[发明专利]用于风力涡轮机的发电机

说明书

本发明涉及一种用于风力涡轮机的发电机。所描述的是一种用于带有外部转子的发电机的转子壳体（100），所述转子壳体（100）包括支撑结构（110）、锥形件（120）和环（130），其中，所述支撑结构（110）为圆柱形。所述环（130）和所述锥形件（120）在水平面中在所述锥形件的内侧（121）被附接到一起，形成所述转子壳体的前部。所述支撑结构（110）在所述支撑结构（110）的前端处被附接到所述锥形件（120），形成所述转子壳体（100）的侧部，并且所述支撑结构（110）由分段式支撑结构部件（111）形成。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机领域。

背景技术

用于风力涡轮机的直接驱动式发电机的转子具有大于4 m的直径，这取决于发电机功率和转矩。例如，Siemens风力直接驱动涡轮机的发电机转子对于SWP 3.0-101具有4.2m的外径，对于SWP 6.0-154具有6.5 m的外径，以及约2.5 m的长度。

转子由前板和具有一定轭部高度的转子环组成。完整的转子也被称为转子壳体，因为在Siemens风力直接驱动涡轮机中，转子位于定子外侧，因此作用类似于壳部。转子外表面直接与环境空气接触。

所有直接驱动式Siemens风力发电机的转子壳体均是单件的经焊接和机加工的钢构件。转子壳体由两个大的锥形件组成，锥形件与锻造的钢环和轧制的钢轭焊接在一起。这种转子壳体随后在大型CNC机器中被机加工。该过程花费非常长的时间，并要求非常精细的公差。因此，转子壳体被固定在大型工具中，同时其被机加工以便保持轭部的圆度。这使得转子壳体昂贵，特别是对于如在6.0 MW发电机上的较大直径而言，并且能够提供这样的钢构件的供应商的数量是有限的。此外，由于总的加工时间，可能在具有这个制造过程的供应链中发生问题。

因此，供应链被局限于极少数供应商，其能够处理前述转子壳体尺寸的部件，并且所有供应商具有共同点，就是他们需要投入新设备和机器以便能够生产这样的转子壳体。例如，能够加工用于6.0 MW涡轮机的转子壳体的铣床可能花费数百万欧元，生产量可能大致低于每年一百单位。去寻找这样投资的供应商可能需要来自风力涡轮机供货商的长期承诺，这会限制改变风力涡轮机的设计和供应设置的可能性。此外，由于与转子壳体运输有关的高成本和限制，这样的风力涡轮机供货商也可能被限制于仅仅使用靠近风力涡轮机供货商生产设备的供应商。

EP2578872公开了一种发电机，其特别地用于风力涡轮机，并具有转子和定子，其中，转子包括至少一个盘状形状的转子端板，该转子端板支撑转子，并且定子包括至少一个盘状形状的定子端板，该定子端板支撑定子，其中，至少一个转子端板和/或至少一个定子端板至少部分地相对于发电机中心轴线倾斜延伸。该发明的目标是提供具有改进的机械稳定性的发电机。

问题是在组装线生产中以成本和时间上更加高效的方式生产具有给定尺寸的此类转子。在风力涡轮机领域中，全世界只有少数几个供应商能够生产如此大型的、单件的经焊接和机加工的具有关于构件公差的所需精度的钢构件。此外，需要将转子从供应商运输至风力涡轮机的供货商，这对于给定的尺寸是昂贵的。

WO2011031165公开了一种风力涡轮机，其包括一体的和分段式永磁发电机，该永磁发电机没有传统的具有轴承和轴的端盖，使得可以制造并运输发电机段到组装处，该发电机段由发电机定子和转子段组成，该定子和转子段准备好被组装并相互之间已经被定位好，作为能够容易被运输的元件，在组装处，它们同发电机转子和风力涡轮机的轴承系统集成在一起，以形成完整的风力涡轮机动力传动系统，该动力传动系统具有叶片、毂、轴承单元和一体的永磁发电机，该永磁发电机在发电机定子和转子之间具有同心气隙。该发电机具有外部定子和内部转子。

EP2590301公开了发电机组件，特别地用于风力涡轮机，并具有带有分段式转子和分段式定子的发电机，该转子包括数个转子段，该定子包括数个定子段，其中，径向相对布置的转子和定子段的每个都包括至少一个接收部分，用于可拆卸地接收至少一个连接装置，该连接装置适于可拆卸地机械连接各自的径向相对布置的转子和定子段以建立定子－转子段单元。