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1、10申请公布号CN104094506A43申请公布日20141008CN104094506A21申请号201380009432222申请日2013021212155427320120214EPH02K15/02200601H02K7/18200601H02K15/00200601H02K1/1420060171申请人西门子公司地址德国慕尼黑72发明人TP安德森A汉森S马罗蒂K塔鲁普74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人成城胡斌54发明名称用于发电机的电枢组件57摘要本发明描述了一种包括电枢本体20，21，22和安装在电枢本体20，21，22上的多个电枢环节段3的电枢组件2，其。
2、中该电枢组件1包括多个插入接口元件40A，50A，50A和多个互补的接收接口元件40B，50B，以用于将电枢环节段3安装到电枢本体20，21，22上；其中插入接口元件40A，50A，50A实现为在大致平行于电枢2的旋转轴线的方向上与互补的接收接口元件40B，50B接合；且其中，插入接口元件40A，50A，50A形成为电枢本体20，21，22的整体部分，或者形成为电枢环节段3的整体部分。本发明还描述了一种组装电枢2的方法以及包括这种电枢组件2的风力涡轮机。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014081486PCT国际申请的申请数据PCT/EP2013/052770201302128。
3、7PCT国际申请的公布数据WO2013/120842EN2013082251INTCL权利要求书2页说明书5页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图4页10申请公布号CN104094506ACN104094506A1/2页21一种电枢组件2，所述电枢组件2包括电枢本体20，21，22和安装在所述电枢本体20，21，22上的多个电枢环节段3，其中所述电枢组件1包括多个插入接口元件40A，50A，50A和多个互补的接收接口元件40B，50B，以用于将电枢环节段3安装到所述电枢本体20，21，22上；其中，插入接口元件40A，50A，50A实现为在大致平。
4、行于所述电枢2的旋转轴线的方向上与互补的接收接口元件40B，50B接合；且其中，插入接口元件40A，50A，50A形成为所述电枢本体20，21，22的整体部分或形成为电枢环节段3的整体部分。2根据权利要求1所述的电枢组件，其中，接口元件40B，50B沿着所述电枢本体20，21，22的纵向轴线定向，且对应的接口元件40A，50A，50A沿着所述电枢环节段3的纵向轴线定向。3根据权利要求1或2所述的电枢组件，其中，插入接口元件40A包括T形轴40A，且互补的接收接口元件40B包括T形槽40B。4根据前述权利要求中任一项所述的电枢组件，其中，插入接口元件50A，50A包括销50A，50A，且互补的接。
5、收接口元件50B包括开口50B。5根据前述权利要求中任一项所述的电枢组件，其中，电枢环节段3包括布置成对着所述电枢本体20，21，22的对应构件21，22放置的止动板30。6根据前述权利要求中任一项所述的电枢组件，电枢环节段3包括布置成对着所述电枢2的前板21放置的第一止动板30、以及布置成对着所述电枢2的后板22放置的第二止动板30。7根据前述权利要求中任一项所述的电枢组件，其中，插入接口元件40A，50A，50A形成于所述电枢环节段3的止动板30上。8根据前述权利要求中任一项所述的电枢组件，其中，插入接口元件40A包括用于相对于所述互补的接收接口元件40B对准所述插入接口元件40A的对准部。
6、分42。9根据前述权利要求中任一项所述的电枢组件，其中，所述接收接口元件40B包括用于将所述插入接口元件40A引导到所述接收接口元件40B中的引导器件41。10一种电枢环节段3，所述电枢环节段包括实现为以便在大致平行于电枢2的旋转轴线的方向上插入电枢本体20，21，22的互补的接收接口元件40B，50B中的至少一个插入接口元件40A，50A，50A，所述插入接口元件40A，50A，50A形成为所述电枢环节段3的整体部分。11一种电枢本体20，21，22，所述电枢本体包括多个接收接口元件40B，50B，所述接收接口元件用于接收根据权利要求10所述的电枢环节段3的多个互补的插入接口元件40A，50。
7、A，50A，使得所述电枢环节段3通过所述互补的接口元件40A，50A，50A，40B，50B安装到所述电枢本体20，21，22。12一种电枢操纵设备1，所述电枢操纵设备包括电枢保持设备7，所述电枢保持设备实现为保持根据权利要求11所述的电枢本体20，21，22，使得所述电枢本体20，21，22的旋转轴线R大致竖直；和转动器件10，所述转动器件实现为使所述电枢本体20，21，22绕着所述旋转轴线R转动，以便使所述电枢本体21，22的自由环节段部分进入安装位置。权利要求书CN104094506A2/2页313根据权利要求12所述的电枢操纵设备，包括环节段操纵器件6，所述环节段操纵器件6包括用于保持。
8、根据权利要求10所述的电枢环节段3的抓握器件60、以及用于相对于所述电枢本体20，21，22的所述自由环节段部分来对准所述电枢环节段3的对准器件61。14一种组装电枢2的方法，所述方法包括如下步骤A将电枢本体20，21，22形成为包括多个接口元件40B，50B；B将电枢环节段3形成为包括多个互补的接口元件40A，50A，50A；C将电枢环节段3传送到所述电枢本体20，21，22的自由环节段部分；D使所述电枢环节段3的所述接口元件40A，50A，50A与所述电枢本体20，21，22的所述接口元件40B，50B对准；E将插入接口元件40A，50A，50A在大致平行于所述电枢2的旋转轴线R的方向上插。
9、入互补的接收接口元件40B，50B中，以便将所述电枢环节段3安装到所述电枢本体20，21，22上；以及重复步骤C、D和E，直到期望数量的电枢环节段3已安装到所述电枢本体20，21，22上。15根据权利要求14所述的方法，包括如下步骤将所述电枢环节段3相对于所述电枢本体20，21，22布置成第一定向，以允许第一对接口元件50，50B部分地接合；使所述电枢环节段3相对于所述电枢本体20，21，22定位成第二定向，以便对准第二对接口元件50A，50B；以及使所述电枢环节段3相对于所述电枢本体20，21，22处于第三定向，以便完全接合所述第一对接口元件50，50B以及完全接合所述第二对接口元件50A，。
10、50B。权利要求书CN104094506A1/5页4用于发电机的电枢组件0001本发明描述了电枢组件、电枢环节段、电枢本体以及组装电枢的方法。0002用于大型电机的发电机（诸如多兆瓦风力涡轮机发电机）具有比较大的直径，且重量可轻易超过十吨或者更多。这种大型发电机的物理尺寸和重量在其组装期间引起问题。处理重型的、笨拙的以及脆弱的构件复杂且耗时，并且还是危险的，从而必须遵守严格的安全规程。这又显著地增加了组装直接驱动的发电机所需的总体时间和成本。0003例如，在组装电枢通常是定子时，环节段安装到电枢的外部周边上。各个环节段承载电枢的线圈装置的一组绕组。环节段必须被小心操纵以避免损坏它们。然而，用于。
11、大型电枢的环节段可重几百千克，从而使得难以操纵到准备好用于安装到电枢基架上的位置，基架通常包括安装到中空轴上的前板和后板。环节段大体包括多个线圈段，其中绕组包绕在绝缘材料中，且端部段成形为用于连接到相邻的环节段的端部段。环节段必须悬吊或保持就位，直至其安装到基架上。在环节段于运输期间悬吊时必须特别小心，从而使脆弱的部件（诸如绝缘体或连接器）不会被损坏或者弯曲，且从而使绝缘材料不被损坏。此外，必须小心以避免用于将环节段连接到定子基架所必须的基架连接器件的损坏或变形，否则不可能准确地安装。对这些元件中的任何元件的损坏都会导致昂贵的维修工作，且阻碍生产。0004在组装定子的现有技术方法中，定子基架通。
12、常布置成竖直定向，即定子的旋转轴线是竖直的。为了将环节段安装到定子，所述环节段由提升或抓起机构保持就位，同时技术人员将螺栓插入通过环节段以及定子本体的连接元件中的开口，并且上紧所述螺栓。然而，各个环节段必须使用许多这样的紧固件紧固到定子本体上，且提升机构的使用因此被妨碍，直至环节段已连接到定子。这使得组装过程缓慢，且因此也是昂贵的。0005因此，本发明的一个目的是提供组装用于风力涡轮机的发电机电枢的径直、稳健以及更经济的方法。0006该目的通过权利要求1的电枢组件；通过权利要求10的电枢环节段；通过权利要求11的电枢本体；通过权利要求13的电枢操纵设备；以及通过权利要求14的组装电枢的方法来实。
13、现。0007根据本发明，电枢组件包括电枢本体和安装在电枢本体上的多个电枢环节段，其中电枢组件包括多个插入接口元件和多个互补的接收接口元件，以用于将电枢环节段安装到电枢本体上；其中插入接口元件实现为在大致平行于电枢旋转轴线的方向上与互补的接收接口元件接合；且其中，插入接口元件形成为电枢本体的整体部分或者形成为电枢环节段的整体部分。0008根据本发明的电枢组件的一个优点是至少在这个组装阶段，接口元件允许环节段连接到电枢本体而不需要任何紧固件。该连接可为最终连接，即不需要额外的紧固件。例如，所有环节段都就位的整个组件可被包绕在带（诸如玻璃纤维带）中。备选地，接口元件给出的连接可被认为是最初的或初步的。
14、连接，从而允许环节段牢固地“悬吊“就位，从而当技术人员将额外的紧固件放置在环节段与电枢本体之间时提升机构可用于下一环节段。0009根据本发明，电枢环节段包括至少一个插入接口元件，其实现为在大致平行于电枢的旋转轴线的方向上插入到电枢本体的互补的接收接口元件中，该插入接口元件形成为说明书CN104094506A2/5页5电枢环节段的整体部分。0010根据本发明，电枢本体包括多个接收接口元件，以用于接收这样的电枢环节段的多个互补的插入接口元件，使得电枢环节段借助于互补的接口元件安装到电枢本体上。0011根据本发明，电枢操纵设备包括电枢保持设备，其实现为以便保持这样的电枢本体，使得电枢本体的旋转轴线大。
15、致竖直；以及转动器件，其实现为以便使得电枢本体绕着旋转轴线转动，以便使电枢本体的自由环节段部分进入安装位置。0012根据本发明，组装用于电机的电枢的方法包括如下步骤A将电枢本体形成为包括多个接口元件；B将电枢环节段形成为包括多个互补的接口元件；C将电枢环节段传送到电枢本体的自由环节段部分；D使电枢环节段的接口元件与电枢本体的接口元件对准；E在大致平行于电枢的旋转轴线的方向上将插入接口元件插入到互补的接收接口元件中，以便将电枢环节段安装到电枢本体中；以及重复步骤C、D和E，直到期望数量的电枢环节段已安装到电枢本体上，由此，这些步骤不需要必然局限于此处所列出的步骤，且由此执行步骤的顺序可有所变化。。
16、0013根据本发明，该方法用于良好地实现风力涡轮机的发电机的电枢的组装，尤其是在其中多个发电机被同时组装的组装线生产过程中，因为通过上述简单且有效的电枢组件和安装技术，可节省大量的时间和成本。0014本发明的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如以下描述中所披露的。不同权利要求类别的特征可恰当地组合，以便给出本文未描述的其他实施例。0015在下文中，不以任何方式限制本发明，可设想电枢是用于发电机的定子，且术语“电枢“和“定子“可以可互换地使用。此外，不以任何方式限制本发明，可设想发电机用于风力涡轮机，且定子安装在转子内，即转子包括外置转子。在组装电枢期间，可设想环节段安装到电枢的外部。还。
17、可设想，电枢环节段是径向环节段，即电枢环节段占据电枢的外部周边弯曲平面的径向部分。包括这样的电枢组件的风力涡轮机可以较低的总成本制造，因为电枢组件的成本包括了总的组件成本的主要部分。0016表述“电枢的旋转轴线“要被理解为组装好的发电机的旋转部件旋转将所绕着的轴线。通常，发电机关于其旋转轴线呈现旋转对称性。旋转部件可为电枢本身，在这种情况下，发电机的场磁体装置可为固定的。备选地，电枢本身并不旋转，包括固定电枢和旋转的场磁体装置的发电机就是这种情况。0017根据本发明的电枢操纵设备被实现为以便保持电枢本体，使得所述电枢本体的旋转轴线竖直，并且使整个电枢本体旋转。为此，电枢操纵设备可包括合适的驱动。
18、器件（诸如马达），以便驱动转动器件达预定量。这样，电枢本体的前板或后板的自由环节段部分可存在于方便的位置。0018在本发明的特别优选的实施例中，电枢操纵设备包括环节段操纵器件或提升机构，其具有抓握器件，所述抓握器件用于当电枢环节段从缓冲区移动并且进入用于安装到电枢本体的位置时牢固地保持电枢环节段。优选地，环节段操纵器件包括对准器件，以用于相对于电枢本体的自由环节段部分对准电枢环节段，使得电枢本体和电枢环节段的接口元件可配合。说明书CN104094506A3/5页60019电枢操纵设备的转动器件可受控制，以便使电枢本体转动以对应于环节段的宽度的量，使得环节段操纵器件或提升机构可受控制，以便总是将。
19、环节段运送到同一位置。这样，电枢的组装可以快速且高效的方式来执行。0020在本发明的特别优选的实施例中，接口元件沿着电枢的纵向轴线定向，而对应的接口元件沿着电枢环节段的纵向轴线定向。在此意义上的“纵向轴线“将被理解为大致平行于电枢的旋转轴线延伸的轴线。电枢环节段因此可简单地沿着纵向方向（即平行于电枢的旋转轴线）“槽插进入SLOTTEDINTO“电枢本体中。这在安装过程中是显著的优点，因为环节段一般设计成围绕电枢本体紧密地配合在一起，且一般不存在用于环节段横向移动的余地，特别是对于最后的环节段而言，最后的环节段必须插入于两个之前安装好的环节段（在两侧中每侧一个环节段）之间。当然，接口元件的纵向定。
20、向并不以任何方式限制接口元件的形状或形式，这将在下文中变得清楚。0021优选地，定子环节段包括止动板，其布置成对着电枢本体的对应的构件放置。这样的止动板也可形成为钢环节段底板的整体部分，例如形成为布置成沿着电枢的旋转轴线的方向延伸的环节段底板的径向弯曲延伸部。在本发明的特别优选的实施例中，定子环节段包括布置成对着电枢的前板放置的第一止动板以及布置成对着电枢的后板放置的第二止动板。这些止动板可限定环节段相对于定子的轴向位置。接口元件限定了环节段相对于定子的径向位置，因为这些确定了环节段连接到前板和后板所处的点。0022接口元件可具有任何合适的设计，并且设计成以比较贴合的方式装配在一起，使得只要环。
21、节段已安装在定子上即存在很小或者不存在“游隙“。例如，在本发明的一个优选的实施例中，插入接口元件包括销，而互补的接收接口元件包括开口，诸如通孔。销可形成为钢底板的整体部分，例如为钢底板的一部分。0023插入接口元件可形成于定子环节段或定子本体上。然而，在本发明的特别优选的实施例中，插入接口元件形成于电枢环节段的止动板上。0024一对接口元件在一定程度上还用作环节段的“悬吊点“，因为环节段通过例如插入定子前板和后板中的贯通开口中的销而有效地从电枢本体悬吊。定子节段的重量很大，且作用在这样的悬吊点上的力可导致随着时间的磨损，以及销与通孔的内表面之间的接触的一些松动。因此，在本发明的特别优选的实施例。
