用于风力涡轮机的发电机制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力涡轮机领域。
技术介绍
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4.2 m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。该专利技术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。因此，可能存在以较简单和减少成本的方式生产带有外部转子的直接驱动式发电机的需求。
技术实现思路
该需求可通过根据独立权利要求的主题而满足。本专利技术的有利实施例由从属权利要求描述。根据本专利技术的第一个方面，提供一种用于带有外部转子的发电机的转子壳体，该转子壳体包括支撑结构、锥形件和环，其中，该支撑结构为圆柱形。环和锥形件在水平面中在锥形件的内侧被附接到一起，形成转子壳体的前部。支撑结构在支撑结构的前端处被附接到锥形件，形成转子壳体的侧部，并且支撑结构由分段式支撑结构部件形成。根据本专利技术的支撑结构可以是转子壳体的轭部。可以用螺栓将分段式支撑结构部件安装在锥形件上，该锥形件可以是单件的前板。分段式支撑结构部件可同样被螺栓相互连接在一起。这个概念的优点是分段式支撑结构部件可被依附在刚性且被限定良好的锥形件上，这使得可以控制精细的公差。分段式支撑结构部件可由被简易轧制、可能经焊接和机加工的钢板制成。也有可能使用不同的材料用于分段式支撑结构部件和锥形件。本专利技术的这个方面是基于如下想法，即分段式转子壳体的概念使得风力涡轮机的供货商能够利用位于全球的大范围的供应商，该供应商具有现有的生产设施，这可以使这样的供货商针对来自世界上不同地方的不同需求而更灵活的工作。分段式支撑结构部件可被包装在集装箱中并从全世界以低廉的成本被运输至风力供货商的生产现场。实心的分段式转子壳体的概念至少解决关于转子壳体的制造工艺的问题，转子壳体直到现在还是被制造为单个构件。通过将转子壳体分成多个段或模块，每个构件可以较简单地单独制造，并且可能可以使用较小的机器用于制造每个分段式支撑结构部件，结果这又可以使得构件的采购在可能的较低价格的情况下更加灵活。当单个组件较小且具有较低的复杂性时，在全球范围内寻找适合的供应商甚至可以变得更加简单，所述供应商具有在钢成形、焊接、CNC加工和表面处理方面合适的能力及机器。此外，当构件较小且部件的总数较高时，也可能更简单且成本更优地建立自动或半自动的生产线，使用焊接机器人、自动CNC机器加载和自动表面处理系统。这又可导致更加高效的制造工艺，接近通常在汽车工业所见的流水线生产。根据本专利技术的又一个实施例，锥形件由分段式锥形件部件形成。作为实心转子壳体段的分段式支撑结构部件可被安装在分段式锥形件部件上。因此，转子壳体甚至可以被分更多段，使得可以提供段模块，其中，每个段模块包括分段式支撑结构部件和分段式锥形件部件。这些段模块部件可独立生产并由不同材料制成。本专利技术的这个实施例是基于如下想法，即转子壳体所有子部件可以是小的，并因此更简单地运输和操纵。这些段可以针对在标准集装箱中运输进行优化。根据本专利技术的又一个实施例，分段式支撑结构部件的数量等于分段式锥形件部件的数量。分段式支撑结构部件和分段式锥形件部件每个都可由单块物件制成，其中，这些单个钢板可被焊接、铆接或螺栓连接到彼此。本专利技术的这个实施例是基于如下想法，即把一个分段式锥形件部件与一个分段式支撑结构部件附接在一起可简化转子壳体的组装过程。根据本专利技术的又一个实施例，每个分段式支撑结构部件包括分段式锥形件部件的至少一部分。本专利技术的这个实施例是基于如下想法，即如果分段式支撑结构部件包括分段式锥形件部件的至少一部分，则可能更加易于为用于风力涡轮机中的发电机的转子壳体控制小的预定公差。这可能来源于对于用于轴承的非常精确加工的环的需要，以生产可靠性高的风力涡轮机发电机。根据本专利技术的又一个实施例，支撑结构由六个分段式支撑结构部件形成。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
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），其中，所述支撑结构（110）为圆柱形，锥形件（120），和环（130），其中所述环（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。

【技术特征摘要】
2013.09.03 EP 13182852.71.一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），其中，所述支撑结构（110）为圆柱形，
锥形件（120），和
环（130），其中
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。
2.根据前述权利要求1所述的转子壳体（100），其中
所述锥形件（120）由分段式锥形件部件（122）形成。
3.根据前述权利要求2所述的转子壳体（100），其中
所述分段式支撑结构部件（111）的数量等于所述分段式锥形件部件（122）的数量。
4.根据前述权利要求2或3中任一项所述的转子壳体（100），其中
每个分段式支撑结构部件（111）包括分段式锥形件部件（122）的至少一部分（123）。
5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的转子壳体（100），其中
所述支撑结构（110）由六个分段式支撑结构部件（111）形成。
6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的转子壳体，其中
每个分段式锥形件部件（122）包括笔直形状侧面（124），并且其中
相应的分段式锥形件部件（122）的笔直形状侧面（124）与该分段式锥形件部件（122）的附接到所述环（130）的另一侧面（125）相对，从而所述分段式锥形件部件（122）一起提供围绕所述环（130）的六边形形状。
7.根据前述权利要求2至6中任一项所述的转子壳体（10...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS毕尔格，T索伦森，AV特拉尼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE