專利名稱：控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械，更具體地，涉及控制風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 空氣隙尺寸的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)包括一個(gè)具有許多葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子往往安 裝在殼體或機(jī)艙內(nèi)，該殼體的位置設(shè)置在基座，例如構(gòu)架或管狀塔臺(tái)的 上部。至少某些已知的公用(事業(yè))級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)(即設(shè)計(jì)成用來(lái)向公用電網(wǎng)提供電力的風(fēng)力渦輪機(jī))可以具有幾個(gè)30米(98英尺)或更大 直徑的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子葉片將機(jī)械的風(fēng)能轉(zhuǎn)變成用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多發(fā)電機(jī) 的機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。這些發(fā)電機(jī)有時(shí)，但不總是，通過齒輪箱與轉(zhuǎn)子可 轉(zhuǎn)動(dòng)地相連接(聯(lián)接)。齒輪箱使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子原有的低轉(zhuǎn)動(dòng)速度逐步增 加，以便發(fā)電機(jī)高效率地把轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能變換成饋入到公用電網(wǎng)這的電 能。無(wú)傳動(dòng)裝置的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)也存在。在發(fā)電機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)子部件和定子部件通過空隙而隔開，該空隙有時(shí)稱 為空氣隙。相同的空氣隙有利于發(fā)電機(jī)的工作(或運(yùn)行)。在工作期間， 由安裝在轉(zhuǎn)子或定子上的多個(gè)永久磁鐵或繞線線圈磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿 過在轉(zhuǎn)子與定子之間所限定的一部分空氣隙。從而感應(yīng)出多個(gè)至少部分 地與磁場(chǎng)的大小和方向成比例的作用力。這些感應(yīng)的作用力包括，但不 限于，橫跨空氣隙的徑向力和軸向力以及扭力，因而有多個(gè)作用力作用 在轉(zhuǎn)子上。磁場(chǎng)通過空氣隙的傳輸至少部分地取決于每個(gè)感應(yīng)的磁化力 (或磁動(dòng)勢(shì)MMF)的大小和空氣隙徑向尺寸的預(yù)定的大小，該空氣隙 徑向尺寸就是轉(zhuǎn)子表面與定子表面之間的徑向距離。但是，通過葉片和 /或其它機(jī)構(gòu)可能在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生不對(duì)稱和/或瞬時(shí)載荷。這些不對(duì)稱和/或 瞬時(shí)載荷有時(shí)將會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使空氣隙的尺寸減小和/或改變 成不均tf。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在一個(gè)方面提供一種發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件，至少一個(gè)固定件，以及空隙控制系統(tǒng)。該固定件的位置這樣設(shè)置， 使得在所述旋轉(zhuǎn)件的 一部分與所述固定件的 一部分之間限定一個(gè)空隙。 該空隙構(gòu)形成有利于傳遞從中通過的可控的磁通量(或磁力線)。該控 制系統(tǒng)包括至少一個(gè)空隙測(cè)量組件，至少一個(gè)功率變換器，以及至少一 個(gè)控制器。該控制器以電子數(shù)據(jù)傳輸方式與該組件和該變換器相連接， 并且構(gòu)形成能通過調(diào)節(jié)該磁通量來(lái)調(diào)節(jié)該空隙的尺寸。本發(fā)明在另 一個(gè)方面提供一種控制發(fā)電機(jī)內(nèi)部的空隙尺寸的方法， 該發(fā)電機(jī)具有至少 一個(gè)旋轉(zhuǎn)件和至少 一個(gè)固定件，該固定件的位置這樣 設(shè)置，使得在所述旋轉(zhuǎn)件的 一部分與所述固定件的 一部分之間限定一個(gè) 空隙。該空隙具有可測(cè)量的尺寸。該方法包括通過調(diào)節(jié)在空隙內(nèi)所產(chǎn)生 的可控的磁通量來(lái)調(diào)節(jié)空隙尺寸。本發(fā)明在又一個(gè)方面提供一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制系統(tǒng)。該旋轉(zhuǎn)機(jī) 械包括至少 一個(gè)旋轉(zhuǎn)件和至少 一個(gè)固定件，該固定件的位置這樣設(shè)置， 使得在所述旋轉(zhuǎn)件的 一部分與所述固定件的一部分之間限定一個(gè)空隙。 該空隙構(gòu)形成有利于傳遞從中通過的可控的》茲通量。該控制系統(tǒng)包括至 少一個(gè)空隙測(cè)量組件，至少一個(gè)功率變換器，以及至少一個(gè)控制器。該 控制器以電子數(shù)據(jù)傳輸方式與該組件和該變換器相連接，并且構(gòu)形成能 通過調(diào)節(jié)該磁通量來(lái)調(diào)節(jié)該空隙的尺寸。


圖1是一個(gè)示例性的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的分解簡(jiǎn)圖；圖2是一個(gè)示例性的空隙控制系統(tǒng)的組成^f匡圖，該系統(tǒng)可以，^旦不 限于與圖1中所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)一起使用；圖3是一個(gè)示例性的發(fā)電機(jī)功率變換器的簡(jiǎn)圖，該變換器可以，但 不限于與圖2中所示的空隙控制系統(tǒng)一起使用；圖4是另一個(gè)示例性的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)圖，圖2中所示的空隙 控制系統(tǒng)可以置入在該發(fā)電機(jī)中；以及圖5是又一個(gè)示例性的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)圖，圖2中所示的空隙 控制系統(tǒng)可以置入在該發(fā)電一幾中。
具體實(shí)施方式
圖1是一個(gè)示例性的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100的分解簡(jiǎn)圖。在該示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100是一種具有水平軸線的風(fēng)力渦輪機(jī)?；?者，風(fēng)力渦輪機(jī)100可以是一種具有垂直軸線的風(fēng)力渦輪機(jī)。此外，另一種方式，風(fēng)力渦輪機(jī)100可以是從紐約(New York)的Schenectady 的通用電器公司(General Electric Company)可市場(chǎng)上買到的1.5兆瓦 (MW)系列或者2.5兆瓦系列的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)?；蛘?，再一種方式，風(fēng) 力渦輪機(jī)100也可以是置入本文所描述的發(fā)明的任何風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。 風(fēng)力渦輪機(jī)100包括從塔臺(tái)或支承面(圖1中均未示出)延伸出的固定 裝置102。在使用塔臺(tái)的情況下，該塔臺(tái)的高度應(yīng)該根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域中 已知的因素和條件來(lái)選擇。風(fēng)力渦輪機(jī)IOO還包括轂組件104,外殼106, 蓋組件108以及主才幾架110。外殼106固定地連接(在本文中還指聯(lián)接 或耦合)到主機(jī)架110上，而蓋組件108則可移去地連接到主機(jī)架110 上。轂組件104可移去地連接到外殼106上。轂組件104,外殼106, 蓋組件108以及主才幾架110協(xié)同工作有利于在風(fēng)力渦輪機(jī)100內(nèi)的載荷 支承和載荷分配。蓋組件108包括一個(gè)成整體(或集成)的冷卻系統(tǒng)(圖 1中未示出)，該冷卻系統(tǒng)有利于將轂組件104內(nèi)的風(fēng)力渦輪機(jī)100的 部件，外殼106以及蓋組件108保持在預(yù)定的工作溫度參數(shù)范圍內(nèi)。轂組件104包括多個(gè)葉片支承套筒112,這些套筒大體上沿周向圍 繞轂組件104等距離地i殳置。在該示例性的實(shí)施例中，風(fēng)力渦4侖才幾100 具有三個(gè)葉片支承套筒112?；蛘?，轂組件104可以具有多于或少于三 個(gè)葉片支承套筒112。此外，在該示例性的實(shí)施例中，套筒112大體上 是圓柱形管?；蛘?，套筒112可以是有利于實(shí)現(xiàn)風(fēng)力渦輪機(jī)100的預(yù)定 工作參數(shù)的任何形狀。穀組件104還包括鼻狀件114,該鼻狀件有利于 提高風(fēng)力渦輪機(jī)100的空氣動(dòng)力效率。轂組件104通過轂表面板116和 機(jī)架配合表面118與外殼106相連接。當(dāng)板116與表面118連接時(shí)，夕卜 殼106的大體上環(huán)形的內(nèi)表面部分117和*反116至少部分地限定有內(nèi)腔 120。主軸承122和支承件123就定位于內(nèi)腔120中。軸承122有利于 穀組件104的徑向支承和對(duì)準(zhǔn)，且該軸承包括徑向最外表面121。支承 件123有利于軸承122在風(fēng)力渦輪機(jī)100內(nèi)的支承和對(duì)準(zhǔn)，且該支承件 包括徑向內(nèi)表面119和徑向外表面125。表面119在軸承122和支承件 123定位于內(nèi)腔120中之前通過摩擦配合與表面121相連接。表面125 一旦將軸承122和支承件123定位于內(nèi)腔120中就通過摩擦配合與表面 117相連接。風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100還包括發(fā)電機(jī)124,該發(fā)電機(jī)有利于將轂組件 104所收集的風(fēng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且產(chǎn)生用來(lái)隨后傳遞到配電系統(tǒng)(圖1 中未示出)的電能。轉(zhuǎn)子(圖1中未示出)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與轂組件104相連 接，并且延伸到發(fā)電機(jī)124。該轉(zhuǎn)子與設(shè)置在發(fā)電機(jī)124內(nèi)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的 勵(lì)》茲積A在圖1中未示出)相連接。在該示例性的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)124 是一種直接驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，也就是說(shuō)，轂組件104通過轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動(dòng)發(fā) 電機(jī)124的勵(lì)磁機(jī)。另 一方案是，在轂組件104與發(fā)電機(jī)124之間設(shè)置 一個(gè)齒輪箱(在圖1中未示出)，該齒輪箱用來(lái)把由轂組件104產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)動(dòng)速度逐漸加速到大體上同步的發(fā)電機(jī)124的勵(lì)磁機(jī)的速度。在該示例性的實(shí)施例中在內(nèi)腔120中還設(shè)置有轂-齒輪箱/轂-直接驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)的連接器126。連接器126有利于轉(zhuǎn)子從轂組件104到發(fā)電機(jī) 124 (在該示例性實(shí)施例中)或者到齒輪箱(在另一實(shí)施例中)的徑向 支承和對(duì)準(zhǔn)。連接器126包括多個(gè)通道128，這些通道有利于在轂組件 104與限定在外殼106和蓋108內(nèi)的風(fēng)力渦輪機(jī)100的各部分之間的人 員和物資輸送。風(fēng)力渦輪機(jī)100的某些其它的實(shí)施例不包括連接器126。每個(gè)葉片支承套筒112都構(gòu)形成能接納一個(gè)葉片。在該示例性的實(shí) 施例中，轂組件104接納三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。在另一實(shí)施例中，轂組件104 接納任意數(shù)目的有利于獲得風(fēng)力渦輪機(jī)100的預(yù)定工作參數(shù)的葉片。這 些葉片圍繞轂104配置，以有利于轂104轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過轉(zhuǎn)子把動(dòng)能從 風(fēng)能轉(zhuǎn)換為可用的機(jī)械能，接著，轉(zhuǎn)換成在發(fā)電機(jī)124內(nèi)的電能。葉片 可以有任何有利于風(fēng)力渦輪機(jī)100執(zhí)行如在此描述的任務(wù)的長(zhǎng)度.至少一個(gè)俯仰(或傾斜pitch)驅(qū)動(dòng)才幾構(gòu)(在圖1中未示出)沿著俯 仰軸線(圖1中未示出)調(diào)節(jié)葉片的俯仰角。因此，通過調(diào)整受到風(fēng)力 向量作用的葉片的表面面積(或區(qū)域)，也就是說(shuō)通過調(diào)整在葉片上的 風(fēng)力載荷，葉片就可以從中間或未偏轉(zhuǎn)的位置偏轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)到偏轉(zhuǎn)的位 置，從而有利于葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增加或下降。風(fēng)力渦輪機(jī)IOO還包括偏航角調(diào)整機(jī)構(gòu)130，該機(jī)構(gòu)可以用來(lái)使風(fēng) 力渦輪機(jī)100在軸線(圖1中未示出)上轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制風(fēng)力渦輪機(jī)100 相對(duì)于風(fēng)向的角度。機(jī)構(gòu)130與主機(jī)架110和偏4元軸承132以及至少一 個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)齒輪(圖1中未示出)相連接，其中，軸承132和該驅(qū)動(dòng)齒 輪與固定裝置102相連接。在偏航角調(diào)整操作期間，軸承132有利于風(fēng) 力渦4侖才幾100的支 K和對(duì)準(zhǔn)。在某些構(gòu)形中，在控制系統(tǒng)內(nèi)(圖1中未示出)的一個(gè)或更多微型 控制器用于整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，包括俯仰角和偏航角的調(diào)整，轉(zhuǎn)子 速度的調(diào)節(jié)，偏航制動(dòng)以及故障監(jiān)測(cè)。另一方案，在風(fēng)力渦輪機(jī)100的 另 一 些實(shí)施例中使用分布式或集中式控制結(jié)構(gòu)。圖2是一個(gè)示例性的空隙控制系統(tǒng)200的組成框圖，該系統(tǒng)可以， 但不限于，與(圖1中示出的)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)IOO—起使用。在該示 例性的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)124是一種具有圓形轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的三相同 步發(fā)電機(jī)124,該發(fā)動(dòng)才幾包括轉(zhuǎn)子202和定子204。但是，發(fā)電才幾124 可以是任何類型的發(fā)電機(jī)，它包括，但不限于，凸極發(fā)電機(jī)，雙側(cè)定子 發(fā)電機(jī)，和/或雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等等。在該示例性的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子202 包^"多個(gè)與轉(zhuǎn)子202相連接的永久;茲《失206。另一方案，轉(zhuǎn)子202可以 是一種繞線轉(zhuǎn)子，其中，相關(guān)的繞組(在圖2中均未示出)可以是，但 不限于，單獨(dú)勵(lì)磁的凸極轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子202和定子204的位置這樣設(shè)置， 使得在定子204與轉(zhuǎn)子202之間所限定的空隙208(有時(shí)稱為空氣隙208 ) 具有預(yù)定的空隙徑向尺寸209,當(dāng)轉(zhuǎn)子202靜止時(shí)，該空隙徑向尺寸沿 周向大體上類似的圍繞著轉(zhuǎn)子202和定子204。具有預(yù)定極性的永久石茲 鐵206的位置設(shè)置成用來(lái)圍繞具有預(yù)定數(shù)目的磁極和預(yù)定磁場(chǎng)強(qiáng)度的轉(zhuǎn) 子202產(chǎn)生一個(gè)石茲場(chǎng)(在圖2中未示出)。定子204包括多個(gè)定子繞組210， 212和214?？障?08有利于轉(zhuǎn)子 202與定子繞組210， 212和214的；茲井馬合，以^更以預(yù)定的頻率在定子繞 組210, 212和214內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定的電壓，該預(yù)定的頻率由轉(zhuǎn)子202在定 子204內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度確定。在定子繞組210, 212和214內(nèi)所產(chǎn) 生的電壓隨后在繞組210, 212和214內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定的電流。在繞組210， 212和214內(nèi)所產(chǎn)生的電流隨后產(chǎn)生多個(gè)》茲場(chǎng)，并且當(dāng)在轉(zhuǎn)子202中產(chǎn) 生的》茲場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子202的》茲場(chǎng)與定子繞組210, 212和214的；茲場(chǎng) 通過空隙208互相作用?！菲潏?chǎng)的互相作用將在轉(zhuǎn)子202上引起軸向和徑 向磁化力和轉(zhuǎn)矩。由通過葉片和/或其它驅(qū)動(dòng)部件所產(chǎn)生的不對(duì)稱和/或 瞬時(shí)載荷在轉(zhuǎn)子202內(nèi)所引起的載荷可以使轉(zhuǎn)子202的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線徑向上 移離發(fā)電機(jī)的額定的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線216,使得空氣隙徑向尺寸209減少 和/或改變成在發(fā)電才幾124內(nèi)沿周向不均衡。轉(zhuǎn)動(dòng)軸線216基本上與風(fēng)力 渦輪機(jī)100的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行。通過磁場(chǎng)的相互作用而在轉(zhuǎn)子202上引起 的徑向和軸向作用力與在空氣隙208內(nèi)的；茲通組分的強(qiáng)度和位置成正比，并且圍繞空隙208往往是相等(或均勻)的。當(dāng)在空氣隙208內(nèi)的 磁通組分增加時(shí)，在轉(zhuǎn)子202上所引起的徑向和軸向作用力就增加，并 且轉(zhuǎn)子202與定子204之間的吸引力也增加。同樣地，當(dāng)在空氣隙208 內(nèi)的磁通組分減少時(shí)，在轉(zhuǎn)子202上所引起的徑向和軸向作用力就下降， 并且轉(zhuǎn)子202與定子204之間的吸引力也減少。因此，調(diào)節(jié)磁通量和在 轉(zhuǎn)子202上所引起的徑向和軸向作用力可以減少轉(zhuǎn)子202的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線在 徑向上移離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線216的趨向，并且有利于使空氣隙徑向尺寸209減 少和/或改變成在發(fā)電機(jī)124內(nèi)沿周向不相等(不均衡)的情況減輕。從 而可以提供徑向尺寸209的公差的預(yù)定范圍。系統(tǒng)200包括多個(gè)分別與定子繞組210， 212和214相關(guān)聯(lián)的空隙 測(cè)量組件218, 220和222。組件218， 220和222的位置設(shè)置在定子204 的徑向內(nèi)部上。在該示例性的實(shí)施例中，組件218, 220和222是接近 設(shè)備，它們分別構(gòu)形成能在繞組210, 212和214的附近測(cè)量徑向尺寸 209。另一方案，組件218， 220和222是磁通量測(cè)量設(shè)備，它們分別構(gòu) 形成能在繞組210， 212和214附近測(cè)量》茲通量。在某些實(shí)施例中，組 件218， 220和222中的每個(gè)都構(gòu)形成既能測(cè)量尺寸209,又能測(cè)量相關(guān) 的》茲通量。雖然在本文中討論和圖示出三個(gè)測(cè)量組件，^旦在任何構(gòu)形中 帶有任何設(shè)備的任何數(shù)目的測(cè)量組件都可以與控制系統(tǒng)200 —起使用， 不管該數(shù)目在本文中是否描述和/或圖示過。組件218, 220和222以電子數(shù)據(jù)傳輸方式分別通過多個(gè)傳感器電 纜226, 228和230與至少一個(gè)控制器224連4妻。在該示例性的實(shí)施例 中，傳感器電纜226, 228和230限定有多個(gè)控制器輸入通道226, 228 和230。此外或另一方案，以無(wú)線電頻率(RF)波段工作的發(fā)送器和接 收器的網(wǎng)絡(luò)也可以用來(lái)限定控制器輸入通道(或頻道)226， 228和/或 230?？刂破?24包括至少一個(gè)處理器和存儲(chǔ)器，至少一個(gè)處理器輸入通 道，至少一個(gè)處理器輸出通道，并且還可以包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)(圖2 中均未示出)。如本文中所使用的那樣，術(shù)語(yǔ)"計(jì)算機(jī)"不只限于那些在本技術(shù)領(lǐng) 域內(nèi)稱為計(jì)算機(jī)的那些集成電路，而是概括地指處理器，微型控制器， 微型電子計(jì)算機(jī)，可編程序邏輯控制器(PLC)，專用的集成電路，以 及其它可編程的電路(在圖2中均未示出)，并且這些術(shù)語(yǔ)在本文中可以互換地使用。在該示例性的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可以包括，但不限于，計(jì)算機(jī)-可讀介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)(圖2中均未示出)。 或者，軟盤，光盤-只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM),磁光盤(MOD),和/或 數(shù)字通用盤(DVD)(圖2中均未示出)也可以使用。此外，在該示例 性的實(shí)施例中，其它的輸入通道(在圖2中未示出)可以是，但不限于， 與操作員接口相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，例如鼠標(biāo)和鍵盤(在圖2中均 未示出)?；蛘撸€可以使用其它計(jì)算才幾外部設(shè)備，例如，^旦不限于， 掃描器(在圖2中未示出)。此外，在該示例性的實(shí)施例中，其它的輸 出通道可以包括，但不限于，操作員接口監(jiān)視器(圖2中未示出)。用于控制器224的處理器處理各種信息，包括通過控制器輸入通道 226， 228和230分別來(lái)自組件218, 220和222的空隙尺寸209的信號(hào) 和/或空隙磁通量的信號(hào)。RAM和存儲(chǔ)裝置儲(chǔ)存和傳輸由處理器執(zhí)行的 信息和指令。在處理器執(zhí)行指令期間，RAM和存儲(chǔ)裝置還用來(lái)對(duì)處理 器儲(chǔ)存和提供臨時(shí)變量，靜態(tài)(即，不變的)信息和指令，或者其它中 間信息。被執(zhí)行的指令包括，但不限于，常駐轉(zhuǎn)換和/或比較算法。指令 的執(zhí)行程序不限于硬件電路和軟件指令的任何特定的組合?？刂破?24以電子數(shù)據(jù)傳輸方式分別通過控制器輸出通道238, 240 和242與多個(gè)發(fā)電機(jī)功率變換器232, 234和236相連接。在該示例性 的實(shí)施例中，輸出通道238, 240和242分別是電纜238, 240和242。 此外或另一方案，在無(wú)線電頻率(RF)波段的預(yù)定部分內(nèi)工作的發(fā)送器 和接收器的網(wǎng)絡(luò)也可以用來(lái)限定輸出通道238， 240和/或242。定子繞組210， 212和214以電連接方式分別通過電導(dǎo)管244, 246 和248與變^灸器232, 234和236相連接。在該示例性的實(shí)施例中，導(dǎo) 管244, 246和248是多個(gè)電纜(或電纜組)244, 246和248,這些電 纜構(gòu)形成能以由發(fā)電機(jī)124所產(chǎn)生的預(yù)定的電流，電壓和頻率傳輸預(yù)定 的電功率。此外或另一方案，導(dǎo)管244, 246和/或248可以是任何的電 功率傳輸裝置，它包括，但不限于，母線和電纜。具體地說(shuō)，在該示例性的實(shí)施例中，多個(gè)電纜(或電纜組)244， 246和248中的每個(gè)電纜(組)都包括至少一個(gè)用于與發(fā)電機(jī)124連接 的三個(gè)相位中的每個(gè)相位的電纜?；蛘?，任何數(shù)目的相位可以與發(fā)電機(jī) 124相關(guān)聯(lián)，以有利于如在此所描述的發(fā)電機(jī)124的工作。更具體地說(shuō)， 電纜組244包括分別用于標(biāo)記為A, B和C的A相，B相和C相的每個(gè)電纜。同樣，電纜246包括分別用于標(biāo)記為A'， B'和C'的A相，B相和 C相的每個(gè)電纜。此外，同樣，電纜248包括分別用于標(biāo)記為A〃， B〃 和C〃的A相，B相和C相的每個(gè)電纜。變換器232， 234和236把從定子204傳llT來(lái)的交流電(AC)信號(hào) 通過AC整流轉(zhuǎn)換成直流電(DC)信號(hào)。此外，在該示例性的實(shí)施例中， 變換器232, 234和236與單個(gè)的直流(DC)連接裝置(或線路)250 電連通(或以電傳輸方式與之相連接)。另一方案，變換器232， 234 和236與各個(gè)分開的DC連接裝置(圖2中未示出)電連通。DC連接 裝置250包4舌正4九道(或線5^) 252,負(fù)4九道254以及至少一個(gè)在它們 之間連接的電容器256。在該示例性的實(shí)施例中，電容器256通過使往 ;^主與三相AC整流相關(guān)4關(guān)的DC務(wù)^動(dòng)有利的減輕而有利于減輕DC連接 裝置250的電壓變化。另一方案，電容器250可以是在軌道252與軌道 254之間的 一個(gè)或更多構(gòu)形成串聯(lián)或并聯(lián)的電容器256?？刂葡到y(tǒng)200還包括多個(gè)電網(wǎng)功率變換器258,這些變換器通過多 個(gè)正和負(fù)導(dǎo)管260與直流(DC )連接裝置250電連通。在該示例性的實(shí) 施例中，有三個(gè)電網(wǎng)功率變換器258和三組導(dǎo)管260。但是，任何數(shù)目 的變換器258和導(dǎo)管260都可以使用，不管該數(shù)目在本文中是否描述和 /或圖示過。此外，在該示例性的實(shí)施例中，導(dǎo)管260可以是任何電力傳 輸裝置，其包括，但不限于，母線和電纜。在該示例性的實(shí)施例中，變 換器258是換流器(或逆變器)，這些換流器由與控制器224相類似的 控制器(圖3中未示出)所控制，它將來(lái)自DC連接裝置250的直流電 變換成具有預(yù)定的電流，電壓和頻率的三相交流電。具體地i兌，在該示 例性的實(shí)施例中，這些變換器258構(gòu)形成能將60Hz的三相交流電通過 多個(gè)電網(wǎng)導(dǎo)管262傳遞到電力網(wǎng)(在圖3中未示出)。但是，變換器258 也可以構(gòu)形成能傳輸任何頻率的AC電功率，不管該頻率在本文中是否 描述和/或圖示過。導(dǎo)管262可以是任何電力傳輸裝置，它包括，但不限 于，母線和電纜。圖3是一個(gè)示例性的發(fā)電機(jī)功率變換器232的簡(jiǎn)圖，該變換器可以， 但不限于，與(圖2中示出的)空隙控制系統(tǒng)200 —起使用。變換器234 和236基本上是相同(或相似)的。圖中示出了電容器256,以便于觀 察。多個(gè)開關(guān)裝置設(shè)置成與用于定子輸出電纜244 (在圖2中示出)的 相電纜A, B，和C中的每個(gè)相電纜連接，每個(gè)電纜與來(lái)自定子繞組210(在圖2中示出)的電輸出功率的三個(gè)相位中的每個(gè)相位相對(duì)應(yīng)。具體地說(shuō)，設(shè)置有第一開關(guān)模塊(或組件)300,第二開關(guān)模塊302和第三 開關(guān)模塊304,每個(gè)模塊與由定子繞組210產(chǎn)生的功率輸出的不同相位 相對(duì)應(yīng)。開關(guān)^t塊300， 302和304中的每個(gè)模塊包括一對(duì)開關(guān)裝置。 更具體地說(shuō)，在該示例性的實(shí)施例中，第一開關(guān)模塊300包括第一開關(guān) 裝置306和第二開關(guān)裝置308;第二開關(guān)模塊302包括第三開關(guān)裝置310 和第四開關(guān)裝置312;以及第三開關(guān)模塊304包括第五開關(guān)裝置314和 第六開關(guān)裝置316。變換器232使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)方法來(lái)控制定子繞組210 的輸出電流。在該示例性的實(shí)施例中，開關(guān)裝置306-316中的每個(gè)開關(guān) 裝置都是隔離柵雙極晶體管(IGBT)開關(guān)裝置306-316,且每個(gè)開關(guān)裝 置都分別包括對(duì)應(yīng)的二極管318, 320， 322， 324, 326和328。另一方 案，開關(guān)裝置306-316可以包括，但不限于，多個(gè)集成的柵(或門)換 向(或整流)可控硅(IGCTs)和多個(gè)可控硅(圖3中均未示出)。此 外，另一方案，有利于本文中所描述的系統(tǒng)200的工作的任何類型的開 關(guān)裝置都可以使用。