[发明专利]直接驱动风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及直接驱动风力涡轮机和在这种风力涡轮机中使用的主轴承。

背景技术

风力涡轮机将运动空气的能量转换成电能。运动空气加速风力涡轮机的转子。转子的旋转被传递到发电机。发电机将旋转能量转变成电能。

在最近几年，已经建立了直接驱动风力涡轮机的概念。在直接驱动风力涡轮机中，转子的旋转能量被直接传递到发电机而不需要使用齿轮箱。

在直接驱动风力涡轮机中，风力涡轮机的转子被直接连接到发电机的转子。从风力涡轮机的转子通向发电机的转子的机械连接部分的运动链被称为风力涡轮机的驱动系。

为了允许旋转运动并且为了提供旋转部分的必要稳定性，使用至少一个轴承来安装驱动系。这种轴承允许驱动系旋转。同时其通过支撑径向和轴向负荷和存在于驱动系中的弯矩来提供必要稳定性。

WO 2011/003482 A2描述了被实现成承载风力涡轮机的轴的风力涡轮机主轴承。轴承包括具有多个轴承垫的流体轴承。该文献描述了具有圆柱形轴承表面和一系列推力垫的轴承。普通轴承必须提供大表面来承受驱动系中存在的力。因此，用于圆柱形轴承表面的垫是非常大、重且难以更换的。

发明内容

本发明的目标是提供具有改进的普通轴承的风力涡轮机。

该目标是通过独立权利要求的特征实现的。本发明的优选实施例被描述于从属权利要求中。

风力涡轮机的转子被直接连接于风力涡轮机的旋转驱动系；该旋转驱动系被直接连接于风力涡轮机的发电机的转子。旋转驱动系经由至少一个轴承被连接于风力涡轮机的静止部分，其允许驱动系相对于静止部分的旋转。所述至少一个轴承是普通轴承并且所述轴承是锥形轴承，其包括至少一个圆锥形滑动表面。

风力涡轮机的驱动系包括那些将能量从能量源传递到发电机的部分。这包括毂，其带有至少一个转子叶片和发电机的转子。在风力涡轮机的一些构造方案中，驱动系额外地包括轴。

风力涡轮机的静止部分包括发电机的定子、发电机和支撑结构之间的连接件（准备好来承载风力涡轮机的机舱的集合体）以及与风力涡轮机的塔的连接件。

普通轴承是没有滚动元件（例如球或辊子）的轴承。普通轴承也被称为滑动轴承、摩擦轴承或者浮动轴承。

锥形轴承能够传输风力涡轮机的驱动系内存在的轴向和径向负荷，这能够由一个滑动表面完成。因此，仅需要一个滑动表面将轴向和径向负荷从风力涡轮机的驱动系传递到静止部分。

因此最小化了滑动表面和所用的材料量。因此轴承的制造更便宜并且轴承更轻。

在优选构造中，轴承包括第一圆锥形滑动表面和第二圆锥形滑动表面，其沿普通轴承的轴向方向相反地倾斜。

当轴承沿轴向方向被截切时，根据这种构造构成的轴承呈现V形结构的滑动表面。

具有这种构造的轴承能够承受存在于驱动系中的径向和轴向力以及弯矩。

因此构建成锥形轴承的一个普通轴承足以承受力并且不需要额外的轴承。

在优选构造中，轴承作为第一轴承连接风力涡轮发电机的转子和定子，并且第一轴承相对于发电机的旋转轴线位于发电机的第一端。

发电机的转子和定子被轴承连接以便在转子和定子之间提供基本恒定的空气间隙。驱动系经由轴承被连接到风力涡轮机的静止部分。为了所述两个目的，能够使用一个轴承，其支撑风力涡轮机的驱动系和发电机的转子并且将它们连接到风力涡轮机的静止部分。

因此风力涡轮机仅包括一个主轴承。因此，这一轴承将整个驱动系连接到风力涡轮机的静止部分。因此，仅需要一个轴承，并且仅需要在一个轴承处进行维护。

因此，维护更加快速并且更便宜。而且相比于多个单独轴承，对于一个轴承需要更少的材料。因此风力涡轮机更便宜并且更轻。

发电机的第一端优选地是发电机的指向风力涡轮机的毂的端部。

在另一优选构造中，第二轴承相对于发电机的旋转轴线被设置在发电机的第二端处。

第二轴承被设置在与发电机的第一端相对的端部处。这个第二轴承稳定发电机的转子和定子之间的连接。因此，发电机的转子和定子之间的空气间隙是更加恒定的。

此外，第二轴承支撑驱动系内的负荷。因此，由于第二轴承的支撑而减少了第一轴承上的负荷。特别地，通过沿直接驱动风力涡轮机的旋转轴线在轴向方向间隔开的第一和第二轴承的组合来支撑弯矩。

在优选实施例中，第二轴承包括圆筒形轴承表面，其被制备成支撑驱动系的径向负荷和弯矩。

因此，由于将径向负荷和弯矩从风力涡轮机的驱动系传递到静止部分，第二轴承能够支撑驱动系。