專利名稱：確保電機(jī)中的空氣間隙的設(shè)置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)立和確保運轉(zhuǎn)的電機(jī)中的空氣間隙的設(shè)置。優(yōu)選地，電機(jī)是如在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的“直接驅(qū)動”發(fā)電機(jī)那樣的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
每個發(fā)電機(jī)均具有位于發(fā)電機(jī)的定子元件和轉(zhuǎn)子元件之間的空氣間隙。轉(zhuǎn)子元件 包含例如永磁體，而定子元件包含堆疊層壓板，該層壓板支撐定子線圈的至少一個繞組?？諝忾g隙應(yīng)該相對較小以便確保發(fā)電機(jī)具有高效率。因此，空氣間隙應(yīng)該處于僅 幾毫米的范圍內(nèi)。對于發(fā)電機(jī)(類似于直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)或被直接驅(qū)動的發(fā)電機(jī))而言，由于 其尺寸原因這是非常困難的。直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)具有幾米的直徑。轉(zhuǎn)子元件和定子元件通常被設(shè)置成彼此相對，因此空氣間隙必須確保當(dāng)發(fā)電機(jī)運 轉(zhuǎn)時它們不接觸。因此，一方面空氣間隙應(yīng)該非常小來確保發(fā)電機(jī)的效率，而另一方面需要空氣間 隙具有一定寬度來防止機(jī)械損壞。特別對于直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)而言，難以將空氣間隙保持在僅幾毫米的范圍內(nèi)。因此 定子元件和轉(zhuǎn)子元件需要非常堅固、巨大且笨重的支撐結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)的空氣間隙由如下因素確定 -作為轉(zhuǎn)子一部分的永磁體的容差，
-作為定子一部分的堆疊層壓板的容差，以及/或者 -作為定子線圈一部分的線圈繞組的容差。而且，發(fā)電機(jī)的其他元件也影響空氣間隙的尺寸?？諝忾g隙可以被設(shè)計成使得轉(zhuǎn)子和定子的元件不接觸，且同時轉(zhuǎn)子繞其專用旋轉(zhuǎn) 軸線旋轉(zhuǎn)。已知用于直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的不同軸承設(shè)置。其中一種是所謂的“雙軸承”設(shè)置。這 種設(shè)置可以例如從文獻(xiàn)EP 1 641 102 Al和US 6，483，199B2中得知。根據(jù)這些文獻(xiàn)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子被連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的軸。軸本身被兩個軸承支撐。 發(fā)電機(jī)的定子經(jīng)由軸承被附連到一側(cè)的所謂“靜止內(nèi)軸”。因此轉(zhuǎn)子相對于定子圍繞靜止內(nèi) 軸旋轉(zhuǎn)。由于定子的單側(cè)支撐，所以難以保持空氣間隙恒定或至少幾乎恒定。而且，重力也 作用于大型發(fā)電機(jī)，從而影響空氣間隙。轉(zhuǎn)子部件也由于部件的質(zhì)量慣性而影響空氣間隙。 在發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)或工作期間，作用在發(fā)電機(jī)元件上的磁力以及發(fā)電機(jī)的振動也影響空氣間隙 的寬度。雙軸承設(shè)置由所謂的“單軸承設(shè)置”所代替。這種技術(shù)例如被文獻(xiàn) US2006/0152014A1和文獻(xiàn)W002/057624A1所公開。靜止內(nèi)軸承部分被附連到靜止內(nèi)軸，并 且旋轉(zhuǎn)外軸承部分支撐直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。圖4示出了 “單軸承”設(shè)置。風(fēng)力渦輪機(jī)401包括直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)402，其被設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)401的塔403的逆風(fēng)側(cè)。塔凸緣404被設(shè)置在塔403的頂部?；?05附連于塔凸緣404。風(fēng)力渦輪機(jī)401 包括這里未示出的偏航系統(tǒng)，該偏航系統(tǒng)用于使得風(fēng)力渦輪機(jī)401的基板405圍繞軸線Y 轉(zhuǎn)動。風(fēng)力渦輪機(jī)401包括靜止軸406，而軸406具有中心軸線A。靜止軸406的后側(cè)被 附連到保持裝置407。直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)402的定子裝置408被設(shè)置在靜止軸406的前側(cè)上。定子裝置408包括定子支撐結(jié)構(gòu)409和層壓堆410。層壓堆410支撐繞組411。定子支撐結(jié)構(gòu)409包括用于層壓堆410的兩側(cè)支撐的兩個支撐元件412。支撐元 件412是環(huán)形的。它們被附連到靜止軸406的外側(cè)。中空圓筒形支撐元件413被附連到環(huán)形支撐元件412的外端。中空圓筒形支撐元 件413承載環(huán)形層壓堆410和繞組411。轉(zhuǎn)子裝置414被設(shè)置成圍繞定子裝置408。轉(zhuǎn)子裝置414包括前端板415和圓柱 元件417。前端板415是環(huán)形的，而圓柱元件417是中空的。圓柱元件417包括多個永磁體418，所述永磁體418被安裝到中空圓柱元件417的 內(nèi)側(cè)上。永磁體418被設(shè)置成與層壓堆410和被支撐的繞組相對。具有近似5mm寬度的空氣間隙419位于永磁體418和層壓堆410之間。前端板415經(jīng)由軸承420被設(shè)置在靜止軸406上。軸承420能夠沿中心軸線A的 兩個方向傳遞軸向負(fù)載。例如在DE 201 16 649 Ul中公開了適當(dāng)?shù)妮S承。軸承420的靜止部分421被附連到靜止軸406。軸承420的旋轉(zhuǎn)部分422被連接 到安裝環(huán)423。前端板415以及轂似4被附連到安裝環(huán)423。轂似4包括用于這里未示出 的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的安裝裝置425。這里示出的空氣間隙419是一致的以便在轉(zhuǎn)子的元件和定子的元件之間形成恒
定距尚。由于僅使用一個軸承來支撐轉(zhuǎn)子裝置，所以這種設(shè)計是非常引人注意的。另一方 面，單軸承設(shè)置具有一些上面提及的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供用于設(shè)立、調(diào)節(jié)并確保電機(jī)(特別是大型發(fā)電機(jī)，例 如直接驅(qū)動發(fā)電機(jī))中的空氣間隙的改進(jìn)設(shè)置。該目標(biāo)通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)。優(yōu)選構(gòu)造是從屬權(quán)利要求的目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)包含定子裝置和轉(zhuǎn)子裝置。轉(zhuǎn)子裝置圍繞縱軸線旋轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)。這 個軸線可以是電機(jī)的縱軸線。轉(zhuǎn)子裝置的至少部分與定子裝置的部分相互作用從而產(chǎn)生電功率。轉(zhuǎn)子裝置的所 述部分和定子裝置的所述部分之間的距離限定空氣間隙。定子裝置的所述部分沿一定長度 與轉(zhuǎn)子裝置的所述部分相對。空氣間隙的橫截面沿這個長度變化，以便空氣間隙相對于這個參考長度是不一致 的?？諝忾g隙具有相對于縱軸線的旋轉(zhuǎn)幾何尺寸。優(yōu)選地，空氣間隙被形成為例如類似中空截頭圓錐，而這個截頭圓錐的軸線是發(fā)電機(jī)的縱軸線。因為電機(jī)的空氣間隙是不一致的，所以其相對于電機(jī)的縱軸線呈現(xiàn)不一致的徑向 寬度。這允許對作用于轉(zhuǎn)子的運動部件的變化力進(jìn)行補償。優(yōu)選地，電機(jī)包括單軸承裝置。這意味著僅一個軸承用作轉(zhuǎn)子裝置的單側(cè)支撐。軸 承連接轉(zhuǎn)子裝置和定子裝置，而轉(zhuǎn)子裝置相對于電機(jī)的縱軸線具有被支撐的第一端和優(yōu)選 地未被支撐的第二端。優(yōu)選地電機(jī)是發(fā)電機(jī)。優(yōu)選地發(fā)電機(jī)包含外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部定子，以便轉(zhuǎn)子圍繞定子回轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)具有帶有中心軸線的靜止軸。定子裝置被設(shè)置在靜止軸的外側(cè)。轉(zhuǎn) 子裝置實質(zhì)上被設(shè)置成圍繞定子裝置。在發(fā)電機(jī)的前側(cè)，轉(zhuǎn)子由主軸承至少間接地支撐或 設(shè)置在靜止軸上。優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)是直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)。優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)用于風(fēng)力渦輪機(jī)。由于所發(fā)明的設(shè)置，所以延長了電機(jī)的使用壽命。補償了經(jīng)由軸承并作用在轉(zhuǎn)子 上的變化力。而且通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置補償了軸承內(nèi)的容差。如上所述，在電機(jī)運轉(zhuǎn)期間空氣間隙的寬度易于變化。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明形成的空氣 間隙考慮到所施加的力時，會減小或甚至消除運轉(zhuǎn)期間轉(zhuǎn)子裝置碰撞定子裝置的風(fēng)險。


現(xiàn)在借助于附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖示出了不同示例并且不限制本發(fā)明 的范圍。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一構(gòu)造， 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二構(gòu)造，
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三構(gòu)造，以及
圖4示出了在本申請背景技術(shù)部分中描述的直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的已有“單軸承設(shè)置”。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一構(gòu)造。風(fēng)力渦輪機(jī)101包括直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)102，該 直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)102被設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)101的塔103的逆風(fēng)側(cè)。塔凸緣104被設(shè)置在塔103的頂部。基板105附連于塔凸緣104。風(fēng)力渦輪機(jī)101 包括這里未示出的偏航系統(tǒng)，該偏航系統(tǒng)用于使得風(fēng)力渦輪機(jī)101的基板105圍繞軸線Y轉(zhuǎn)動。風(fēng)力渦輪機(jī)101包括靜止軸106，而軸106具有中心軸線A。靜止軸106的后側(cè)被 附連到保持裝置107。直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)102的定子裝置108被設(shè)置在靜止軸106的前側(cè)。定子裝置108包括定子支撐結(jié)構(gòu)109和層壓堆110。層壓堆110支撐至少一個繞 組 111。定子支撐結(jié)構(gòu)109包括用于層壓堆110的兩側(cè)支撐的兩個支撐元件112。支撐元 件112是環(huán)形的。它們被附連到靜止軸106的外側(cè)。
在圖2的視圖中，環(huán)形支撐元件112具有相同直徑，并且因此具有相同的構(gòu)造高度。中空圓筒形支撐元件113被附連到環(huán)形支撐元件112的外端。中空圓筒形支撐元 件113承載環(huán)形層壓堆110和繞組111。轉(zhuǎn)子裝置114被設(shè)置成圍繞定子裝置108。轉(zhuǎn)子裝置114包括前端板115和圓柱 元件117。前端板115是環(huán)形形狀，而圓柱元件117是中空的。圓柱元件117包括多個永磁體118，所述永磁體118被安裝到中空圓柱元件117的 內(nèi)側(cè)。永磁體118被設(shè)置成與層壓堆110和被支撐的繞組相對。具有近似5mm寬度的空氣間隙119位于永磁體318和層壓堆110之間。前端板115經(jīng)由軸承120被設(shè)置在靜止軸106上。軸承120能夠沿中心軸線A的 兩個方向傳遞軸向負(fù)載。例如在DE 201 16 649 Ul中公開了適當(dāng)?shù)妮S承。軸承120的靜止部分121被附連到靜止軸106。軸承120的旋轉(zhuǎn)部分122被連接 到安裝環(huán)123。前端板115以及轂IM被附連到安裝環(huán)123。轂IM包括用于這里未示出 的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的安裝裝置125。根據(jù)本發(fā)明，永磁體118具有不同尺寸并且因此具有不同高度H11、H21。空氣間隙119的第一側(cè)Sl鄰近前端板115。這個第一側(cè)Sl的永磁體118具有預(yù) 定第一高度H11。由于這個第一高度H11，因此限定了空氣間隙119的第一寬度W1。第一寬度Wl以如下方式被計算和設(shè)計，即使得如果發(fā)電機(jī)102工作則阻止定子裝 置108和轉(zhuǎn)子裝置114的相應(yīng)部件之間接觸?？諝忾g隙119的第二側(cè)S2與第一側(cè)Sl相對。這個第二側(cè)Sl的永磁體118具有 比第一高度Hll小的預(yù)定第二高度H21。由于這個第二高度H21，限定了空氣間隙119的第 二寬度W2。由于軸承元件120、122、123的位置，因此第一高度Hll大于第二高度H21。第二寬度W2以如下方式被計算和設(shè)計，即使得如果發(fā)電機(jī)102工作則阻止定子裝 置108和轉(zhuǎn)子裝置114的相應(yīng)部件之間接觸。由于第一寬度Wl和第二寬度W2的原因，空氣間隙119具有不一致的形狀。這允許補償和吸收
-作用在轉(zhuǎn)子部件上的重力，
-經(jīng)由軸106從轂124被引到發(fā)電機(jī)102的空氣動力學(xué)負(fù)載， -由發(fā)電機(jī)102的旋轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生的質(zhì)量慣性， -作用在發(fā)電機(jī)的元件上的磁力，或者 -振動。因此空氣間隙119的寬度處于預(yù)定容差內(nèi)，即使是在發(fā)電機(jī)重載作業(yè)時也是如 此。參考下一附圖2，必須注意到在圖1中用于層壓堆110的兩側(cè)支撐的兩個支撐元件 112具有相等長度或高度Hl 1、H21。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二構(gòu)造。 風(fēng)力渦輪機(jī)201包括直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)202，該直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)202被設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)201的塔的逆風(fēng)側(cè)。風(fēng)力渦輪機(jī)201包括靜止軸206，而軸206具有中心軸線A。靜止軸206的后側(cè)被 附連到如圖1所述及所示的保持裝置。直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)202的定子裝置208被設(shè)置在靜止軸206的前側(cè)。定子裝置208包括定子支撐結(jié)構(gòu)209和層壓堆210。層壓堆210支撐至少一個繞 組 211。定子支撐結(jié)構(gòu)209包括用于層壓堆210的兩側(cè)支撐的兩個支撐元件212。支撐元 件212是環(huán)形的。它們被附連到靜止軸206的外側(cè)。中空圓筒形支撐元件213被附連到環(huán)形支撐元件212的外端。中空圓筒形支撐元 件213承載環(huán)形層壓堆210和繞組211。轉(zhuǎn)子裝置214被設(shè)置成圍繞定子裝置208。轉(zhuǎn)子裝置214包括前端板215和圓柱 元件217。前端板215是環(huán)形形狀，而圓柱元件217是中空的。圓柱元件217包括多個永磁體218，所述永磁體218被安裝到中空圓柱元件217的 內(nèi)側(cè)。永磁體218被設(shè)置成與層壓堆210和被支撐的繞組211相對。具有近似5mm寬度的空氣間隙219位于永磁體218和層壓堆210之間。前端板215經(jīng)由軸承220被設(shè)置在靜止軸206上。軸承220能夠沿中心軸線A的 兩個方向傳遞軸向負(fù)載。例如在DE 201 16 649 Ul中公開了適當(dāng)?shù)妮S承。軸承220的靜止部分221被附連到靜止軸206。軸承220的旋轉(zhuǎn)部分222被連接 到安裝環(huán)223。前端板215以及轂(參考圖1)被附連到安裝環(huán)223。根據(jù)本發(fā)明，用于支撐層壓堆210的兩個環(huán)形支撐元件212具有不同直徑，因此最 終的空氣間隙219是不一致的?？諝忾g隙219的第一側(cè)Sl鄰近前端板215。環(huán)形支撐元件212在第一側(cè)Sl具有 預(yù)定第一直徑D12。由于這個第一直徑D12的原因，限定了空氣間隙219的第一寬度W1。第一寬度Wl以如下方式被計算和設(shè)計，即使得如果發(fā)電機(jī)202工作則阻止定子裝 置208和轉(zhuǎn)子裝置214的相應(yīng)部件之間接觸?？諝忾g隙219的第二側(cè)S2與第一側(cè)Sl相對。環(huán)形支撐元件212在第二側(cè)S2處 具有比第一直徑D12小的預(yù)定第二直徑D22。由于這個第二直徑D22的原因，限定了空氣間 隙219的第二寬度W2。由于軸承元件220、222、223的位置，因此第一直徑D12大于第二直徑D22。第二寬度W2以如下方式被計算和設(shè)計，即使得如果發(fā)電機(jī)202運轉(zhuǎn)則阻止定子裝 置208和轉(zhuǎn)子裝置214的相應(yīng)部件之間接觸。由于第一寬度Wl和第二寬度W2的原因，空氣間隙219具有不一致的形狀。這允許補償和吸收
-作用在轉(zhuǎn)子部件上的重力，
-經(jīng)由軸206從轂被引到發(fā)電機(jī)202的空氣動力學(xué)負(fù)載， -由發(fā)電機(jī)202的旋轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生的質(zhì)量慣性， -作用在發(fā)電機(jī)的元件上的磁力，或者 -振動。
因此空氣間隙219的寬度處于預(yù)定容差內(nèi)。參考圖1，應(yīng)該注意到在圖2中永磁體218具有相同的恒定尺寸并且因此具有相同尚度。在這種構(gòu)造中，兩個環(huán)形支撐元件212和層壓堆210的支撐件構(gòu)成或形成截頭圓 錐形。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三構(gòu)造。風(fēng)力渦輪機(jī)301包括直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)302，其被設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)301的塔的逆風(fēng) 側(cè)。風(fēng)力渦輪機(jī)301包括靜止軸306，而軸306具有中心軸線A。靜止軸306的后側(cè)被 附連到如圖1所述及所示的保持裝置。直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)302的定子裝置308被設(shè)置在靜止軸306的前側(cè)。定子裝置308包括定子支撐結(jié)構(gòu)309和層壓堆310。層壓堆310支撐至少一個繞 組 311。定子支撐結(jié)構(gòu)309包括用于層壓堆210的兩側(cè)支撐的兩個支撐元件312。參考圖2，支撐元件312是環(huán)形的并且具有相同直徑。它們被附連到靜止軸306的 外側(cè)。中空圓筒形支撐元件313被附連到環(huán)形支撐元件312的外端。中空圓筒形支撐元 件313承載環(huán)形層壓堆310和繞組311。轉(zhuǎn)子裝置314被設(shè)置成圍繞定子裝置308。轉(zhuǎn)子裝置314包括前端板315和圓柱 元件317。前端板315是環(huán)形的，而圓柱元件317是中空的。圓柱元件317包括多個永磁體318，所述永磁體318被安裝在中空圓柱元件317的 內(nèi)側(cè)。參考圖1，永磁體318具有相同尺寸并且因此具有相同高度。永磁體318被設(shè)置成與層壓堆310和被支撐的繞組311相對。具有近似5mm寬度的空氣間隙319位于永磁體318和層壓堆310之間。前端板315經(jīng)由軸承320被設(shè)置在靜止軸306上。軸承320能夠沿中心軸線A的 兩個方向傳遞軸向負(fù)載。例如在DE 201 16 649 Ul中公開了適當(dāng)?shù)妮S承。軸承320的靜止部分321被附連到靜止軸306。軸承320的旋轉(zhuǎn)部分322被連接 到安裝環(huán)323。前端板315以及轂(參考圖1)被附連到安裝環(huán)323。根據(jù)本發(fā)明，層壓堆310相對其長度且沿其長度具有不同高度。因此層壓堆310 的高度沿其長度相對于空氣間隙319變化。因此，最終的空氣間隙319是不一致的。空氣間隙319的第一側(cè)Sl鄰近前端板315。層壓堆310在第一側(cè)Sl具有預(yù)定第 一高度H13。由于這個第一高度H13的原因，限定了空氣間隙319的第一寬度W1。第一寬度W13以如下方式被計算和設(shè)計，即使得如果發(fā)電機(jī)302工作則阻止定子 裝置308和轉(zhuǎn)子裝置314的相應(yīng)部件之間接觸?？諝忾g隙319的第二側(cè)S2與第一側(cè)Sl相對。層壓堆310在第二側(cè)S2具有比第 一高度H13小的預(yù)定第二高度H23。由于這個第二高度H23的原因，限定了空氣間隙219的 第二寬度W2。
由于軸承元件320、322、323的位置，因此第一高度H13大于第二高度H23。第二寬度W2以如下方式被計算和設(shè)計，即使得如果發(fā)電機(jī)302工作則阻止定子裝 置308和轉(zhuǎn)子裝置314的相應(yīng)部件之間接觸。由于第一寬度Wl和第二寬度W2的原因，空氣間隙319具有不一致的形狀。這允許補償和吸收 -軸承的容差，
-作用在轉(zhuǎn)子部件上的重力，
-經(jīng)由軸206從葉片和轂被引到發(fā)電機(jī)302的空氣動力學(xué)負(fù)載， -由發(fā)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生的質(zhì)量慣性， -作用在發(fā)電機(jī)302的元件上的磁力，或者 -振動。因此空氣間隙319的寬度處于預(yù)定容差內(nèi)。參考圖1，應(yīng)該注意到永磁體318具有相同的恒定尺寸并且因此具有相同高度。在這種構(gòu)造中，定子裝置308沿軸線A的軸線方向具有不同尺寸。只要能在定子裝置和轉(zhuǎn)子裝置之間建立不一致的空氣間隙且同時轉(zhuǎn)子裝置的部 分與定子裝置的部分相互作用產(chǎn)生電功率，則所示構(gòu)造的組合就同樣可以形成本發(fā)明的一 部分?？諝忾g隙由轉(zhuǎn)子裝置的部分和定子裝置的部分之間的距離限定，而定子裝置的部 分與轉(zhuǎn)子裝置的部分沿一定長度相對?？諝忾g隙的橫截面沿這個一定長度變化，從而空氣 間隙相對于該參考長度是不一致的。因此，空氣間隙的徑向?qū)挾然驒M截面逐漸變化。優(yōu)選地，其從機(jī)器的被支撐的端部 (主軸承附近)開始發(fā)展并且朝向轉(zhuǎn)子-定子裝置的未支撐端部延伸。優(yōu)選地，空氣間隙的徑向?qū)挾然驒M截面以階梯方式增加。優(yōu)選地，永磁體的高度和/或用于承載永磁體的基板的高度以階梯方式變化。優(yōu)選地，電機(jī)包括外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部定子，而轉(zhuǎn)子圍繞定子回轉(zhuǎn)。定子裝置在其外表 面上是圓筒形的，而定子裝置在其內(nèi)表面上被成形為截頭圓錐形。優(yōu)選地，電機(jī)包括內(nèi)部轉(zhuǎn)子和外部定子，而定子圍繞轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)。定子裝置在其內(nèi)表 面上是圓筒形的，而轉(zhuǎn)子裝置在其外表面上是截頭圓錐形的。應(yīng)該注意到，本發(fā)明特別適用于包含成段定子的發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)包括例如在 生產(chǎn)廠房或工地連接到定子的多個定子區(qū)段。這種結(jié)構(gòu)特別適用于風(fēng)力渦輪機(jī)的直接驅(qū)動 發(fā)電機(jī)，因為它們具有通常4米或更大的直徑。特別地，通過在定子旁邊的調(diào)節(jié)來確保空氣間隙的本發(fā)明的構(gòu)造適用于這種類型 的發(fā)電機(jī)，因為在單個定子區(qū)段被放在一起來形成整個定子之前可以容易地在所述定子區(qū) 段旁邊進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如通過被置于定子區(qū)段和定子支撐件之間的小的位移元件或類似件來實現(xiàn)不 一致的空氣間隙。其被放置成使得整個定子的外表面具有截頭圓錐形。優(yōu)選地，定子支撐件是圓筒形結(jié)構(gòu)，隨后其按圓錐方式被機(jī)加工。
權(quán)利要求
1.一種確保電機(jī)(102，202，302)中的空氣間隙(119，219，319)的設(shè)置， 其中所述電機(jī)包含定子裝置(108，208，308)和轉(zhuǎn)子裝置(114，214，314)， 其中所述轉(zhuǎn)子裝置(114，214，314)圍繞縱軸線(A)旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子裝置的至少部分(118，218，318)與所述定子裝置的部分(111，211，311)相互 作用以產(chǎn)生電功率，其中所述轉(zhuǎn)子裝置的所述部分和所述定子裝置的所述部分之間的距離限定空氣間隙， 其中所述定子裝置的所述部分與所述轉(zhuǎn)子裝置的所述部分沿一定長度相對，以及 其中所述空氣間隙的橫截面沿這個長度變化，從而所述空氣間隙相對于該參考的一定 長度是不一致的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置，其中所述定子裝置(108，208，308)包含被構(gòu)造成支撐定子線圈的至少一個繞組(111， 211,311)的層壓堆(110，210，310)，其中所述轉(zhuǎn)子裝置(114，214，314)包含多個永磁體(118，218，318)， 其中所述空氣間隙(119，219，319)的橫截面由沿所述一定長度定位的所述永磁體 (118)的尺寸的變化來構(gòu)造，以及/或者其中所述空氣間隙(119，219，319)的橫截面由所述層壓堆的形狀沿所述一定長度的變 化來構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)置，其中所述定子裝置(108，208，308)和所述轉(zhuǎn)子裝 置(114，214，314)經(jīng)由單個主軸承(120-123，220-223，320-323)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項權(quán)利要求所述的設(shè)置，其中所述定子裝置(108)包括定子支撐結(jié)構(gòu)(109，209，309)和層壓堆(110，210，310)， 其中所述層壓堆(110，210，310)被構(gòu)造成支撐所述定子線圈的所述繞組(111，211， 311)，其中所述定子支撐結(jié)構(gòu)(109，209，309)包括用于所述層壓堆(110，210，310)的兩側(cè)支 撐的兩個支撐元件(112，212，312)，其中所述支撐元件(112，212，312)是環(huán)形的，其中所述支撐元件(112，212，312)經(jīng)由所述單個主軸承(120-123，220-223，320-323) 被連接到所述轉(zhuǎn)子裝置(104，204，304)，其中所述環(huán)形支撐元件(112，212，312)的外端被附連到中空圓筒形支撐元件(113， 213,313),以及其中所述中空圓筒形支撐元件(113，213，313)承載所述環(huán)形層壓堆(110，210，310)和 所述繞組(111，211，311)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中一項權(quán)利要求所述的設(shè)置，其中所述轉(zhuǎn)子裝置(114，214，314)包含前端板(115，215，315)和圓柱元件(117，217， 317)，其中所述前端板(115，215，315)是環(huán)形的，而所述圓柱元件(117，217，317)是中空的， 其中所述圓柱元件(117，217，317)承載永磁體(118，218，318)，所述永磁體被安裝在 所述中空圓柱元件(117，217，317)的內(nèi)側(cè)，其中所述永磁體(118，218，318)被設(shè)置成與所述層壓堆(110，210，310)和被支撐繞組(111，211，311)相對，其中所述空氣間隙(119，219，319 )位于所述永磁體(118，218，318 )和所述定子線圈的 所述被支撐繞組(111，211，311)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)置，其中所述永磁體(118)具有不同尺寸并且因此相對于所述空氣間隙具有不同高度 (HI, H2)，其中所述空氣間隙(119)的第一側(cè)(Si)鄰近所述前端板(115)并且其中所述空氣間隙 (119)的第二側(cè)(S2)與所述第一側(cè)(Sl)相對，其中位于所述第一側(cè)(Sl)的所述永磁體(118)相對于所述縱軸線(A)具有預(yù)定第一高 度(H1)，其中位于所述第二側(cè)(S2)的所述永磁體(118)相對于所述縱軸線(A)具有預(yù)定第二高 度(H2)，以及所述第二高度(H2)小于所述第一高度(HI)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)置，其中所述環(huán)形支撐元件(112)具有相同直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)置，其中所述環(huán)形支撐元件(212)的兩個元件相對于所述縱軸線(A)具有不同直徑， 其中所述空氣間隙(219)的第一側(cè)(Si)鄰近所述前端板(215)并且其中所述空氣間隙 (219)的第二側(cè)(S2)與所述第一側(cè)(Sl)相對，其中所述環(huán)形支撐元件(212)的第一元件位于所述第一側(cè)(Si)并且具有預(yù)定第一直 徑(D1)，其中所述環(huán)形支撐元件(212)的第二元件位于所述第二側(cè)(S2)并且具有預(yù)定第二直 徑(D2)，以及所述第二直徑(D2)小于所述第一直徑(D1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)置，其中所述永磁體(218)具有相同尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)置，其中所述層壓堆(310)被構(gòu)造成使得所述層壓堆(310)的尺寸沿其長度在其高度上變化，其中所述空氣間隙(319)的第一側(cè)(Si)鄰近所述前端板(315)并且其中所述空氣間隙 (319)的第二側(cè)(S2)與所述第一側(cè)(Si)相對，其中所述層壓堆(310)在所述第一側(cè)(Si)相對于所述縱軸線(A)具有預(yù)定第一高度 (HI),其中所述層壓堆(310)在所述第二側(cè)(S2)具有預(yù)定第二高度(H2)，以及 所述第二高度(H2)小于所述第一高度(HI)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置，其中所述電機(jī)是發(fā)電機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置，其中所述發(fā)電機(jī)包含外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部定子，從而所述 轉(zhuǎn)子圍繞所述定子回轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置，其中所述發(fā)電機(jī)具有帶有中心軸線的靜止軸， 其中所述定子裝置被設(shè)置在所述靜止軸的外側(cè)，其中所述轉(zhuǎn)子裝置被實質(zhì)上設(shè)置成圍繞所述定子裝置， 其中所述轉(zhuǎn)子裝置被單個主軸承支撐在所述靜止軸上，以及 其中所述主軸承位于所述發(fā)電機(jī)的前側(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置，其中所述發(fā)電機(jī)是直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)，其優(yōu)選地位于風(fēng) 力渦輪機(jī)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及設(shè)立和確保例如發(fā)電機(jī)的電機(jī)中的空氣間隙的設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)包含定子裝置(108，208，308)和轉(zhuǎn)子裝置(114，214，314)。所述轉(zhuǎn)子裝置(114，214，314)圍繞縱軸線(A)旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子裝置的至少部分與所述定子裝置的部分相互作用來產(chǎn)生電功率。所述轉(zhuǎn)子裝置的所述部分和所述定子裝置的所述部分之間的距離限定空氣間隙。所述定子裝置的所述部分與所述轉(zhuǎn)子裝置的所述部分沿一定長度相對。所述空氣間隙的橫截面沿這個長度變化，從而所述空氣間隙關(guān)于這個參考長度是不均一的。
文檔編號H02K1/00GK102088211SQ20101057867
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者H·斯蒂斯達(dá)爾 申請人:西門子公司