專利名稱：風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子，其具有輪轂，在該輪轂上保持 有至少一個轉(zhuǎn)子葉片，其中該輪轂設(shè)有外殼件，該外殼件具有與轉(zhuǎn)子葉片 配合的基本圓形的開口，并且該轉(zhuǎn)子葉片能環(huán)繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明還 涉及一種具有上述轉(zhuǎn)子的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
改變風(fēng)力發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片迎角(所謂的節(jié)距調(diào)整)是已知 的。這一點例如可以以如下的方式實現(xiàn)，即各個轉(zhuǎn)子葉片在其靠近轉(zhuǎn)子 輪轂的末端上具有齒圏，其旋轉(zhuǎn)軸線與各自轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線同軸定 向。該齒圏與安裝在輪轂內(nèi)部的電動機的齒輪嚙合。電動機的齒輪沿一 個旋轉(zhuǎn)方向或者另一個旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)使所配套的轉(zhuǎn)子葉片環(huán)繞其縱 軸線旋轉(zhuǎn)運動。因此通過相應(yīng)控制電動機可以調(diào)整所配套轉(zhuǎn)子葉片的迎 角，也就是轉(zhuǎn)子葉片或多或少地"迎風(fēng)"轉(zhuǎn)動。
為了精確控制或者調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片的迎角并因此為了整體調(diào)整風(fēng)力 發(fā)電設(shè)備，要求測定實際迎角，也就是轉(zhuǎn)子葉片的瞬間實際角位置。這 一點例如可以以如下方式實現(xiàn)，即為轉(zhuǎn)子葉片分配一個旋轉(zhuǎn)傳感器，其 通過傳動機構(gòu)和齒輪與轉(zhuǎn)子葉片的齒圏嚙合。轉(zhuǎn)子葉片迎角的調(diào)整由齒 輪進行并通過傳動機構(gòu)傳送到旋轉(zhuǎn)傳感器上。因而如有必要迎角的少量 變化基于傳動比導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)傳感器的轉(zhuǎn)數(shù)增加，從而達到很高的分辨率。
但傳動機構(gòu)具有如下缺點其由于其機械結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致在測定迎角時 不精確。
可以替代的是，利用液壓裝置調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片的迎角。例如，為此可 以設(shè)有一個或者多個線性作用的液壓缸，所述液壓缸通過機械連接影響 轉(zhuǎn)子葉片的迎角。
在這種情況下為了測定轉(zhuǎn)子葉片的瞬間實際角位置，可以設(shè)有線性 行程傳感器，其與液壓缸連接并檢測其調(diào)整行程。但這種替代方案的缺點是，液壓缸線性檢測的調(diào)整行程必須換算成 角度，這導(dǎo)致不精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子，其中可以高精確 度測定轉(zhuǎn)子葉片的迎角。
該目的依據(jù)本發(fā)明通過一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子得以實現(xiàn)。該目的 同時通過一種具有上述轉(zhuǎn)子的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備得以實現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子具有輪轂，在該輪轂上保持有至少一個轉(zhuǎn)子葉 片。輪轂具有外殼件，其具有與轉(zhuǎn)子葉片配合的基本圓形的開口。此外， 轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)成為可環(huán)繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。依據(jù)本發(fā)明具有第一部件，其構(gòu) 成為弧形并設(shè)置在外殼件的開口區(qū)域內(nèi)?；⌒涡螤钆c轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線 基本上同軸定向。此外具有第二部件，其安裝在轉(zhuǎn)子葉片上并在轉(zhuǎn)子葉 片的旋轉(zhuǎn)運動時基本上沿第一部件的弧形形狀運動。電子裝置構(gòu)成為使 得其產(chǎn)生電信號并通過第一部件輸送。第二部件構(gòu)成為使得電信號受第 二部件的影響。受影響的信號然后輸送到電子裝置，并且電子裝置從受 影響的信號中測定轉(zhuǎn)子葉片與外殼件相關(guān)的角位置。
在依據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)整不是像現(xiàn)有 技術(shù)中那樣間接測定，而是直接測定。通過這種直接測定達到比現(xiàn)有技術(shù) 明顯更高的精度。
轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整的上述直接測定以如下方式實現(xiàn)，即在轉(zhuǎn)子輪轂的視為 位置固定的外殼件上安裝有弧形形狀的第 一部件，在可環(huán)繞其縱軸線旋轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)子葉片上安裝有第二部件，并且在轉(zhuǎn)子葉片沿第一部件的弧形形狀旋 轉(zhuǎn)運動時測定第二部件的行程。這例如可以利用渡越時間測量或者電阻測 量或者電感測量或者電容測量進行。由于直接測定行程而消除現(xiàn)有技術(shù)中 例如由于中間連接的部件產(chǎn)生的那種誤差。
特別有利的是，具有磁致伸縮傳感器，其具有作為第一部件的棒形 接收器和作為第二部件的磁鐵。棒形接收器構(gòu)成為弧形。電子裝置的電 信號輸送到該接收器。電信號至少部分由磁鐵反射。電子裝置可以從反 射信號的渡越時間中得出磁鐵的角位置并因此得出轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)整。
5使用磁致伸縮傳感器測定轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)整可以極其簡單和低成本 地實現(xiàn)本發(fā)明，同時可以達到極高的精度和分辨率。另一個主要優(yōu)點在 于，磁致伸縮傳感器是一種無接觸式工作的系統(tǒng)，其中磁鐵與接收器之 間不存在連接線或者類似物。
此外特別有利的是，轉(zhuǎn)子葉片設(shè)有齒圏，其旋轉(zhuǎn)軸線與轉(zhuǎn)子葉片的 縱軸線同軸定向，并且第二部件安裝在齒團上。因此直接對用于改變調(diào) 整的那個部件上進行測量得到轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整。


本發(fā)明的其他特征、應(yīng)用和優(yōu)點來自附圖所示本發(fā)明實施例的下列 說明。在此方面，所說明或者所示的所有特征本身或者以任意的組合均 構(gòu)成本發(fā)明的主題，與其在權(quán)利要求書中的概括或者其追溯適用無關(guān)以
及與其說明書或附圖中的格式或圖示無關(guān)。其中
圖l示出依據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的齒圏的示意俯視 圖；以及圖2示出圖l齒圏的立體放大局部圖。
具體實施例方式
風(fēng)力發(fā)電設(shè)備例如具有三葉片式的轉(zhuǎn)子，其輪轂通?？尚D(zhuǎn)地保持 在吊艙上。整個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線基本水平定向。
轉(zhuǎn)子的每個單個轉(zhuǎn)子葉片可環(huán)繞其縱軸線調(diào)整。這通常也稱為節(jié)距 調(diào)整。因此可以改變轉(zhuǎn)子葉片的迎風(fēng)面。各個轉(zhuǎn)子葉片因此可以或多或 少地"迎風(fēng)"調(diào)整，從而使整個轉(zhuǎn)子受到較弱或者較強的驅(qū)動。
圖l示出單個轉(zhuǎn)子葉片，確切地說是沿轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線朝向整個 轉(zhuǎn)子的輪轂方向的觀察角度。轉(zhuǎn)子的已經(jīng)提到的旋轉(zhuǎn)軸線、也就是整個 轉(zhuǎn)子所環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線在圖1中采用附圖符號IO標注。轉(zhuǎn)子葉片 的所提到的縱軸線、也就是轉(zhuǎn)子葉片出于節(jié)距調(diào)整目的進行旋轉(zhuǎn)所環(huán)繞 的縱軸線，在圖1中垂直于圖平面并因此表示為具有附圖符號12的十 字。
為了改變調(diào)整，每個轉(zhuǎn)子葉片在其靠近轉(zhuǎn)子輪轂的末端上設(shè)有齒圏 15。齒圏15的旋轉(zhuǎn)軸線與轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線12同軸定向。齒圏15通過徑向向內(nèi)定向的齒構(gòu)成。齒圏15具有預(yù)先規(guī)定的內(nèi)徑和外徑。齒圏 15例如固定在轉(zhuǎn)子葉片的自由端上并具有大約轉(zhuǎn)子葉片那里的直徑。圖 l僅部分示出齒圏15的齒。
