专利名称:具有完全整合的机械单元的风力发电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电站，具有塔、位于塔上以围绕其轴线旋转并容纳齿轮机构的机械壳体、发电机、滑动环设置和制动器、以及安装在机械壳体上具有至少一个转子叶片的转子。
背景技术：
最近几十年以来，风力发电技术发展得非常迅猛，但仅仅涉及主要用于并网运作的平均尺寸非常大的发电站。然而，最近的二十年以来，在千瓦范围内的小型发电系统的发展并没有进展。因此，发电站仍然非常昂贵，并因此没有进入市场。风力发电可在供应二十亿不能用电的人们方面扮演重要的角色。对于这个目的，非常需要1-10千瓦功率级的发电站，但这些发电站必须是非常稳固的、不昂贵的、易于建立的且几乎不用维护的。
然而，现有的小型发电站不能满足这些要求，因为它们太昂贵和/或太容易发生故障。主要问题是涉及所需的单个部件来彼此以最优方式配合并正确地连结在一起。只有满足这些要求才能建立可靠的发电站。能够使用CNC机械低成本地制造所有这些部件和使它们容易、迅速安装也具有决定性的重要性。为了使易于建立，如果发电站具有有限的头部重量是非常有利的。
大多数市场现有的小型发电站由螺接到机械框架上的单个标准部件构成。这导致相对大的分组件，因此通常很重。而且这些部件不适合风能利用的特殊需要，因此它们不满足关于用作生活和装载的需要。对于所有解决方案普遍的是它们具有相当重的头部，昂贵且易出故障，因此它们不适合更广泛地应用。如现有技术尤其参见1954年德国专利890480，它揭示了一种发电站构造，它部分整合，但它还有很多部件螺接在一起。
发明内容因此本发明的目的是提供一种前述的风力发电站，其中所有的部件以最优方式彼此配合且所有部件可紧凑地连结在一起，因此提供轻质且尤其便宜的机组或单元。
根据本发明该问题通过完全整合的机械单元的实施解决，所有部件紧凑的接合在外壳部分内。这些部件是垂直安装件、滑动环传输件、齿轮机构、发电机、制动器和转子轴承。所有部分几何学地设置成提供非常小、轻质的机械壳体。如果机械壳体制成铝外壳部分会尤其有利。
下文将关于附图而更详细地描述本发明，其中显示了图1具有塔、机舱和转子的完整风力发电站，风向由箭头指示。
图2机械壳体的立体图。
图3具有所有部件的机械壳体剖视图。
具体实施方式图1示出了具有塔10和塔锚固件12的风力发电站。机舱14放置在塔10上以围绕其轴线转动。在机舱14中容纳有转子16，该转子16在背风面，即塔10远离风的一侧转动。
图2示出了机械壳体18的立体图，且可在前面看到转子轴20，且在机械壳体18侧面看到冷却肋片22。
图3示出了机械壳体18的剖视图。机械壳体容纳有齿轮机构24、发电机26、竖直轴承28、滑动环传输件30和制动器32。机械壳体18构造成铸造部分和多个用于容纳必要轴承的轴承座。
为了使得机舱14适应风向改变情况，机械单元必须安装成围绕塔的纵向轴线34旋转。这通过下部轴承36和上部轴承38实现，所述轴承安装在螺接在塔10上的轴颈40上。为了从发电机26将电能传输到固定在塔10上的电缆，需要滑动环传输件30且放置在轴颈40上的轴承36和38之间。
转子轴20通过前部轴承42和后部轴承44以旋转方式安装在机械壳体18上。转子轴20承载转子16(图3中未示出)和齿轮46。在该实施例中齿轮机构24构造成单级正齿轮，齿轮46与主动齿轮48啮合。主动齿轮48牢固地连结在发电机轴50上并因此驱动发电机26。为了給齿轮机构24提供润滑剂，齿轮46在构造在机械壳体18内的承油盘内运行。
发电机轴50通过前部轴承54和后部轴承56安装。前部轴承54压入机械壳体18且后部轴承56压入制动器32。前部轴承54用齿轮机构24的润滑剂润滑且后部轴承56填充有分开的油脂。具有后部轴承56的制动器32螺接在机械壳体18上且因此密封发电机区域免受环境影响。
这种构造使得整个机械单元的设计极紧凑、轻质。齿轮机构24位于尽可能靠近竖直轴承28且发电机位于承油盘52和竖直轴承28上方。结果机械壳体18的结构长度尤其短。在铸件形式中，可以一种设定完全在CNC加工中心加工，机械壳体18可很低成本地制造。如果转子轴线58相对塔轴线34成正角则很有利。如果用铝合金作为材料机械壳体重量会尤其低。此外，部件被降低到最小，这对成本还有发电站的可靠性具有积极的影响。
风力发电站，其中机械壳体18是铸件块形式的，机械壳体中，下部的第一轴承36的外部环用作螺接在塔10顶部轴颈的下部安装，上部的第二轴承38的外部环用作轴颈40的上部安装，第三轴承42的外部环用于安装转子轴20，第四轴承44的外部环用于安装承载齿轮46且插入机械壳体18的转子轴20的端部，第五轴承54的外部环用于安装发电机轴50前端和第六轴承56的外部环用于安装发电机轴50后端，它们具有减轻的重量，这使得用于建立风力发电站，包括塔的总本低得多。