22、中，插入接口元件包括T形轴，且互补的接收接口元件包括T形槽。T形设计所提供的增大的表面积可确保力分布在更大的面积上，使得这些悬吊点更结实且可靠。0025因为定子环元件是大型的、笨拙的，且通常非常重，可能难以精确地对准接口元件以便于它们接合，特别是因为插入接口元件应当贴合地匹配在接收接口元件中。因此，在本发明的特别优选的实施例中，插入接口元件包括对准部分或引导部分，以用于相对于互补的接收接口元件对准插入接口元件。例如，T形插入接口元件还可包括这样的部分，该部分仅包括T状“条“或“杆“，且该部分可首先槽插进入到对应的T形槽中。随后，T形轴的剩余部分可滑入T形槽中。这样，正确地安装环节段可被简化，因。
23、为仅仅需要将延伸的杆部分与轴对准，且在环节段沿合适的方向被推动或者移动时，T形槽的剩余部分将自动地跟随。0026在本发明的另一个优选的实施例中，安装可进一步简化，其中，接收接口元件包括用于将插入接口元件引导到互补的接收接口元件中的引导器件。例如，T形槽可至少在杆部分的外部区域中包括扩口TAPERED壁部分，或用于销的通孔可至少在开口的外边缘处说明书CN104094506A4/5页7包括圆锥形开口壁部分。这样的引导器件可用来“捕捉“插入接口元件，且将其引导到接收接口元件中。0027在本发明的另一优选实施例中，环节段可在一端处包括较长的插入接口元件，而在另一端包括正常的或相对较短的插入接口元件。例。
24、如，布置在将连接到后板的环节段止动板处的插入接口元件可能比布置在将连接到前板的环节段止动板处的插入接口元件更长。该布置可进一步有利于便于安装和连接。安装方法则可包括相对于电枢本体将电枢环节段布置在第一定向以允许较长的第一对接口元件部分地接合的第一步骤。例如，环节段可相对于后板保持倾斜，使得后板端处的插入接口元件可部分地接合。然后，环节段可定位成使得其沿着定子本体放置，以便在前板端处对准接口元件。在最终步骤中，电枢环节段可被推动或移动合适的距离，以便完全接合第一和第二对接口元件。如果接口元件必须视觉上对准，该方法可更容易。0028从结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。
25、。然而，要理解的是，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不是设计为限制本发明的限定。0029图1示出了根据本发明的实施例的电枢操纵设备；图2示出了图1的电枢本体上的接收接口元件；图3示出了图1的电枢环节段的插入接口元件；图4示出了根据本发明的实施例的电枢本体的接口元件对和电枢环节段的细节；图5示出了根据本发明的实施例的方法中的步骤的示意图。0030在图中，相同的附图标记始终指示相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。0031图1示出了根据本发明的电枢操纵设备1，其支承具有电枢本体20、21、22的部分组装的电枢2，电枢本体20、21、22包括中空轴20、前板21和后板22。这种类型的电枢2可安。
26、装在用于直接驱动式风力涡轮机的发电机的外部转子的内部。电枢本体20、21、22在布置在保持支承件7上的转动器件10上安装在水平位置，该转动器件10可被转动以便于组装过程。马达11驱动转动器件10，使得自由环节段部分相对于提升机构6进入适当位置。该图示出了一个环节段3已经安装到电枢本体20、21、22上，而另一个电枢环节段3被移动到适当位置以便于安装。第二环节段3由提升机构6的抓握器件60抓起，该提升机构6装备有对准器件61，所述对准器件61可相对于电枢本体20、21、22的自由环节段部分移动抓握器件60。该图还示出了用于位于电枢本体的前板21与后板22之间的冷却布置的多个构件或模块。0032图。
27、2示出了根据本发明的定子的前板21或后板22的细节。接收接口元件40B（在这种情况下为T形槽40B）已被加工到前板21或后板22中。T形槽的“杆“沿着定子前板21或后板22的半径布置。T形槽40B已经加工成适纳环节段的对应的T形轴，如将在下图中解释的。为了便于与T形轴接合，T形槽40B的轴的外部区域是扩口的，使得开口40B的外端41比进一步进入开口40B中的轴杆的宽度更宽。0033图3示出了图1的定子环节段的细节。此处，环节段3具有两个止动板30。两个止动板30之间的距离对应于定子2的前板21和后板22之间的距离。在该实施例中，两个T形轴40A整体地形成于各个止动板30上。各个T形轴40A成形。
28、为以便贴合地匹配到定子2的前板21或后板22中的对应的T形槽40B中，如以上在图2中所述。环节段3包括布置在其外表面上且封在玻璃纤维包绕件中的多个绕组31，此处以非常简化的方式示出。说明书CN104094506A5/5页80034图4示出了接口元件对40A、40B的备选的实现方式。此处，环节段的止动板上的T形轴40A通过对准部分42或引导部分42而增大。为了清楚，未示出止动板和环节段，但是可设想它们如上图3中所示。可设想环节段包括两个止动板，各自带有两个T形轴40A，如上图3中所示。T形轴40A相对于对应的T形槽40B沿着所示的方向进入合适的位置。在该实施例中，通过对准部分42来辅助接口元件的。
29、插入，对准部分42用来首先接合定子的前板21或后板22中的对应的T形槽40B的轴的外部开口。该实施例可有助于在安装期间对着电枢本体对准环节段3，特别是因为环节段3是大型且较重的，且可能不能总是容易地看出T形轴40A是否与对应的T形槽40B正确地会合。对准部分42可与T形轴和止动板整体地实现，且也可在其首先接合定子本体的T形轴槽的“前部“区域处成锥形。0035图5是根据本发明的实施例的方法中的步骤的示意图。为了清楚，未示出提升机构，但是可设想环节段3由提升机构的抓握器件保持，且使用提升机构的对准器件相对于电枢本体的前板21和后板22的自由环节段部分来对准。此处，插入接口元件50A，50A是整体地。
30、形成于环节段3的止动板30上的销50A，50A，使得它们沿着环节段3的纵向轴线L放置。将与后板22中的对应的贯通开口50B接合的销50A比将与前板21中的对应的开口50B接合的销50A更长。在第一安装步骤中，环节段3相对于定子本体21、22保持处于倾斜的定向，使得仅更长的销50A可与后板22中的开口40B部分地接合，且因此仅这些接口元件50A，50B需要对准。一旦这些销50A与后板22中的开口50B部分地接合，环节段3就可定向为使得纵向轴线L平行于定子2的旋转轴线R，且这样做时，其他销50A与前板21中的开口自动地对准。在最后的步骤中，环节段3被允许略微“落下“，使得接口元件对完全接合。在最后。
31、的步骤中，紧固件32可插入通过止动板30、定子2的前板21和后板22中的对应的孔，以便固定环节段3。0036虽然已经以优选实施例以及其变型的形式公开了本发明，但是将理解，可对其作出许多额外的修改和变型而不偏离本发明的范围。环节段可形成为在第一和第二止动板上具有不同类型的插入接口元件，例如，使用上述实现方式，环节段可在一个止动板上具有一个或多个T形轴，而在另一个止动板上具有一个或多个销。0037为了清楚，将理解的是，贯穿该申请使用“一“、“一个“并不排除多个，且“包括“并不排除其它步骤或元件。说明书CN104094506A1/4页9图1图2说明书附图CN104094506A2/4页10图3说明书附图CN104094506A103/4页11图4说明书附图CN104094506A114/4页12图5说明书附图CN104094506A12。