具有兩個(gè)同軸的轉(zhuǎn)子的機(jī)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有兩個(gè)同軸的轉(zhuǎn)子的機(jī)器，該兩個(gè)同軸的轉(zhuǎn)子能相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)，并且也能相對(duì)于定子或外殼、相對(duì)于通常支撐該機(jī)器的機(jī)構(gòu)，并且特別是相對(duì)于該機(jī)器中轉(zhuǎn)子的機(jī)械支撐旋轉(zhuǎn)。
[0002]更具體地但不排他地，本發(fā)明涉及雙轉(zhuǎn)子電磁機(jī)械式機(jī)器，其中兩個(gè)轉(zhuǎn)子是同軸的并且電磁耦合?？赏ㄟ^(guò)徑向或軸向的磁通耦合來(lái)耦合。
[0003]再具體地但不非排他地，本發(fā)明涉及包含根據(jù)本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子電磁機(jī)械式機(jī)器的風(fēng)力渦輪機(jī)，特別地但非必需地，一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其中轉(zhuǎn)子之一為永磁轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0004]在雙轉(zhuǎn)子機(jī)的機(jī)械支撐件的設(shè)計(jì)中的主要的考慮是尺寸和因此相對(duì)于彼此并相對(duì)于支撐定子或殼體支撐兩個(gè)轉(zhuǎn)子的軸承的成本。問(wèn)題集中于軸承的尺寸和所需的支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)有必要包含在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間或者在一個(gè)轉(zhuǎn)子與定子之間(在用于支撐另一個(gè)轉(zhuǎn)子的內(nèi)軸承徑向外部的軸承的直徑更大的情況下)。非常大的外軸承極其昂貴。不論可能是例如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或磁性齒輪箱之類的機(jī)器的確切性質(zhì)如何，都具有相同的難度。
[0005]在任何特定的電機(jī)中，軸承鋼通常是最昂貴的結(jié)構(gòu)鋼。傳統(tǒng)的軸承裝置包括支撐兩個(gè)轉(zhuǎn)子的兩組大孔軸承。軸承孔直徑限于約1200毫米，并且在大型機(jī)器中，除了非常昂貴之外，該軸承孔限制轉(zhuǎn)化為達(dá)到并支撐所需的轉(zhuǎn)子直徑所需的大而重的結(jié)構(gòu)。
[0006]內(nèi)激勵(lì)的永磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)是已知的，并且基于使附加的自由旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子結(jié)合常見(jiàn)的感應(yīng)轉(zhuǎn)子的原理工作。永磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)通常位于感應(yīng)轉(zhuǎn)子和定子之間。永磁轉(zhuǎn)子在機(jī)器內(nèi)提供磁通，其減少對(duì)磁化電流的需要，并且進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)器整體的功率因數(shù)改善。
[0007]大多數(shù)市售風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)目前使用復(fù)雜的齒輪箱和高速感應(yīng)電機(jī)的結(jié)合。這些系統(tǒng)通常被直接連接到電網(wǎng)，這通過(guò)能夠滑動(dòng)的感應(yīng)電機(jī)稱為可能，由此允許軟并網(wǎng)。在傳統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中使用的齒輪箱和功率轉(zhuǎn)換器分別是設(shè)備的在機(jī)械上和電氣上昂貴的且維修密集型的部件，其增加安裝和操作該系統(tǒng)的整體成本。齒輪箱還對(duì)整體系統(tǒng)質(zhì)量和由于例如熱和噪聲帶來(lái)的損耗貢獻(xiàn)很大。另一方面，功率轉(zhuǎn)換器是復(fù)雜且昂貴的電敏感系統(tǒng)。
[0008]申請(qǐng)人意識(shí)到對(duì)于可被用在許多不同應(yīng)用中的具有兩個(gè)同的軸轉(zhuǎn)子和定子的機(jī)器的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有兩個(gè)同軸的且能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和同軸的定子或殼體的機(jī)器，兩個(gè)轉(zhuǎn)子均能夠相對(duì)于所述同軸的定子或殼體旋轉(zhuǎn)，并且其中兩個(gè)軸承裝置對(duì)所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行相對(duì)于彼此并相對(duì)于所述定子或殼體的相互支撐，其中所述軸承裝置中的一個(gè)包括多個(gè)支承軸承，該多個(gè)支承軸承關(guān)于所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)軸線成角度地間隔開(kāi)，所述支承軸承均具有相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子之一或所述定子固定的軸或軸桿，每個(gè)支承軸承與提供在同心的相鄰轉(zhuǎn)子或定子上的滾道協(xié)作，其中由所述滾道和成角度布置的所述支承軸承構(gòu)成的直徑大于所述軸承裝置中的另一個(gè)的直徑。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步的特征規(guī)定所述支承軸承均包括由軸承體承載的外輥套，而所述軸承體由其內(nèi)側(cè)的軸承承載；與每個(gè)所述支承軸承關(guān)聯(lián)的軸承是滾柱軸承或軸頸軸承；所述支承軸承均具有被支撐在相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子或定子固定的軸上或被支撐在能夠相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子或定子旋轉(zhuǎn)的軸桿上的主體；所述軸承裝置中的另一個(gè)是與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線同軸的傳統(tǒng)軸承；所述機(jī)器是機(jī)電式機(jī)器，其中所述轉(zhuǎn)子中的一個(gè)轉(zhuǎn)子相對(duì)于另一個(gè)轉(zhuǎn)子并相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能；所述一個(gè)轉(zhuǎn)子是通常例如由風(fēng)力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)轉(zhuǎn)子，所述另一個(gè)轉(zhuǎn)子是自由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，通常具有與其關(guān)聯(lián)的永磁體以形成所謂的拼合式永磁發(fā)電機(jī)(split permanent magnet generator);所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子和定子被布置為一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)，以在使用中產(chǎn)生徑向磁通耦合，或者替代地，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子和所述定子在軸向方向上彼此緊鄰，以產(chǎn)生軸向磁通耦合；根據(jù)具體情況，所述支承軸承被布置為與所述滾道協(xié)作在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間或在一轉(zhuǎn)子和所述定子之間限定空氣隙；并且根據(jù)設(shè)計(jì)需求，所述定子在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)或在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的外側(cè)。
[0011]本發(fā)明還提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包含如上限定的發(fā)電機(jī)形式的機(jī)器。
[0012]為使本發(fā)明能夠更充分地被理解，現(xiàn)將參考附圖描述其不同的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0013]在附圖中:
[0014]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的示意性立視圖，其中定子在兩個(gè)轉(zhuǎn)子的外側(cè)；
[0015]圖2是沿圖1中的線I1-1I剖切的側(cè)剖視圖；
[0016]圖3是更詳細(xì)地示出支撐輥的布置的放大剖面；
[0017]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的示意性立視圖，其中定子在兩個(gè)轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)；
[0018]圖5是沿圖4中的線V - V截取的側(cè)剖視圖；
[0019]圖6是更詳細(xì)地示出圖5中所例示的支撐輥的布置的放大剖面；
[0020]圖7是圖1至圖3中所例示的通用布置應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)的示意性側(cè)剖視圖；
[0021]圖8是其不意性如視圖；
[0022]圖9是示出其中的支撐輥的構(gòu)造的更詳細(xì)的剖面；
[0023]圖10是本發(fā)明實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，其中兩個(gè)轉(zhuǎn)子和定子被布置用于在它們之間進(jìn)行軸向磁通耦合；和
[0024]圖11是圖10中例示的本發(fā)明實(shí)施例的示意性側(cè)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]首先參見(jiàn)附圖的圖1至圖3中例示的本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器是拼合式永磁發(fā)電機(jī)的形式，具有感應(yīng)轉(zhuǎn)子形式的內(nèi)部轉(zhuǎn)子(I)和環(huán)繞該內(nèi)部轉(zhuǎn)子(I)的可自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(2)，在這兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間具有空氣隙(3)。可自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有分段構(gòu)造，帶有與其關(guān)聯(lián)的永磁體(4)，以與環(huán)繞的定子(5)及感應(yīng)轉(zhuǎn)子(I)形成拼合式永磁發(fā)電機(jī)。兩個(gè)轉(zhuǎn)子和定子因此被布置為一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)以產(chǎn)生徑向磁通耦合，并且，如將在后面變得更加明顯的，轉(zhuǎn)子相對(duì)于彼此且相對(duì)于定子能旋轉(zhuǎn)。
[0026]如可以理解的，根據(jù)具體情況，轉(zhuǎn)子和定子中的每個(gè)可以以通常的方式由一系列疊片連同適合的繞組組成，其詳細(xì)構(gòu)造在此不再討論，因?yàn)檫@與本發(fā)明沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。
[0027]在本發(fā)明的該實(shí)施例中，感應(yīng)轉(zhuǎn)子(I)由相對(duì)于定子固定的中心管形支撐件(7)通過(guò)傳統(tǒng)類型的軸承(6)承載。
[0028]然而，如本發(fā)明提供的，可自由旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子(2)由兩組軸向間隔開(kāi)的多個(gè)支撐輥(8)承載，該多個(gè)支撐輥(8)圍繞感應(yīng)轉(zhuǎn)子的周界相對(duì)于轉(zhuǎn)子的共同的旋轉(zhuǎn)軸線成角度地間隔開(kāi)。每