[發明專利]環形發電機

有效

• 申請號: 200980149888.2
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102246395A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 維爾科·古德韋爾
• 申請（專利權）人: 艾勞埃斯·烏本
• 主分類號: H02K5/04
• 分類號: H02K5/04;H02K5/20;H02K7/18;H02K9/04;H02K9/10;H02K9/16;H02K9/18;F03D9/00;F03D1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

技術領域

本發明涉及一種風能設備的環形發電機。此外，本發明涉及一種用于控制風能設備的方法，并且本發明涉及一種風能設備。

背景技術

風能設備借助于電動發電機將從風中獲得的機械功轉化為電能。在此，環形發電機是一種緩慢轉動的發電機，所述發電機無需在發電機的電樞和機械轉子之間的傳動裝置，所述機械轉子具有轉子葉片。為了所述目的，所述環形發電機具有多個極。數量能夠在20直到84個極的數量級中，并且還能更多。在此，所述環形發電機具有與它的軸向延伸相比相對大的直徑。具有7兆瓦或者以上的額定功率的現代的風能設備的環形發電機例如具有在空氣隙上的大致10米的直徑，相反地，所述空氣隙沿軸向的延伸在1米的范圍內。在此，所述空氣隙是已知的在電動發電機的定子和電樞之間的間隙。所述電樞和/或所述定子在這種情況下基本上具有環形的形狀，這是可以命名為環形發電機的原因。

由于風能設備的環形發電機的電樞的緩慢的轉動速度，——作為額定轉速，所述轉動速度能夠在大致5到50轉/分鐘的范圍內，特別是10到30轉/分鐘的范圍內——，通過與所述電樞機械地固定連接的螺旋槳的自冷卻是不可能的，或至少是低效的。與此相比，參照其它發電機，所述發電機在風能設備中與增加的傳動裝置共同使用，并且具有在每分鐘幾千轉的范圍內的額定轉速。這樣的發電機的解決方案不可應用在緩慢轉動的環形發電機上。

從DE?109?36?591?A1中已知一種用于作為外電樞的無傳動裝置的風能轉換器的發電機。在那里在吊艙的外部設置發電機的整個起磁性作用的部分。由于冷卻的原因，特別提出一種外電樞，在所述外電樞中沿徑向觀察，所述電樞設置在定子的外部。支承臂從設置在定子內部的支承裝置導向外置的電樞。所述電樞的支承臂同時構成為葉片，以便將冷空氣輸送到所述定子的冷卻管道中。但是，這樣的構造是極其復雜和昂貴的。

在DE?10?2004?046?700?B4中為具有作為內電樞的環形發電機的風能設備提出，通過在吊艙外殼中的通風裝置將空氣壓進吊艙中并且穿過環形發電機的空氣隙，以便因此冷卻所述環形發電機。

作為通常的其它現有技術參見下述文獻：DE?196?36?591?A1、DE?102?46?690?A1、DE?600?21?492?T2、DE?196?08?286?B4、DE?600?29?977?T2、EP?1?837?519?A2以及DE?102?33?947?A1。

為了提高環形發電機的冷卻，所述定子，特別是定子環，可以提供用于水冷卻，特別是用于引導水流。但是，在這種情況下不利的是，由于應用水冷卻，特別是對如定子環的金屬物體基本上要承受腐蝕危險。

發明內容

因此，本發明的目的是，盡可能改進一種環形發電機，特別是提高和/或更有效地構成環形發電機的冷卻，或者提出至少一種可選的環形發電機。

因此，根據本發明提出一種根據權利要求1所述的環形發電機。風能設備的將從風中獲得的機械功轉化為電能的這樣的環形發電機具有定子和可相對于定子圍繞轉動軸線轉動地安裝的電樞。在這里結合所述環形發電機，使用術語電樞來代替轉子，以便避免與風能設備的機械轉子的可能的混淆，所述機械轉子基本上由轉子輪轂和至少一個、通常三個轉子葉片形成。所述術語電樞的使用在任何情況下不應對使用的發電機類型給以提示。但是，優選應用同步發電機。

所述定子基本上具有用于容納具有定子繞組的疊片組的環繞的定子環。所述電樞的相對于定子的轉動運動在所述疊片組中激發交變磁場，這又導致在所述定子繞組中的電流，并且由于損失造成所述定子的溫升。

所述定子環具有用于通過氣流冷卻所述定子的冷卻管道。因此提供附加的空氣冷卻。這樣的冷卻管道可用于主動的冷卻和被動的冷卻，或者設置為兩者的結合。因此，在所述主動的冷卻的情況下產生人造氣流，以用于冷卻。

根據本發明，所述環形發電機構成為內電樞。相應地，所述電樞在所述定子的內部轉動。例如在電樞和定子之間的所述空氣隙基本上構成為(短的)圓柱形外殼。在這方面還包括如下結構，在所述結構中所述空氣隙沿軸向方向具有略微減少或增加的直徑，并且因此類似于錐形段。在這種情況下所述電樞特別是作為環形件沿徑向方向設置在同樣是環形的定子的內部。所述定子作為外環固定地設置。

優選的是，提供至少一些用于通過加壓的氣流主動冷卻的冷卻管道，并且可選地或者同時提供一些用于通過所述風被動冷卻的冷卻管道。特別是設有產生氣流裝置，并且所述相關的用于主動冷卻的冷卻管道具有用于使相關的氣流流入或流出的孔。優選可提供一些用于主動冷卻和另一些用于被動冷卻的冷卻管道。