具有两个同轴的转子的机器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有两个同轴的转子的机器，该两个同轴的转子能相对于彼此旋转，并且也能相对于定子或外壳、相对于通常支撑该机器的机构，并且特别是相对于该机器中转子的机械支撑旋转。
[0002]更具体地但不排他地，本发明涉及双转子电磁机械式机器，其中两个转子是同轴的并且电磁耦合。可通过径向或轴向的磁通耦合来耦合。
[0003]再具体地但不非排他地，本发明涉及包含根据本发明的双转子电磁机械式机器的风力涡轮机，特别地但非必需地，一种风力涡轮机，其中转子之一为永磁转子。
【背景技术】
[0004]在双转子机的机械支撑件的设计中的主要的考虑是尺寸和因此相对于彼此并相对于支撑定子或壳体支撑两个转子的轴承的成本。问题集中于轴承的尺寸和所需的支撑结构，该支撑结构有必要包含在两个转子之间或者在一个转子与定子之间(在用于支撑另一个转子的内轴承径向外部的轴承的直径更大的情况下)。非常大的外轴承极其昂贵。不论可能是例如电动机、发电机或磁性齿轮箱之类的机器的确切性质如何，都具有相同的难度。
[0005]在任何特定的电机中，轴承钢通常是最昂贵的结构钢。传统的轴承装置包括支撑两个转子的两组大孔轴承。轴承孔直径限于约1200毫米，并且在大型机器中，除了非常昂贵之外，该轴承孔限制转化为达到并支撑所需的转子直径所需的大而重的结构。
[0006]内激励的永磁感应发电机是已知的，并且基于使附加的自由旋转的永磁转子结合常见的感应转子的原理工作。永磁感应发电机通常位于感应转子和定子之间。永磁转子在机器内提供磁通，其减少对磁化电流的需要，并且进而导致机器整体的功率因数改善。
[0007]大多数市售风能转换系统目前使用复杂的齿轮箱和高速感应电机的结合。这些系统通常被直接连接到电网，这通过能够滑动的感应电机称为可能，由此允许软并网。在传统风能转换系统中使用的齿轮箱和功率转换器分别是设备的在机械上和电气上昂贵的且维修密集型的部件，其增加安装和操作该系统的整体成本。齿轮箱还对整体系统质量和由于例如热和噪声带来的损耗贡献很大。另一方面，功率转换器是复杂且昂贵的电敏感系统。
[0008]申请人意识到对于可被用在许多不同应用中的具有两个同的轴转子和定子的机器的需要。
【发明内容】
[0009]根据本发明，提供一种具有两个同轴的且能够相对旋转的转子和同轴的定子或壳体的机器，两个转子均能够相对于所述同轴的定子或壳体旋转，并且其中两个轴承装置对所述两个转子进行相对于彼此并相对于所述定子或壳体的相互支撑，其中所述轴承装置中的一个包括多个支承轴承，该多个支承轴承关于所述转子相对于所述定子的旋转轴线成角度地间隔开，所述支承轴承均具有相对于所述转子之一或所述定子固定的轴或轴杆，每个支承轴承与提供在同心的相邻转子或定子上的滚道协作，其中由所述滚道和成角度布置的所述支承轴承构成的直径大于所述轴承装置中的另一个的直径。
[0010]本发明的进一步的特征规定所述支承轴承均包括由轴承体承载的外辊套，而所述轴承体由其内侧的轴承承载；与每个所述支承轴承关联的轴承是滚柱轴承或轴颈轴承；所述支承轴承均具有被支撑在相对于所述转子或定子固定的轴上或被支撑在能够相对于所述转子或定子旋转的轴杆上的主体；所述轴承装置中的另一个是与所述转子的旋转轴线同轴的传统轴承；所述机器是机电式机器，其中所述转子中的一个转子相对于另一个转子并相对于所述定子的旋转运动产生电能；所述一个转子是通常例如由风力涡轮机驱动的感应转子，所述另一个转子是自由旋转转子，通常具有与其关联的永磁体以形成所谓的拼合式永磁发电机(split permanent magnet generator);所述两个转子和定子被布置为一个在另一个内，以在使用中产生径向磁通耦合，或者替代地，所述两个转子和所述定子在轴向方向上彼此紧邻，以产生轴向磁通耦合；根据具体情况，所述支承轴承被布置为与所述滚道协作在所述两个转子之间或在一转子和所述定子之间限定空气隙；并且根据设计需求，所述定子在所述两个转子内侧或在所述两个转子的外侧。
[0011]本发明还提供一种风力涡轮机，该风力涡轮机包含如上限定的发电机形式的机器。
[0012]为使本发明能够更充分地被理解，现将参考附图描述其不同的实施例。
【附图说明】
[0013]在附图中:
[0014]图1是本发明的实施例的示意性立视图，其中定子在两个转子的外侧；
[0015]图2是沿图1中的线I1-1I剖切的侧剖视图；
[0016]图3是更详细地示出支撑辊的布置的放大剖面；
[0017]图4是本发明的实施例的示意性立视图，其中定子在两个转子的内侧；
[0018]图5是沿图4中的线V - V截取的侧剖视图；
[0019]图6是更详细地示出图5中所例示的支撑辊的布置的放大剖面；
[0020]图7是图1至图3中所例示的通用布置应用于风力涡轮机时的示意性侧剖视图；
[0021]图8是其不意性如视图；
[0022]图9是示出其中的支撑辊的构造的更详细的剖面；
[0023]图10是本发明实施例的示意性侧视图，其中两个转子和定子被布置用于在它们之间进行轴向磁通耦合；和
[0024]图11是图10中例示的本发明实施例的示意性侧剖视图。
【具体实施方式】
[0025]首先参见附图的图1至图3中例示的本发明的实施例，根据本发明的机器是拼合式永磁发电机的形式，具有感应转子形式的内部转子(I)和环绕该内部转子(I)的可自由旋转的转子(2)，在这两个转子之间具有空气隙(3)。可自由旋转的转子具有分段构造，带有与其关联的永磁体(4)，以与环绕的定子(5)及感应转子(I)形成拼合式永磁发电机。两个转子和定子因此被布置为一个在另一个内以产生径向磁通耦合，并且，如将在后面变得更加明显的，转子相对于彼此且相对于定子能旋转。
[0026]如可以理解的，根据具体情况，转子和定子中的每个可以以通常的方式由一系列叠片连同适合的绕组组成，其详细构造在此不再讨论，因为这与本发明没有任何关联。
[0027]在本发明的该实施例中，感应转子(I)由相对于定子固定的中心管形支撑件(7)通过传统类型的轴承(6)承载。
[0028]然而，如本发明提供的，可自由旋转的永磁转子(2)由两组轴向间隔开的多个支撑辊(8)承载，该多个支撑辊(8)围绕感应转子的周界相对于转子的共同的旋转轴线成角度地间隔开。每