用于风力涡轮机的空气间隙安全系统技术方案

本发明专利技术涉及用于风力涡轮机的空气间隙安全系统，具体公开了一种风力涡轮机，其包括被联接到风力涡轮机的毂且被联接到发电机转子且包括制动盘的可旋转结构、被联接到发电机定子且包括定子架的静止结构以及安全轴承元件。可旋转结构被可旋转地联接到静止结构，其中，定子架包括制动器安装部，卡钳式制动器能够安装到制动器安装部，使得所安装的卡钳式制动器能够使制动盘停顿。安全轴承元件被安装到制动器安装部，使得如果制动器安装部与制动盘之间的距离减小到预定参考值之下，则制动盘与安全轴承元件进行可滑动接触。

Air gap safety system for wind turbines

The invention relates to an air gap safety system for wind turbines, in particular to a wind turbine comprising a hub connected to a wind turbine and connected to a generator rotor including a rotating structure of a brake disc, a static structure connected to a generator stator and including a stator rack, and a safety bearing element. Piece. The rotatable structure is rotatably connected to the stationary structure, wherein the stator frame includes the brake mounting section, and the caliper brake can be mounted to the brake mounting section so that the caliper brake installed can cause the brake disc to stop. The safety bearing element is mounted to the brake mounting portion such that if the distance between the brake mounting portion and the brake disc is reduced below a predetermined reference value, the brake disc is slidably in contact with the safety bearing element.

