。
[0044]如上所述，中心結(jié)構(gòu)200由單一件制成。如圖中所示，該單一件限定中心柱形開口210。
[0045]如圖1-6所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子組件10還沒有裝配至定子組件300時，轉(zhuǎn)子組件10可通過中心結(jié)構(gòu)200被容易地搬運。這是有利的，因為如果抓住轉(zhuǎn)子組件10的端部，可能在設(shè)置有磁體的轉(zhuǎn)子外部分發(fā)生局部變形。因為轉(zhuǎn)子組件10中的氣隙很小(如為7毫米量級)，任何局部變形都可不利地影響發(fā)電機的性能。
[0046]盡管本文中已經(jīng)公開了本轉(zhuǎn)子組件、具有該轉(zhuǎn)子組件的發(fā)電機和具有該發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機的一些【具體實施方式】和示例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其他可替代的實施方式和/或使用以及它們的明顯的修改和等同物也是可能的。
[0047]與附圖相關(guān)的附圖標(biāo)記和在權(quán)利要求中放置在括號中的參考符號僅用于增加權(quán)利要求的可理解性，并且不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。此外，權(quán)利要求覆蓋所述的【具體實施方式】的所有可能組合，因此，本文的范圍不應(yīng)由具體的實施方式限制，而僅應(yīng)公正地閱讀權(quán)利要求后確定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子組件(10)，所述轉(zhuǎn)子組件(10)包括:形成轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)的多個轉(zhuǎn)子段(110)， 其中，所述轉(zhuǎn)子組件(10)還包括中心結(jié)構(gòu)(200)，所述中心結(jié)構(gòu)(200)連接至所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)并且至少部分地設(shè)置在至少兩個轉(zhuǎn)子段(110)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件(10)，其中所述中心結(jié)構(gòu)(200)至少部分地被所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)包圍并且連接至所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子組件(10)，其中所述中心結(jié)構(gòu)為加強部件(200)。
4.如上述權(quán)利要求中任一個所述的轉(zhuǎn)子組件(10)，其中所述轉(zhuǎn)子組件還包括連接裝置(120)，所述連接裝置(120)將所述中心結(jié)構(gòu)(200)可拆卸地連接至所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)。
5.如上述權(quán)利要求中任一個所述的轉(zhuǎn)子組件(10)，其中所述中心結(jié)構(gòu)(200)包括至少一個連接區(qū)域，在所述至少一個連接區(qū)域中，所述中心結(jié)構(gòu)(200)連接至所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)。
6.如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)子組件(10)，其中所述中心結(jié)構(gòu)(200)包括多個連接區(qū)域，在所述多個連接區(qū)域中，所述連接裝置被設(shè)置為將所述中心結(jié)構(gòu)(200)可拆卸地連接至所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(100)。
7.如上述權(quán)利要求中任一個所述的轉(zhuǎn)子組件(10)，其中所述中心結(jié)構(gòu)(200)是單一件。
8.一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機，包括定子組件(300)和如上述權(quán)利要求的任一個所述的轉(zhuǎn)子組件(10)。
9.一種風(fēng)力渦輪機，包括發(fā)電機，所述發(fā)電機具有定子組件(300)和如權(quán)利要求1至7中任一個所述的轉(zhuǎn)子組件(10)。
【文檔編號】H02K1/30GK104054238SQ201380004955
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月27日
【發(fā)明者】皮勒·克塔達(dá)阿科斯塔 申請人:西班牙阿爾斯通可再生能源有限公司