轉(zhuǎn)子葉片的齒圏15與轉(zhuǎn)子輪轂的具有圓形開口的外殼件16配合。開 口與轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線12基本同軸定向。開口的內(nèi)徑略大于齒圏15的外 徑。齒圏15設(shè)置在開口的內(nèi)部并在那里可以環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子輪轂的內(nèi)部空間內(nèi)和基本在外殼件16開口的區(qū)域內(nèi)具有與齒 圏15嚙合的齒輪18。齒輪18由電動機直接或者間接驅(qū)動。電動機和齒 輪18固定在輪轂的內(nèi)部空間內(nèi)并因此固定在轉(zhuǎn)子的輪轂上。
齒輪18的旋轉(zhuǎn)使齒圏15環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)軸線進行旋轉(zhuǎn)運動，從而同樣 意味著，轉(zhuǎn)子葉片環(huán)繞其縱軸線12旋轉(zhuǎn)并因此改變轉(zhuǎn)子葉片的迎角。 在轉(zhuǎn)子葉片環(huán)繞其縱軸線12進行旋轉(zhuǎn)運動時，輪轂的外殼件16是位置 固定的部件，盡管輪轂與轉(zhuǎn)子葉片可以整體上環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線IO旋轉(zhuǎn)。
圖2再次示出與轉(zhuǎn)子葉片配套的齒圏15和與輪轂配套的外殼件16。 可以看出，外殼件16的開口能夠引導(dǎo)齒圏15并因此引導(dǎo)所配套的轉(zhuǎn)子 葉片。齒圏15因此可以——如已經(jīng)介紹的那樣——在該開口的內(nèi)部旋 轉(zhuǎn)。
在本實施例中，為輪轂的外殼件16和轉(zhuǎn)子葉片的齒圏15分配一個 磁致伸縮傳感器20。磁致伸縮傳感器的基本工作原理是公知的并例如可 以參閱DE 101 64 121 C2。
磁致伸縮傳感器20具有接收器21，其構(gòu)成為棒形并沿外殼件16的 開口設(shè)置成弧形。接收器21固定在外殼件16上。接收器21的長度可 以在開口預(yù)先規(guī)定的角度范圍上延伸。接收器21的一端與電子裝置22 連接，該電子裝置固定在外殼件16上并在圖2中例如作為盒形部件示 出。電線23與該電子裝置22連接。
齒圏15上固定有與接收器21配合的磁鐵25。在齒圏15旋轉(zhuǎn)運動 時，磁鐵25沿接收器21的弧形形狀運動，其中磁鐵25和接收器21的 配合、特別是其彼此間的距離基本上相同。
在磁致伸縮傳感器20中，由電子裝置22產(chǎn)生電信號并輸送到接收器21。該信號從電子裝置22出發(fā)沿弧形接收器21向接收器21自由端 的方向上運行。如果信號到達磁鐵25，那么該信號的至少一部分被反射 并因此又向后朝電子裝置22的方向運行。反射的信號由電子裝置接收、 識別和分析處理。特別是從反射信號的渡越時間中，可以得出反射信號 的返回行程并由此測定磁鐵25的角位置。這種角位置一一如所介紹的 那樣一一與轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)整相應(yīng)。
在另一個實施例中，取代磁致伸縮傳感器20可以設(shè)有歐姆傳感器。 在這種情況下，可以設(shè)有與接收器類似設(shè)置的電阻導(dǎo)軌，為其分配固定 在齒圏上的耗電器，其中耗電器通過特別是柔性的連接線與電子裝置連 接。耗電器的角位置確定電阻導(dǎo)軌的有效長度并因此確定可通過柔性導(dǎo) 線輸出的電信號的數(shù)值。
在另一個實施例中，可以設(shè)有電感傳感器。在這種情況下，接收器 可以構(gòu)成為弧形繞組的線圏并且耗電器構(gòu)成為弧形的棒狀磁鐵。耗電器 的角位置確定線圏和棒狀磁鐵的疊加，這種疊加從它那方面影響由電子 裝置接收的信號。
在另一個實施例中，可以設(shè)有電容傳感器。在這種情況下，接收器和 耗電器可以分別構(gòu)成作為弧形的電容片。耗電器的角位置確定這兩個片的 疊加。這種疊加影響輸送到接收器的電信號。
代替齒圏15，為了改變轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)整也可以使用與轉(zhuǎn)子葉片連接 的一個或者多個液壓缸。
在任何情況下均存在第一部件，其弧形地在預(yù)先規(guī)定的角度范圍上 基本上沿輪轂外殼件16的開口延伸，其中該弧形與轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線 基本上同軸定向。此外具有第二部件，其安裝在轉(zhuǎn)子葉片上并在旋轉(zhuǎn)運 動時沿第 一部件運動。通過弧形的第 一部件輸送的受第二部件影響的電 信號。電子裝置從受影響的信號中測定(可旋轉(zhuǎn)的)轉(zhuǎn)子葉片與輪轂(位 置固定的)外殼件16相關(guān)的角位置。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子，具有輪轂，在所述輪轂上保持有至少一個轉(zhuǎn)子葉片，其中所述輪轂設(shè)有外殼件(16)，其具有與轉(zhuǎn)子葉片配合的基本圓形的開口，并且所述轉(zhuǎn)子葉片能環(huán)繞其縱軸線(12)旋轉(zhuǎn)，其特征在于，具有第一部件，其構(gòu)成為弧形并設(shè)置在所述外殼件(16)的開口區(qū)域內(nèi)，其中，弧形形狀與所述轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線基本上同軸定向，具有第二部件，其安裝在轉(zhuǎn)子葉片上并在轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)運動時基本上沿第一部件的弧形形狀運動，具有電子裝置(22)，其構(gòu)成為使得其產(chǎn)生電信號并通過第一部件輸送，第二部件構(gòu)成為使得電信號受第二部件的影響，受影響的信號輸送到電子裝置(22)，電子裝置(22)構(gòu)成為使得其從受影響的信號中測定轉(zhuǎn)子葉片與外殼件(16)相關(guān)的角位置。
2. 如權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子，其中，具有磁致伸縮傳感器(20)， 其具有作為第一部件的棒形接收器(21)和作為第二部件的磁鐵(25)。
3. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，具有歐姆傳感器，其具有作 為第一部件的電阻導(dǎo)軌和作為第二部件的耗電器，其中耗電器與電子裝置連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，具有電感傳感器，其具有作 為第一部件的線圏和作為第二部件的弧形的棒狀磁鐵。
5. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，具有電容傳感器，其具有分 別作為第一部件和第二部件的電容器片。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述第一部件沿 所述輪轂的外殼件(16)的開口設(shè)置。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述電子裝置安 裝在所述輪轂的外殼件(16)上。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片設(shè)有齒圏(15)，其旋轉(zhuǎn)軸線與所述轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線(12)同軸定向， 并且所述第二部件安裝在所述齒圏(15)上。
9. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片與 液壓缸連接。
10. —種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具有如權(quán)利要求1至9中任一項所述的轉(zhuǎn)子。
11. 如權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其中，所測定的轉(zhuǎn)子葉片 的角位置用于調(diào)整整個風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有輪轂，在輪轂上保持有至少一個轉(zhuǎn)子葉片，輪轂具有外殼件，其具有與轉(zhuǎn)子葉片配合的基本圓形的開口，并且轉(zhuǎn)子葉片可環(huán)繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。具有第一部件，其構(gòu)成為弧形并設(shè)置在外殼件的開口區(qū)域內(nèi)，其中弧形形狀與轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線基本上同軸定向。具有第二部件，其安裝在轉(zhuǎn)子葉片上并在轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)運動時基本上沿第一部件的弧形形狀運動。具有電子裝置，其構(gòu)成為使得其產(chǎn)生電信號并通過第一部件輸送。第二部件構(gòu)成為使得電信號受第二部件的影響。受影響的信號輸送到電子裝置。電子裝置構(gòu)成為使得其從受影響的信號中測定轉(zhuǎn)子葉片與外殼件相關(guān)的角位置。
文檔編號F03D1/06GK101469667SQ20081013320
公開日2009年7月1日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者恩斯特·哈爾德 申請人:霍斯特塞德爾兩合公司