【技术实现步骤摘要】
用于风力涡轮机的空气间隙安全系统
本专利技术涉及包括安全轴承元件的风力涡轮机和用于操作具有安全轴承元件的风力涡轮机的方法。
技术介绍
一般地，风力涡轮机包括毂，转子叶片被安装到该毂。毂被安装到风力涡轮机的可旋转结构。该可旋转结构绕着风力涡轮机的定子旋转，其中，定子被安装在风力涡轮机的机舱内。在风力涡轮机的某些实施例中，安装齿轮设备以将由毂引发的驱动转矩传递至风力涡轮机的机舱内的发电机转子。在其他风力涡轮机实施例中，采用了所谓的直接驱动风力涡轮机设计。在直接驱动风力涡轮机设计中，不使用齿轮设备。驱动转矩被从毂直接传递至可旋转结构，该可旋转结构被直接联接到风力涡轮机的发电机转子。因此，在直接驱动风力涡轮机设计中，存在大直径的风力涡轮机可旋转结构和静止结构的相应定子部分，特别是在发电机内。当大型直接驱动风力涡轮机的发电机转子正在旋转并且存在重偏移载荷时，例如由于阵风、大的湍流和/或如果风力涡轮机的发电机的轴承损坏，则确保在发电机的静止结构与可旋转结构之间至少保持小的空气间隙是重要的。否则，存在例如可能损坏发电机的风险。US7,944,074B公开了一种风力涡轮机发电机，其包括绕着轴线布置的定子和相对于定子安装的转子，以进行发电。该转子可旋转地与基本绕着轴线旋转的风力涡轮机叶片连通。转子和定子被构造成在其之间保持空气间隙。定子和转子具有可选择性接合的表面，其靠近风力涡轮机的毂以便保证转子和定子之间的旋转。可接合表面沿着轴线位于滚珠轴承或滚柱轴承的区域中。在毂被安装到转子的区域中，为了分别地维护轴承和可接合表面的可通达性是非常困难的。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供一种具有安全轴承的维护起来简单的风力涡轮机。可以凭借根据独立权利要求的风力涡轮机和操作该风力涡轮机的方法来达到该目的。根据本专利技术的第一方面，提出了一种风力涡轮机，其包括被联接到风力涡轮机的毂且被联接到发电机转子的可旋转结构、被联接到发电机定子且包括定子架（基架）的静止结构和安全轴承元件。可旋转结构包括加强盘，诸如制动盘。可旋转结构被可旋转地联接到静止结构。安全轴承元件被安装到定子架，使得如果定子架与加强盘之间的距离减小到预定参考值之下，则加强盘与安全轴承元件进行可滑动接触。在示例性实施例中，定子架包括制动器安装部，卡钳式制动器能够安装到该制动器安装部，使得所安装的卡钳式制动器能够使诸如制动盘的加强盘停顿。安全轴承元件被安装到定子架的制动器安装部，使得如果安装部与制动盘之间的距离减小到预定参考值之下，则制动盘与安全轴承元件进行可滑动接触。根据本专利技术的另一方面，提出了一种用于操作风力涡轮机的方法。根据该操作方法，可旋转结构相对于静止结构的定子架旋转。具有叶片的毂被联接到可旋转结构，其中，该可旋转结构包括制动盘。定子架包括制动器安装部，卡钳式制动器能够安装到该制动器安装部，使得所安装的卡钳式制动器能够使制动盘停顿。安全轴承元件被安装到制动器安装部，使得如果安装部与制动盘之间的距离减小到预定参考值之下，则制动盘与安全轴承元件进行可滑动接触。风力冲击风力涡轮机的叶片，使得毂绕着旋转轴线旋转并产生驱动转矩。毂被联接到风力涡轮机的可旋转结构，其中，该可旋转结构被可旋转地联接到风力涡轮机的静止结构，诸如定子架。该可旋转结构包括联接部，毂被联接到该联接部。此外，可旋转结构间接地经由齿轮箱或直接地经由直接联接（如在直接驱动风力涡轮机设计中所使用的）而联接到发电机转子。在正常操作中，可旋转结构被例如滚柱或滚珠轴承联接到静止结构，其中，除滚柱或滚珠轴承之外，在旋转和固定部件之间还形成空气间隙。静止结构被固定到风力涡轮机结构，诸如风力涡轮机的机舱或塔架部。叶片、毂和可旋转结构的重力被静止结构传递至风力涡轮机结构，诸如风力涡轮机塔架或机舱。在直接驱动风力涡轮机设计中，静止结构还形成风力涡轮机的发电机定子的一部分。静止结构包括定子架，定子架包括圆形轮廓和中心轴线，该中心轴线可以与可旋转结构的旋转轴线共轴。可旋转结构在第一轴向端处包括联接到毂的联接部。具体地，在沿着可旋转结构的旋转轴线的相对端处，可旋转结构包括制动盘。相应地，静止结构在一端部（该端部是静止结构在机舱内的端部）处包括定子架（例如所谓的基架），卡钳式制动器在定子架的制动器安装部处被安装到该定子架。卡钳式制动器部分地包围可旋转结构的制动盘，使得通过激活卡钳式制动器，制动力被施加到可旋转结构以便对可旋转结构的旋转进行制动。加强盘（例如制动盘）和定子架位于机舱内并且具体地分别位于可旋转结构和静止结构的各自内轴向端部处，使得提供简单且舒适的可通达性以便于维护的目的。转子结构可能在远端处需要加强板，即可旋转结构和/或静止结构的内轴向端部。在这种情况下，加强板用于限制转子结构的偏转。特别地，必须对制动盘和卡钳式制动器进行维护以便更换磨损部件。因此，在常见风力涡轮机设计中，制动盘和定子架已经被设计成提供适当的可通达性以便容易地更换磨损部件。特别地，如果安全轴承元件被安装到定子架（即基架），则安全轴承元件沿着中心轴线与可旋转结构和静止结构之间的主（滚柱）轴承间隔开地定位，因为主轴承通常定位成靠近风力涡轮机的毂。因此，如果阵风或其他载荷作用在叶片处，则高力矩作用在制动器安装部和制动盘的区域处，因为制动盘和具有制动器安装部的定子架具有到滚柱轴承的大的杠杆臂。因此，可能发生的是例如在阵风期间，高弯曲力矩作用于可旋转结构和/或静止结构，使得制动器安装部与制动盘之间的距离被暂时地减小到预定参考值之下。因此，有益的是，在制动器安装部与制动盘的区域中采用安全轴承元件以便提供暂时紧急操作直至湍流或阵风再次减小。安全轴承元件可以由刚性材料块形成。安全轴承元件的材料可以包括适当的滑动性质，使得实现制动盘与安全轴承元件之间的滑动接触支承。此外，安全轴承元件包括接触表面，其中，接触表面是如果安装部与制动盘之间的距离减小到预定参考值之下则与制动盘接触的表面。该接触表面可以包括被对准到相应制动盘接触表面的表面轮廓和表面形状。在静止结构与可旋转结构之间，并且特别是在制动器安装部与制动盘之间，提供了空气间隙，特别是沿着径向方向的空气间隙。在下文中，轴向方向指的是分别沿着定子架和静止结构的中心轴线的方向和/或沿着可旋转结构的旋转轴线的方向。径向方向指的是穿过中心轴线/旋转轴线且垂直于中心轴线/旋转轴线的方向。圆周方向指的是围绕中心轴线/旋转轴线周围的圆周的方向。径向方向垂直于圆周方向和轴向方向。如果空气间隙的径向尺寸且因此如果制动器安装部与制动盘之间的距离（例如径向距离）减小到预定参考值之下，则安全轴承元件与制动盘进行滑动接触，使得安全轴承元件形成制动盘（即可旋转结构）与定子架（即静止结构）之间的滑动轴承。因此，如果空气间隙例如由于阵风、大的湍流和/或轴承缺陷而减小，则仍由滑动轴承来提供风力涡轮机的应急操作。因此，凭借本专利技术的方法，将安全轴承元件安装在制动器安装部的区域中。因此，还提供了对于安全轴承元件的适当可通达性，使得还出于维护的原因提供了对于安全轴承元件的更好可通达性。根据另一示例性实施例，制动盘围绕静止结构的定子架。换言之，制动盘包括内开口，定子架可位于内开口中。换言之，制动盘以及从而可旋转结构分别是相对于内部的、内定子架和静止结构的外部可旋转结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风力涡轮机，包括可旋转结构，所述可旋转结构被联接到风力涡轮机的毂且被联接到发电机转子，所述可旋转结构包括加强盘（101）；静止结构，所述静止结构被联接到发电机定子并且包括定子架（102），其中，所述可旋转结构被可旋转地联接到所述静止结构；以及安全轴承元件（104、104'、104''），其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）被安装到所述定子架（102），使得如果所述定子架（102）与所述加强盘（101）之间的距离减小到预定参考值之下，则所述加强盘（101）与所述安全轴承元件（104、104'、104''）进行可滑动接触，其中，所述加强盘（101）是制动盘（101），其中，所述定子架（102）包括制动器安装部（103、103'、103''），卡钳式制动器（105、105'、105'）能够安装到所述制动器安装部（103、103'、103''），使得所安装的卡钳式制动器（105、105'、105''）能够使所述制动盘（101）停顿，其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）被安装到所述制动器安装部（103、103'、103''），使得如果所述制动器安装部（103、103'、103''）与所述制动盘（101）之间的径向距离减小到预定参考值之下，则所述制动盘（101）与所述安全轴承元件（104、104'、104''）进行可滑动接触。...

【技术特征摘要】
2012.12.18 EP 12197853.01.风力涡轮机，包括可旋转结构，所述可旋转结构被联接到风力涡轮机的毂且被联接到发电机转子，所述可旋转结构包括加强盘（101）；静止结构，所述静止结构被联接到发电机定子并且包括定子架（102），其中，所述可旋转结构被可旋转地联接到所述静止结构；以及安全轴承元件（104、104'、104''），其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）被安装到所述定子架（102），使得如果所述定子架（102）与所述加强盘（101）之间的距离减小到预定参考值之下，则所述加强盘（101）与所述安全轴承元件（104、104'、104''）进行可滑动接触，其中，所述加强盘（101）是制动盘（101），其中，所述定子架（102）包括制动器安装部（103、103'、103''），卡钳式制动器（105、105'、105'）能够安装到所述制动器安装部（103、103'、103''），使得所安装的卡钳式制动器（105、105'、105''）能够使所述制动盘（101）停顿，其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）被安装到所述制动器安装部（103、103'、103''），使得如果所述制动器安装部（103、103'、103''）与所述制动盘（101）之间的径向距离减小到预定参考值之下，则所述制动盘（101）与所述安全轴承元件（104、104'、104''）进行可滑动接触。2.根据权利要求1的风力涡轮机，其中，所述制动盘（101）围绕所述静止结构的所述定子架（102）。3.根据权利要求2的风力涡轮机，其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）被安装到所述制动器安装部（103、103'、103''），使得如果所述制动器安装部（103、103'、103''）与所述制动盘（101）之间的距离减小到预定参考值之下，则所述安全轴承元件（104、104'、104''）的径向外接触表面（503）与所述制动盘（101）的径向内表面进行可滑动接触。4.根据权利要求1至3之一的风力涡轮机，其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）包括指示设备（501），其中，如果所述加强盘（101）与所述安全轴承元件（104、104'、104''）进行可滑动接触，则所述指示设备（501）产生指示。5.根据权利要求1至3之一的风力涡轮机，其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）被以可拆卸的方式安装到所述定子架（102）。6.根据权利要求1至3之一的风力涡轮机，其中，所述安全轴承元件（104、104'、104''）由比加强盘材料的材料更软的材料形成。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：U埃里克森，C约翰森，JAA文格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE