專利名稱：具有膨脹吸收裝置的制動系統(tǒng)、發(fā)電機和風力渦輪機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有膨脹吸收裝置的制動系統(tǒng)，尤其是用于發(fā)電機的制動系統(tǒng)， 發(fā)電機和風力渦輪機。
背景技術：
在具有附接到發(fā)電機或可替代地附接到輪轂的盤式制動器的風力渦輪機上，操作 期間在制動系統(tǒng)的制動盤或其他部件中可能會發(fā)生熱膨脹。制動系統(tǒng)的各部件可能受到例 如盤式制動器和發(fā)電機或輪轂中的不同熱膨脹所歷經(jīng)的機械應力。到目前為止，齒輪傳動式渦輪機上的盤式制動器已定位在風力渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸 上。當建造無旋轉(zhuǎn)軸的直接傳動式渦輪機時，盤式制動器將必須安裝在發(fā)電機上、或安裝在 渦輪機輪轂上。典型地，盤式制動器在使用期間將變熱，為此，熱膨脹將生成反作用力。此 外，在正常操作期間，發(fā)電機與盤式制動器之間的不同溫度會生成反作用力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種有利的制動系統(tǒng)，其降低相鄰部件中的 應力。第二個目的在于提供一種有利的發(fā)電機。本發(fā)明的第三個目的在于提供一種有利的 風力渦輪機。第一個目的通過如權利要求1所述的制動系統(tǒng)得以解決。第二個目的通過如權利 要求11所述的發(fā)電機得以解決。第三個目的通過如權利要求12所述的風力渦輪機得以解 決。各從屬權利要求限定本發(fā)明的進一步展開。本發(fā)明的制動系統(tǒng)包括制動盤。所述制動系統(tǒng)進一步包括至少一個柔性部。所述 柔性部被配置成抵消和/或吸收所述制動盤的膨脹。本發(fā)明的制動系統(tǒng)特別適用于發(fā)電 機。優(yōu)選地，所述至少一個柔性部為熱膨脹吸收裝置。例如，所述至少一個柔性部可包 括彎曲部、彈簧部或另外的膨脹吸收裝置。本發(fā)明的優(yōu)點在于其降低或消除相鄰部件中的所述制動盤的熱膨脹所歷經(jīng)的應 力，該相鄰部件可以是發(fā)電機或輪轂結構。所述柔性部能通過下述方式實現(xiàn)構造所述制動盤以使其自身吸收熱膨脹，或?qū)?所述制動盤通過消除所生成的徑向力的機構固定到相鄰結構(可以是發(fā)電機結構或輪轂 結構)。例如，所述至少一個柔性部可連接到所述制動盤，或所述制動盤能夠包括所述柔性 部。所述柔性部能夠特別是所述制動盤的集成部分。本發(fā)明的制動系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件例如包括轉(zhuǎn)子軛架。所述制動盤 可通過柔性接頭連接到所述轉(zhuǎn)子軛架。另外或可替代地，所述制動盤的柔性部可連接到所 述轉(zhuǎn)子軛架。此外，所述制動系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)子組件、定子組件和旋轉(zhuǎn)軸線。所述轉(zhuǎn)子組件可包括 位于所述定子組件徑向外側的外部。所述外部可包括所述制動盤。所述定子組件可進一步包括至少一個摩擦構件。所述摩擦構件被可操作地配置成摩擦地接合制動盤的至少一部 分。所述摩擦構建可包括制動卡鉗。所述轉(zhuǎn)子軛架可以是所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部的一部 分。本發(fā)明的制動系統(tǒng)可特別適用于發(fā)電機。例如，該制動系統(tǒng)可以是發(fā)電機的一部分或 可連接到發(fā)電機。本發(fā)明的制動系統(tǒng)具有的優(yōu)點在于，所述制動盤能夠安裝到外轉(zhuǎn)子的圓柱形支撐 結構上。在此情況下，能夠充分使用機器的可能大直徑，以便使用具有最大可能直徑的制動 盤。這增大制動效率。此外，能夠使用更大的制動盤和更大的制動卡鉗，這提供更大的有效 接觸表面。例如，為了將轉(zhuǎn)子維持在?？课恢茫蟮挠行Ы佑|表面是必須的。進一步的優(yōu)點 在于，與較小的制動盤相比，在大的制動盤中能夠吸收和散發(fā)更多的熱。一般而言，本發(fā)明的制動系統(tǒng)能夠是直接傳動式發(fā)電機的一部分或能夠連接到直 接傳動式發(fā)電機。該發(fā)電機可具有外轉(zhuǎn)子構造。有利地，所述制動盤可從所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部朝所述旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)延 伸。在此情況下，本發(fā)明的制動系統(tǒng)能夠適用于直接傳動式發(fā)電機。而且，本發(fā)明的制動系 統(tǒng)可以是具有外轉(zhuǎn)子構造的直接傳動式風力渦輪機的一部分。此外，所述轉(zhuǎn)子組件可包括法蘭。所述制動盤可緊固到所述法蘭。例如，所述法蘭 可包括許多孔，優(yōu)選為螺栓孔。所述孔可徑向隔開。優(yōu)選地，所述制動盤通過螺栓或螺釘緊 固到所述法蘭。所述制動系統(tǒng)可以是具有輪轂的風力渦輪機的一部分。在此情況下，所述制動系 統(tǒng)，特別是所述制動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子組件，可包括面對所述輪轂的近端和與所述輪轂相反的遠 端。優(yōu)選地，所述制動盤被緊固在其上的所述法蘭可位于所述轉(zhuǎn)子組件的遠端，這意味著與 所述輪轂相反。這容易接近所述制動系統(tǒng)，特別是用于維護保養(yǎng)。本發(fā)明的制動系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)子支撐件。在此情況下，所述制動盤例如通過螺栓或 螺釘可緊固到所述轉(zhuǎn)子支撐件的法蘭。所述定子組件可包括固定軸。所述至少一個摩擦構件可連接到所述固定軸。例如， 所述至少一個摩擦構件(例如至少一個制動卡鉗)可直接安裝到所述固定軸。優(yōu)選地，所述至少一個摩擦構件可關于所述旋轉(zhuǎn)軸線徑向向外延伸。例如，所述至 少一個摩擦構件可從風力渦輪機的固定軸徑向向外延伸。特別地，所述摩擦構件可包括至少一個制動卡鉗。優(yōu)選地，所述摩擦構件包括位于 所述制動盤的每一側上的至少一個制動卡鉗，從而優(yōu)選地包圍所述制動盤。有利地，所述至 少一個摩擦構件包括至少一個制動卡鉗系統(tǒng)。所述至少一個卡鉗系統(tǒng)可包括位于所述制動 盤的每一側上的彼此相反的至少一個制動卡鉗。例如，所述制動卡鉗系統(tǒng)可包括至少一個 卡鉗托架。所述卡鉗托架可用于將所述卡鉗和/或所述制動卡鉗系統(tǒng)安裝到所述制動系統(tǒng) 的另外部件，例如用于安裝到固定軸。每個制動卡鉗系統(tǒng)可連接到卡鉗托架。本發(fā)明的發(fā)電機包括如前所述的本發(fā)明的制動系統(tǒng)。本發(fā)明的發(fā)電機與本發(fā)明的 制動系統(tǒng)具有相同的優(yōu)點。本發(fā)明的風力渦輪機包括如前所述的本發(fā)明的制動系統(tǒng)。本發(fā)明的風力渦輪機與 本發(fā)明的制動系統(tǒng)具有相同的優(yōu)點。優(yōu)選地，本發(fā)明的風力渦輪機可以是直接傳動式風力 渦輪機。此外，本發(fā)明的風力渦輪機可包括外轉(zhuǎn)子構造。
本發(fā)明的風力渦輪機可包括機艙、輪轂和發(fā)電機。所述發(fā)電機可位于所述機艙內(nèi) 或位于所述機艙與所述輪轂之間。所述制動系統(tǒng)可連接到所述發(fā)電機和/或連接到所述輪 轂。例如，所述制動系統(tǒng)可以是所述發(fā)電機的集成部分和/或所述輪轂的集成部分。一般而言，如果所述制動盤附接到所述發(fā)電機，則本發(fā)明消除或降低所述制動盤 中的以及發(fā)電機結構中的應力。如果附接到所述輪轂，則所述柔性部將對輪轂結構產(chǎn)生相 同效果。


進一步的特征、特性和優(yōu)點將根據(jù)下述結合附圖的實施例的描述而變得清楚。所 有特征單獨或彼此組合起來均是有利的。圖1示意性地示出了風力渦輪機。圖2以透視圖示意性地示出了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的一部分。圖3以透視截面圖示意性地示出了本發(fā)明的制動系統(tǒng)的一部分。圖4以透視截面圖示意性地示出了本發(fā)明的制動系統(tǒng)的另一變型。圖5以透視圖示意性地示出了處于中性狀態(tài)(neutral state)的外轉(zhuǎn)子部的一部 分。圖6以截面?zhèn)纫晥D示意性地示出了處于中性狀態(tài)的外轉(zhuǎn)子部的一部分。圖7以透視圖示意性地示出了處于熱膨脹狀態(tài)的外轉(zhuǎn)子部的一部分。圖8以截面?zhèn)纫晥D示意性地示出了處于熱膨脹狀態(tài)的外轉(zhuǎn)子部的一部分。圖9以透視圖示意性地示出了處于中性狀態(tài)的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子部的 一部分。圖10以截面?zhèn)纫晥D示意性地示出了處于中性狀態(tài)的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子 部的一部分。圖11以透視圖示意性地示出了處于熱膨脹狀態(tài)的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子部 的一部分。圖12以截面?zhèn)纫晥D示意性地示出了處于熱膨脹狀態(tài)的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn) 子部的一部分。圖13以透視圖示意性地示出了處于熱膨脹狀態(tài)的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子部 的一部分。圖14以截面?zhèn)纫晥D示意性地示出了處于中性狀態(tài)的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子
部的另一變型。圖15以透視圖示意性地示出了圖14中本發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子部的一部分。圖16以截面?zhèn)纫晥D示意性地示出了處于熱膨脹狀態(tài)的圖14中本發(fā)明的制動系統(tǒng) 的外轉(zhuǎn)子部的一部分。圖17以透視圖示意性地示出了圖16中的外轉(zhuǎn)子部。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照圖1至3和圖5至13描述本發(fā)明的第一實施例。圖1示意性地示出了風力渦輪機1。圖1示意性地示出了風力渦輪機1。風力渦輪機1包括塔架2、機艙3和輪轂4。機艙3位于塔架2上方。輪轂4包括許多風力渦輪葉 片5。輪轂4安裝到機艙3。此外，輪轂4被樞轉(zhuǎn)安裝，使得其能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線9旋轉(zhuǎn)。發(fā) 電機6位于機艙3內(nèi)。風力渦輪機1為直接傳動式風力渦輪機。發(fā)電機6包括面對輪轂4 的近側19和與輪轂4相反的遠側20。圖2以透視圖示意性地示出了發(fā)電機6的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子制動系統(tǒng)的一部分。發(fā)電機6 的轉(zhuǎn)子制動系統(tǒng)包括位于旋轉(zhuǎn)軸線9附近的固定軸10。發(fā)電機6包括轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組 件包括外轉(zhuǎn)子部11。該外轉(zhuǎn)子部11位于固定軸10徑向外側。外轉(zhuǎn)子部11包括制動盤12。該制動盤12從轉(zhuǎn)子組件的外轉(zhuǎn)子部11朝旋轉(zhuǎn)軸線 9徑向向內(nèi)延伸?？商娲?，制動盤12能被安裝到外轉(zhuǎn)子部11。外轉(zhuǎn)子部11可以是轉(zhuǎn)子 軛架。制動系統(tǒng)進一步包括制動卡鉗(brake calliper)系統(tǒng)13。該制動卡鉗系統(tǒng)13通 過中心安裝的法蘭14連接到固定軸10。優(yōu)選地，制動系統(tǒng)包括許多制動卡鉗系統(tǒng)13。有 利地，制動卡鉗系統(tǒng)13繞制動盤12的圓周均勻隔開。制動卡鉗系統(tǒng)13被可操作地配置成用于摩擦地接合制動盤12的至少一部分。優(yōu) 選地，制動卡鉗系統(tǒng)13從固定軸10徑向向外延伸。有利地，制動卡鉗系統(tǒng)13包括位于制 動盤的每一側上的至少一個制動卡鉗。圖5和圖6分別以透視圖和以側視圖示出了處于中性狀態(tài)的圖2中的外轉(zhuǎn)子部11 和制動卡鉗系統(tǒng)13。圖7和圖8分別以透視圖和以側視圖示出了處于熱膨脹狀態(tài)的外轉(zhuǎn)子 部11和制動卡鉗系統(tǒng)13。在發(fā)電機的操作期間，發(fā)生制動盤12的熱膨脹。由于制動盤12 與外轉(zhuǎn)子部11或任意其他相鄰結構元件之間的溫度差，反作用力作用于外轉(zhuǎn)子部11，更準 確地作用在外轉(zhuǎn)子部11與制動盤12之間的接合部。反作用力由箭頭17表示。因反作用 力17的作用，圖7和圖8中的外轉(zhuǎn)子部11與圖5和6中的外轉(zhuǎn)子部11相比變形。該變形 和膨脹在附圖中被夸大以證明該原理。圖3以透視圖示意性地示出了本發(fā)明的制動系統(tǒng)的一部分。本發(fā)明的制動系統(tǒng)包 括具有集成柔性部15的制動盤12。圖3中的制動盤12包括連接到外轉(zhuǎn)子部11的第一部分12a。制動盤12進一步 包括被可操作地配置成與制動卡鉗系統(tǒng)13摩擦接合的第二部分12b。此外，制動盤12包 括位于制動盤12的第一部分1 與第二部分12b之間的柔性部15?，F(xiàn)在將參照圖9至13 描述本發(fā)明的制動系統(tǒng)的功能性。圖9和10分別以透視圖和側視圖示意性地示出了處于中性狀態(tài)的本發(fā)明的制動 系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子部11的一部分。圖11和12示意性地示出了制動盤12處于熱膨脹狀態(tài)的本 發(fā)明的制動系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子部11。圖11示出了透視圖，圖12示出了側視圖。制動盤12的 熱膨脹所歷經(jīng)的反作用力由箭頭17表示。圖13示意性地示出了圖11的一部分的放大圖。 在圖11至13中，柔性部15與圖3、9和10所示的中性狀態(tài)相比變形。圖11至13中的外 轉(zhuǎn)子部11與圖7和8的情形相比未變形。這意味著，制動盤12的熱膨脹所歷經(jīng)的反作用 力17在柔性部15或制動盤12的變形區(qū)中被吸收。因而，柔性部15消除或降低圓盤中的 以及外轉(zhuǎn)子部中或任意相鄰結構(例如，發(fā)動機結構)中的應力?，F(xiàn)在將參照圖1、2、4至8和14至17描述本發(fā)明的第二實施例。與第一實施例中 的各元件對應的各元件以相同的附圖標記表示，且不再詳細描述。
圖4以透視圖示意性地示出了本發(fā)明的制動系統(tǒng)的第二實施例的一部分。在圖4 中，制動盤12通過柔性接頭16安裝到外轉(zhuǎn)子部11。柔性接頭16的第一側21連接到制動 盤12，而柔性接頭16的第二側22連接到外轉(zhuǎn)子部11。圖14和15分別以側視圖和以透視圖示意性地示出了處于中性狀態(tài)的本發(fā)明的制 動系統(tǒng)的第二實施例。圖16和17分別以側視圖和以截面圖示意性地示出了處于熱膨脹狀 態(tài)的第二實施例的本發(fā)明的制動系統(tǒng)的一部分。在圖16和17中，與圖14和15相比，制動 盤12的熱膨脹并未歷經(jīng)作用于外轉(zhuǎn)子部11的反作用力17。在圖16和17中，外轉(zhuǎn)子部11 未變形。制動盤12膨脹，且柔性接頭16例如通過移動或旋轉(zhuǎn)已吸收制動盤12的熱膨脹。 例如，柔性接頭16的第一側21能連接到制動盤12，使得柔性接頭16與制動盤12之間的移 動或旋轉(zhuǎn)是有可能的。此外，柔性接頭16的第二側22能連接到外轉(zhuǎn)子部11，同樣使得柔性 接頭16與外轉(zhuǎn)子部11之間的移動或旋轉(zhuǎn)是有可能的。在圖14至17中，制動盤12的膨脹被夸大以證明該原理。兩個實施例的本發(fā)明的制動系統(tǒng)能連接到發(fā)電機6或連接到風力渦輪機1的輪轂 4。兩個實施例的各特征能夠組合，例如使得制動盤12通過柔性接頭16連接到相鄰元件并 且進一步包括柔性部15。
權利要求
1.一種制動系統(tǒng)，包括制動盤(12)，其中所述制動系統(tǒng)包括至少一個柔性部(15、16)，所述至少一個柔性部被配置成抵消 和/或吸收所述制動盤(1 的膨脹。
2.如權利要求1所述的制動系統(tǒng)，其中所述至少一個柔性部(15、16)包括彎曲部或彈簧部。
3.如權利要求1或2所述的制動系統(tǒng)，其中所述至少一個柔性部(15、16)連接到所述制動盤(12)，或者所述制動盤(1 包括 所述柔性部(15)。
4.如權利要求3所述的制動系統(tǒng)，其中所述制動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子軛架(11)，并且所述制動盤 (12)通過柔性接頭(16)連接到所述轉(zhuǎn)子軛架(11)和/或所述制動盤(12)的柔性部(15) 連接到所述轉(zhuǎn)子軛架(11)。
5.如權利要求1至4中任一項所述的制動系統(tǒng)，其中所述制動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子組件、定子組件和旋轉(zhuǎn)軸線(9)，所述轉(zhuǎn)子組件包括位于所 述定子組件徑向外側的外部(11)，所述外部(U)包括所述制動盤(12)，并且所述定子組件 包括至少一個摩擦構件(13)，所述至少一個摩擦構件(13)被可操作地配置成摩擦地接合 所述制動盤(1 的至少一部分。
6.如權利要求5所述的制動系統(tǒng)，其中所述至少一個摩擦構件(13)包括制動卡鉗。
7.如權利要求5或6所述的制動系統(tǒng)，其中所述制動盤(1 從所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部(11)朝所述旋轉(zhuǎn)軸線(9)徑向向內(nèi) 延伸。
8.如權利要求5至7中任一項所述的制動系統(tǒng)，其中所述定子組件包括固定軸(10)，并且所述至少一個摩擦構件(1 連接到所述固 定軸(10)。
9.如權利要求5至8中任一項所述的制動系統(tǒng)，其中所述至少一個摩擦構件(13)從所述固定軸(10)徑向向外延伸。
10.如權利要求6至9中任一項所述的制動系統(tǒng)，其中所述摩擦構件(1 包括位于所述制動盤(1 的每一側上的至少一個制動卡鉗。
11.一種發(fā)電機(6)，其包括如權利要求1至10中任一項所述的制動系統(tǒng)。
12.—種風力渦輪機(1)，其包括如權利要求1至10中任一項所述的制動系統(tǒng)。
13.如權利要求12所述的風力渦輪機(1)，其中所述風力渦輪機(1)包括發(fā)電機(6)和/或輪轂G)，并且所述制動系統(tǒng)連接到所 述發(fā)電機(6)和/或所述輪轂⑷。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有膨脹吸收裝置的制動系統(tǒng)、發(fā)電機和風力渦輪機。具體地，公開了一種包括制動盤(12)的制動系統(tǒng)，特別是用于風力渦輪發(fā)電機的制動系統(tǒng)。所述制動系統(tǒng)包括被配置成抵消和/或吸收所述制動盤(12)的膨脹的至少一個柔性部(15、16)。
文檔編號F03D7/00GK102080626SQ20101056556
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權日2009年11月26日
發(fā)明者S·O·林德 申請人:西門子公司