还提出了齿轮机构24的主动齿轮48压入发电机轴50，以及滑动环传输件安装在轴颈40上。
以离心制动器形式靠在发电机轴50自由端上的制动器32，其拱座牢固地连结在块体上，或者以电动释放盘制动器的形式放置在发动机轴上环绕第五轴承54，降低了必要的装置成本，尤其是在至少一个转子叶片不可调节的情况下。
权利要求
1.一种风力发电站，它具有塔(10)；机械壳体(18)，所述机械壳体被放置在塔(10)上从而围绕其轴线(34)旋转，并且所述机械壳体容纳有齿轮机构(24)、发电机(26)、滑动环装置(30)和制动器(32)；以及转子(16)，所述转子安装在所述机械壳体(18)且具有至少一个转子叶片；其特征在于，所述齿轮机构(24)、发电机(26)、竖直轴承(28)、滑动环传输件(30)和转子轴承整合在所述机械壳体(18)内。
2.如权利要求
1所述的风力发电站，其特征在于，所述机械壳体(18)的形式是铸造部件。
3.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，使用铝合金作为所述机械壳体(18)的铸造材料。
4.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述齿轮机构(24)为单级正齿轮。
5.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述机械壳体(18)内的所述发电机(26)位于所述竖直轴承(28)上方。
6.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述齿轮机构(24)的齿轮(46)在形成于所述机械壳体(18)内的承油盘(52)内运行。
7.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述转子轴线(58)相对所述塔轴线(34)成直角。
8.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述转子(16)在相对于所述塔轴线(34)的背风面。
9.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述后部发动机轴的轴承(56)整合在制动器(32)中，所述制动器(32)牢固地连接在所述机械壳体(18)上。
10.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述机械壳体(18)外部装备有冷却肋片(22)。
11.一种风力发电站，具有塔(10)；机械壳体(18)，所述机械壳体放置在塔(10)上使得围绕其轴线旋转，并且所述机械壳体容纳有齿轮机构(24)、发电机(26)、滑动环传输装置(30)和制动器(32)；以及转子(16)，所述转子由所述机械壳体(18)承载且具有至少一个转子叶片；所述机械壳体(18)是构成为铸造部件的块体形式；其中一下部的、第一轴承(36)的外部环用作螺接在塔(10)顶的一轴颈(40)的下部安装，一上部的、第二轴承(38)的外部环用作所述轴颈(40)的上部安装，一第三轴承(42)的外部环用于安装所述转子轴(20)，一第四轴承(44)的外部环用于安装承载齿轮(46)且插入所述机械壳体(18)的所述转子轴(20)的端部，一第五轴承(54)的外部环用于安装所述发电机轴(50)前端，以及一第六轴承(56)的外部环用于安装所述发电机轴(50)后端。
12.如权利要求
3所述的风力发电站，其特征在于，所述齿轮机构(24)的所述主动齿轮(48)被压入发电机轴(50)内。
13.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述滑动环传输件(30)抵靠在所述轴颈(40)上。
14.如前述权利要求
任一项所述的风力发电站，其特征在于，所述制动器(32)为抵靠在所述发电机轴(20)自由端的离心制动器，所述制动器的拱座牢固地连结在所述块体上。
专利摘要
一种风力发电站，包括塔(10)、放置在塔(10)上使得围绕其轴线(34)旋转且容纳齿轮机构(24)的机械壳体(18)、发电机(26)、滑动环装置(30)和制动器(32)、以及安装在所述机械壳体(18)且具有至少一个转子叶片的转子(16)，其中齿轮机构(24)、发电机(26)、竖直轴承(28)、滑动环传输件(30)和转子轴承整合在所述机械壳体(18)内。
文档编号F03D11/02GK1997825SQ20058002010
公开日2007年7月11日 申请日期2005年9月6日
发明者S·西格弗里德森 申请人:艾罗迪能源系统有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan