CN103580375A - 风力涡轮机发电机及其主轴承的维护 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力涡轮机发电机及其主轴承的维护,具体地描述了一种用于风力涡轮机的发电机。所描述的发电机包括:(a)定子;(b)转子,转子具有围绕定子的转子壳体;和(c)主轴承,主轴承适于支撑转子壳体,使得转子壳体能够绕旋转轴线旋转。定子包括平行于旋转轴线延伸的多个圆柱形元件,并且转子包括前元件,前元件具有在能够与圆柱形元件对准的位置处的多个孔,使得能够通过将紧固构件***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将转子固定到定子。还描述了一种包括前述发电机的风力涡轮机、一种制造这种发电机的方法、以及一种用于维护这种发电机的主轴承的方法。
Description
技术领域
本发明涉及风力涡轮机领域并且涉及风力涡轮机的维护。具体地,本发明涉及直接驱动外转子单轴承风力涡轮机并且涉及这种风力涡轮机的轴承的维护。
背景技术
直接驱动外转子单轴承风力涡轮机中的主轴承的维护、修理和更换是复杂的任务,因为直接驱动永磁体发电机形成了直接驱动发电机的传动系并且主轴承被安装在该传动系的上游。直到目前,该任务涉及从风力涡轮机的基架拆卸发电机并且在地面水平执行实际的维护工作。除了大型且笨重的发电机部件的降低和升高之外,由于发电机的转子和定子部件相对于彼此的相对定位的小公差,发电机的拆卸和组装也是棘手的任务。因此,需要大量的时间、设备和能量来执行这种维护。
EP2148090B1描述了一种风力涡轮机,其中,叶片组件能够相对于发电机的定子锁定,而无论叶片组件相对于定子的角位置如何。更特别地,EP2148090B1提出通过收紧延伸穿过叶片组件中的倾斜孔的螺钉使得它们压力接合形成在定子组件中的环形沟槽而实现期望的锁定。
需要一种简单的方式来执行直接驱动单轴承风力涡轮机的主轴承的维护。
发明内容
可以通过根据独立权利要求的主题来满足该需求。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于风力涡轮机的发电机。所描述的发电机包括:(a)定子;(b)转子,转子具有围绕定子的转子壳体;和(c)主轴承,主轴承适于支撑转子,使得转子壳体能够绕旋转轴线旋转。定子包括平行于旋转轴线延伸的多个圆柱形元件,并且转子包括前元件,前元件具有在能够与圆柱形元件对准的位置处的多个孔,使得能够通过将紧固构件***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将转子固定到定子。
本发明的该方面基于如下的思想:通过允许借由将紧固构件***穿过定子的一圆柱形元件和转子前元件的与该圆柱形元件对准的孔而将转子壳体固定到定子,转子能够被悬挂并且轴向地锁定,使得能够在主轴承上进行维护工作。
转子壳体优选地是基本圆柱形的并且包括布置在转子壳体的内表面上的多个永磁体。
主轴承优选地包括内座圈和外座圈。内座圈可被紧固到主轴,主轴沿着旋转轴线的方向延伸穿过发电机的中心部分。外座圈可被紧固到转子,使得转子并且由此使得转子壳体能够绕定子旋转。
由此,当转子壳体绕定子旋转时,永磁体将会在对应的定子线圈中感生出电流。该发电机结构也称为“外转子发电机”。转子壳体和定子优选地被设计成使得永磁体和定子叠层堆之间仅存在相对小的空气隙,例如在5 mm至10 mm的范围内。
定子的圆柱形元件可由具有基本圆形截面形状的管或管状元件构成,然而在一些实施例中,圆柱形元件可具有二次的(quadratic)或矩形的截面形状。圆柱形元件优选地由强固的材料制成,例如金属,并且可通过焊接而布置在定子组件处,或者它们可形成为定子的一体化部分。圆柱形元件优选地具有100 mm至200 mm范围内的长度以及50 mm至150 mm范围内的外径。圆柱形元件的内径优选地在25 mm至50 mm的范围内。
转子的前元件可以是从转子壳体朝向旋转轴线延伸的一个或多个转子前板。(一个或多个)前板优选地布置在当发电机安装在风力涡轮机中时转子的将会最接近转子叶片毂的那个端部处。孔可例如具有圆形的、二次的或矩形的截面以及25 mm至50 mm范围内的直径。在一些实施例中,孔的截面形状和直径可以与圆柱形元件的截面形状和直径相同。然而,在其它实施例中,孔的截面形状和/或直径可以不同于圆柱形元件的截面形状和/或直径。
在本发明的上下文中,概念“在能够与圆柱形元件对准的位置处的孔”应当为理解成能够通过将转子旋转到至少一个特定角位置而使孔沿着平行于旋转轴线的线与圆柱形元件对准。
因此,当具有与孔和圆柱形元件相配合的形状和尺寸的紧固构件被***穿过圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔时,转子和定子的位置关系(沿径向方向,即沿垂直于旋转轴线的方向)得以维持,即使主轴承被去除或拆卸。换句话说,通过将紧固构件***穿过圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔,转子可被悬挂。由此,可以在主轴承上执行维护工作,而不必去除转子和/或定子并且无需冒着转子和定子在径向方向失准的风险,所述失准可导致转子永磁体粘住定子组件。
