風力渦輪機的加強主軸承制造技術

本發明專利技術涉及風力渦輪機的加強主軸承，更具體地涉及風力渦輪機（10）的主軸承（20），其中，用包括腔體（31）的加強元件（30）來加強主軸承（20）以減少主軸承（20）的扭轉變形。本發明專利技術此外涉及包括此類主軸承（20）的用于發電的風力渦輪機（10）。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種風力渦輪機的主軸承。特別地，本專利技術涉及風力渦輪機的主軸承，其包括加強元件以便減少主軸承的扭轉變形。此外，本專利技術涉及一種包括此類主軸承的風力渦輪機。風力渦輪機的主軸承通常在風力渦輪機的操作期間經受相當大的變形。這對具有將風力渦輪機的輪轂與風力渦輪機的發電機轉子可旋轉地連接的單個主軸承的常規風力渦輪機特別有效。主軸承的這些變形例如由于磨損而對軸承的壽命不利。主軸承經歷的變形可以具有徑向、軸向和扭轉的性質。在本文中，術語“徑向”、“軸向”和“扭轉”涉及轉子的旋轉軸線，換言之涉及主軸承的旋轉軸線。按照慣例，將加強環應用于主軸承。這些加強環被特別地應用于主軸承的一側或兩側以便加強主軸承并更好地耐受作用在其上面的負荷。此類加強環在主軸承的徑向變形方面是特別高效的。然而，此類典型加強相對于主軸承的扭轉變形而言既不是成本有效的也不是質量有效的。因此本專利技術的目的是提供高效地解決主軸承的扭轉變形的概念并提出了用以減少主軸承的扭轉變形的成本和質量有效的解決方案。用獨立權利要求來解決此目的。在從屬權利要求中描述了有利修改和修正。根據本專利技術，提供了一種風力渦輪機的主軸承。該主軸承被加強元件加強，該加強元件包括用以減少主軸承的扭轉變形的腔體。該扭轉變形也稱為主軸承、特別是主軸承的環的翹曲或旋轉。通過引入具有腔體的加強元件，引入了抗扭剛度，其進而有效地減少主軸承的扭轉變形。在結構力學中，已知用包括薄壁圓形截面的元件來理想地實現抗扭剛度。針對抗扭剛度而言的有效性最低截面中的一個是平板截面。然而，這是用于軸承的典型加強手段，因為一般地使用的加強環正是表示此類平板。專利技術人已認識到包括腔體的元件的此概念被有利地使用并應用于風力渦輪機的主軸承；并且此概念的應用和此概念到風力渦輪機的主軸承的傳遞高效地減少了主軸承的扭轉變形。有利地，加強元件以主軸承為中心，并且因此該腔體表示環形形狀。因此，特別地，針對包括外環和內環的主軸承，其中兩個環被相對于彼此同軸地布置，加強元件減少了外環和/或內環的扭轉變形。換言之，加強元件對減少軸承環的變形、至少減少軸承環中的一個的變形特別有益。還可以用圍繞公共對稱軸線的同軸布置來描述內環和外環的同軸布置。關于如在包含外環和內環的公共對稱軸線的截面圖中看到的腔體的截面，第一有利替換方案是圓形截面。這具有優點，即根據結構力學，圓形截面具有最大抗扭剛度的潛力。在第二替換方案中，腔體的截面是至少基本上矩形的。這具有優點，即，一方面其仍允許有良好的抗扭剛度，而另一方面促進了具有包括圓形截面的腔體的加強元件的制造。換言之，矩形截面表示扭轉效率與廉價制造之間的良好折中。本專利技術還針對一種包括如上所述的加強主軸承的用于發電的風力渦輪機。該風力渦輪機包括至少部分地被轉子外殼圍繞的發電機轉子和輪轂。發電機轉子和輪轂經由主軸承被可旋轉地連接，并且主軸承被加強元件加強。加強元件包括用以減少主軸承的扭轉變形的腔體。有利地，加強元件被連接到風力渦輪機的轉子外殼。轉子外殼是風力渦輪機的典型元件，其至少部分為圍繞風力渦輪機的發電機轉子。發電機轉子是發電機的旋轉部分。因此，轉子外殼也相對于風力渦輪機的固定部件（諸如吊艙或塔架）旋轉。轉子外殼位于緊密接近于相對于風力渦輪機的吊艙固定的定子軸處。在直接驅動風力渦輪機中，發電機轉子被直接地連接到或者甚至作為單個部件構建到轉子和輪轂，轉子葉片被安裝在該處。在齒輪風力渦輪機中，齒輪驅動被布置于發電機轉子與轉子葉片被安裝在該處的風力渦輪機的輪轂處的轉子之間。在任何情況下，發電機轉子至少部分地被轉子外殼圍繞。假設外環是相對于吊艙的旋轉軸承部件，用以布置加強元件的一個有益方式是將加強元件放置成從轉子旋轉軸線更加徑向向外，并將其與轉子外殼相連。這具有不僅增強主軸承的抗扭剛度而且使發電機轉子與固定定子軸之間的空隙穩定的有益效果。換言之，也確保針對扭轉變形使轉子外殼與發電機轉子穩定。由于發電機的穩定空隙，可以同樣地減小空隙，這潛在地對發電機給定更多的功率。此優點特別地適用于直接驅動風力渦輪機。在本專利技術的有利實施例中，加強元件包括部分地限制腔體的第一側，并且該第一側由轉子外殼的一部分形成。換言之，加強元件被直接地連接到轉子外殼，并且甚至同樣地使用轉子外殼的一部分作為加強元件的壁中的一個。這具有避免加強元件的額外壁并直接地增加轉子外殼的剛度的優點。有利地，部分地限制腔體的加強元件的第二側由主軸承的外環的一部分形成。這具有優點，即加強元件使用外環的外表面作為腔體的第二壁。因此，再次地，節省了材料，并且直接地改善了主軸承和轉子外殼的抗扭剛度。在另一有利實施例中，部分地限制腔體的加強元件的第三側由所謂的“連接元件”形成。此連接元件也稱為“連接器環”。假設外環具有環形形狀，這對于風力渦輪機的主軸承的外環而言是典型的，加強元件被有利地置于與外環直接接觸。用以獲得具有腔體的加強元件的簡單且高效的手段是向外環和轉子外殼添加連接元件。因此，用簡單且輕質的手段，實現了具有腔體的加強元件。關于加強元件的第四側，這還可用連接元件來實現，或者其可用轉子外殼來實現。特別地，可能添加適當的凹部，或者其可能存在于轉子外殼處，因此只需添加連接元件以便獲得基本上被封閉且相當大地增加主軸承的抗扭剛度的腔體。可將連接元件嵌入或螺釘連接到轉子外殼。該連接元件可以是板，即具有環形形狀的板。在下文中，給出了本專利技術的有利實施例。這表示一個實際的實現方式。其并不是限制性的；類似的概念還可導致滿足用于減少主軸承的扭轉變形的結果。附圖在圖1中示出了風力渦輪機；并且在圖2中示出了風力渦輪機的加強主軸承的第一實施例。在圖1中，示出了風力渦輪機10。風力渦輪機10包括吊艙12和塔架11。吊艙12被安裝在塔架11的頂部上。吊艙12被借助于偏航軸承相對于塔架11可旋轉地安裝。吊艙12相對于塔架11的旋轉軸線稱為偏航軸線。風力渦輪機10還包括具有三個轉子葉片（在圖1中描繪了其中的兩個轉子葉片16）的輪轂13。輪轂13被借助于主軸承20相對于吊艙12可旋轉地安裝。輪轂13被繞著轉子旋轉軸線14可旋轉地安裝。風力渦輪機10此外包括發電機轉子，其將輪轂13與發電機15相連。輪轂13被直接地連接到發電機15，因此將風力渦輪機10稱為無齒輪、直接驅動風力渦輪機。作為替換方案，輪轂13還可經由齒輪箱連接到發電機15。此類風力渦輪機稱為齒輪風力渦輪機。發電機15被容納在吊艙12內。發電機15被布置并準備成用于將來自輪轂的旋轉能轉換成電能。圖2示出了通過風力渦輪機的一部分的截面圖。特別地，其示出了定子軸21，該定子軸21是發電機的一部分，并且其相對于吊艙是固定的。主軸承的內環25與定子軸剛性連接。因此，內環25相對于吊艙是固定的。主軸承的第二軸承部件是外環24。外環24被滾動元件26位于其中的間隙與內環25分離。這些滾動元件可以是例如滾珠或圓筒等。針對風力渦輪機的主軸承，常常使用錐形滾珠軸承。外環24在內環25中相對于吊艙是可旋轉的。風力渦輪機的輪轂13被固定地且剛性地連接到主軸承的外環24。轉子葉片被附接到輪轂13（未示出）。轉子外殼23被附接并連接到外環24，并且保護主軸承和發電機的旋轉部分。到目前為止描述的部件是風力渦輪機的主軸承的眾所周知的且常規的部件。為了降低主軸承本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風力渦輪機（10）的主軸承（20），其中，所述主軸承（20）被加強元件（30）加強，其特征在于所述加強元件（30）包括用以減少所述主軸承（20）的扭轉變形的腔體（31）。

【技術特征摘要】
2015.08.11 EP 15180483.81.一種風力渦輪機（10）的主軸承（20），其中，所述主軸承（20）被加強元件（30）加強，其特征在于所述加強元件（30）包括用以減少所述主軸承（20）的扭轉變形的腔體（31）。2.根據權利要求1所述的主軸承（20），其中—所述主軸承（20）包括外環（24）和內環（25），兩種環（24、25）被繞著公共對稱軸線同軸地布置，并且—所述加強元件（30）以所述公共對稱軸線為中心，使得所述外環（24）和/或所述內環（25）的扭轉變形減少。3.根據權利要求2所述的主軸承（20），其中，如在包含所述外環（24）和所述內環（25）的公共對稱軸線的截面中看到的，所述加強元件（30）的所述腔體（31）具有基本上圓形或矩形形狀。4.一種用于發電的風力渦輪機（10）其中—所述風力渦輪機（10）包括發電機轉子（22），其至少部分地被轉子外殼（23）圍繞，—所述風力渦輪機（10）包括輪轂（13），—所述發電機轉子（22）和所述輪轂（13）被經由主軸承（20）可旋轉地連接，并且—所述主軸承（20）被加強元件（30）加強，其特征在于所述加強元件（30）包括用以減少所述主軸承（20）的扭轉變形的腔體（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C勞爾森，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE