專利名稱：風(fēng)能設(shè)備和用于風(fēng)能設(shè)備的能量傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
風(fēng)能設(shè)備用于將風(fēng)的動能利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換成電能，用于使電能例如饋入到電的能 量傳遞網(wǎng)里面。風(fēng)流的運動能量作用于轉(zhuǎn)子葉片上，它們裝配在轉(zhuǎn)子輪轂上并且在風(fēng) 流中置于旋轉(zhuǎn)運動。該旋轉(zhuǎn)運動直接或利用傳動機構(gòu)傳遞到發(fā)電機，它將動能轉(zhuǎn)換成電 能。包括發(fā)電機的傳動系在常見的風(fēng)能設(shè)備中設(shè)置在裝配在塔架上的吊艙里面。
背景技術(shù)：
風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片具有空氣動力學(xué)的輪廓，它引起壓力差，它由于轉(zhuǎn)子葉片 的吸入側(cè)與壓力側(cè)之間的流速差引起。由所述壓差產(chǎn)生作用于轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩，它影響轉(zhuǎn) 子的速度。風(fēng)能設(shè)備主要具有水平的旋轉(zhuǎn)軸。在這種風(fēng)能設(shè)備中通常利用伺服電機實現(xiàn)吊 艙的風(fēng)向跟蹤。在此通過方位軸承與塔架連接的吊艙圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)。三轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子與單葉片、雙葉片或四葉片轉(zhuǎn)子相比已經(jīng)獲得成功，因為三 葉片轉(zhuǎn)子在振動技術(shù)方面可以更簡單地制成。在具有偶數(shù)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子中，在轉(zhuǎn)子葉 片上由于風(fēng)陰影效應(yīng)起作用的傾翻力通過以180度錯開對置的轉(zhuǎn)子葉片強化，由此對機 構(gòu)和材料提出更高的要求。具有5至7個轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子導(dǎo)致在數(shù)學(xué)上相對復(fù)雜描述的 空氣動力學(xué)狀態(tài)，因為空氣流在轉(zhuǎn)子葉片上相互影響。此外這種轉(zhuǎn)子不能提高收益，它 們在經(jīng)濟特性方面與三葉片轉(zhuǎn)子相比產(chǎn)生更高費用。風(fēng)能設(shè)備通常具有用于調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片的槳距驅(qū)動系統(tǒng)。通過調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片的迎 風(fēng)角改變轉(zhuǎn)子葉片的吸入側(cè)與壓力側(cè)之間的流速差。這又影響到作用于轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)子速度。為了使槳距驅(qū)動和控制系統(tǒng)提供運行需要的電能，它在傳統(tǒng)的風(fēng)能設(shè)備中通過 滑環(huán)從吊艙傳遞到設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂中的耗電器。通過滑環(huán)也多重地傳遞用于槳距驅(qū)動 和控制系統(tǒng)的狀態(tài)和控制信號?；h(huán)處于機械磨損并且是風(fēng)能設(shè)備中的顯著的潛在故障 源。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是，實現(xiàn)一種風(fēng)能設(shè)備，其槳距驅(qū)動和控制系統(tǒng)可靠且結(jié)實 地相對于外部環(huán)境條件得到供能，并且為此給出適合的系統(tǒng)部件。所述目的按照本實用新型通過一種風(fēng)能設(shè)備來實現(xiàn)，其具有-轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括支承在吊艙上的轉(zhuǎn)子輪轂和多個分別能夠利用電驅(qū)動裝置調(diào) 整的轉(zhuǎn)子葉片，-與轉(zhuǎn)子連接的發(fā)電機，-與轉(zhuǎn)子軸承同心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)傳遞器，用于給多個設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的耗電器 供能，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的與吊艙連接的初級部件，[0013]-旋轉(zhuǎn)傳遞器的設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的且隨著所述轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)的次級部件，-連接在初級部件與電壓源之間的第一變頻器，用于由低頻電源電壓產(chǎn)生高頻激 勵電壓，-在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之間的第二變頻器，用于由高頻的變換 的激勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。此外，本實用新型還提出一種用于風(fēng)能設(shè)備的能量傳輸裝置，其具有-與風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子軸承同心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)傳遞器，用于對多個設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里 面的耗電器供能，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的與吊艙連接的初級部件，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面且隨著所述轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)的次級部件，-連接在初級部件與電壓源之間的第一變頻器，用于由低頻電源電壓產(chǎn)生高頻 激勵電壓，-在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之間的第二變頻器，用于由高頻的變換 的激勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。按照本實用新型的風(fēng)能設(shè)備具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括支承在吊艙上的轉(zhuǎn)子輪轂和 多個分別可以利用電驅(qū)動裝置調(diào)整的轉(zhuǎn)子葉片。發(fā)電機與轉(zhuǎn)子連接。與轉(zhuǎn)子軸承同心設(shè) 有旋轉(zhuǎn)傳遞器(Drehiiber-trager)，它用于對多個設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的耗電器供能。旋 轉(zhuǎn)傳遞器的初級部件與吊艙連接。旋轉(zhuǎn)傳遞器的次級部件設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面且隨著所 述輪轂旋轉(zhuǎn)。所述風(fēng)能設(shè)備還包括連接在初級部件與電壓源之間的第一變頻器，用于由 低頻電源電壓產(chǎn)生高頻激勵電壓。此外設(shè)有在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之間 的第二變頻器，用于由高頻的變換的激勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。根據(jù)一種優(yōu)選方 案，所述旋轉(zhuǎn)傳遞器集成到轉(zhuǎn)子軸承里面。代替第二變頻器，可以設(shè)有用于由高頻的變換的激勵電壓產(chǎn)生直流電壓的整流 器，它在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之間。此外旋轉(zhuǎn)傳遞器可以是使轉(zhuǎn)子與發(fā) 電機連接的傳動機構(gòu)的組成部分，并且在轉(zhuǎn)子側(cè)的傳動機構(gòu)軸端上通過電插接連接提供 高頻交流電壓。按照本實用新型的風(fēng)能設(shè)備能夠運行可靠且不受維修限制地給設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂 中的耗電器供以電能。這一點尤其對于離岸風(fēng)能設(shè)備具有重要意義。按照本實用新型的 風(fēng)能設(shè)備尤其由于使用高頻激勵電壓，對于旋轉(zhuǎn)傳遞器相對由風(fēng)力施加在轉(zhuǎn)子和吊艙上 的彎矩而言更結(jié)實，對于初級部件與次級部件之間的氣隙寬度變化沒有不利影響。此外 旋轉(zhuǎn)傳遞器能夠傳遞足夠大的持久功率，用于驅(qū)動至少3個槳距驅(qū)動和控制系統(tǒng)。對應(yīng)于本實用新型的有利改進(jìn)方案，使發(fā)電機的動子可以隨著轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)， 并且使動子繞組連接在旋轉(zhuǎn)傳遞器的次級部件上。這一點能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能設(shè)備的緊湊且成 本有利的結(jié)構(gòu)。對應(yīng)于另一有利的改進(jìn)方案，可以使旋轉(zhuǎn)傳遞器集成到轉(zhuǎn)子軸承里面，并且轉(zhuǎn) 子軸承可以集成到使轉(zhuǎn)子與發(fā)電機連接的傳動機構(gòu)的驅(qū)動側(cè)的軸承里面。通過這種方式 可以使轉(zhuǎn)子、傳動機構(gòu)、軸承以及旋轉(zhuǎn)傳遞器有效地相互協(xié)調(diào)并且實現(xiàn)節(jié)省空間的風(fēng)能 設(shè)備結(jié)構(gòu)。對應(yīng)于本實用新型的優(yōu)選改進(jìn)方案，所述高頻激勵電壓具有超過25kHz的頻率。通過這種方式可以減小由于風(fēng)能設(shè)備運行對人的聲干擾。
下面借助于附圖的實施例詳細(xì)描述本實用新型。附圖中圖1示出風(fēng)能設(shè)備的第一變型，具有按照本實用新型的能量傳輸裝置，圖2示出風(fēng)能設(shè)備的第二變型，具有按照本實用新型的能量傳輸裝置，圖3示出風(fēng)能設(shè)備的第三變型，具有按照本實用新型的能量傳輸裝置，圖4示出按照圖3的能量傳輸裝置的旋轉(zhuǎn)傳遞器的初級部件和次級部件的橫截面 圖。
具體實施方式
在圖1中所示的風(fēng)能設(shè)備具有轉(zhuǎn)子1，它包括支承在吊艙2上的轉(zhuǎn)子輪轂11和多 個轉(zhuǎn)子葉片12，轉(zhuǎn)子葉片12可以分別利用獨立的槳距系統(tǒng)121調(diào)整。該轉(zhuǎn)子1通過傳動 機構(gòu)5和離合器6與發(fā)電機3連接。此外在圖1中所示的風(fēng)能設(shè)備具有能量傳輸裝置4，它包括與轉(zhuǎn)子軸承13同心設(shè) 置的旋轉(zhuǎn)傳遞器，用于對設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂11里面的槳距系統(tǒng)121供能。所示旋轉(zhuǎn)傳遞器 的環(huán)形的初級部件41通過轉(zhuǎn)子軸承13與吊艙2連接。該初級部件41和轉(zhuǎn)子軸承13可 以組成集成的系統(tǒng)部件。所述旋轉(zhuǎn)傳遞器還包括法蘭連接在轉(zhuǎn)子輪轂11上且隨著轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)的環(huán)形的 次級部件42。為了由低頻電源電壓產(chǎn)生高頻激勵電壓，設(shè)有第一變頻器43，它連接在初 級部件41與在圖1未詳細(xì)示出的電壓源之間。所述能量傳輸裝置4還包括第二變頻器 44，用于由高頻的變換的激勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。代替第二變頻器也可以設(shè)有 整流器，用于產(chǎn)生直流電壓。第二變頻器44連接在次級部件42和槳距系統(tǒng)121之間。在圖1中所示的風(fēng)能設(shè)備的旋轉(zhuǎn)傳遞器的初級部件41和次級部件42軸向相距地 設(shè)置在獨立的平面里面并且具有基本相同的直徑。在初級部件41與次級部件42之間軸 向延伸有旋轉(zhuǎn)傳遞器的氣隙，在氣隙中通過激勵電壓產(chǎn)生高頻電磁場。通過旋轉(zhuǎn)傳遞器也可以從槳距系統(tǒng)121傳遞控制和狀態(tài)信號，或者傳遞到槳距 系統(tǒng)121。對此備選地，也可以通過WLAN連接或者適合的其它無線連接傳遞控制和狀 態(tài)信號。在圖2所示的風(fēng)能設(shè)備與在圖1中所示的風(fēng)能設(shè)備不同，發(fā)電機3的動子32隨 著轉(zhuǎn)子輪轂11旋轉(zhuǎn)并且集成到轉(zhuǎn)子輪轂里面。在圖2中所示的風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子軸承13 連接在發(fā)電機3的定子31上。此外旋轉(zhuǎn)傳遞器的次級部件42與動子繞組相鄰地且與其 同心地設(shè)置。在圖3中所示的風(fēng)能設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)傳遞器，其初級部件41和次級部件42與按照 圖1的布置不同，相互間同心地設(shè)置在一個共同的平面里面(也見圖4)。旋轉(zhuǎn)傳遞器的 氣隙徑向在初級部件41與次級部件42之間延伸，它們具有不同的直徑。旋轉(zhuǎn)傳遞器和 轉(zhuǎn)子軸承13有利地形成集成的系統(tǒng)部件。本實用新型的應(yīng)用不局限于上述的實施例。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，具有-轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括支承在吊艙上的轉(zhuǎn)子輪轂和多個分別能夠利用電驅(qū)動裝置調(diào)整的 轉(zhuǎn)子葉片，-與轉(zhuǎn)子連接的發(fā)電機，-與轉(zhuǎn)子軸承同心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)傳遞器，用于給多個設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的耗電器供能，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的與吊艙連接的初級部件，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的且隨著所述轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)的次級部件， -連接在初級部件與電壓源之間的第一變頻器，用于由低頻電源電壓產(chǎn)生高頻激勵電壓，-在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之間的第二變頻器，用于由高頻的變換的激 勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)能設(shè)備，其中在旋轉(zhuǎn)傳遞器的次級部件上連接有動子繞組。
3.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能設(shè)備，其中初級部件和次級部件相互同心地設(shè)置在一 個共同的平面里面，并且其中旋轉(zhuǎn)傳遞器的氣隙徑向在初級部件與次級部件之間延伸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能設(shè)備，其中初級部件和次級部件軸向相距地設(shè)置在獨 立的平面里面，并且其中旋轉(zhuǎn)傳遞器的氣隙軸向在初級部件與次級部件之間延伸。
5.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能設(shè)備，其中所述旋轉(zhuǎn)傳遞器集成到轉(zhuǎn)子軸承里面。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)能設(shè)備，其中所述轉(zhuǎn)子軸承集成在使轉(zhuǎn)子與發(fā)電機連接的傳 動機構(gòu)的驅(qū)動側(cè)的軸承里面。
7.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能設(shè)備，其中所述高頻激勵電壓具有超過25kHz的頻率。
8.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能設(shè)備，其中代替第二變頻器，設(shè)有用于由高頻的變換 的激勵電壓產(chǎn)生直流電壓的整流器，該整流器在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之 間。
9.用于風(fēng)能設(shè)備的能量傳輸裝置，其特征在于，具有-與風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子軸承同心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)傳遞器，用于對多個設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的 耗電器供能，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的與吊艙連接的初級部件，-旋轉(zhuǎn)傳遞器的設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面且隨著所述轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)的次級部件， -連接在初級部件與電壓源之間的第一變頻器，用于由低頻電源電壓產(chǎn)生高頻激勵電壓，-在轉(zhuǎn)子輪轂中連接在次級部件與耗電器之間的第二變頻器，用于由高頻的變換的激 勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。
專利摘要本實用新型涉及一種風(fēng)能設(shè)備，它具有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括支承在吊艙上的轉(zhuǎn)子輪轂和多個分別可以利用電驅(qū)動裝置調(diào)整的轉(zhuǎn)子葉片。發(fā)電機與轉(zhuǎn)子連接。與轉(zhuǎn)子軸承同心設(shè)有旋轉(zhuǎn)傳遞器，它用于對多個設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面的耗電器供能。旋轉(zhuǎn)傳遞器的初級部件與吊艙連接。旋轉(zhuǎn)傳遞器的次級部件設(shè)置在轉(zhuǎn)子輪轂里面且隨著轉(zhuǎn)子輪轂旋轉(zhuǎn)。所述風(fēng)能設(shè)備還包括第一變頻器，用于由連接在初級部件與電壓源之間的低頻電源電壓產(chǎn)生高頻激勵電壓。此外設(shè)有第二變頻器，用于由連接在轉(zhuǎn)子輪轂中的次級部件與耗電器之間的高頻的變換的激勵電壓產(chǎn)生低頻的耗電器電壓。
文檔編號F03D11/00GK201794715SQ20102017800
公開日2011年4月13日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者R·-J·斯泰尼格韋格, V·克雷德勒 申請人:溫納吉股份公司, 西門子公司