用于直接驱动发电机的配置、直接驱动发电机、风力涡轮机以及发电机的组装方法

专利名称：用于直接驱动发电机的配置、直接驱动发电机、风力涡轮机以及发电机的组装方法
技术领域：
本发明涉及一种用于直接驱动发电机的配置、包括该配置的直 接驱动或直接被驱动发电机、包括直接驱动发电机的风力涡轮机以 及直接驱动发电机的组装方法。
背景技术：
考虑到风力涡轮机的驱动构造，总体上具有两种主要类型的风力 涡轮机。第一种风力涡轮机是更加典型的风力涡轮机，包括布置在主 轴和风力涡轮机的发电机之间的齿轮箱。第二种风力涡轮机是无齿轮 类型，其中齿轮箱和传统发电机通过所谓的直接驱动或直接被驱动发 电机的多极发电机代替。这种直接驱动发电机可制造成同步发电机， 具有巻绕转子或连接在转子上的永磁体，或者它可设计成可选择类型 的发电机。
直接被驱动发电机的共同之处在于它们的实际尺寸相对大。在多
兆瓦直接驱动发电机的大约5m的典型气隙处，外直径是大约6m或甚 至更大的级别。大的外直径使得直接驱动发电机的运输困难，并且直 接驱动发电机的沉重静载荷涉及其它困难，例如涉及由于损坏而更换 进行修理的问题。
其它难题出现在具有直接驱动发电机的风力涡轮机的通常构造 中，其中直接驱动发电机配置在风力涡轮机转子和塔之间，以便产生 紧凑的机器构造。在这种情况下，由于必须拆卸直接驱动发电机，需 要拆卸整个风力涡轮机转子。
为了克服这些问题至少部分存在某些启示来划分发电机部件。
在WO98/20595Al中，披露用于转动电机的定子，包括定子芯和绕 组。定子芯设置朝着转子向内径向延伸的定子齿。每个定子齿构造成 轴向结合到定子齿侧面内的多个齿区段。由于定子可现场安装，定子 齿侧面一起并排安装，部分使得转动电机部件到建造地点的运输更加 容易。但是，这种构造需要定子壳体，因此具有相对大的外尺寸。
从US4594552中得知了分段定子的电枢绕组。分段定子具有通过
6至少两个周向隔开的分割线分开的带细槽芯以有助于分段定子的组装 和拆卸。电枢绕组包括定子芯的细槽内的电枢线圏，定子芯连接成提 供极并配置成提供在分割线处分开的多个电枢线圏。连接和脱离装置 设置成在分段定子组装和拆卸时分别连接和脱离电枢线團。但是这种 构造还需要定子壳体，因此具有相对大的外尺寸。
US5844341描述一种通过例如风力涡轮机的^f氐速装置驱动的发电 机。发电机包括具有交替极性的多个永磁体的一个或多个转子环以及 多个层压轭的同轴定子环，每个轭限定定位线團的细槽。轭和细槽形 成通过梁相对于转子环支承的模块。这种构造的缺陷在于这种具有通 过气隙分开的单个极对的模块构造形式的机电性能会不太有利，并且 单个定子模块的可能拆卸会涉及整个发电机必须现场打开，造成潮湿、 污物等危险，并且如果定子模块必须在不利的方向上取出，这会很麻 烦。
US6781276B1描述一种用于风力涡轮机的发电机，包括定子和转 子。定子具有单独并可以单独和相互独立安装、修理和拆卸的多个定 子模块。此发电机没有大于气隙直径的部分。但是即使没有大于气隙 直径的部分，假设定子是单个部件，将被运输的最大元件还是具有相 当的尺寸。在其完整形式下，定子安装有强力永磁体，并且在运输过 程中需要通过非磁性层覆盖，例如具有一定厚度的木材或聚苯乙烯， 同时转子的尺寸小于完整的发电机的尺寸，还是会有5m直径以及1. 5m 的长度，被运输的设备相当大。

发明内容
因此本发明的目的在于提供一种以如下方式最初描述的用于直接 驱动发电机的配置和一种发电机，即特别简化了发电机到建造地点的 运输。本发明的其它目的涉及包括各自发电机的风力涡轮机以及风力 涡轮机的发电机的组装方法。
此目的通过一种用于风力涡轮机的直接驱动或直接被驱动发电机 的配置来新颖地实现，发电机包括具有多个定子分段的定子，每个定 子分段具有可操作用于发电的至少一个定子元件，并且发电机包括围 绕发电机的中心轴线枢转并相对于定子枢转的转子，转子具有可操作 用于发电的至少一个转子元件，其中所述配置包括至少一个定子分段 和至少一个转子分段，并且其中至少一个定子分段和至少一个转子分段能够至少临时相互贴靠支承。按照本发明，直接驱动发电机是分段 的发电机，其中定子分段和转子分段至少形成发电机的一部分。这些 分段通常是单个可管理的部件。但是，实际上特别在例如定子分段的
大磁引力的永磁体^定子^段和^"子分段的处理会很困难。因此，提 供一种包括至少一个转子分段和至少一个转子分段的配置，其中例如 在该配置的运输过程中，定子分段和转子分段能够至少临时相互贴靠 支承。由此用于发电的定子元件和用于发电的转子元件相对配置，其 中气隙保持在用于发电的定子元件和用于发电的转子元件之间。特别 在发电机包括永磁体时，由于以此方式涉及用于发电的定子元件和转 子元件的磁性回路闭合，通常不需要特殊的保护且不受到不希望的磁 引力影响。因此与单个定子或转子分段的运输相比，简化了包括相互 贴靠支承的定子分段和转子分段的配置的运输。另外，由于在发电机 的组装和拆卸过程中，转子分段可以静置在定子分段上，并且任何吊 车起重装置通常从磁引力脱离。因此，简化了运输、组装和拆卸。
最好是至少一个定子分段包括至少一个第一支承突出部，并且至 少一个转子分段包括至少一个第二支承突出部，其中至少一个定子分 段的第一支承突出部和至少一个转子分段的第二支承突出部能够至少 临时相互贴靠支承。特别在包括相互贴靠支承的定子分段和转子分段 的发电机(特别是发电机的配置)被运输、组装和拆卸时，通过支承 突出部，转子分段能够静置在定子分段上。
因此按照本发明的实施例，该配置的至少一个定子分段和至少一 个转子分段能够至少临时形成定子/转子分段单元。
在本发明的另一实施例中，至少一个转子分段至少部分配置在至 少一个定子分段的内侧。以此方式，实现紧凑的配置。
按照本发明的变型，至少一个定子分段是环形分段成形的定子分 段和/或至少一个转子分段是环形分段成形的转子分段。在组装状态 下，环形分段成形的定子分段形成定子环，并且环形分段成形的转子 分段形成大致配置在定子环内侧的转子环。
在本发明的变型中，至少一个环形分段成形的定子分段包括外部 环形分段成形的定子支承元件、配置在外部环形分段成形的定子支承 元件的前侧上的径向向内指向的前部环形分段成形的定子连接元件以及配置在外部环形分段成形的定子支承元件的后侧上的径向向内指向
的后部环形分段成形的定子连接元件，以便形成向内开口的大致u形
的环形分段成形的定子分段，其中至少一个定子元件配置在外部环形
分段成形的定子支承元件的内侧上。由此术语大致u形应该也覆盖其 它类似形式，例如v形等。
以类似方式，至少一个环形分段成形的转子分段包括外部环形分 段成形的转子支承元件、配置在外部环形分段成形的转子支承元件的 前侧上的径向向内指向的前部环形分段成形的转子连接元件以及配置 在外部环形分段成形的转子支承元件的后侧上的径向向内指向的后部 环形分段成形的转子连接元件，以便形成向内开口的大致u形的环形
分段成形的转子分段，其中至少一个转子元件配置在外部环形分段成
形的转子支承元件的外侧上。由此术语大致u形应该也覆盖其它类似 形式，例如v形等。
按照本发明的另一变型，环形分段成形的定子分段的每个环形分 段成形的定子连接元件包括至少一个第一支承突出部，并且环形分段 成形的转子分段的每个环形分段成形的转子连接元件包括至少一个第 二支承突出部。
本发明的另一目的通过包括所述的至少一个配置的用于风力涡轮 机的直接驱动或直接被驱动发电机来实现。通常发电机包括多个形成 所述定子环和所述转子环的配置。
按照本发明的实施例，发电机包括定子的前部和后部环形支承元 件，多个配置的多个定子分段以非破坏的可拆卸方式连接到定子的环 形支承元件上。最好是定子的前部和后部环形支承元件是定子的环形 端板。通常，定子的环形端板是确保特别足够的完整性的单件元件。
在本发明的另一实施例中，发电机包括转子的前部和后部环形支 承元件，多个配置的多个转子分段以非破坏的可拆卸方式连接到转子 的环形支承元件上。最好是转子的前部和后部环形支承元件是转子的 环形端板。通常，转子的环形端板是确保特别足够的完整性的单件元件。
在本发明的另一变型中，定子的前部和后部环形支承元件和定子 分段之间的结合部和/或转子的前部和后部环形支承元件和转子分段 之间的结合部相对于发电机的中心轴线大致位于等于或小于定子元件和转子元件之间的气隙半径的半径处。因此定子和转子的环形支承元 件具有特别是显著小于发电机气隙的直径的直径的尺寸。以此方式， 简化定子和转子的环形支承元件的运输、定子和转子以及发电机分别 在建造地点的组装和拆卸。
在风力涡轮机的情况下，不需要使用例如吊车将整体安装的发电 机装入机舱。实际上，发电机的显著较轻的单个可管理部件、配置和/ 或分段能够装入机舱，其中发电机能够进行组装、修理或拆卸。
按照本发明的变型，定子元件和转子元件之间的气隙的宽度是可 以调节的。定子的环形支承元件和定子分段之间的结合部和/或转子的 环形支承元件和转子分段之间的结合部最好包括调节装置，以便调节 气隙的宽度。按照本发明的一个实施例，调节装置包括至少一个垫片。
按照本发明的另一实施例，定子分段包括作为定子元件的具有绕 组的至少一个绕组形式和/或转子分段包括作为转子元件的至少一个 永磁体。
在本发明的实施例中，定子分段和定子的环形支承元件和/或转子 分段和转子的环形支承元件包括轴向和/或径向延伸的凸缘，以便安
装。由此轴向延伸凸缘最好大致在主轴的中心轴线A的方向上延伸， 并且径向延伸凸缘最好大致在相对于主轴的中心轴线A垂直延伸。以 此方式，定子和转子分段可相对简单地连接在各自环形支承元件上。
按照本发明的另一实施例，转子的至少一个环形支承元件和/或定 子的至少 一个环形支承元件包括至少 一个人孔，以便进入发电机内部。 因此，至少一个前部或后部环形支承元件可具有最好可以闭合的一个 或多个人孔。
本发明的第三目的通过包括所述至少一个配置和/或所述的发电 机的风力涡轮机来实现。
涉及方法的目的通过使用所述配置的发电机的组装方法来实现， 其中-.
各自至少一个转子分段和各自至少一个定子分段相互贴靠支承以
便形成组合的定子/转子单元；
多个定子/转子分段单元被运输到风力涡轮机的建造地点； 每个定子/转子分段单元配置在定子的环形支承元件以及转子的
环形支承元件上，其中每个定子/转子分段单元的每个定子分段配置在
10定子的环形支承元件上，并且每个定子/转子分段单元的每个转子分段 配置在转子的环形支承元件上。如是所述通过形成定子/转子分段单 元，其中最好是转子分段静置在定子分段上，磁性回路闭合，从而简 化运输。
按照本发明的变型，首先定子/转子分段单元的每个定子分段连接 到定子的环形支承元件上，接着定子/转子分段单元的每个转子分段连 接到转子的环形支承元件上，以便将每个转子分段从其支承位置上拉 开。
在本发明的另一变型中，定子分段的径向位置通过配置在定子的 环形支承元件和各自定子分段之间的调节装置调节，和/或转子分段的 径向位置通过配置在转子的环形支承元件和各自转子分段之间的调节 装置调节。因此定子和转子元件之间的气隙的所需和希望的宽度可以 简单方式调节。


下面将参考示意附图来更加详细地描述本发明，其中 图l表示本发明风力涡轮机的一部分；
图2以放大形式表示主轴和图1的风力涡轮机的直接驱动发电机 的一部分；
图3以放大形式表示图1的风力涡轮机的直接驱动发电机的一部 分；以及
图4表示图1的箭头IV方向上的图1的风力涡轮机的发电机的视图。
具体实施例方式
图1示意表示本发明风力涡轮机1的笫一实施例，包括配置在风 力涡轮机1的塔3的逆风侧上的本发明直接驱动或直接被驱动发电机 2。
塔凸缘4配置在塔3的顶部上。保持装置配置在塔凸缘4上，在 本发明的当前实施例的情况下包括底座板5、保持臂6形式的保持框架 以及静止或固定中空轴7。底座板5连接在塔凸缘4上。风力涡轮机l 以为明确表示的方式包4舌偏航系统，以^更和风力涡轮机1的直接或间 接连接到底座板5上的其它部件一起围绕塔3的中心轴线Y转动风力 涡轮机1的底座板5。保持臂6以其底座侧直接配置在底座板5上。在其它侧上，保持 臂6包括凸缘8。静止轴7通过凸缘9连接到凸缘8上。保持臂6的环 形凸缘8和静止轴7的环形凸缘9通过围绕环形凸缘配置的多个螺栓 栓接在一起。
主轴10或主转子管10通过第一主轴承11和第二主轴承12在静 止轴7上枢转。通过静止轴7支承的每个主轴承11、 12包括内部和外 部轴承壳。两个主轴承ll、 12的内部轴承壳安装在静止轴7上，而两 个主轴承ll、 12的外部轴承壳安装在主轴10内侧。
在前端上，主轴10包括环形凸缘13。环形凸缘13牢固但可拆卸 地连接到风力涡轮机1的轮毂14上。轮毂14包括用于三个未明确示 出、但公知的转子叶片的三个安装装置。
在本发明的当前实施例的情况下，所述直接驱动或直接被驱动发 电机大致围绕主轴10配置。直接驱动发电机2包括转子16或转子配 置16以及定子17或定子配置17。
在本发明当前实施例的情况下，转子16包括前部环形转子端板18 形式的第一支承元件18、后部环形转子端板19形式的第二支承元件 19以及连接到前部环形转子端板18和后部环形转子端板19上的多个 环形分段成形的转子分段20。在本发明的当前实施例的情况下，转子 16包括六个环形分段成形的转子分段20，在六个环形分段成形的转子 分段20连接到最好是单件的前部和后部环形转子端板18、 19上时， 形成转子环。
在本发明当前实施例的情况下，定子17包括前部环形定子端板26 形式的笫一支承元件26、后部环形定子端板27形式的第二支承元件 27以及连接到前部环形定子端板26和后部环形定子端板27上的多个 环形分段成形的定子分段28。在本发明的当前实施例的情况下，定子 17也包括六个环形分段成形的定子分段28(参考图4 )，在六个环形分 段成形的定子分段28连接到最好是单件的前部和后部环形定子端板 26、 27上时，形成定子环。
在本发明的当前实施例的情况下，环形分段成形的定子分段28和 环形分段成形的转子分段20以如下方式设计，即环形定子端板26、 27 和环形分段成形的定子分段28之间的结合部50、 51以及环形转子端 板18、 19和环形分段成形的转子分段20之间的结合部52、 53相对于发电机2的中心轴线A大致位于半径Rl处，半径Rl小于配置在环形 分段成形的定子分段28上并用于发电的定子元件33和配置在环形分 段成形的转子分段20上并用于发电的转子元件25之间的气隙34的半 径R2。因此，在本发明的当前实施例的情况下，环形定子和转子端板 的最大直径是2*111。这些直径显著小于气隙34的直径(2*R2)。这简 化了环形定子和转子端板的运输。
环形分段成形的转子分段20包括外部环形分段成形的转子支承元 件54、配置在外部环形分段成形的转子支承元件54的前侧上的径向向 内指向的前部环形分段成形的转子连接元件55以及配置在外部环形分 段成形的转子支承元件54的后侧上的径向向内指向的后部环形分段成 形的转子连接元件56，以便形成向内开口的大致U形的环形分段成形 的转子分段20，其中至少一个永磁体25形式的至少一个转子元件25 配置在外部环形分段成形的转子支承元件54的外侧.由此环形分段成 形的转子分段20将前部和后部环形转子端板18、 19相互连接。
如图2和3所示，前部环形分段成形的转子连接元件55在其端部 包括环形分段成形的凸缘21和环形分段成形的支承突出部57。后部环 形分段成形的转子连接元件56在其端部包括环形分段成形的凸缘22 和环形分段成形的支承突出部58。前部环形成形转子端板18具有环形 凸缘23，并且后部环形转子端板19具有环形凸缘24。在本发明的当 前实施例的情况下，凸缘21和23以及凸缘22和24被栓接在一起， 以便形成转子16。以此描述方式，所有环形分段成形的转子分段20连 接到前部和后部环形端板18、 19上。因此，转子16具有大致中空圆 柱形形状，
以类似方式，环形分段成形的定子分段28包括外部环形分段成形 的定子支承元件67、配置在外部环形分段成形的定子支承元件67的前 侧上的径向向内指向的前部环形分段成形的定子连接元件68以及配置 在外部环形分段成形的定子支承元件67的后侧上的径向向内指向的后 部环形分段成形的定子连接元件69,以便形成向内开口的大致U形的 环形分段成形的定子分段，其中具有绕组76的绕组形式75的形式的 至少一个定子元件33配置在外部环形分段成形的定子支承元件67的 内侧。由此环形分段成形的定子分段28将前部和后部环形定子端板 26、 27相互连接。如图2和3所示，前部环形分段成形的定子连接元件68在其端部 包括环形分段成形的凸缘29和环形分段成形的支承突出部60。后部环 形分段成形的定子连接元件69在其端部包括环形分段成形的凸缘30 和环形分段成形的支承突出部61。前部环形成形定子端板26具有环形 凸缘31，并且后部环形定子端板27具有环形凸缘32。在本发明的当 前实施例的情况下，凸缘29和31以及凸缘30和32被栓接在一起， 以便形成定子17。以此描述方式，所有环形分段成形的定子分段28连 接到前部和后部环形端板26、 27上。因此，定子17具有大致中空圆 柱形形状。
在本发明的当前实施例的情况下，每个环形分段成形的转子分段 20大致配置在环形分段成形的定子分段28的内侧。特别是在环形分段 成形的定子和转子分段20、 28的运输、组装和拆卸过程中， 一个环形 分段成形的定子分段28和一个环形分段成形的转子分段20能够形成 定子/转子分段单元。由此环形分段成形的转子分段20运动到环形分 段成形的定子分段28内，直到环形分段成形的转子分段20静置在环 形分段成形的定子分段28上为止。更准确的是突出部57、 58、 60、 61 接合，支承突出部60和支承突出部57以及支承突出部61和支承突出 部58相互贴靠支承。通常，如果用于发电的定子元件和转子元件之间 的气隙减小到气隙的额定数值以下一定程度的数值，突出部57、 58、 60、 61接合。 一旦突出部57、 58、 60、 61接合，磁引力被突出部接收， 并且可以去除适当的工具。在此位置，磁性回路通常闭合，并且定子/ 转子分段单元相对于强力永磁体不再具有任何危险。定子/转子分段单 元能够被运输、组装和拆卸而不需要特别小心。
在风力涡轮机l的建造地点，首先支承结构被组装，即静止轴7、 主轴承ll、 12、主轴10、随后描述的第三和笫四轴承35、 36以及环 形转子端板18、 19以及环形定子端板26、 27。
对于发电机2的组装来说，定子/转子分段单元如上所述配置在前 部和后部环形端板18、 19、 26、 27上。由此前部环形分段成形的定子 连接元件68的凸缘29以及前部环形定子端板26的凸缘31以及后部 环形分段成形的定子连接元件69的凸缘30和后部环形定子端板27的 凸缘32通过示意表示的凸缘螺栓62栓接在一起。对于所有六个定子/ 转子分段单元来说都这样做。环形分段成形的定子分段28的径向位置的任何所需调节通过凸缘29、 31之间以及凸缘30、 32之间的结合部 50、 51内的未明确示出的垫片来进行。由此，各自垫片被插入各自凸 缘，并且接着凸缘螺栓62被插入各自螺栓孔并紧固.
随后，前部环形分段成形的转子连接元件55的凸缘21和前部环 形转子端板18的凸缘23以及后部环形分段成形的转子连接元件56的 凸缘22和后部环形转子端板19的凸缘24通过示意表示的凸缘螺栓63 栓接在一起。由此环形分段成形的转子分段20通常被拉离其中接合突 出部57、 58、 60、 61的静置位置。在凸缘螺栓63插入各自螺栓孔并 最后紧固之前，环形分段成形的转子分段20的径向位置的任何所需调 节通过凸缘21、 23之间以及凸缘22、 24之间的结合部52、 55内的未 明确示出的垫片来进行。
如果环形分段成形的转子分段20或环形分段成形的定子分段28 需要例如更换，所述步骤以颠倒顺序进行，并且更换定子/转子分段单 元如所述组装。
根据试验转动，环形分段成形的转子分段20的径向位置以及环形 分段成形的定子分段28的径向位置能够通过结合部50-53内的垫片细 微调节。因此，定子17的电定子元件33和转子16的永磁体25之间 的气隙34的宽度能够被调节，以便形成优选的完全一致和同心的气隙 34。
为了转子16和主轴IO—起围绕主轴IO的中心轴线A并相对于定 子17转动，风力涡轮机1特别是直接驱动发电机2包括所述的第三或 前部发电机轴承35以及所述的第四或后部发电机轴承36。定子17和 转子16的相对位置通过第三和第四轴承35、 36保持。
在本发明当前实施例的情况下，第三轴承35连接到主轴10的凸 缘37上。更准确的是，第三轴承35的内部轴承壳38牢固连接到主轴 10的凸缘37上。笫三轴承35的内部轴承壳38另外牢固连接到支承转 子16的前部的前部环形转子端板18上。第三轴承35的外部轴承壳39 牢固连接到支承定子17的前部的前部环形定子端板26上。
定子17的后部通过牢固连接到静止轴7的凸缘9以及保持装置上 的后部环形定子端板27支承。在本发明的当前实施例的情况下，第四 轴承36的内部轴承壳40和支承转子16的后部的后部环形转子端板19 牢固连接到第四轴承36的外部轴承壳41上。根据包括主轴IO、笫一主轴承ll、第二主轴承12、转子16、定 子17、第三轴承35和第四轴承36的所述配置，主轴IO在风力涡轮机 1的操作中与转子16 —起相对于定子17转动。
为了在本发明的当前实施例的情况下，避免四个轴承配置静态不 确定的情况，牢固支承在主轴10上的前部环形转子端板18以及牢固 支承在保持装置上的后部环形定子端板27在主轴10的中心轴线A的 方向上包括一定和足够程度的柔性。由此这些端板18、 27用作薄膜， 薄膜在径向方向上大致牢固支承转子16和定子17以便保持气隙34的 宽度，但是容易柔曲，使得例如主轴10弯曲而没有大阻力。特别是端 板18、 27具有一定尺寸，使其具有相对小的弯曲刚性。在例如主轴IO 由于偏转而稍微移位时，它们简单被动柔曲。因此，在主轴10出现弯 曲时，与转子16和定子17连接，前部环形转子端板18和后部环形定 子端板27在中心轴线A的方向上大致各自弯曲，其中气隙34的宽度 基本上保持恒定或者在所需误差内。
由于四个轴承配置，除了来自于风力涡轮机转子和主轴IO的载荷 之外，两个主轴承ll、 12承栽基本上发电机2的一半重量，发电机2 的基本上另一半重量直接支承在保持装置上。第三或前部发电机轴承 35基本上承载定子17的一半重量，并且定子17的基本上另一半重量 支承在保持装置上。笫四或后部发电机轴承36基本上承载转子16的 一半重量，并且转子16的基本上另一半重量支承在主轴10上。
根据风力涡轮机1的所述结构或构造，特别根据包括第三和第四 轴承的所述发电机配置，转子16和定子17在两侧支承，即前侧和后 侧。这使得转子重量更轻，特别是定子结构重量更轻，其中特别是端 板等的定子支承结构的定子结构尺寸更小，以便在风力涡轮机1的操 作中，沿着中心轴线A的方向并围绕周边，将气隙34保持在所需误差内。
不同于本发明的所述实施例，前部环形定子端板26和后部环形定 子端板19能够在主轴10的中心轴线A的方向上包括一定程度的柔性， 而前部转子端板18和后部环形定子端板27不具有这种柔性。同样在 这种情况下，气隙34的宽度能够保持大致恒定或者至少在所需误差内。
具有一定柔性的环形转子端板和环形定子端板不需要在整个端板 上具有柔性。因此，环形端板能够具有不同区域。各自环形转子端板可具有例如用于连接第三轴承的相对刚性的区域，以及在中心轴线A 的方向上具有所述柔性的区域。以相同方式，各自环形定子端板可具 有例如用于连接第四轴承的相对刚性区域，以及在中心轴线A的方向 上具有所述柔性的区域。
前部环形转子端板能够直接配置在主轴上。在这种情况下，第三 轴承能够直接连接到主轴或者前部环形转子端板上。
不需要将第四轴承连接到后部环形定子端板上。第四轴承还能够 直接连接到例如静止轴或保持框架或臂的保持装置上。
通常，环形端板由适当金属或金属合金制成。环形端板不需要具 有相同直径。实际上，不同环形端板能够具有不同的直径。在这种情 况下，各自环形分段成形的分段需要相对于径向相对指向的环形分段 成形的定子连接元件进行调节，以便形成定子或转子。
图4表示图1的箭头IV方向上的风力涡轮机1的发电机2的视图。 在图4中，可以看到第三或发电机轴承35、前部环形定子端板26、凸 缘29、 31和形成定子环71的六个环形分段成形的定子分段28。在本 发明的当前实施例的情况下，前部环形定子端板26包括可以进入发电 机内部的六个人孔70。以相同方式，定子或转子的其它环形端板能够 包括人孔。由此人孔通常通过一种门来闭合。
在本发明的当前实施例的情况下，在每个环形分段成形的定子分 段28内，环形分段成形的转子分段20基本上同心配置。但是两个或 多个环形分段成形的转子分段20还可以大致配置在环形分段成形的定 子分段28内。
顺便，发电机2能够包括如上所述形成定子环的较少或较多的环 形分段成形的定子分段28以及形成转子环的较少或较多的环形分段成 形的转子分段20。另外，转子分段或定子分段不需要具有环形分段的 形状。
端板和环形分段成形的分段之间的非破坏可拆卸连接不必须是螺 栓结合。
在本发明的所述实施例的情况下，环形分段成形的定子分段28和 环形定子端板26、 27以及环形分段成形的转子分段20和环形转子端 板18、 19包括用于安装的轴向延伸的凸缘21-24、 29-32。由此，轴向 延伸的凸缘21-24、 29-32大致在中心轴线A的方向上延伸。但是安装还能够通过径向延伸的凸缘或其它适当装置来实现。由此，径向延伸
的凸缘大致相对于中心轴线A垂直延伸。
不同于以上描述，直接驱动发电机还能够配置在塔的顺风侧上。 顺便，风力涡轮机l包括通常称为机舱的壳体H，机抢包括发电机
2和至少一部分保持装置。
权利要求
1. 用于风力涡轮机(1)的直接驱动或直接被驱动发电机(2)的配置，发电机(2)包括具有多个定子分段(28)的定子(17)，每个定子分段(28)具有可操作用于发电的至少一个定子元件(33)，并且发电机(2)包括围绕发电机的中心轴线(A)枢转并相对于定子(17)枢转的转子(16)，转子(16)具有可操作用于发电的至少一个转子元件(25)，其中所述配置包括至少一个定子分段(28)和至少一个转子分段(20)，并且其中至少一个定子分段(28)和至少一个转子分段(20)能够至少临时相互贴靠支承。
2. 如权利要求1所述的配置，其特征在于，至少一个定子分段(28 ) 包括至少一个笫一支承突出部(60、 61)，并且至少一个转子分段(20) 包括至少一个笫二支承突出部(57、 58)，其中至少一个定子分段(28) 的第一支承突出部(60、 61)和至少一个转子分段(20)的第二支承 突出部(57、 58)能够至少临时相互贴靠支承。
3. 如权利要求1或2所述的配置，其特征在于，至少一个定子分 段(28)和至少一个转子分段(20)能够至少临时形成定子/转子分段 单元。
4. 如权利要求l-3任一项所述的配置，其特征在于，至少一个转 子分段(20)至少部分配置在至少一个定子分段(28)的内侧。
5. 如权利要求l-4任一项所述的配置，其特征在于，至少一个定 子分段是环形分段成形的定子分段(28)和/或至少一个转子分段是环 形分段成形的转子分段(20)。
6. 如权利要求5所述的配置，其特征在于，至少一个环形分段成 形的定子分段(28)包括外部环形分段成形的定子支承元件(67)、配 置在外部环形分段成形的定子支承元件(67)的前侧上的径向向内指 向的前部环形分段成形的定子连接元件(68)以及配置在外部环形分 段成形的定子支承元件(67)的后侧上的径向向内指向的后部环形分 段成形的定子连接元件(69 )，以便形成向内开口的大致U形的环形分 段成形的定子分段(28)，其中至少一个定子元件(33)配置在外部环 形分段成形的定子支承元件(67)的内侧上。
7. 如权利要求5或6所述的配置，其特征在于，至少一个环形分 段成形的转子分段(20 )包括外部环形分段成形的转子支承元件(54 )、配置在外部环形分段成形的转子支承元件(54)的前侧上的径向向内 指向的前部环形分段成形的转子连接元件(55)以及配置在外部环形 分段成形的转子支承元件(54)的后侧上的径向向内指向的后部环形 分段成形的转子连接元件(56 )，以便形成向内开口的大致U形的环形 分段成形的转子分段(20)，其中至少一个转子元件(25)配置在外部 环形分段成形的转子支承元件(54)的外侧上。
8. 如权利要求6或7所述的配置，其特征在于，环形分段成形的 定子分段(28)的每个环形分段成形的定子连接元件(68、 69)包括 至少一个第一支承突出部(60、 61 )，并且环形分段成形的转子分段(54 ) 的每个环形分段成形的转子连接元件(55、 56)包括至少一个第二支 承突出部(57、 58)。
9. 用于风力涡轮机(1)的直接驱动或直接被驱动发电机(2)， 包括如权利要求1-8任一项所述的至少一个配置。
10. 如权利要求9所述的发电机，其特征在于，包括定子(17) 的前部和后部环形支承元件(26、 27)，多个配置的多个定子分段(20) 以非破坏的可拆卸方式连接到定子(17)的环形支承元件(26、 27) 上。
11. 如权利要求9或10所述的发电机，其特征在于，包括转子(16 ) 的前部和后部环形支承元件(18、 19)，多个配置的多个转子分段(20) 以非破坏的可拆卸方式连接到转子(16)的环形支承元件(18、 19) 上。
12. 如权利要求IO或11所述的发电机，其特征在于，定子(17) 的前部和后部环形支承元件(26、 27)和定子分段(28)之间的结合 部(50、 51)和/或转子(16)的前部和后部环形支承元件(18、 19) 和转子分段(20)之间的结合部(52、 53)相对于发电机的中心轴线(A)大致位于等于或小于定子元件(33)和转子元件(25)之间的气 隙(34)的半径(R2)的半径(Rl)处。
13. 如权利要求12所述的发电机，其特征在于，定子元件(33) 和转子元件(25)之间的气隙(34)的宽度是可以调节的。
14. 如权利要求12或13所述的发电机，其特征在于，定子U7) 的环形支承元件(26、 27)和定子分段(28)之间的结合部(50、 51) 和/或转子(16)的环形支承元件(18、 19)和转子分段(20)之间的结合部(52、 53)包括用于调节气隙(34)的宽度的调节装置。
15. 如权利要求14所述的发电机，其特征在于，调节装置包括至 少一个垫片。
16. 如权利要求9-15任一项所述的发电机，其特征在于，定子分 段(28 )包括作为定子元件的具有绕组(76 )的至少一个绕组形式(75 )， 和/或其中转子分段(20)包括作为转子元件(25)的至少一个永磁体(25)。
17. 如权利要求10-16任一项所述的发电机，其特征在于，定子 分段(28 )和定子(17 )的环形支承元件(26、 27 )和/或转子分段(20 ) 和转子(16)的环形支承元件(18、 19)包括用于安装的轴向和/或径 向延伸的凸缘(21-24、 29-32 )。
18. 如权利要求10-17任一项所述的发电机，其特征在于，转子 (16)的至少一个环形支承元件(18、 19)和/或定子(17)的至少一个环形支承元件(26、 27)包括用于进入发电机内部的至少一个人孔 (70)。
19. 包括如权利要求1-8任一项所述的配置和如权利要求9-18任 一项所述的发电机的风力涡轮机。
20. 使用如权利要求1-8任一项所述的配置组装如权利要求9-18 任一项所述的发电机的方法，其中各自至少一个转子分段(20)和各自至少一个定子分段(28)相 互贴靠支承以便形成组合的定子/转子单元；定子/转子分段单元被运输到风力涡轮机(1)的建造地点； 每个定子/转子分段单元配置在定子的环形支承元件(26、 27)以 及转子的环形支承元件(18、 19)上，其中每个定子/转子分段单元的 每个定子分段(28)配置在定子的环形支承元件(26、 27)上，并且 每个定子/转子分段单元的每个转子分段(20)配置在转子的环形支承 元件(18、 19)上，
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，首先每个定子分段 (28)连接到定子(17)的环形支承元件(26、 27 )上，接着每个转子分段(20)连接到转子的环形支承元件(18、 19)上。
22. 如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，定子分段(28 ) 的径向位置通过配置在定子(17)的环形支承元件(26、 27)和各自定子分段(28)之间的调节装置调节，和/或转子分段(20)的径向位 置通过配置在转子(16)的环形支承元件(18、 19)和各自转子分段 (20)之间的调节装置调节。
全文摘要
本发明涉及一种用于直接驱动发电机的配置、直接驱动发电机、风力涡轮机以及发电机的组装方法。其中发电机(2)包括具有多个定子分段(28)的定子(17)，每个定子分段(28)具有可操作用于发电的至少一个定子元件(33)，并且发电机(2)包括围绕发电机的中心轴线(A)枢转并相对于定子(17)枢转的转子(16)，转子(16)具有可操作用于发电的至少一个转子元件(25)，其中所述配置包括至少一个定子分段(28)和至少一个转子分段(20)，并且其中至少一个定子分段(28)和至少一个转子分段(20)能够至少临时相互贴靠支承。
文档编号H02K1/27GK101521414SQ20081017874
公开日2009年9月2日 申请日期2008年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者H·斯蒂斯达尔 申请人:西门子公司