轴承和风力发电设备制造技术

用于调节风力发电设备的转子叶片(220)的冲角的轴承(200)，按照一种实施例包括第一轴承圈(230)和第二轴承圈(240)，其中，所述第一轴承圈(230)和所述第二轴承圈(240)可以相对转动，其中，作为直线电动机(100)的动子的第一轴承圈(230)包括由沿其周向的至少一部分彼此相邻设置的多个(350)磁场源(110)，其中，所述磁场源(110)这样设计，使得每两个彼此相邻设置的磁场源(110)产生具有交变极性的磁场，并且其中作为直线电动机(100)的定子的第二轴承圈(230)包括至少两个沿其周向的至少一部分彼此相邻设置的线圈(170)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轴承和一种风力发电设备。
技术介绍
在风力发电设备中，通过改变相应风力发电设备的转子上的一个或多个转子叶片的冲角而产生转速，相应风力发电设备的转子以该转速进行转动。在此，所述转子叶片的冲角在此可能设定成会形成流动分离，接着流经的空气对于转子和转子叶片的作用力会中断，从而实现转子的减速停转。这个过程也称为主动失速(active stall)。在此,冲角的改变理解为，转子叶片沿其纵向轴线旋转，用于使流经的空气，也就是风或阵风作用在较小的作用面上。在风力发电设备中，通常已经合理地设计了改变转子叶片冲角的可行方案，用于限定相关系统的输出功率并且防止所述系统超负荷。为了控制风力发电设备的输出功率，动叶片转动时的角度典型地在几度至25°之间或更大。反之在紧急情况中，所述转子叶片通常以90°旋转，用于如上述使转子停止。在此，可以通过各种途径改变动叶片的冲角。在输出功率不足300kW(典型的数值在约IOOkW的范围内)的小型风力发电设备中，常常应用机械系统，其中通过离心力引起冲角的改变。在输出功率大约在300kW至500kW范围内的中型风力发电设备中，应用液压系统调节冲角。在典型的输出功率大于500kW的大型风力发电设备中,应用电力系统调节冲角。用于控制转子叶片的冲角的电力系统通常所产生的有利的效果是，可以精确地调节和控制风力发电机的输出功率。此外，必要时还可以提升风力发电设备的部件的整体寿命，因为必要时可以避免达到负载峰值。电力系统相对液压系统还具有的优点是，无需考虑液压油渗漏的危险。输出功率大于500kW的新型风力发电设备典型地配备电力系统，用于调节或控制转子叶片的冲角，因为在风力发电设备具有多个动叶片的情况中，可以通过电动机单独地调节各个动叶片的冲角。由此可以节省转子壳体内部的结构空间。据此，常常使用双列角接触球轴承作为变桨轴承。在此，轴承圈之一设有轮齿，电驱动设备可以借助该轮齿与相应的轴承圈连接。在此通常将内圈与对应的转子叶片抗扭地连接，因此所述内圈在其内侧具有相应的轮齿。为了调节转子叶片的冲角常常需要相对较大的扭矩。因此，电驱动装置典型地具有一级或多级的行星齿轮箱或还具有蜗轮蜗杆传动机构，蜗轮蜗杆传动机构处于电动机和与相关滚动轴承环啮合的小齿轮之间。但是，由于要维持的公差水平、在轮齿区域所要求和要保证的特性(如硬度和刚性)和其他方面的特性，对制造具有相应轮齿的轴承圈提出了更大的挑战。因此，在如此大的轴承圈上制造相应轮齿的过程是一种典型的昂贵的制造过程。
技术实现思路
因此需要提供一种制造简单的用于调节风力发电设备的转子叶片的冲角的轴承。这种需求可以通过一种按照实施例的用于调节风力发电设备的转子叶片的冲角的轴承满足，这种轴承具有第一轴承圈和第二轴承圈，其中第一和第二轴承圈能够相对旋转，作为直线电动机的动子的第一轴承圈包括多个沿其周向的至少一部分彼此相邻布置的磁场源，其中所述磁场源这样设计，即，每两个彼此相邻布置的磁场源产生具有交变极性的磁场。作为直线电动机的定子的第二轴承圈包括由至少两个沿其周向的至少一部分彼此相邻设置的线圈构成的组。按照一种实施例的风力发电设备包括转子和转子叶片以及按照实施例的轴承，该轴承这样设置在转子和转子叶片之间，使得转子叶片与第一轴承圈、转子与第二轴承圈分别机械抗扭地相互连接，用以实现转子叶片冲角的改变。轴承和风力发电设备的实施例基于如下认知，即通过应用直接被设计作为第一和第二轴承圈的部件的直线电动机，可以不再需要对轴承圈制齿。通过直接驱动电机取代了具有相应传动机构的传统电机。直接驱动电机不仅能提供足够高的扭矩并且可实现非常好的可调节性或可控制性，还能够不再需要传动机构和由此的连接间隙。由于不再使用传动机构，必要时也能够避免在一段时间后出现的齿的磨损。这种磨损会在使用基于齿轮的传动机构的过程中出现并且致使无法保证精确的调节性。在这种情况下，在传统的轴承中常常需要非常昂贵的更换工作，通过使用按照一种实施例的轴承必要时可以节省这笔费用。由于可以省略附加的机械部件、尤其是相应的传动机构，则通过使用按照一种实施例的轴承同样可以节省风力发电设备的内部结构空间，例如转子壳体的内部结构空间。按照一种实施例的轴承可以设计为滚动轴承，其具有多个滚子，滚子设置在第一轴承圈和第二轴承圈之间并且与第一轴承圈和第二轴承圈的滚道接触。因此，轴承例如可以是单列或多列轴承，例如双列四点接触球轴承。然而在其他实施例中，轴承同样可以是滑动轴承。独立于所实施的轴承类型，按照一种实施例的轴承还可以具有作为可选部件的润滑剂系统。在按照一种实施例的轴承中，由线圈构成的组中的线圈和由多个磁场源中的磁场源常常彼此相对地设置。由此可以通过减小它们的间距以改善磁场源与线圈的磁场或磁通量的耦合或交变作用。在一种实施例中，由线圈构成的组中的相邻线圈具有一致的缠绕方向。在这种情况中，由线圈构成的组中的所有线圈可以具有相同的缠绕方向。在其他的实施例中，在相邻的线圈中也可以是交替的缠绕方向。与之独立地，线圈可以串联或并联。在按照一种实施例的轴承中，多个磁场源基本沿着第一轴承圈的整个周向布置。由此，轴承可实现较大的运行路程。必要时同样也可以使轴承围绕任意角度，也就是可以超过360。旋转。 在另一种轴承的实施例中，所述多个磁场源也可以相对所述第一轴承圈的中心点沿其周向设置在预定的角度范围内，另一预定的角度范围直接与之连接，其中不设置磁场源。在这种轴承的实施例中，所述预定的角度范围至少为75°。由此，转子叶片的冲角不仅可以用于调节输出功率，而且在出现紧急情况时必要时可以旋转动叶片的冲角至一定范围，由此降低由于强风在风力发电设备上出现重大损伤的可能性。在其他实施例中，轴承可以这样设计，即，所述预定角度范围至少为90°，以实现动叶片的进一步旋转以及更大地改变冲角，从而进一步减小受损的危险。在这种轴承的实施例中，所述预定的角度范围为至少90° (例如100°或120° )与最小角度范围之和，在该最小角度范围中由线圈构成的组相对第二轴承圈的中心设置。由此可以保证动叶片的转动，也即保证了动叶片的冲角至少可以调节90°，因此动叶片能够完全“从迎风区域内”转出，从而减小或完全避免如前所述的由于阵风或风引起的损伤。在这种轴承的实施例中，所述角度范围至少是最小角度范围的一倍，在所述最小的角度范围中由线圈构成的组相对第二轴承圈的中心点设置。在其他的实施例中，所述另一预定角度范围可以是多倍的、例如两倍或三倍的预定角度范围。这样，相对于传统电动机，所应用的直线电动机恰好能够经济地实现必要的磁场源。由此不仅可以降低制造按照一种实施例的轴承的费用，必要时还可以简化制造流程。在按照一种实施例的轴承中，所述由线圈构成的组这样设置，使得由线圈构成的组中的两个相邻的线圈相对第二轴承圈的中心点构成的夹角与两个相邻的磁场源相对第一轴承圈的中心点构成的夹角的比值在O. 6至O. 95之间或在1. 05至1. 4之间。由此可以实现直线电动机的紧凑的结构形式和/或可能的情况下改善扭矩的作用和/或响应性能。在其他实施例中，所述比值同样可以在O. 8至O. 95之间或在1. 05至1. 25之间，或者也可以在O. 85至O. 95或在1. 05至1. 15之间。由此可以必要时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节风力发电设备的转子叶片(220)的冲角的轴承(200)具有以下特征：第一轴承圈(230)和第二轴承圈(240)，其中，所述第一轴承圈(230)和所述第二轴承圈(240)能够相对转动，其中，作为直线电动机(100)的动子的所述第一轴承圈(230)包括由沿其周向的至少一部分彼此相邻设置的多个(350)磁场源(110)，其中，所述磁场源(110)这样设计，使得每两个彼此相邻设置的所述磁场源(110)产生具有交变极性的磁场，其中，作为直线电动机(100)的定子的所述第二轴承圈(240)包括由至少两个沿其周向的至少一部分彼此相邻设置的线圈(170)构成的组(190)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S齐格勒，B范丽雯，A斯图本劳克，A德夫里斯，A奥尔谢夫斯基，
申请(专利权)人：SKF公司，
类型：发明
国别省市：