[发明专利]风力涡轮发电机

说明书

技术领域

本发明总地涉及风力涡轮发电机。本发明的实施方案特别地涉及这样的风力涡轮发电机，其中转子和定子被稳定来维持和控制在转子和定子之间的空气隙。

背景技术

风力涡轮机是典型地大直径、高扭矩低速电气机械，并且包括具有转子和定子的风力涡轮发电机。在风力涡轮发电机的转子和定子之间的空气隙与转子的直径相比是特别地小的。例如，转子可能具有几米或更大的量级的直径，然而转子和定子之间的空气隙可能仅仅是几毫米。

涡轮叶片典型地被安装在风力涡轮机的涡轮轴上，并且由于由阵风造成的瞬间载荷，会出现涡轮轴的偏斜。这些偏斜可以被传递给转子，并且如果转子和定子的运动不被调节，转子和定子之间的空气隙会受到负面的影响。这会由于损害通过空气隙的磁通量通道而降低风力涡轮发电机的效率。由于空气隙的小尺寸，如果存在显著的转子偏斜，转子和定子之间会出现接触。因此，通常需要大量的结构加强来维持空气隙，并且这增加风力涡轮发电机的结构复杂性、质量和成本。

因此，存在对这样的风力涡轮发电机的需求，其中转子和定子可以被稳定来提供空气隙的控制，并且该风力涡轮发电机与已知的风力涡轮发电机相比在结构上较为不复杂。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种风力涡轮发电机，所述风力涡轮发电机具有驱动端和非驱动端，一个或更多个涡轮叶片是可安装在所述驱动端的，所述风力涡轮发电机包括：

第一基本上圆柱形的空心本体，所述第一基本上圆柱形的空心本体具有径向内表面；

第二基本上圆柱形的空心本体，所述第二基本上圆柱形的空心本体位于所述第一基本上圆柱形的空心本体之内并且具有径向外表面；

所述第一基本上圆柱形的空心本体和所述第二基本上圆柱形的空心本体中的一个是转子；

所述第一基本上圆柱形的空心本体和所述第二基本上圆柱形的空心本体中的另一个是定子，空气隙在所述转子和所述定子之间被界定；

在所述驱动端的主轴承装置，所述主轴承装置在所述转子和所述定子之间起作用，以安装用来相对于所述定子旋转的所述转子；

在所述非驱动端的稳定轴承，所述稳定轴承在所述转子和所述定子之间起作用，以稳定所述转子和所述定子并且维持在所述转子和所述定子之间的所述空气隙。

主径向和轴向载荷，即偏向(yaw)、俯仰(pitch)和推力(thrust)载荷，是由在风力涡轮发电机的驱动端的主轴承装置来承载的，并且通过主轴承装置被传递到定子。结果，稳定轴承不承载显著的载荷。因此，稳定轴承是标准的并且相对便宜的现成轴承。因为转子和定子是不要求结构加强来维持转子-定子空气隙的空心本体形式，该风力涡轮发电机与现有的风力涡轮发电机相比更轻并且结构上较为不复杂，因此降低风力涡轮发电机的成本。除了维持和控制转子和定子之间的空气隙以外，稳定轴承可以去除在风力涡轮发电机的某些配置中可能存在的共振和振荡，由此进一步稳定风力涡轮发电机。

根据本发明的第二方面，提供一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括根据本发明的第一方面的风力涡轮发电机，以及承载一个或更多个涡轮叶片的毂，所述毂在所述风力涡轮发电机的所述驱动端被安装在所述转子上。

所述风力涡轮机典型地包括塔，所述风力涡轮发电机被安装在所述塔上。

所述第一基本上圆柱形的空心本体可以包括可以是位于所述非驱动端的第一圆柱形支撑件。所述第二基本上圆柱形的空心本体可以包括可以是位于所述非驱动端的第二圆柱形支撑件。所述稳定轴承通常在风力涡轮发电机的所述非驱动端的所述第一圆柱形支撑件和所述第二圆柱形支撑件之间起作用，以稳定所述转子和所述定子并且由此维持和控制在所述转子和所述定子之间的所述空气隙。

所述转子具有旋转轴，所述转子相对于所述旋转轴旋转，并且所述第一圆柱形支撑件和所述第二圆柱形支撑件典型地相对于与所述转子相同的所述旋转轴被安置。

所述第一圆柱形支撑件和所述第二圆柱形支撑件可以是被彼此同轴安置的，其中所述第二圆柱形支撑件通常以从第一圆柱形支撑件径向向内的方式被定位。

所述第一圆柱形支撑件的直径可以明显小于所述第一基本上圆柱形的空心本体的直径。所述第二圆柱形支撑件的直径可以明显小于所述第二基本上圆柱形的空心本体的直径。因此，在所述第一圆柱形支撑件和所述第二圆柱形支撑件之间起作用的所述稳定轴承具有相对小的直径，该相对小的直径又使得标准的、现成的轴承能够被使用。