專(zhuān)利名稱(chēng)：具有完全整合的機(jī)械單元的風(fēng)力發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電站，具有塔、位于塔上以圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)并容納齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)械殼體、發(fā)電機(jī)、滑動(dòng)環(huán)設(shè)置和制動(dòng)器、以及安裝在機(jī)械殼體上具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
最近幾十年以來(lái)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展得非常迅猛，但僅僅涉及主要用于并網(wǎng)運(yùn)作的平均尺寸非常大的發(fā)電站。然而，最近的二十年以來(lái)，在千瓦范圍內(nèi)的小型發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展并沒(méi)有進(jìn)展。因此，發(fā)電站仍然非常昂貴，并因此沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)。風(fēng)力發(fā)電可在供應(yīng)二十億不能用電的人們方面扮演重要的角色。對(duì)于這個(gè)目的，非常需要1-10千瓦功率級(jí)的發(fā)電站，但這些發(fā)電站必須是非常穩(wěn)固的、不昂貴的、易于建立的且?guī)缀醪挥镁S護(hù)的。
然而，現(xiàn)有的小型發(fā)電站不能滿(mǎn)足這些要求，因?yàn)樗鼈兲嘿F和/或太容易發(fā)生故障。主要問(wèn)題是涉及所需的單個(gè)部件來(lái)彼此以最優(yōu)方式配合并正確地連結(jié)在一起。只有滿(mǎn)足這些要求才能建立可靠的發(fā)電站。能夠使用CNC機(jī)械低成本地制造所有這些部件和使它們?nèi)菀?、迅速安裝也具有決定性的重要性。為了使易于建立，如果發(fā)電站具有有限的頭部重量是非常有利的。
大多數(shù)市場(chǎng)現(xiàn)有的小型發(fā)電站由螺接到機(jī)械框架上的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部件構(gòu)成。這導(dǎo)致相對(duì)大的分組件，因此通常很重。而且這些部件不適合風(fēng)能利用的特殊需要，因此它們不滿(mǎn)足關(guān)于用作生活和裝載的需要。對(duì)于所有解決方案普遍的是它們具有相當(dāng)重的頭部，昂貴且易出故障，因此它們不適合更廣泛地應(yīng)用。如現(xiàn)有技術(shù)尤其參見(jiàn)1954年德國(guó)專(zhuān)利890480，它揭示了一種發(fā)電站構(gòu)造，它部分整合，但它還有很多部件螺接在一起。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種前述的風(fēng)力發(fā)電站，其中所有的部件以最優(yōu)方式彼此配合且所有部件可緊湊地連結(jié)在一起，因此提供輕質(zhì)且尤其便宜的機(jī)組或單元。
根據(jù)本發(fā)明該問(wèn)題通過(guò)完全整合的機(jī)械單元的實(shí)施解決，所有部件緊湊的接合在外殼部分內(nèi)。這些部件是垂直安裝件、滑動(dòng)環(huán)傳輸件、齒輪機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、制動(dòng)器和轉(zhuǎn)子軸承。所有部分幾何學(xué)地設(shè)置成提供非常小、輕質(zhì)的機(jī)械殼體。如果機(jī)械殼體制成鋁外殼部分會(huì)尤其有利。


下文將關(guān)于附圖而更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中顯示了圖1具有塔、機(jī)艙和轉(zhuǎn)子的完整風(fēng)力發(fā)電站，風(fēng)向由箭頭指示。
圖2機(jī)械殼體的立體圖。
圖3具有所有部件的機(jī)械殼體剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有塔10和塔錨固件12的風(fēng)力發(fā)電站。機(jī)艙14放置在塔10上以圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在機(jī)艙14中容納有轉(zhuǎn)子16，該轉(zhuǎn)子16在背風(fēng)面，即塔10遠(yuǎn)離風(fēng)的一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2示出了機(jī)械殼體18的立體圖，且可在前面看到轉(zhuǎn)子軸20，且在機(jī)械殼體18側(cè)面看到冷卻肋片22。
圖3示出了機(jī)械殼體18的剖視圖。機(jī)械殼體容納有齒輪機(jī)構(gòu)24、發(fā)電機(jī)26、豎直軸承28、滑動(dòng)環(huán)傳輸件30和制動(dòng)器32。機(jī)械殼體18構(gòu)造成鑄造部分和多個(gè)用于容納必要軸承的軸承座。
為了使得機(jī)艙14適應(yīng)風(fēng)向改變情況，機(jī)械單元必須安裝成圍繞塔的縱向軸線34旋轉(zhuǎn)。這通過(guò)下部軸承36和上部軸承38實(shí)現(xiàn)，所述軸承安裝在螺接在塔10上的軸頸40上。為了從發(fā)電機(jī)26將電能傳輸?shù)焦潭ㄔ谒?0上的電纜，需要滑動(dòng)環(huán)傳輸件30且放置在軸頸40上的軸承36和38之間。
轉(zhuǎn)子軸20通過(guò)前部軸承42和后部軸承44以旋轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)械殼體18上。轉(zhuǎn)子軸20承載轉(zhuǎn)子16(圖3中未示出)和齒輪46。在該實(shí)施例中齒輪機(jī)構(gòu)24構(gòu)造成單級(jí)正齒輪，齒輪46與主動(dòng)齒輪48嚙合。主動(dòng)齒輪48牢固地連結(jié)在發(fā)電機(jī)軸50上并因此驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)26。為了給齒輪機(jī)構(gòu)24提供潤(rùn)滑劑，齒輪46在構(gòu)造在機(jī)械殼體18內(nèi)的承油盤(pán)內(nèi)運(yùn)行。
發(fā)電機(jī)軸50通過(guò)前部軸承54和后部軸承56安裝。前部軸承54壓入機(jī)械殼體18且后部軸承56壓入制動(dòng)器32。前部軸承54用齒輪機(jī)構(gòu)24的潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑且后部軸承56填充有分開(kāi)的油脂。具有后部軸承56的制動(dòng)器32螺接在機(jī)械殼體18上且因此密封發(fā)電機(jī)區(qū)域免受環(huán)境影響。
這種構(gòu)造使得整個(gè)機(jī)械單元的設(shè)計(jì)極緊湊、輕質(zhì)。齒輪機(jī)構(gòu)24位于盡可能靠近豎直軸承28且發(fā)電機(jī)位于承油盤(pán)52和豎直軸承28上方。結(jié)果機(jī)械殼體18的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尤其短。在鑄件形式中，可以一種設(shè)定完全在CNC加工中心加工，機(jī)械殼體18可很低成本地制造。如果轉(zhuǎn)子軸線58相對(duì)塔軸線34成正角則很有利。如果用鋁合金作為材料機(jī)械殼體重量會(huì)尤其低。此外，部件被降低到最小，這對(duì)成本還有發(fā)電站的可靠性具有積極的影響。
風(fēng)力發(fā)電站，其中機(jī)械殼體18是鑄件塊形式的，機(jī)械殼體中，下部的第一軸承36的外部環(huán)用作螺接在塔10頂部軸頸的下部安裝，上部的第二軸承38的外部環(huán)用作軸頸40的上部安裝，第三軸承42的外部環(huán)用于安裝轉(zhuǎn)子軸20，第四軸承44的外部環(huán)用于安裝承載齒輪46且插入機(jī)械殼體18的轉(zhuǎn)子軸20的端部，第五軸承54的外部環(huán)用于安裝發(fā)電機(jī)軸50前端和第六軸承56的外部環(huán)用于安裝發(fā)電機(jī)軸50后端，它們具有減輕的重量，這使得用于建立風(fēng)力發(fā)電站，包括塔的總本低得多。
還提出了齒輪機(jī)構(gòu)24的主動(dòng)齒輪48壓入發(fā)電機(jī)軸50，以及滑動(dòng)環(huán)傳輸件安裝在軸頸40上。
以離心制動(dòng)器形式靠在發(fā)電機(jī)軸50自由端上的制動(dòng)器32，其拱座牢固地連結(jié)在塊體上，或者以電動(dòng)釋放盤(pán)制動(dòng)器的形式放置在發(fā)動(dòng)機(jī)軸上環(huán)繞第五軸承54，降低了必要的裝置成本，尤其是在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片不可調(diào)節(jié)的情況下。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電站，它具有塔(10)；機(jī)械殼體(18)，所述機(jī)械殼體被放置在塔(10)上從而圍繞其軸線(34)旋轉(zhuǎn)，并且所述機(jī)械殼體容納有齒輪機(jī)構(gòu)(24)、發(fā)電機(jī)(26)、滑動(dòng)環(huán)裝置(30)和制動(dòng)器(32)；以及轉(zhuǎn)子(16)，所述轉(zhuǎn)子安裝在所述機(jī)械殼體(18)且具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片；其特征在于，所述齒輪機(jī)構(gòu)(24)、發(fā)電機(jī)(26)、豎直軸承(28)、滑動(dòng)環(huán)傳輸件(30)和轉(zhuǎn)子軸承整合在所述機(jī)械殼體(18)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述機(jī)械殼體(18)的形式是鑄造部件。
3.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，使用鋁合金作為所述機(jī)械殼體(18)的鑄造材料。
4.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述齒輪機(jī)構(gòu)(24)為單級(jí)正齒輪。
5.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述機(jī)械殼體(18)內(nèi)的所述發(fā)電機(jī)(26)位于所述豎直軸承(28)上方。
6.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述齒輪機(jī)構(gòu)(24)的齒輪(46)在形成于所述機(jī)械殼體(18)內(nèi)的承油盤(pán)(52)內(nèi)運(yùn)行。
7.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸線(58)相對(duì)所述塔軸線(34)成直角。
8.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(16)在相對(duì)于所述塔軸線(34)的背風(fēng)面。
9.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述后部發(fā)動(dòng)機(jī)軸的軸承(56)整合在制動(dòng)器(32)中，所述制動(dòng)器(32)牢固地連接在所述機(jī)械殼體(18)上。
10.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述機(jī)械殼體(18)外部裝備有冷卻肋片(22)。
11.一種風(fēng)力發(fā)電站，具有塔(10)；機(jī)械殼體(18)，所述機(jī)械殼體放置在塔(10)上使得圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，并且所述機(jī)械殼體容納有齒輪機(jī)構(gòu)(24)、發(fā)電機(jī)(26)、滑動(dòng)環(huán)傳輸裝置(30)和制動(dòng)器(32)；以及轉(zhuǎn)子(16)，所述轉(zhuǎn)子由所述機(jī)械殼體(18)承載且具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片；所述機(jī)械殼體(18)是構(gòu)成為鑄造部件的塊體形式；其中一下部的、第一軸承(36)的外部環(huán)用作螺接在塔(10)頂?shù)囊惠S頸(40)的下部安裝，一上部的、第二軸承(38)的外部環(huán)用作所述軸頸(40)的上部安裝，一第三軸承(42)的外部環(huán)用于安裝所述轉(zhuǎn)子軸(20)，一第四軸承(44)的外部環(huán)用于安裝承載齒輪(46)且插入所述機(jī)械殼體(18)的所述轉(zhuǎn)子軸(20)的端部，一第五軸承(54)的外部環(huán)用于安裝所述發(fā)電機(jī)軸(50)前端，以及一第六軸承(56)的外部環(huán)用于安裝所述發(fā)電機(jī)軸(50)后端。
12.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述齒輪機(jī)構(gòu)(24)的所述主動(dòng)齒輪(48)被壓入發(fā)電機(jī)軸(50)內(nèi)。
13.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述滑動(dòng)環(huán)傳輸件(30)抵靠在所述軸頸(40)上。
14.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電站，其特征在于，所述制動(dòng)器(32)為抵靠在所述發(fā)電機(jī)軸(20)自由端的離心制動(dòng)器，所述制動(dòng)器的拱座牢固地連結(jié)在所述塊體上。
全文摘要
一種風(fēng)力發(fā)電站，包括塔(10)、放置在塔(10)上使得圍繞其軸線(34)旋轉(zhuǎn)且容納齒輪機(jī)構(gòu)(24)的機(jī)械殼體(18)、發(fā)電機(jī)(26)、滑動(dòng)環(huán)裝置(30)和制動(dòng)器(32)、以及安裝在所述機(jī)械殼體(18)且具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子(16)，其中齒輪機(jī)構(gòu)(24)、發(fā)電機(jī)(26)、豎直軸承(28)、滑動(dòng)環(huán)傳輸件(30)和轉(zhuǎn)子軸承整合在所述機(jī)械殼體(18)內(nèi)。
文檔編號(hào)F03D11/02GK1997825SQ200580020102
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者S·西格弗里德森 申請(qǐng)人:艾羅迪能源系統(tǒng)有限公司