应当注意的是,可通过将一个或多个另外的紧固构件***穿过一对或多对对准的圆柱形元件来改善转子的悬挂。
根据本发明的实施例,圆柱形元件和/或孔和/或紧固构件是带有螺纹的。
在该情况中,紧固构件可拧入圆柱形元件和/或孔中。由此,还可以在主轴承的维护期间维持转子和定子之间的轴向位置关系(即,沿旋转轴线的方向)。
根据本发明的进一步实施例,圆柱形元件和孔设置在绕旋转轴线对称的位置处。
这可例如通过将孔和圆柱形元件布置在如下位置来实现:该位置具有相同的到旋转轴线的距离并且在角度方向移位恒定角度,例如15°、30°、45°、60°、90°或120°或者360°的其它整数分数(integer fraction)。
根据本发明的进一步实施例,紧固元件能够存放在主轴或风力涡轮机的机舱中。
通过将紧固元件存放在主轴或机舱中,例如存放在合适的箱子或袋子中,已被升上塔(即升到风力涡轮机塔的顶部)的维护工人将易于获得紧固元件,以便在主轴承上执行维护工作。在完成了维护工作之后,可再次存放紧固元件使得它们准备好用于将来的维护工作。
根据本发明的进一步实施例,发电机还包括转子制动器和锁。
转子制动器可例如是盘制动器,其布置在转子的与转子前端相对的端部处。通过操作该制动器,转子的旋转速度可降低甚至设定到零,即转子不旋转。可操作转子锁以将转子锁定在期望的角位置处。
因此,转子制动器和锁可有助于将转子调节到孔和圆柱形元件对准的位置,使得(一个或多个)紧固构件能够***,尤其是在有风的条件下。
根据本发明的进一步实施例,转子制动器包括制动器盘,转子锁包括锁支架以及相对于定子固定的制动器和锁支架,锁支架具有用于接收制动器盘的凹陷并且适于与制动器盘接合,由此将转子锁定在预定角位置。平行于旋转轴线延伸的另外的多个圆柱形元件布置在锁支架处,并且制动器盘包括多个孔,该多个孔能够与锁支架的圆柱形元件对准,使得能够通过将紧固构件***穿过锁支架的圆柱形元件以及制动器盘的与锁支架的圆柱形元件对准的孔而将转子进一步固定到定子。
位于发电机的前端的孔、圆柱形元件和紧固构件的以上讨论的特征等同地适用于本实施例的另外的圆柱形元件、制动器盘和支架的孔以及紧固构件。
通过还允许使用操作发电机后侧的紧固构件,转子的悬挂可被进一步稳定化。
根据本发明的进一步实施例,定子包括前定子板、后定子板以及围绕旋转轴线分布的多个定子区段,定子区段被前定子板和后定子板支撑。
前定子板和后定子板优选地由金属或其它强固材料制成并且均围绕主轴布置,使得它们可支撑定子区段。前定子板沿轴向(旋转轴线)方向布置在接近于发电机前端(或驱动端)的位置处,发电机前端即为发电机的将会面对叶片毂组件的那个端部,而后定子板布置在接近于发电机后端(或非驱动端)的位置处,发电机后端即为发电机的沿旋转轴线方向与驱动端相对的那个端部。每个定子区段包括一个或多个线圈,当转子旋转时,可在所述线圈中感生出电流。
根据本发明的进一步实施例,圆柱形元件布置在前定子板处。
圆柱形元件可以优选地在定子板的圆周周围或附近的多个位置被焊接到前定子板上。所述位置可以优选地具有相同的到旋转轴线的径向距离并且以相同的角量在角度方向上移位。
根据本发明的第二方面,提供了一种风力涡轮机。所描述的风力涡轮机包括根据上述第一方面和/或上述实施例中任一项的发电机。
本发明的该方面基于如下的思想:通过允许借由将紧固构件***穿过定子的一圆柱形元件和转子前元件的与该圆柱形元件对准的孔而将转子固定到定子,转子能够被悬挂,使得能够在风力涡轮机的主轴承上进行维护工作。
根据本发明的第三方面,提供了一种制造用于风力涡轮机的发电机的方法。所描述的方法包括:(a)提供定子;(b)提供转子,所述转子具有围绕所述定子的转子壳体;(c)提供主轴承,所述主轴承用于支撑所述转子,使得所述转子壳体能够绕旋转轴线旋转;(d)给所述定子提供平行于所述旋转轴线延伸的多个圆柱形元件;以及(e)给所述转子壳体的前元件在能够与所述圆柱形元件对准的位置处提供多个孔,使得能够通过将紧固构件***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将所述转子固定到所述定子。
本发明的该方面基于如下的思想:通过提供具有多个圆柱形元件的定子并且通过提供具有在能够与所述圆柱形元件对准的位置处的多个孔的前元件,能够通过将紧固构件***穿过定子的圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的转子前元件的孔而将转子固定到定子。由此,转子能够被悬挂,使得能够在主轴承上进行维护工作。
所提供的转子壳体优选地是基本圆柱形的并且包括布置在转子壳体的内表面上的多个永磁体。
所提供的主轴承优选地包括内座圈和外座圈。内座圈可被紧固到主轴,主轴沿着旋转轴线的方向延伸穿过发电机的中心部分。外座圈可被紧固到转子,使得转子并且由此使得转子壳体能够绕定子旋转。
由此,当转子壳体绕定子旋转时,永磁体将会在对应的定子线圈中感生出电流。该发电机结构也称为“外转子发电机”。
所提供的定子的圆柱形元件可由具有基本圆形截面形状的管或管状元件构成,然而在一些实施例中,圆柱形元件可具有二次的或矩形的截面形状。圆柱形元件优选地由强固的材料制成,例如金属,并且可通过焊接而布置在定子组件处,或者它们可形成为定子的一体化部分。
所提供的转子的前元件可以是从转子壳体朝向旋转轴线延伸的一个或多个转子前板。(一个或多个)前板优选地布置在当发电机安装在风力涡轮机中时转子的将会最接近转子叶片毂的那个端部处。在一些实施例中,孔的截面形状和直径可以与圆柱形元件的截面形状和直径相同。然而,在其它实施例中,孔的截面形状和/或直径可以不同于圆柱形元件的截面形状和/或直径。
在本发明的上下文中,概念“在能够与圆柱形元件对准的位置处的孔”应当为理解成能够通过将转子旋转到至少一个特定角位置而使孔沿着平行于旋转轴线的线与圆柱形元件对准。
因此,当具有与孔和圆柱形元件相配合的形状和尺寸的紧固构件被***穿过圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔时,转子和定子的位置关系(沿径向方向,即沿垂直于旋转轴线的方向)得以维持,即使主轴承被去除或拆卸。换句话说,通过将紧固构件***穿过圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔,转子可被悬挂。由此,可以在主轴承上执行维护工作,而不必去除转子和/或定子并且无需冒着转子和定子在径向方向失准的风险。
根据本发明的第四方面,提供了一种用于维护根据上述第一方面和/或任一实施例的风力涡轮机发电机的主轴承的方法。所描述的方法包括:(a)将所述转子旋转到所述多个孔与所述圆柱形元件沿轴向方向对准的位置;(b)使所述转子停止;(c)通过将紧固构件***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将所述转子壳体固定到所述定子;以及(d)在所述主轴承上执行维护工作。
本发明的该方面也基于如下思想:转子被悬挂,使得可以在主轴承上进行维护工作,而无需拆卸发电机。
可通过操作发电机的转子锁和/或制动器来执行转子在孔与圆柱形元件对准的位置处的旋转和停止。
根据本发明的进一步实施例,维护工作包括修理或更换主轴承的部件或者更换整个主轴承。
根据本发明的进一步实施例,所述方法还包括在执行维护工作之前从主轴承去除转子毂和叶片组件。
可通过升降机来帮助去除转子毂和叶片组件,升降机还可将转子毂和叶片组件保持在接近于发电机的位置,但是留出足够的空间以便(一个或多个)维护工人在主轴承上执行维护工作。
必须指出的是,已经参照不同的主题描述了本发明的实施例。具体地,已经参照方法类型的权利要求描述了一些实施例,而参照设备类型的权利要求描述了其它实施例。然而,本领域技术人员将从上面的和下面的描述得知,除非另有所指,除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外,关于不同主题的特征的任意组合(尤其是方法类型权利要求的特征和设备类型权利要求的特征的组合)也是本文件的公开内容的一部分。
本发明的以上限定的方面以及进一步的方面从后文将要描述的实施例的示例将变得明显并且参照所述实施例的示例进行说明。后文将参照实施例的示例更详细地描述本发明,本发明不限于所述实施例的示例。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的风力涡轮机发电机的总体示意图。
图2示出了根据一个实施例的维护期间的风力涡轮机发电机的总体示意图。
图3示出了根据一个实施例的维护期间的风力涡轮机的总体示意图。
图4示出了根据一个实施例的维护期间的风力涡轮机发电机的另一总体示意图。
图5示出了根据一个实施例的转子锁定装置的详细视图。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。请注意,在不同的图中,类似或相同的元件被提供了相同的附图标记或者仅仅在第一位数字与对应附图标记不同的附图标记。
图1示出了根据一个实施例的风力涡轮机发电机100的总体示意图。
发电机100包括定子和转子并且是所谓的外转子构造,其中,转子围绕定子。定子包括围绕主轴102对称分布的多个定子区段110(在图1的剖面图中仅示出了一个区段110),主轴102与发电机的旋转轴线重合。定子区段110被前定子板112和后定子板114支撑,前定子板112和后定子板114均固定到主轴102。相比后定子板114,前定子板112布置成更接近于发电机100的将会与风力涡轮机(未示出)的转子毂105接合的那个端部。
转子包括围绕主轴102对称布置的圆柱形转子壳体122。在朝向转子毂105的端部,转子包括前元件(或转子前板)124,前元件124从圆柱形转子壳体122的端部朝向主轴向内延伸。转子还包括用于与主轴承接合的轴承凹穴126。更特别地,轴承凹穴126与主轴承的外座圈132接合。主轴承的内座圈连接到主轴102,使得转子可绕其旋转轴线旋转。前定子板包括用于轴承栓收紧的开口118。
在发电机100的后端,即发电机100的与转子毂105相对的那个端部,转子制动器盘127和转子锁128被布置成使得转子的旋转可被停止并且使得转子可被锁定在期望的角位置。
前定子板112包括圆柱形元件116或管,其例如通过焊接而布置成使得其沿着平行于旋转轴线的方向延伸。前元件124包括对应的孔125,例如可穿过前元件124钻出孔125。孔125所设置的位置具有与圆柱形元件相同的到旋转轴线的径向距离。由此,孔125和圆柱形元件116将会在转子的给定角位置处沿着旋转轴线的方向对准。在该对准状态中,紧固构件140可***穿过圆柱形元件116并且穿过孔125,使得紧固元件沿着平行于旋转轴线的方向延伸。因此,当紧固构件140***穿过圆柱形元件116和孔125时,转子被定子支撑,尤其是被前定子板112支撑,并且转子能够相对于定子保持在适当位置,即使主轴承的一些部件或者整个主轴承被去除。在一些实施例中,圆柱形元件116和/或孔125是带有螺纹的。通过使紧固构件140至少沿着意图与圆柱形元件和/或孔接合的部分设置有对应的螺纹,紧固构件140可进一步沿着旋转轴线的方向提供转子相对于定子的固定或稳定。
因此,通过将紧固构件140(其可以是螺栓)***(可能是拧入)圆柱形元件112和孔125中,转子可相对于定子在轴向和/径向方向上固定,使得可在不导致转子和定子相对于彼此移位或者失准的情况下拆卸主轴承。
由此,可在主轴承上执行维护工作,而不必拆卸发电机并且将相应的拆卸的部件降低到地面水平。
一个或多个紧固构件140可存放在主轴102或机舱(未示出)中以便维护工人方便地访问,或者它们可以是维护工人所携带的工具的一部分。
图2示出了根据一个实施例的在轴承维护程序的初始阶段的风力涡轮机发电机的总体示意图。
大多数结构性元件类似于图1的那些并且相应地省略了类似结构性部件的重复描述。
更特别地,图2示出了一状态,其中,已经借助于制动器盘227、转子锁228以及相对于主轴202和基架204固定的制动器和锁支架229将发电机的转子(其布置在基架204处)锁定在适当的角位置。紧固构件241已经***穿过与其对准的圆柱形元件(未示出)和孔(未示出)。
在图2所示的状态中,转子是浮动的,也即其被紧固构件241悬挂,使得转子和定子之间的位置关系将不会改变,即使主轴承或其部件被去除。
图3示出了维护程序的后继步骤的总体示意图。更特别地,图3(在图的右手部分)示出了风力涡轮机发电机300,风力涡轮机发电机300布置在风力涡轮机塔308的顶部处的直接驱动风力涡轮机机舱306旁边。如图的左手部分所示,通过使用升降机350将转子毂305和转子叶片309从风力涡轮机去除,升降机350在提升点352与转子毂305接合。通过去除转子毂305和叶片309,可以自由地访问主轴承(未示出)。升降机350可在维护工作期间将转子毂305和转子叶片309保持在离开风力涡轮机一安全距离处(由图中的箭头指示),使得即使在强风的情况下,转子毂305和转子叶片309也不会干扰发电机300的主轴承上的维护工作。
由此,没有必要将转子毂305和转子叶片309降低到地面水平354。因此,一旦完成了维护工作,则可以通过操作升降机350将转子毂305和转子叶片309容易地再次安装到风力涡轮机。
图4示出了风力涡轮机发电机400在维护期间也即在图3所示的状态中的总体示意图。
已经将主轴承430从发电机400去除,发电机400的转子被紧固构件441悬挂。维护工作,例如主轴承430的内座圈431或外座圈432的部件的更换。取决于将要执行的具体维护工作,轴承430可被降低到地面水平或保持在发电机400的附近。在任何情况中,不需要拆卸发电机400并且可以相应地以高效且迅速的方式来执行维护工作。
图5示出了转子锁装置的详细视图,该转子锁装置可在图1至4中的任一图所示的实施例中实施。如图所示,转子壳体522配备有转子制动器盘527。转子锁支架的内部件528b和外部件528a布置在转子制动器盘527的内侧(图的左侧)和外侧(图的右侧)。转子锁连接到制动器和锁支架529并且能够操作以通过将转子锁设备***并穿过孔528d而锁定转子壳体522的角位置。
在转子锁支架的外部件528a处,还布置了外圆柱形元件551,外圆柱形元件551包括内表面551a。类似地,内圆柱形元件552布置在转子锁支架的内部件528b处,内圆柱形元件552包括内表面552a。圆柱形元件551和552被沿着转子的轴向方向对准。在图5所示的转子的角位置,圆柱形元件551和552还与转子制动器盘527中的孔527a对准。由此,通过将紧固构件(例如栓)***开口553使得其延伸穿过外圆柱形元件551,穿过转子制动器盘527中的孔527a,并且进入或穿过内圆柱形元件552,转子能够相对于定子(未示出)固定。内和外圆柱形元件551、552的各自内表面551a和552a可以带有螺纹,使得紧固元件可以螺纹配合到圆柱形元件551、552中。孔527a可具有光滑表面或者也可具有与紧固元件配合的螺纹表面。
