风力涡轮发电机制造技术

一种风力涡轮发电机，其包括转子、定子和在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙；其中，转子和/或定子可在操作载荷下变形，并且所述转子和/或定子构造成使得由具有操作载荷的情况所导致的气隙比没有操作载荷的情况所导致的气隙更加均匀。本发明专利技术还涉及一种用于优化风力涡轮发电机的、在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙的方法，所述转子和/或所述定子可在操作载荷下变形，并且所述优化包括：由具有操作载荷的情况所导致的气隙比没有操作载荷的情况所导致的气隙更加均匀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力涡轮发电机相关申请的交叉参考本申请要求享有2011年7月18日提交的欧洲专利申请EPl 1382246和2011年9月19日提交的美国临时专利申请序列N0.61/536，291的优先权。
本专利技术涉及一种风力涡轮发电机，其包括转子、定子和在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙，所述转子和/或定子可在操作载荷下变形。本专利技术还涉及一种用于优化风力涡轮发电机的、在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙的方法，所述转子和/或所述定子可在操作载荷下变形。
技术介绍
风力涡轮发电机(例如，自激的风力涡轮发电机或具有永久磁体的风力涡轮发电机)会由于操作载荷(例如，转子/定子的重力、转子与定子之间的电磁力，等等)的影响而使其转子和/或定子遭受变形。这些变形会导致转子与定子之间的气隙劣化，所述劣化产生较差的性能并且缩短发电机的寿命。例如，已知转子/定子的变形和随之发生的气隙的劣化导致不平衡的吸引负荷产生拉力。该拉力随着气隙劣化增大而增大，该拉力会影响发电机的性能、发电机部件的寿命，所述发电机部件例如是转子、定子、发电机轴承、弹性联轴器和风力涡轮机的其它部件(例如，框架)。现今，对具有重型零件的发电机实施某些设计，所述重型零件用于增大发电机部件的硬度，并且从而减小转子/定子的变形，目的是确保在定子与转子之间的恒定的气隙。然而，该方法的应用产生非常沉重的结构，例如，该结构的制造和运输是非常昂贵的。EP2106013A2通过公开一种抗偏转的风力涡轮发电机而示出另一个方法，在所述抗偏转的风力涡轮发电机中定子和转子具有可选择接合的表面，所述可选择接合的表面将气隙维持为基本稳定的并且允许转子在接合期间转动，所述可接合的表面当转子偏转了预定偏转量时接合。此外，EP2106013A2还说明所述可选择接合的表面可以包括一组内轴承。EP2063114A1通过公开一种风力涡轮机而示出又一个方法，所述风力涡轮机包括保持装置(例如，具有保持臂形式的主框架)，其支撑转子的支撑元件并且连接到定子的支撑元件，以便增加转子定子结构的稳定性。然而，在以上两个段落中所述的方法通常涉及复杂的几何机构，引入额外的部件，等等。因而，所得到的风力涡轮发电机会是昂贵的并且难以维护。
技术实现思路
因而，仍然需要解决上述缺点中的至少某些的、新颖的风力涡轮发电机和气隙优化方法。本专利技术的目的是满足这种需要。所述目的通过根据权利要求1所述的风力涡轮发电机和根据权利要求8所述的气隙优化方法而实现。在第一方面中，本专利技术提供一种风力涡轮发电机，其包括转子、定子和在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙；其中，转子和/或定子可在操作载荷下变形，并且转子和/或定子构造成使得由具有操作载荷的情况所导致的气隙比没有操作载荷的情况所导致的气隙更加均匀。该第一方面的发电机的结构是基于利用通过使转子/定子预成型而由转子/定子在操作载荷下所遭受的变形，所述预成型使得所述变形产生更加均匀的气隙。考虑到以下两种不同的情形:默认情形，其涉及没有操作载荷；和载荷情形，其涉及具有操作载荷。本专利技术的该第一方面的关键点是转子/定子在默认情形下具有这样的构造(例如，引入明显的扭曲)，即，所述构造使得转子/定子在载荷情形下构成比默认情形下的气隙更加均匀的气隙。该创新的第一方面可以看作一悖论，这是由于转子/定子在默认情形下的明显畸形的设计使转子/定子在载荷情形下具有更好的形状。因而，该第一方面的发电机具有以下优点，例如在不增加发电机的质量/重量的情况下，例如延长发电机的寿命、改进其性台匕坐坐-匕，寸寸o在第二方面中，本专利技术提供一种用于优化风力涡轮发电机的、在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙的方法，所述转子和/或所述定子可在一组操作载荷下变形，并且所述优化包括:由具有一组操作载荷的情况所导致的气隙比由没有一组操作载荷的情况所导致的气隙更加均匀。该第二方面的方法包括:模拟转子和定子在一组操作载荷下的操作，所述模拟是基于表示转子的试验转子、表示定子的试验定子和在所述试验转子与试验定子之间的试验气隙。一旦模拟完成，则核实试验气隙是否满足气隙模型。假如试验气隙不满足气隙模型，则计算试验转子和/或试验定子的校正试验以用于使试验气隙适于满足气隙模型，并且所述试验校正施加到试验转子和/或试验定子以用于其在下一个模拟中的考虑。在以上段落中所述的处理在试验气隙满足气隙模型之前一直被重复。然后，假如所述处理已经产生一个或多个试验校正，则所述试验校正施加到风力涡轮发电机的转子和/或定子。该方法允许生产这样的发电机，S卩，在所述发电机中由转子/定子所构成的气隙在载荷情形下比在默认情形下的气隙更加均匀。因而，参照第一方面所述的原理和优点也可以应用于该第二方面。在解释本说明书时，本专利技术的实施例的额目的、优点和特征对于本领域的技术人员而言将变得显而易见，或可以通过实行本专利技术而被学习。【附图说明】以下将参照附图以非限制性示例的方式说明本专利技术的特定实施例，在附图中:图1是现有技术的转子定子构造的示意图，其示出转子与定子之间的气隙的劣化；图2是具有永久磁体的转子/定子的示意图，其示出空隙限定区域的某些示例以用于更好地理解本专利技术的实施例；图3是现有技术的转子定子构造和根据本专利技术的第一实施例的转子定子构造的示意图；图4是图3中所示的现有技术的转子定子构造和根据本专利技术的第二实施例的转子定子构造的不意图；图5是图3中所示的现有技术的转子定子构造和根据本专利技术的第三实施例的转子定子构造的不意图；图6是图3中所示的现有技术的转子定子构造和根据本专利技术的第四实施例的转子定子构造的不意图；图7是另一个现有技术的转子定子构造和根据本专利技术的第五实施例的转子定子构造的不意图；图8是气隙优化方法的第一实施例的某些结构方面的示意图；图9是所述气隙优化方法的第一实施例的某些其它定量方面的示意图；和图10是气隙优化方法的第二实施例的某些离散化方面的示意图。【具体实施方式】在以下说明中，阐述了多个具体的细节，以便彻底地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员将应理解，本专利技术可以在没有这些具体细节中的某些或全部的情况下实行。在其它示例中，也没有详细地说明公知的元件，以便不必让本专利技术的说明变得晦涩。图1示意性地表示在默认情形(没有操作载荷的情况)下和在载荷情形(具有操作载荷的情况)下的现有技术的转子定子构造，所述载荷情形在转子/定子上产生某些变形。该图1的主要目标是为了更好地理解使用本专利技术的各种实施例解决的问题。图la、图lb、图1c和图1d示出内部结构101、102、103/101’、102’、103和外部结构100。最常见的转子定子构造是这样的构造，即，在所述构造中内部结构101、102、103/101’、102M03是转子(即，构造成相对于转动轴线110转动的转子)且外部结构100是定子(SP，构造成保持静止的定子)。然而，已经考虑到，也能够是这样的转子定子构造，即，在所述转子定子构造中内部结构101、102、103/101’、102’、103是定子且外部结构100是转子。为了简单起见，在以下实施例的说明中，内部结构101、102、103/101’、102’、103总是转子并且外部结构100总是定子。然而，应当考虑到在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮发电机，其包括转子、定子和在所述定子的空隙限定区域与所述转子的空隙限定区域之间的气隙；其中，所述转子和/或所述定子能在操作载荷下变形，并且构造成使得由操作载荷的存在所导致的气隙比在没有操作载荷的情况下的气隙更均匀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.18 EP 11382246.4;2011.09.19 US 61/536,2911.一种风力涡轮发电机，其包括转子、定子和在所述定子的空隙限定区域与所述转子的空隙限定区域之间的气隙；其中，所述转子和/或所述定子能在操作载荷下变形，并且构造成使得由操作载荷的存在所导致的气隙比在没有操作载荷的情况下的气隙更均匀。2.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机，其中，所述定子的空隙限定区域和/或所述转子的空隙限定区域在没有操作载荷的情况下相对于所述转子的转动轴线具有一个或多个非圆形的横截面。3.根据权利要求2所述的风力涡轮发电机，其中，非圆形的横截面是由于以下类型的扭曲中的至少一种: 局部凸出部； 局部凹陷部；和 所述转子/定子的预变形。4.根据权利要求2所述的风力涡轮发电机，其中，非圆形的横截面是由于至少一个局部凸出部；并且其中，局部凸出部是由于以下类型的布置中的至少一种: 在固定在所述转子/定子上的磁体与所述转子/定子的固定有所述磁体的表面之间具有一个或多个金属片； 在通过支撑基座固定在所述转子/定子上的所述磁体与所述支撑基座之间具有一个或多个金属片；和 在将磁体固定在所述转子/定子上的支撑基座与所述转子/定子的通过所述支撑基座固定有所述磁体的表面之间具`有一个或多个金属片。5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮发电机，其中，所述定子的空隙限定区域和/或所述转子的空隙限定区域在没有操作载荷的情况下相对于所述转子的转动轴线具有非恒定的横截面。6.根据权利要求5所述的风力涡轮发电机，其中，所述非恒定的横截面是由于以下类型的扭曲中的至少一种: 局部凸出部； 局部凹陷部； 所述转子/定子的预变形；和 所述转子的转动轴线相对于所述定子的对称轴线的倾斜。7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮发电机，其中，所述转子和定子在没有操作载荷的情况下由于以下类型的扭曲中的至少一种而构成非共轴的构造: 所述转子的转动轴线相对于所述定子的对称轴线的倾斜；和 所述转子的转动轴线相对于定子的对称轴线的位移。8.一种用于优化风力涡轮发电机的、在定子的空隙限定区域与转子的空隙限定区域之间的气隙的方法，所述转子和/或所述定子能在一组操作载荷下变形，并且所述优化在于，由所述一组操作载荷的存在所导致的气隙比在没有所述一组操作载荷的情况下的气隙更均匀；所述方法包括: 在满足结束条件之前一直重复: 模拟所述转子和所述定子在所述一组操作载荷下的操作，所述模拟是基于表示所述转子的试验转子、表示所述定子的试验定子和在所述试验转子与试验定子之间的试验气隙；核实所述试验气隙是否满足气隙模型； 如果是肯定的结果:则满足所述结束条件； 如果是否定的结果:则计算所述试验转子和/或所述试验定子的试验校正以用于使所述试验气隙能够满足所述气隙模型； 将所述试验校正施加到所述试验转子和/或所述试验定子以用于其在下一个所述模拟中的考...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·法布雷加特巴尔波亚，D·加西亚埃里尔，S·克拉拉蒙特埃斯特查，
申请(专利权)人：阿尔斯通可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES