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1、(10)申请公布号 CN 102996655 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102996655 A *CN102996655A* (21)申请号 201210344857.6 (22)申请日 2012.09.17 102011082811.7 2011.09.16 DE F16C 41/00(2006.01) F03D 7/00(2006.01) (71)申请人 SKF 公司 地址 瑞典哥德堡 (72)发明人 S. 齐格勒 B. 范丽雯 A. 斯图本劳克 A. 德夫里斯 A. 奥尔谢夫斯基 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 侯宇 (54) 发。
2、明名称 轴承和风力发电设备 (57) 摘要 用于调节风力发电设备的转子叶片 (220) 的 冲角的轴承 (200)， 按照一种实施例包括第一轴 承圈 (230) 和第二轴承圈 (240)， 其中， 所述第一 轴承圈 (230) 和所述第二轴承圈 (240) 可以相对 转动， 其中， 作为直线电动机 (100) 的动子的第一 轴承圈 (230) 包括由沿其周向的至少一部分彼此 相邻设置的多个 (350) 磁场源 (110)， 其中， 所述 磁场源 (110) 这样设计， 使得每两个彼此相邻设 置的磁场源 (110) 产生具有交变极性的磁场， 并 且其中作为直线电动机 (100) 的定子的第二轴承。
3、 圈 (230) 包括至少两个沿其周向的至少一部分彼 此相邻设置的线圈 (170)。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 12 页 附图 6 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 1 页 说明书 12 页 附图 6 页 1/1 页 2 1. 一种用于调节风力发电设备的转子叶片 (220) 的冲角的轴承 (200) 具有以下特征 ： 第一轴承圈 (230) 和第二轴承圈 (240)， 其中， 所述第一轴承圈 (230) 和所述第二轴承圈 (240) 能够相对转动， 其中， 作为直线电动机 (100) 的动子的所述第一轴承圈。
4、 (230) 包括由沿其周向的至少 一部分彼此相邻设置的多个 (350) 磁场源 (110)， 其中， 所述磁场源(110)这样设计， 使得每两个彼此相邻设置的所述磁场源(110)产生 具有交变极性的磁场， 其中， 作为直线电动机 (100) 的定子的所述第二轴承圈 (240) 包括由至少两个沿其周 向的至少一部分彼此相邻设置的线圈 (170) 构成的组 (190)。 2. 按照权利要求 1 所述的轴承 (200)， 其特征在于， 所述多个 (350) 磁场源 (110) 基本 沿所述第一轴承圈 (230) 的整个周向设置。 3.按照前述权利要求之一所述的轴承(200)， 其特征在于， 所述由。
5、线圈(170)构成的组 (190) 这样设置， 使得所述由线圈 (170) 构成的组 (190) 中的两个相邻的线圈 (170) 相对 于所述第二轴承圈 (240) 的中心点 (310) 构成的夹角与所述两个相邻的磁场源 (110) 相对 于所述第一轴承圈 (230) 的中心点 (310) 构成的另一夹角的比值在 0.6 至 0.95 之间或在 1.05 至 1.4 之间。 4.按照前述权利要求之一所述的轴承(200)， 其特征在于， 所述由线圈(170)构成的组 (190) 设置在相对于所述第二轴承圈 (240) 的中心点 (310) 不超过 30的最小角度范围 (380) 中。 5. 按照。
6、权利要求 4 所述的轴承 (200)， 其特征在于， 另一角度范围 (400) 直接与所述角 度范围 (380) 邻接， 在另一角度范围 (400) 中在所述第二轴承圈 (240) 上不设置线圈， 并且 所述另一角度范围 (400) 至少为 30。 6.按照前述权利要求之一所述的轴承(200)， 其特征在于， 所述由线圈(170)构成的组 (190) 中的线圈 (170) 设置在共同的轭架 (140) 上。 7. 按照前述权利要求之一所述的轴承 (200)， 其特征在于， 所述轴承 (200) 具有规律 地沿所述第一轴承圈 (230) 设置的多个由所述线圈 (170) 构成的组 (190)， 。
7、其中， 在每两个 相邻的由所述线圈 (170) 构成的组 (190) 之间、 沿着所述第二轴承圈 (240) 的周向在至少 30的另一角度范围 (400) 内不设置所述线圈。 8. 按照前述权利要求之一所述的轴承 (200)， 其特征在于， 所述多个 (350) 磁场源 (110) 中的磁场源 (110) 分别包含永磁体， 例如钕铁硼永磁体， 或线圈。 9.按照前述权利要求之一所述的轴承(200)， 其特征在于， 所述第一轴承圈(230)是所 述轴承 (200) 的内圈 (280)， 并且所述第二轴承圈 (240) 是所述轴承 (200) 的外圈 (290)。 10. 一种风力发电设备， 具有。
8、以下特征 ： 转子 (210) 和转子叶片 (220) ； 和 按照权利要求 1 至 9 之一所述的轴承 (200)， 所述轴承 (200) 如此设置在所述转子 (210) 和所述转子叶片 (220) 之间， 使得所述转子叶片 (220) 与所述第一轴承圈 (230) 以 及所述转子 (210) 与所述第二轴承圈 (240) 分别机械抗扭地连接， 用以调整所述转子叶片 (220) 的冲角。 权 利 要 求 书 CN 102996655 A 2 1/12 页 3 轴承和风力发电设备 技术领域 0001 本发明涉及一种轴承和一种风力发电设备。 背景技术 0002 在风力发电设备中， 通过改变相应风。
9、力发电设备的转子上的一个或多个转子叶片 的冲角而产生转速， 相应风力发电设备的转子以该转速进行转动。在此， 所述转子叶片的 冲角在此可能设定成会形成流动分离， 接着流经的空气对于转子和转子叶片的作用力会中 断， 从而实现转子的减速停转。 这个过程也称为主动失速(active stall)。 在此， 冲角的改 变理解为， 转子叶片沿其纵向轴线旋转， 用于使流经的空气， 也就是风或阵风作用在较小的 作用面上。 0003 在风力发电设备中， 通常已经合理地设计了改变转子叶片冲角的可行方案， 用于 限定相关系统的输出功率并且防止所述系统超负荷。为了控制风力发电设备的输出功率， 动叶片转动时的角度典型地。
10、在几度至 25之间或更大。反之在紧急情况中， 所述转子叶片 通常以 90旋转， 用于如上述使转子停止。 0004 在此， 可以通过各种途径改变动叶片的冲角。在输出功率不足 300kW( 典型的数值 在约100kW的范围内)的小型风力发电设备中， 常常应用机械系统， 其中通过离心力引起冲 角的改变。在输出功率大约在 300kW 至 500kW 范围内的中型风力发电设备中， 应用液压系 统调节冲角。在典型的输出功率大于 500kW 的大型风力发电设备中， 应用电力系统调节冲 角。 0005 用于控制转子叶片的冲角的电力系统通常所产生的有利的效果是， 可以精确地调 节和控制风力发电机的输出功率。此外。
11、， 必要时还可以提升风力发电设备的部件的整体寿 命， 因为必要时可以避免达到负载峰值。 电力系统相对液压系统还具有的优点是， 无需考虑 液压油渗漏的危险。 0006 输出功率大于 500kW 的新型风力发电设备典型地配备电力系统， 用于调节或控制 转子叶片的冲角， 因为在风力发电设备具有多个动叶片的情况中， 可以通过电动机单独地 调节各个动叶片的冲角。由此可以节省转子壳体内部的结构空间。 0007 据此， 常常使用双列角接触球轴承作为变桨轴承。在此， 轴承圈之一设有轮齿， 电 驱动设备可以借助该轮齿与相应的轴承圈连接。 在此通常将内圈与对应的转子叶片抗扭地 连接， 因此所述内圈在其内侧具有相应。
12、的轮齿。 0008 为了调节转子叶片的冲角常常需要相对较大的扭矩。因此， 电驱动装置典型地具 有一级或多级的行星齿轮箱或还具有蜗轮蜗杆传动机构， 蜗轮蜗杆传动机构处于电动机和 与相关滚动轴承环啮合的小齿轮之间。 0009 但是， 由于要维持的公差水平、 在轮齿区域所要求和要保证的特性 ( 如硬度和刚 性 ) 和其他方面的特性， 对制造具有相应轮齿的轴承圈提出了更大的挑战。因此， 在如此大 的轴承圈上制造相应轮齿的过程是一种典型的昂贵的制造过程。 说 明 书 CN 102996655 A 3 2/12 页 4 发明内容 0010 因此需要提供一种制造简单的用于调节风力发电设备的转子叶片的冲角的轴。
13、承。 0011 这种需求可以通过一种按照实施例的用于调节风力发电设备的转子叶片的冲角 的轴承满足， 这种轴承具有第一轴承圈和第二轴承圈， 其中第一和第二轴承圈能够相对旋 转， 作为直线电动机的动子的第一轴承圈包括多个沿其周向的至少一部分彼此相邻布置的 磁场源， 其中所述磁场源这样设计， 即， 每两个彼此相邻布置的磁场源产生具有交变极性的 磁场。 作为直线电动机的定子的第二轴承圈包括由至少两个沿其周向的至少一部分彼此相 邻设置的线圈构成的组。 0012 按照一种实施例的风力发电设备包括转子和转子叶片以及按照实施例的轴承， 该 轴承这样设置在转子和转子叶片之间， 使得转子叶片与第一轴承圈、 转子与。
14、第二轴承圈分 别机械抗扭地相互连接， 用以实现转子叶片冲角的改变。 0013 轴承和风力发电设备的实施例基于如下认知， 即通过应用直接被设计作为第一和 第二轴承圈的部件的直线电动机， 可以不再需要对轴承圈制齿。通过直接驱动电机取代了 具有相应传动机构的传统电机。 直接驱动电机不仅能提供足够高的扭矩并且可实现非常好 的可调节性或可控制性， 还能够不再需要传动机构和由此的连接间隙。 0014 由于不再使用传动机构， 必要时也能够避免在一段时间后出现的齿的磨损。这种 磨损会在使用基于齿轮的传动机构的过程中出现并且致使无法保证精确的调节性。 在这种 情况下， 在传统的轴承中常常需要非常昂贵的更换工作，。
15、 通过使用按照一种实施例的轴承 必要时可以节省这笔费用。 0015 由于可以省略附加的机械部件、 尤其是相应的传动机构， 则通过使用按照一种实 施例的轴承同样可以节省风力发电设备的内部结构空间， 例如转子壳体的内部结构空间。 0016 按照一种实施例的轴承可以设计为滚动轴承， 其具有多个滚子， 滚子设置在第一 轴承圈和第二轴承圈之间并且与第一轴承圈和第二轴承圈的滚道接触。因此， 轴承例如可 以是单列或多列轴承， 例如双列四点接触球轴承。 0017 然而在其他实施例中， 轴承同样可以是滑动轴承。 独立于所实施的轴承类型， 按照 一种实施例的轴承还可以具有作为可选部件的润滑剂系统。 0018 在按。
16、照一种实施例的轴承中， 由线圈构成的组中的线圈和由多个磁场源中的磁场 源常常彼此相对地设置。 由此可以通过减小它们的间距以改善磁场源与线圈的磁场或磁通 量的耦合或交变作用。 0019 在一种实施例中， 由线圈构成的组中的相邻线圈具有一致的缠绕方向。在这种情 况中， 由线圈构成的组中的所有线圈可以具有相同的缠绕方向。 在其他的实施例中， 在相邻 的线圈中也可以是交替的缠绕方向。与之独立地， 线圈可以串联或并联。 0020 在按照一种实施例的轴承中， 多个磁场源基本沿着第一轴承圈的整个周向布置。 由此， 轴承可实现较大的运行路程。 必要时同样也可以使轴承围绕任意角度， 也就是可以超 过 360旋转。
17、。 0021 在另一种轴承的实施例中， 所述多个磁场源也可以相对所述第一轴承圈的中心点 沿其周向设置在预定的角度范围内， 另一预定的角度范围直接与之连接， 其中不设置磁场 源。 0022 在这种轴承的实施例中， 所述预定的角度范围至少为75。 由此， 转子叶片的冲角 说 明 书 CN 102996655 A 4 3/12 页 5 不仅可以用于调节输出功率， 而且在出现紧急情况时必要时可以旋转动叶片的冲角至一定 范围， 由此降低由于强风在风力发电设备上出现重大损伤的可能性。 在其他实施例中， 轴承 可以这样设计， 即， 所述预定角度范围至少为 90， 以实现动叶片的进一步旋转以及更大地 改变冲角。
18、， 从而进一步减小受损的危险。 0023 在这种轴承的实施例中， 所述预定的角度范围为至少 90 ( 例如 100或 120 ) 与最小角度范围之和， 在该最小角度范围中由线圈构成的组相对第二轴承圈的中心设置。 由此可以保证动叶片的转动， 也即保证了动叶片的冲角至少可以调节 90， 因此动叶片能 够完全 “从迎风区域内” 转出， 从而减小或完全避免如前所述的由于阵风或风引起的损伤。 0024 在这种轴承的实施例中， 所述角度范围至少是最小角度范围的一倍， 在所述最小 的角度范围中由线圈构成的组相对第二轴承圈的中心点设置。在其他的实施例中， 所述另 一预定角度范围可以是多倍的、 例如两倍或三倍的。
19、预定角度范围。这样， 相对于传统电动 机， 所应用的直线电动机恰好能够经济地实现必要的磁场源。由此不仅可以降低制造按照 一种实施例的轴承的费用， 必要时还可以简化制造流程。 0025 在按照一种实施例的轴承中， 所述由线圈构成的组这样设置， 使得由线圈构成的 组中的两个相邻的线圈相对第二轴承圈的中心点构成的夹角与两个相邻的磁场源相对第 一轴承圈的中心点构成的夹角的比值在 0.6 至 0.95 之间或在 1.05 至 1.4 之间。由此可以 实现直线电动机的紧凑的结构形式和 / 或可能的情况下改善扭矩的作用和 / 或响应性能。 在其他实施例中， 所述比值同样可以在 0.8 至 0.95 之间或在。
20、 1.05 至 1.25 之间， 或者也可 以在 0.85 至 0.95 或在 1.05 至 1.15 之间。由此可以必要时有效地使用所需的结构空间和 / 或改善响应性能和 / 或扭矩的作用。 0026 在一种实施例中， 典型的是在第二轴承圈上的线圈总数不同于在第一轴承圈上的 磁场源的数量。在诸多实施例中， 在第二轴承圈上的线圈总数通常小于在第一轴承圈上的 磁场源的总数的1/3、 1/4、 1/5或1/7。 在其他实施例中， 然而也可以采用相应不同的线圈总 数和磁场源总数的比值。 0027 在按照一种实施例的轴承中， 由线圈构成的组设置在相对第二轴承圈的中心点的 最大为 30的角度范围中。由此。
21、， 可以在空间上进一步限制磁场源的使用和 / 或进一步延 长直线电动机可达到的运行路程。如此必要时可以简单和 / 或廉价地制造按照一种实施例 的轴承。 0028 在这种按照实施例的轴承中， 另一角度范围直接与所述角度范围邻接， 在所述另 一角度范围中在第二轴承圈上不设置线圈， 并且另一角度范围至少为 30。在其他实施例 中， 所述另一角度范围至少为 45、 75、 90、 100或 120。因此在一种实施例中必要 时可以为每段多个磁场源精确地配属一个由线圈构成的组。 0029 在按照一种实施例的轴承中， 所述由线圈构成的组中的线圈设置在共同的轭架 上。由此必要时可以改善直线电动机的效率， 进而。
22、必要时改善可获得的扭矩。 0030 在这种轴承的实施例中， 在共同的轭架上仅设置由线圈构成的组中的线圈， 即唯 一一个由线圈构成的组中的线圈。在这种轴承中， 恰好由线圈构成的组中的线圈设置在共 同的轭架上。由此可以必要时进一步提升直线电动机的效率， 因为必要时可以避免受其他 线圈的磁场的干扰或影响。 0031 在此， 所述共同的轭架例如可以由软磁性材料制成。由此必要时可以通过更好地 说 明 书 CN 102996655 A 5 4/12 页 6 引导磁场线进一步提升直线电动机的效率。 0032 按照一种实施例的轴承可以具有例如规则地沿第一轴承圈设置的多个由线圈构 成的组， 其中， 在两个相邻的。
23、由线圈构成的组之间、 沿着第二轴承圈的周向在至少 30的角 度范围内不设置线圈。 第一轴承圈沿着其周向的一部分具有其他的多个彼此相邻设置的磁 场源， 其中， 其他的多个磁场源这样设计， 使得每两个彼此相邻设置的磁场源产生具有交变 极性的磁场。 由此， 通过设置第二组由线圈构成的组以及相应的其他多个磁场源， 也就是设 置另外地直线电动机， 可以必要时进一步提升直线电动机的扭矩。 0033 在这种实施例中， 由于至少要保证产生直线电动机的运行路程、 也即转子叶片的 冲角的最小变化范围例如保证是 90或合理的或需要是 90， 则采用最多三组由线圈构 成的组或最多两组由线圈构成的组。 0034 在按照。
24、一种实施例的轴承中， 多个磁场源中的磁场源各自包含永磁体， 例如钕铁 硼永磁体， 或线圈。 由此在使用永磁体或永磁铁的情况下可以简单地制造轴承， 因为必要时 可以取消磁场源的电接触。在使用线圈作为磁场源的情况中， 可以必要时使直线电动机达 到更好的可控性。在这种情况下， 因为轴承可旋转的最大旋转角通常明显小于 360， 便可 顺利地引导电线接通线圈。 此外， 两个前述可选项的组合也是可行的， 其中线圈用于加强由 永磁体产生的磁场。 0035 在按照一种实施例的轴承中， 磁场源必要时可以包括用于引导磁场线的软磁材 料。 由此， 必要时磁场源可以准确地与轴承的几何尺寸相匹配， 尤其必要时可以提高直。
25、线电 动机的效率。 0036 在按照一种实施例的轴承中， 第一轴承圈是轴承的内圈并且第二轴承圈是轴承的 外圈。这种配置是在风力发电设备中通常所应用的配置。显然在其他实施例中， 第一轴承 圈也可以是轴承的外圈， 同时第二轴承圈是轴承的内圈。 0037 此外， 显然还可以这样使用按照一种实施例的轴承， 两个轴承圈之一或两个轴承 圈 ( 即第一和第二轴承圈 ) 可以相对另一构件转动或平动。在本说明中所用的概念 “定子” 和 “动子” 仅仅反映了与直线电动机相关的通常的专业术语， 然而并非表明相关的轴承圈在 固定位置上设置， 特别是在使用 “定子” 这一概念方面。因此必要时也可以这样使用按照一 种实施。
26、例的轴承圈， 使得所述第二轴承圈旋转。 0038 在本说明中所提及的轴承圈的中心点可以理解为， 在轴承的轴线上、 轴承的旋转 轴线上、 在相应轴承圈的对称轴线或旋转轴线上的 ( 任意 ) 点。 0039 本说明的范围内的角度或角度范围应理解为， 只要不超出本说明或通过明确定义 得出的其他内容， 就可以表示为最小角度或最小角度范围。当例如所述的组或其他对象围 成一角度或设置在该角度范围中时， 则角度或角度范围各自理解为相应的角度或角度范围 的计数的最小值。多数情况下通常很少考虑 360， 如必要时由分割线、 平面或其他几何对 象相互围成的较大的角度。 0040 在此有两个相邻的对象， 其间不设置。
27、相同类型的其他对象。 当相应对象相互接近， 亦即例如彼此接触， 则相应对象是直接相邻的。 0041 力接合连接可以通过静摩擦实现， 材料接合连接可以通过分子或原子交换作用实 现， 力接合和形状配合连接可以通过相关连接件的几何连接实现。静摩擦尤其是以两个连 接件之间的法向力分量为前提的。 说 明 书 CN 102996655 A 6 5/12 页 7 0042 如前所述， 按照一种实施例的轴承例如用于风力发电设备中。轴承可以采用大型 轴承、 大型滚动轴承或大型滑动轴承。由于轴承通常限制在小于 360的转动范围内， 则其 也称作转盘轴承。 0043 附图标记 0044 以下结合附图进一步阐述实施例。
28、。 0045 图 1 显示了直线电动机的示意图 ； 0046 图 2 显示了按照一种实施例的轴承的横截面图 ； 0047 图 3 显示了以某角度相邻设置的两个对象 ； 0048 图 4 显示了按照一种实施例的轴承的示意俯视图 ； 0049 图 5 显示了按照另一种实施例的轴承的示意俯视图 ； 和 0050 图 6 显示了按照另一种实施例的轴承的示意俯视图。 具体实施方式 0051 在本说明书的范围内， 当所涉及的部件在一个或多个实施例中作为本身部件或多 个相应部件被描述时， 对于对象、 结构和其他部件使用概括的附图标记。因此， 本说明书中 涉及到某部件的章节也可以转用到其他实施例中的其他部件，。
29、 只要上述情况未被明确排除 或由上下文得出。 如果标注单独的部件， 则使用各自的附图标记， 这些附图标记基于相应概 括的附图标记。因此， 在以下对实施形式的说明中为相同或类似的部件标注相同的附图标 记。 0052 在一个或多个不同的实施例中反复出现的部件， 在其某些技术参数方面可以采用 或执行相同和 / 或不同的参数值。例如， 某一实施例中的多个部件可以采用一个相同的参 数， 而其另一些参数却可执行不同的参数值。 0053 在结合图 2 至图 6 描述风力发电机和轴承的实施例之前， 首先描述直线电动机的 基本构造。因此图 1 示意显示了直线电动机 100 的构造， 例如在装配了按照一种实施例的。
30、 轴承的情况下， 可以使用该直线电动机100。 直线电动机具有多个沿构件120彼此相邻设置 的磁场源 110， 相邻的磁场源 110 在其磁场或磁通量方面产生并提供了交变的极性。 0054 所以图 1 为了简化视图， 显示了直线电动机或直线电动机的局部， 该局部包括四 个磁场源 110-1， 110-4。在图 1 中， 还通过标记显示了它们的极性 (“N” 代表北极和 “S” 代表南极 )， 每两个相邻的磁场源 ( 例如磁场源 110-1 和 110-2) 相应地产生具有不同 极性的磁场。这同样适用于图 1 显示的其他磁场源 110。 0055 磁场源 110 与构件 120 机械连接。例如可。
31、以通过材料接合、 摩擦连接、 形状配合或 者它们的组合实现上述连接。因此， 所述连接必要时通过粘接或螺栓连接。按照具体的实 施方式， 构件 120 例如包括软磁材料或由其制成， 用于在其内部引导磁场源 110 的磁场线。 0056 直线电动机 110 还包括另一构件 130， 所述另一构件 130 可以是轭架 140。所述轭 架 140 包括至少一个从轭架 140 的基础段 160 突出的部段 150。在至少一个部段 150 上设 置线圈 170， 线圈 170 可以通过相应的、 未在图 1 中显示的引线通电。 0057 因此图 1 显示了直线电动机 100 或包括两个部段 150-1、 15。
32、0-2 和相应的两个线圈 170-1、 170-2 的直线电动机 100 的一段。图 1 在此显示了线圈 170 的绕组以及通过显示在 通电时线圈170绕组中的电流方向来显示线圈170的绕组方向。 两个相邻的线圈， 即170-1 说 明 书 CN 102996655 A 7 6/12 页 8 和 170-2 在此具有相同的绕组方向。线圈 170 可以并联或串联。 0058 线圈 170 和磁场源 110 在此这样布置， 在它们之间存在缝隙 180， 由磁场源 110 产 生的磁场线通过缝隙 180 进入线圈 170 及轭架 140。所述轭架 140 显然也可以由软磁性材 料制成或至少包含这种材。
33、料， 从而可以将磁场线引入其内部。缝隙 180 也通过其范围确定 了耦合场强， 缝隙 180 借助这种耦合场强将磁场源 110 的磁场线在线圈 170 中耦合。该缝 隙应当设计为尽可能的窄， 但是其宽度也要保证即使发生振动和其他机械干涉仍然能够避 免线圈 170 和磁场源 110 的碰撞或接触。 0059 原则上可以基于永磁体但也可以基于线圈实现磁场源 110。在第一种情况中， 磁 场源 110 例如基于钕铁硼磁性材料 (NdFeB 磁性材料 ) 来实施。不言而喻地也可以使用其 他的永磁体。此外， 磁场源 110 明显同样可以基于线圈实现。为了在使用永磁体时产生交 变的极性， 将永磁体相应定向。
34、地与构件 120 机械连接， 而与之相应的是， 在基于线圈的实施 方案中， 通过错接和 / 或交替的绕组方向， 来实现相邻磁场源 110 的交变的极性。不言而喻 地， 也可以采用永磁体和线圈的组合而获得磁场源110。 因此必要时可以通过使用附加的线 圈增强永磁体的磁场。 0060 与此独立地， 磁场源110和/或构件120可以包括软磁性材料用于引导磁场源110 的磁场线， 由此必要时可以使得磁场源 110 和直线电动机 100 的几何结构更好的配合。 0061 直线电动机 100 表示为电驱动机， 其与许多旋转机器不同的是， 与直线电动机相 连的对象不产生旋转运动， 而是产生基本呈直线的运动 。
35、( 平移运动 )。其中， 原则上可以是 异步 ( 磁场不与运动固定关联 ) 或同步 ( 例如直线步进电机 ) 工作方式。 0062 直线电动机 100 的工作原理与三相交流电机相同， 其中， 原本圆形布置的电励磁 线圈 ( 定子 ) 设置在水平段上。与三相交流电机的转子相对应的 “运动体” 或动子在直线 电动机中由纵向运动的磁场沿运动路径吸引。因此也经常被称为线性感应电动机。直线电 动机 100 也可以看作是转动电机的展开版， 沿着其延伸方向或纵向产生直线力。 0063 在此， 直线电动机未被限制在数学中直线或直线线段意义上的直线导轨上。 相反， 直线电动机 100 也能够沿着弯曲的轨道或线运。
36、动并且相应地设计为弯曲的形式。 0064 直线电动机能够直接实现平移运动， 因此直线电动机可以是直接驱动的结构， 其 中可以忽略降速或升速。直线电动机在该领域具有的优势在于， 可实现高加速度和相应的 大推力或大扭矩。其必要时也可以实现或产生高移动速度。 0065 直线电动机 100 能够既基于传统的导体也可以基于超导体来实施。在后一种情况 中， 推荐设置相应的冷却装置， 用于使相关部件达到超导状态。 0066 在图 1 所示的直线电动机 100 中， 线圈 170 设计为组 190 的形式， 其中每组 190 包 括至少两个线圈 170。 0067 图 2 显示了按照实施例的风力发电设备的横截。
37、面图， 其具有按照实施例的轴承 200。按照实施例的风力发电设备包括转子 210 和至少一个转子叶片 220， 在图 2 中分别显 示了它们的固定结构， 借助这种固定结构转子 210 以及转子叶片 220 与轴承 200 相连以便 调节转子叶片 220 的冲角。转子 210 在这种关系中成为了 “静止构件” ， 转子叶片 220 成为 了 “运动构件” ， 因为转子叶片 220 能够通过轴承 200 相对转子 210 调节冲角。 0068 按照一种实施例的轴承 200 在此设计为滚动轴承， 更确切地说是球轴承。其包括 第一轴承圈 230 和第二轴承圈 240， 在其间设置多个滚子 250。滚子。
38、 250 在两个轴承圈 230、 说 明 书 CN 102996655 A 8 7/12 页 9 240 的滚道 260、 270 中滚动。 0069 第一轴承圈 230 在本实施例中设计为内圈 280， 在此通过相应的孔与转子 210 螺 栓紧固从而抗扭地相连。第二轴承圈 240 在图 2 所示的实施例中设计为外圈 290， 其同样 具有相应的孔， 可用于与转子叶片 220 螺栓紧固， 从而建立抗扭的连接。转子 210 和转子叶 片 220 显然都可以设计为多构件式， 因此图 2 仅示范性地显示了用于连接按照一种实施例 的轴承 200 的相应的固定结构。不言而喻地， 在其他实施例中转子 21。
39、0 和转子叶片 220 也 可以借助其他连接技术与相应的轴承 200 的轴承圈 230、 240 相连。 0070 第一轴承圈 230 设计为直线电动机的动子， 并且沿其周向的至少一部分彼此相邻 地设置有多个磁场源110。 磁场源110在此这样设置， 使得每两个相邻设置的磁场源110产 生磁极交变的磁场和磁场线。如之后结合图 4 至图 6 进一步阐述的， 多个磁场源 110 在此 基本沿第一轴承圈 230 的整个周向设置， 或者在以第一轴承圈为中心点的确定的角度范围 内沿其周向设置， 在与之直接相邻的另外的确定角度范围内未设置磁场源。 0071 第二轴承圈 240 设计为直线电动机的定子并且相。
40、应地包括由至少两个沿其周向 的至少一部分相邻设置的线圈 170 构成的组 190( 图 2 未显示 )。在磁场源 110 和线圈 170 之间构成相应的缝隙 180， 磁场源 110 和线圈 170 的磁场通过缝隙 180 产生相互作用。 0072 在图 2 显示的轴承 200 的实施例中， 磁场源 110 设置在内圈 280 上， 线圈 170 设置 在外圈 290 上， 并且因此构成了用于转子叶片 220 的直接驱动， 进而避开了传动机构的使 用。不言而喻地， 在其他实施例中第一轴承圈 230 和第二轴承圈 240 在内圈和外圈的表达 上可以互换。在这种情况中， 内圈 280 对应第二轴承。
41、圈 240 和转子叶片 220， 同时外圈 290 对应第一轴承圈 230 和转子 210。 0073 即使图 2 所示的按照一种实施例的轴承 200 是单列球轴承， 在其他实施例中也不 限制轴承为这种类型。因此， 相应地轴承 200 例如可以设计为双列或多列轴承。也可以使 用球体以外的其他形状的滚子250。 因此， 同样例如使用筒形、 圆柱形、 针形或锥形滚子作为 滚子250。 也可以基于双列角接触球轴承， 例如四点接触球轴承转化实施例。 按照一种实施 例的轴承 200 也可以实施为滑动轴承。 0074 在结合图 4 进一步解释和说明按照一种实施例的轴承俯视图之前， 应该首先结合 图 3 阐。
42、述， 如何理解 “以参照一个中心点的某一角度安置两个相邻的对象” 。 0075 因此图 3 显示了第一对象 300-1 和第二对象 300-2 相邻地布置。如前所述， 这意 味着在两个对象 300 之间设置另外的相同类型或近似的对象 300。对象 300 还指向在图中 以 “X” 表示的中心点 310。对象 300 相应地分别具有优选方向 320-1 和 320-2， 对于所述优 选方向例如是对象 300 的外棱边、 磁化或其他特征化的指向。 0076 对象 300 指向中心点 310 意味着这样的情况， 其优选方向 320 指向相同的中心点 310。相应地连接中心点 310 和各个对象 30。
43、0 的连接直线 330-1 和 330-2 平行于两个对象 300 的优选方向 320。 0077 在图 3 所示的情况中， 对象 300 各自恰好具有相应的指向共同的中心点 310 的优 选方向320。 在其他情况中， 相应的优选方向320虽然属于对象300， 但是不指向中心点310， 则连接标记为 X 的中心点和相应对象 300 的连接直线 330 与相应对象的优选方向 320 构成 对于所有对象 300 都相同的夹角。首先描述的情况是具有普遍性的第二种情况的特殊情 况， 其中相应角度为 0。 说 明 书 CN 102996655 A 9 8/12 页 10 0078 对象 300 例如是。
44、指线圈 170 或也可以指磁场源 110。根据所赋予的相应对象 300 的含义， 例如可以通过其几何构造、 也就是通过其外形、 又或是通过功能特征， 来设定相应 的优选方向 320。因此例如在磁场源 110 的情况中磁性或由磁场源产生或可产生的磁场表 示优选方向 320。与之相关地， 必要时不用考虑由交变极性引起的角度 ( 约 180 )。同样 地， 在为线圈 170 的情况中， 由线圈产生或可产生的磁场作为优选方向 320。根据具体的实 施形式， 相应地也可以不考虑由错接和 / 或绕组方向引起的角度 ( 约 180 )。作为备选或 补充， 在此明显同样可以使用线圈 170 的几何构造、 例如。
45、由线圈绕组确定的平面法向。 0079 前述角度即为由相关连接直线330相互构成的夹角340。 如前所述， 上下文中的中 心点 310 应理解为一个在按照一种实施例的轴承 100 的轴线或转轴线上的， 又或是在轴承 圈 230、 240 的对称轴线或转轴线上的点， 例如是设置在垂直于所涉及的结构的平面内的任 意一个点。 0080 图 4 显示了按照一种实施例的具有第一轴承圈 230 的轴承 200 的俯视图， 在此与 图 2 所示的轴承 200 不同的是， 第一轴承圈 230 是外圈 290。相应地， 第二轴承圈 240 设计 为轴承 200 的内圈 280。多个 350 磁场源 110 与第一。
46、轴承圈 230 机械连接。磁场源 110 在 这种轴承 200 的实施例中基本上沿第一轴承圈 230 的整个周向布置。两个彼此相邻布置的 磁场源 110 相应地产生具有交变极性的磁场。在图 4 中通过黑色和白色的磁场源 110 表示 上述情况。两个在图 4 中标记为磁场源 110-1 和 110-2， 如此前图 1 所描述的， 进行相应设 置。 0081 轴承200还具有至少一个由线圈170构成的组190， 其中为了简化视图仅在图4的 中标记了一个。确切的说， 轴承 200 在图 4 中总共具有四个由线圈 170 构成的组 190-1， ， 190-4。由线圈 170 构成的组 190 中的线。
47、圈 170 在此分别设置在共同的轭架 140 上， 在轭架 140 上仅设置各个组 190 的线圈 170。由线圈 170 构成的组 190 以及多个 350 磁场源 110 因此分别构成如图 1 所述的直线电动机 100-1， 100-4。 0082 由线圈 170 构成的全部四个组 190 在这种实施例的轴承 200 中是相同的， 但是围 绕第一和第二轴承圈 230、 240 的共同的中心点 310， 这四个组 190 分别旋转约 90地布置。 在此， 组 190 分别延伸约 22的角度范围 380， 为了简化图 4 的视图仅结合组 190-1 显示。 当然在其他的实施例中， 由线圈 17。
48、0 构成的组 190 也可以不是约 22的角度范围 380。必 要时也可以将组 190 设计为不同的。单独的组 190 的各个角度范围 380 因此可以更大或更 小。 0083 角度范围 380 在此典型地定义为， 可以完全包括每个由线圈 170 构成的组 190 的 最小的角度范围。显然在其他实施例中， 也可以采用更少或更多数量的由线圈 170 构成的 组 190。因此可以只设一个由线圈 170 构成的组 190。但是同样也可以设置两个、 三个或多 于四个组 190。 0084 在按照一种实施例的轴承 200 中， 每一个由线圈 170 构成的组 190( 与组 190 的数 量无关 ) 典。
49、型地相对中心点 310 以最大 30的最小角度范围 380 设置。其中， 这种驱动装 置的设计结构最终不再被表示为直线电动机100。 在其他实施例中， 角度范围380也可以限 制在最高 25、 20、 或 15。 0085 因此在轴承 200 的多个实施例中， 第二轴承圈 240 的另一角度范围 400 直接与完 全安置了由线圈170构成的组190的第二轴承圈240的角度范围380邻接， 在角度范围400 说 明 书 CN 102996655 A 10 9/12 页 11 中不设置线圈， 即没有线圈。第二轴承圈 240 的其他角度范围 400 通常至少为 30、 45、 75、 100或 120。 0086 如已结合图 1 和图 2 所述， 磁场源 110 分别包含永磁体， 例如钕铁硼磁性材料， 或 也可以包含线圈。显然磁场源 110 同样可以是两种技术的。