应当注意的是,词语“包括”并不排除其它元件或步骤,并且所使用的不定冠词“一”或者“一个”并不排除多个。而且,关于不同实施例描述的元件也可进行组合。还应当注意的是,权利要求中的附图标记不应被认为限制权利要求的范围。
Claims (13)
1.一种用于风力涡轮机的发电机,所述发电机包括:
定子(110,112,114,210,212,214,410,412,414);
转子,所述转子具有围绕所述定子的转子壳体(122,222,422);和
主轴承(430),所述主轴承(430)适于支撑所述转子壳体,使得所述转子壳体能够绕旋转轴线旋转;
其中,所述定子包括平行于所述旋转轴线延伸的多个圆柱形元件(116),并且
其中,所述转子包括前元件(124,224,424),所述前元件(124,224,424)具有在能够与所述圆柱形元件(116)对准的位置处的多个孔(125),使得能够通过将紧固构件(140,241,441)***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将所述转子固定到所述定子。
2.根据权利要求1的发电机,其中,所述圆柱形元件(116)和/或所述孔(125)和/或所述紧固构件(140,241,441)是带有螺纹的。
3.根据权利要求1或2的发电机,其中,所述圆柱形元件(116)和所述孔(125)设置在围绕所述旋转轴线对称的位置处。
4.根据权利要求1至3中任一项的发电机,其中,所述紧固构件(140,241,441)能够存放在主轴或风力涡轮机的机舱中。
5.根据权利要求1至4中任一项的发电机,还包括转子制动器和锁(127,128,227,228,229,427,428,429)。
6.根据权利要求5的发电机,其中,所述转子制动器包括制动器盘(127,227,427,527),所述转子锁包括锁支架(228,428,528a,528b)以及相对于所述定子固定的制动器和锁支架(229,429,529),所述锁支架具有用于接收所述制动器盘(127,227,427,529)的凹陷并且适于与所述制动器盘(127,227,427,527)接合,由此将所述转子锁定在预定角位置,并且其中,平行于所述旋转轴线延伸的另外的多个圆柱形元件(551,552)布置在所述锁支架(228,428,528a,528b)处,并且其中,所述制动器盘(127,227,427,527)包括多个孔(527a),所述多个孔(527a)能够与所述锁支架(228,428,528a,528b)的圆柱形元件对准,使得能够通过将紧固构件***穿过所述锁支架(228,428,528a,528b)的圆柱形元件(551,552)以及所述制动器盘(127,227,427,527)的与所述锁支架(228,428,528a,528b)的圆柱形元件(551,552)对准的孔(527a)而将所述转子进一步固定到所述定子。
7.根据权利要求1至6中任一项的发电机,其中,所述定子包括前定子板(112,212,412)、后定子板(114,214,414)以及围绕所述旋转轴线分布的多个定子区段(110,210,410),所述定子区段(110,210,410)被所述前定子板(112,212,412)和所述后定子板(114,214,414)支撑。
8.根据权利要求7的发电机,其中,所述圆柱形元件(116)布置在所述前定子板(112,212,412)处。
9.一种风力涡轮机,包括根据权利要求1至8中任一项的发电机(100,200,300,400)。
10.一种制造用于风力涡轮机的发电机的方法,所述方法包括:
提供定子;
提供转子,所述转子具有围绕所述定子的转子壳体;
提供主轴承,所述主轴承用于支撑所述转子,使得所述转子壳体能够绕旋转轴线旋转;
给所述定子提供平行于所述旋转轴线延伸的多个圆柱形元件;以及
给所述转子的前元件在能够与所述圆柱形元件对准的位置处提供多个孔,使得能够通过将紧固构件***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将所述转子固定到所述定子。
11.一种用于维护根据权利要求1至8中任一项的风力涡轮机发电机的主轴承的方法,所述方法包括:
将所述转子旋转到所述多个孔与所述圆柱形元件沿轴向方向对准的位置;
使所述转子停止;
通过将紧固构件***穿过一圆柱形元件和与该圆柱形元件对准的孔而将所述转子固定到所述定子;以及
在所述主轴承上执行维护工作。
12.根据权利要求11的方法,其中,所述维护工作包括修理或更换所述主轴承的部件或者更换整个主轴承。
13.根据权利要求11或12的方法,还包括在执行所述维护工作之前从所述主轴承去除转子毂和叶片组件。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104348310A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-02-11 | 中国十九冶集团有限公司南京分公司 | 一种用于trt发电机现场穿转子的安装方法 |
CN113906659A (zh) * | 2019-05-01 | 2022-01-07 | 维斯塔斯风力***有限公司 | 与风力涡轮机的电力发电机相关的改进 |
CN115395708A (zh) * | 2021-05-25 | 2022-11-25 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 发电装置及其维护方法和风力发电机组 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK2896824T3 (en) * | 2014-01-20 | 2016-08-29 | Siemens Ag | Brake system for a wind turbine generator |
JP6207092B2 (ja) * | 2015-02-17 | 2017-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 水流発電機 |
US10337503B2 (en) | 2017-04-27 | 2019-07-02 | General Electric Company | System and method for removing or installing a main shaft of a wind turbine with rigging |
US10436180B2 (en) | 2017-04-27 | 2019-10-08 | General Electric Company | Apparatus and method for removing or installing a bearing unit in a wind turbine bedplate with an adjustable bearing support |
US10352305B2 (en) | 2017-04-27 | 2019-07-16 | General Electric Company | System and method for removing or installing a main shaft of a wind turbine with a push/pull system configured at an end of the main shaft |
EP3908749B1 (en) * | 2019-01-10 | 2023-07-12 | Vestas Wind Systems A/S | Locking mechanism for a wind turbine generator |
CN112664392A (zh) | 2019-10-15 | 2021-04-16 | 通用电气公司 | 用于在延长的维护期间锁定风力涡轮转子的***和方法 |
CN113067440B (zh) * | 2021-03-11 | 2024-03-26 | 西安中车永电捷力风能有限公司 | 一种用于装配风力发电机的工装及其使用方法 |
EP4156475A1 (en) * | 2021-09-23 | 2023-03-29 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Rotor lock for an electrical machine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004028746A1 (de) * | 2004-06-14 | 2005-12-29 | Klinger, Friedrich, Prof. Dr. Ing. | Turmkopf einer Windenergieanlage |
CN1945930A (zh) * | 2005-10-05 | 2007-04-11 | 通用电气公司 | 风力涡轮发电机的可拆卸轴承装置 |
CN102024880A (zh) * | 2009-09-11 | 2011-04-20 | 气体产品与化学公司 | 用于薄膜硅光电装置的硅烷的添加剂 |
CN102080630A (zh) * | 2009-11-26 | 2011-06-01 | 西门子公司 | 制动***、发电机和风力涡轮机 |
US20110187120A1 (en) * | 2003-05-30 | 2011-08-04 | Northern Power Systems, Inc. | Wind Turbine/Generator Set Having A Stator Cooling System Located Between Stator Frame and Active Coils |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1390758B1 (it) | 2008-07-23 | 2011-09-23 | Rolic Invest Sarl | Generatore eolico |
DE102009015926A1 (de) * | 2009-04-01 | 2010-10-07 | Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg | Gondel mit mehrteiliger Hauptwelle |
IT1399511B1 (it) * | 2010-04-22 | 2013-04-19 | Wilic Sarl | Generatore elettrico per un aerogeneratore e aerogeneratore equipaggiato con tale generatore elettrico |
-
2012
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-
2013
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- 2013-07-23 CN CN201310310432.8A patent/CN103580375B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110187120A1 (en) * | 2003-05-30 | 2011-08-04 | Northern Power Systems, Inc. | Wind Turbine/Generator Set Having A Stator Cooling System Located Between Stator Frame and Active Coils |
DE102004028746A1 (de) * | 2004-06-14 | 2005-12-29 | Klinger, Friedrich, Prof. Dr. Ing. | Turmkopf einer Windenergieanlage |
CN1945930A (zh) * | 2005-10-05 | 2007-04-11 | 通用电气公司 | 风力涡轮发电机的可拆卸轴承装置 |
CN102024880A (zh) * | 2009-09-11 | 2011-04-20 | 气体产品与化学公司 | 用于薄膜硅光电装置的硅烷的添加剂 |
CN102080630A (zh) * | 2009-11-26 | 2011-06-01 | 西门子公司 | 制动***、发电机和风力涡轮机 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104348310A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-02-11 | 中国十九冶集团有限公司南京分公司 | 一种用于trt发电机现场穿转子的安装方法 |
CN113906659A (zh) * | 2019-05-01 | 2022-01-07 | 维斯塔斯风力***有限公司 | 与风力涡轮机的电力发电机相关的改进 |
CN113906659B (zh) * | 2019-05-01 | 2024-05-07 | 维斯塔斯风力***有限公司 | 与风力涡轮机的电力发电机相关的改进 |
CN115395708A (zh) * | 2021-05-25 | 2022-11-25 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 发电装置及其维护方法和风力发电机组 |
CN115395708B (zh) * | 2021-05-25 | 2023-12-08 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 发电装置及其维护方法和风力发电机组 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK2690284T3 (en) | 2015-10-05 |
US20140021816A1 (en) | 2014-01-23 |
US9318925B2 (en) | 2016-04-19 |
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CN103580375B (zh) | 2018-01-02 |
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