[发明专利]直接驱动发电机和风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接驱动或直接被驱动发电机以及包括直接驱 动发电机的风力涡轮机。

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， 具有卷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的典型气隙直径处，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W098/20595A1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。定子齿侧面一起并排安 装，因而形成定子芯区段。由于定子可现场安装，该构造部分使得转 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 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圈，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圈。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圈。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低速装置驱动的发 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，每个轭限定定位线圈的细槽。轭和线圈 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发电机， 即特别简化了发电机到建造地点的组装和/或拆卸。本发明的其它目 的涉及包括各自发电机的风力涡轮机。