[发明专利]直接驱动风力涡轮机

说明书

直接驱动风力涡轮机包括毂（11）、包括转子（5）的发电机（4）和用于将毂（11）和转子（4）可旋转地联接到支撑件（15）的单个主轴承(14)，其中，毂（11）直接附接在转子（5）处，并且主轴承（14）的外环（17）附接在转子（5）处，外环（17）径向地定位在毂（11）的内部。

技术领域

本发明涉及一种直接驱动风力涡轮机，该直接驱动风力涡轮机包括毂、包括转子的发电机、和用于将可旋转的转子和毂联接到支撑件的单个主轴承。

背景技术

众所周知，风力涡轮机将移动空气的能量转换为电能。空气使风力涡轮机的转子加速，转子的旋转被传输到生成电能的发电机。风力涡轮机的最新概念是所谓的直接驱动风力涡轮机。该类型的风力涡轮机允许将转子的旋转能量在没有中间齿轮箱的情况下传输到发电机，因为风力涡轮机的转子被直接连接到发电机的转子。因此，这种类型的风力涡轮机具有非常短的传动系，该传动系包括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链（chain）。

该传动系包括毂，流动的空气作用在其上的涡轮机转子叶片连接到该毂。传动系还包括至少一个主轴承，而在特定类型的所谓的单个轴承直接驱动风力涡轮机中，提供仅一个主轴承。该主轴承包括外环和内环，该内环附接至风力涡轮机的静止部分或支撑件，并且因此被连接到风力涡轮机的塔架。为传动系的部分的外环被夹置在发电机的毂和转子之间。这意味着，毂被附接在主轴承的外环的一侧处，而转子被附接在外环的另一侧处。众所周知，转子包括相应磁体并且与定子相互作用，定子也是静止的并且包括相应其他磁体。涡轮机的转子的旋转引起毂的旋转，并且因此，由于经由外环连接到转子，引起转子的旋转，转子相对于静止的定子旋转。这种具有单个主轴承的直接驱动风力涡轮机的设置是众所周知的。

在其中主轴承的外环被夹置在发电机的毂和转子之间的这种风力涡轮机的当前设计中，毂和转子都直接附接在外环处，来自毂的负载被直接传输到主轴承，并且经由主轴承传输到塔架。因此，负载的显著一部分被分别直接置放在外环或主轴承上。为了对付该高负载，轴承的尺寸已经被增加，以便克服由于在操作时的显著应力而引起的过早轴承失效的问题。轴承的大尺寸导致额外的成本，并且使得主轴承相对大并且重。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的直接驱动风力涡轮机。

该目的借助于如上文中描述的直接驱动风力涡轮机来达到，其特征在于，毂直接附接在转子处，并且主轴承的外环附接在转子处，该外环径向地定位在毂内。

根据本发明，外环不再被夹置在毂和转子之间。作为替代，毂直接附接在转子处。沿径向方向看，主轴承完全布置在毂内，并且外环具有比毂的内直径更小的外直径。因此与毂的附接位置相比较，有可能将外环在径向更靠内的位置处附接在转子处。

由于该新的布置，与现有技术中的布置相比较，从包括转子和毂的转子组件到主轴承的负载路径被改变，因为毂被直接连接到发电机转子。因此，转子的刚度积极参与控制主轴承的位移，并且继而降低轴承应力以及显著地增加轴承寿命。

主轴承的布局不再需要过大，因为转子也被集成在负载路径中。另一优点在于，毂在到转子的接口处的设计不再需要解决外环的设计，而是独立于外环，外环不再连接到毂。

另外，转子移动成更靠近塔架，因为毂直接附接至发电机的转子，并且外环不再被夹置在其间。这降低了在涡轮机的顺风侧处的所有部件上的倾斜力矩，并且对于在负载路径中的所有部件都具有可能的结构益处。

在优选实施例中，转子包括转子壳体，转子壳体具有径向朝内延伸的前板，毂和外环附接在前板处。通常，转子包括具有前板的转子壳体，环形壳体部分附接到该前板处，相应磁体在内表面处附接到环形壳体部分。优选地，毂和外环附接至前板，最优选地尽可能近地附接至内直径，以便毂和外环的直径相对小。