開關(guān)裝置306-316這樣構(gòu)形成，使得開關(guān)裝置 306-316中的每個(gè)裝置的柵(或門或者控制才及)330, 332， 334, 336, 338和340都能以電子數(shù)據(jù)傳輸方式分別與控制線342， 344, 346, 348， 350和352連接，并且二才及管318-328相應(yīng)地連接到開關(guān)裝置306-316 的多個(gè)集電極354, 356, 358, 360, 362和364與多個(gè)發(fā)電極366, 368, 370, 372, 374和376之間。開關(guān)裝置306-316的開關(guān)或調(diào)制由傳遞到 開關(guān)裝置306-316的柵330-340的控制器224的輸出信號(hào)(圖3中未示 出)分別進(jìn)行控制。在該示例性的實(shí)施例中，控制器輸出信號(hào)通過控制 器輸出電纜238 (在圖2中示出)由控制器224 (在圖2中示出)傳輸。 具體地說(shuō)，電纜238包括傳輸線342-352。相電纜A以電傳輸方式與在 第一開關(guān)裝置306的發(fā)射極366與第二開關(guān)裝置308的集電極356之間 的第一開關(guān)模塊300相連接。相電纜B和C以基本上相同的電傳輸方式 與第二和第三開關(guān)才莫塊302和304相連接。第一，第三和第五開關(guān)裝置318, 322和326的集電極354, 358和 360分別地連接到DC連接裝置250 (在圖3中示出)的正軌道252上。 第二，第四和第六開關(guān)裝置308， 312和316的發(fā)射極368， 372和376 分別地連接到DC連接裝置250的負(fù)軌道254上。軌道252保持一個(gè)正電容電壓，而軌道254則保持零電容電壓，這兩個(gè)電容電壓均以負(fù)軌道 254作為參照。一種控制在發(fā)電機(jī)124內(nèi)的空隙尺寸209的方法，該方法包括通過 調(diào)節(jié)在空隙208內(nèi)產(chǎn)生的可控磁通量來(lái)調(diào)節(jié)空隙尺寸209的大小，發(fā)電 機(jī)124具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件202和至少一個(gè)固定件204,該固定件設(shè)置 成，使得在旋轉(zhuǎn)件202的一部分與固定件204的一部分之間限定一個(gè)空 隙208。下面一起參考圖2和3,以便對(duì)控制系統(tǒng)200的工作進(jìn)行討論。在 工作期間，例如，如果某些風(fēng)力使得葉片被定位在一個(gè)偏轉(zhuǎn)位置，就可 能在葉片內(nèi)引起扭轉(zhuǎn)載荷以及隨后的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。這些應(yīng)力從葉片被傳遞 到轂104。而轂104內(nèi)的傳遞來(lái)的應(yīng)力又一皮傳遞到轉(zhuǎn)子202。在某些情 況下，傳遞到轉(zhuǎn)子202內(nèi)的應(yīng)力將會(huì)使轉(zhuǎn)子202發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子202 的徑向位置可能處于軸承118的公差范圍內(nèi)，從而使空隙208的尺寸209 發(fā)生改變，并且接近預(yù)定的空隙尺寸209的公差。組件218, 220和222 監(jiān)測(cè)空隙208的尺寸209和/或磁通量，并且將相關(guān)的空隙徑向尺寸信號(hào)， 或空隙尺寸信號(hào)，和/或空隙磁通量信號(hào)，或通量信號(hào)(在圖2和圖3中 均未示出)分別通過控制器輸入通道226, 228和230傳遞到控制器224。 空隙尺寸和/或磁通量信號(hào)都是電壓或電流信號(hào)，它們通過在控制器224 的至少一個(gè)處理器內(nèi)的至少一個(gè)常駐轉(zhuǎn)換算法轉(zhuǎn)換為尺寸大小和/或磁 通量大小?？刂破?24的處理器產(chǎn)生處理器內(nèi)部的空隙尺寸大小和/或磁通量 大小的信號(hào)，并且使用至少一個(gè)常駐控制算法來(lái)將這些尺寸大小和/或磁 通量大小與至少一個(gè)預(yù)定的空隙尺寸和/或預(yù)定的磁通量大小或者其范 圍進(jìn)行比較(在圖2和3中均未示出)。如果確定有任何偏差，該處理 器將產(chǎn)生處理器內(nèi)部的空隙尺寸和/或磁通量調(diào)整信號(hào)(在圖2和3中未 示出)，該信號(hào)通過至少一個(gè)常駐空隙尺寸和/或磁通量調(diào)整算法轉(zhuǎn)換成 處理器輸出信號(hào)(在圖2和3中未示出)。處理器輸出信號(hào)作為控制器 輸出信號(hào)分別通過輸出通道238， 240和242 一皮傳遞到變換器232, 234 和236。下面將進(jìn)一步討論變換器232的操作。變換器234和236大體 上以類似方式進(jìn)行工作。該控制器輸出信號(hào)被傳遞到開關(guān)裝置306-316, 并且以PWM方式進(jìn)行開關(guān)，從而控制從定子繞組210接收的電壓和電 流(以及因此功率)信號(hào)的頻率，相位角和振幅，以及該控制器輸出信號(hào)隨后^f皮變換并且傳遞到DC連接裝置250。在該示例性的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)200構(gòu)形成能使控制器224獨(dú)立 地控制變換器232, 234和236。具體地說(shuō)，如果轉(zhuǎn)子202產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使 得在繞組210處的空隙尺寸209小于在繞組212和214處的空隙尺寸 209,控制器224將向變換器232傳遞信號(hào)，以使在繞組210處產(chǎn)生的 徑向空氣隙石茲通量減少。在一套繞組，例如繞組210內(nèi)的徑向空氣隙；茲 通量的減少有利于在繞組210附近的轉(zhuǎn)子202上所引起的徑向力的減 少。并且，在這個(gè)實(shí)例中，控制器224將向變換器234和236傳遞信號(hào)， 以增加繞組212和214處所產(chǎn)生的徑向空氣隙磁通量，這也有利于在繞 組212和214附近的轉(zhuǎn)子202上所引起的徑向力的增加。總的效果將使 在發(fā)電機(jī)124內(nèi)的轉(zhuǎn)子202與定子204之間所引起的吸引力發(fā)生變化， 從而使轉(zhuǎn)子202復(fù)位(或改變位置)，使得由組件218, 220和222測(cè) 得的空隙尺寸基本上相同(或相似)。同樣，如果轉(zhuǎn)子202產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使得在繞組210處的空隙尺寸209 大于在繞組212和214處的空隙尺寸209,控制器224將向變換器232 傳遞信號(hào)，以使在繞組210處所產(chǎn)生的徑向空氣隙磁通量增加。在一套 繞組，例如繞組210內(nèi)所產(chǎn)生的徑向空氣隙磁通量的增加有利于在繞組 210附近的轉(zhuǎn)子202上所引起的徑向力的增加。并且，在該實(shí)例中，控 制器224將向繞組234和236傳遞信號(hào)，以減少在繞組212和214處所 產(chǎn)生的徑向空氣隙磁通量，這也有利于在繞組212和214附近的轉(zhuǎn)子202 上所引起的徑向力的減少?？偟男Ч麑⑹乖诎l(fā)電機(jī)124內(nèi)的轉(zhuǎn)子202與 定子204之間所引起的吸引力發(fā)生變化，從而使轉(zhuǎn)子202復(fù)位，使得由 組件218, 220和222所測(cè)得的空隙尺寸基本上相同。在上面所描述的瞬態(tài)過程期間，組件218, 220和222繼續(xù)以預(yù)定 的更新速度傳遞相關(guān)聯(lián)的空隙尺寸209和/或磁通量大小的信號(hào)。當(dāng)使轉(zhuǎn) 子復(fù)位時(shí)，控制器224將接收相關(guān)聯(lián)的空隙尺寸和/或磁通量大小的信 號(hào)，以及控制器224的處理器將有利于(或促進(jìn))傳遞到變換器232, 234和236的控制器輸出信號(hào)的大小和持續(xù)時(shí)間的調(diào)節(jié)。此外，為了達(dá) 到轉(zhuǎn)子202復(fù)位的預(yù)定的速度，控制器224將再次有利于(或促進(jìn))傳 遞到變換器232, 234和236的控制器輸出信號(hào)的大小和持續(xù)時(shí)間的調(diào) 節(jié)。當(dāng)空隙208的尺寸209改變?yōu)橛山M件218, 220和222感測(cè)的預(yù)定 的參數(shù)或者在預(yù)定的參數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，控制系統(tǒng)200將有利于將空隙尺寸209保持在發(fā)電機(jī)124 (在圖1中示出)內(nèi)的預(yù)定的參數(shù)或者在預(yù)定的 參數(shù)范圍內(nèi)。由組件218, 220和222感測(cè)并且傳遞的空隙尺寸209和/或；茲通量 的信號(hào)可以由控制系統(tǒng)200或者另外的控制系統(tǒng)用來(lái)調(diào)節(jié)其它風(fēng)力渦輪 機(jī)100的工作參數(shù)，這些工作參數(shù)包括，但不限于，圍繞相關(guān)軸線的偏 4元角和葉片間距取向。圖4是另一個(gè)示例性的其中置入了 (圖2中示出的)空隙控制系統(tǒng) 200風(fēng)力渦輪發(fā)電才幾400的簡(jiǎn)圖。風(fēng)力渦輪發(fā)電才幾400是一種具有水平 軸線的風(fēng)力渦輪機(jī)。另一方案，風(fēng)力渦輪機(jī)400可以是一種具有垂直軸 線的風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)400包括支承機(jī)架402,該機(jī)架與從支承 表面延伸出的塔臺(tái)(圖4中均未示出)固定地相連接。風(fēng)力渦4侖4幾400 還包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的轂/轉(zhuǎn)子404和多個(gè)與轂/轉(zhuǎn)子404相連接的轉(zhuǎn)子葉片 406。在該另一實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)400具有三個(gè)與轂/轉(zhuǎn)子404相連 接的轉(zhuǎn)子葉片406 (在圖4中只示出了兩個(gè)葉片)。但是，風(fēng)力渦輪機(jī) 400可以具有任何數(shù)目的轉(zhuǎn)子葉片406,不管該數(shù)目在本文中是否描述 和/或圖示過。在圖4的實(shí)施例中，支承機(jī)架402包括大體上環(huán)形的內(nèi)腔 408。塔臺(tái)的高度可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的因素和條件來(lái)選擇。葉片406圍繞轂/轉(zhuǎn)子404設(shè)置，以有利于轂104容易轉(zhuǎn)動(dòng)，以便將 動(dòng)能從風(fēng)能轉(zhuǎn)換為有用的機(jī)械能，接著，轉(zhuǎn)換成電能。葉片406通過把 葉片根部410在多個(gè)載荷傳遞區(qū)412處連接到穀/轉(zhuǎn)子404上與穀/轉(zhuǎn)子 404進(jìn)4亍配接。載荷傳遞區(qū)412具有轂載荷傳遞區(qū)和葉片載荷傳遞區(qū)(在 圖4中兩者均未示出)。在葉片406中引起的載荷通過載荷傳遞區(qū)412 傳遞到轂/轉(zhuǎn)子404。在圖4的實(shí)施例中，每個(gè)葉片406可以具有任意適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，不管 該長(zhǎng)度在本文中是否描述和/或圖示過。當(dāng)風(fēng)撞擊在葉片406上時(shí)，轂/ 轉(zhuǎn)子404將圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線414轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)葉片406轉(zhuǎn)動(dòng)并且受到離心力作 用時(shí)，葉片406將承受各種彎曲力矩和其它工作應(yīng)力。因此，葉片406 可能從中間或非偏轉(zhuǎn)的位置偏轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)到偏轉(zhuǎn)位置，并且相關(guān)聯(lián)的應(yīng) 力或載荷可能在葉片406中產(chǎn)生。此外，葉片406的間距角(圖4中未 示出)，即確定葉片406相對(duì)于風(fēng)向觀測(cè)的角度，可以通過間距調(diào)整機(jī) 構(gòu)(在圖4中未示出)來(lái)改變，從而有利于通過調(diào)整受到風(fēng)力向量作用 的葉片406的表面面積(或區(qū)域)，使得葉片406的速度增加或減少。在該另一實(shí)施例中，葉片406的間距可以個(gè)別地進(jìn)行控制。另一方案，葉片406的間距也可以當(dāng)作一組來(lái)進(jìn)行控制。在某些構(gòu)形中，控制系統(tǒng)(圖4中未示出)內(nèi)的一個(gè)或更多微型控 制器用于整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，例如包括，但不限于，間距和轉(zhuǎn)子速 度的調(diào)節(jié)，偏航驅(qū)動(dòng)和偏航制動(dòng)，以及故障監(jiān)測(cè)。另一方案，在風(fēng)力渦 輪機(jī)400的另 一些實(shí)施例中使用分布式或集中式控制結(jié)構(gòu)。在圖4的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)400的各種部件裝放在支承機(jī)架的 內(nèi)腔408中。轂/轉(zhuǎn)子404可轉(zhuǎn)動(dòng)地與發(fā)電機(jī)416相連接。此外，在圖4 的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)416是一種V型的永久磁鐵的三相同步發(fā)電機(jī)416, 該發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子418和定子420。另一方案，發(fā)電機(jī)416可以是任何 類型的發(fā)電機(jī)，它包括，但不限于，凸極發(fā)電機(jī)，雙側(cè)定子發(fā)電機(jī)，和 /或雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等等。在該圖4的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子418是轂/轉(zhuǎn)子404 的延伸部分。另一方案，轉(zhuǎn)子404可以是使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法可 轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到轂/轉(zhuǎn)子404上的單獨(dú)部件。在這個(gè)另一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子 418包括多個(gè)與轉(zhuǎn)子418相連接的永久磁鐵422?；蛘撸D(zhuǎn)子418可以 是繞線轉(zhuǎn)子，其中，相關(guān)聯(lián)的繞組(圖4中均未示出)是單獨(dú)勵(lì)磁的， 例如包括，但不限于，，凸極轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子418和定子420的位置這樣設(shè) 置，使得在定子420與轉(zhuǎn)子418之間所限定的空隙424 (有時(shí)稱為空氣 隙424)具有預(yù)定的空隙徑向尺寸(圖4中未示出)，當(dāng)轉(zhuǎn)子418靜止 時(shí)，該徑向尺寸周向上大體相同地圍繞著轉(zhuǎn)子418和定子420。帶有預(yù) 定極性的永久磁鐵422的位置設(shè)置成，圍繞帶有預(yù)定數(shù)目的磁極和預(yù)定 磁場(chǎng)強(qiáng)度的轉(zhuǎn)子418的周邊產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)(在圖4中未示出)。在圖4的的實(shí)施例中，定子420至少部分地包封轉(zhuǎn)子418,而轉(zhuǎn)子 418則徑向上在定子420內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方案，轉(zhuǎn)子418的位置設(shè)置成 徑向上在定子420的外部，使得轉(zhuǎn)子418至少部分地包封定子420,而 轉(zhuǎn)子418則徑向上在定子420的外部轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，定子420包括多個(gè)三相前部定子繞組 423和多個(gè)三相后部定子繞組425。繞組423和425基本上相同，并且 互相之間充分地電隔離。此外，繞組423和425中的每個(gè)繞組都與變換 器232, 234和236 (所有三個(gè)變換器都在圖2中示出)電連接，使得每 個(gè)繞組423和425都可以單獨(dú)地進(jìn)行控制。另 一方案，將繞組423和425 制成一套如現(xiàn)有技術(shù)中已知的單獨(dú)的三相繞組。發(fā)電才幾416的"V型"構(gòu)形將有利于風(fēng)力渦輪發(fā)電才幾400的工作，如下所討論的。空氣隙424有利于永久磁鐵422與繞組423和425的磁耦合，以便 以預(yù)定的頻率在繞組423和425中產(chǎn)生預(yù)定的電壓，該預(yù)定的頻率在轉(zhuǎn) 子418在定子420內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由轉(zhuǎn)子418的轉(zhuǎn)動(dòng)速度確定。在繞組423和 425內(nèi)所產(chǎn)生的電壓隨后在繞組423和425內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定的電流。在繞組 423和425內(nèi)所產(chǎn)生的電流隨后又產(chǎn)生多個(gè)定子磁場(chǎng)(未示出)。當(dāng)通 過轉(zhuǎn)子418產(chǎn)生的磁場(chǎng)(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子418的石茲場(chǎng)與繞組423 和425的石茲場(chǎng)通過空隙424互相作用?！菲潏?chǎng)的互相作用將在轉(zhuǎn)子418上 引起力矩。由通過葉片406和/或其它驅(qū)動(dòng)部件引入的不對(duì)稱和/或瞬時(shí) 載荷在轉(zhuǎn)子418內(nèi)所引起的載荷可以使轉(zhuǎn)子418的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線徑向上移離 風(fēng)力渦4侖^L的額定的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線414, -使得在發(fā)電才幾416內(nèi)的空氣隙 424的尺寸減小和/或改變成沿周向不相等。通過磁場(chǎng)的相互作用在轉(zhuǎn)子 418上所引起的徑向和軸向力與在空隙424內(nèi)的磁通組分的強(qiáng)度和位置 成正比。這些徑向力和軸向力圍繞空隙424可以大體上是相等的，或者， 相對(duì)于繞組423和425是不對(duì)稱的。當(dāng)在空氣隙424內(nèi)4壬何位置的》茲通 量增加時(shí)，在空隙424內(nèi)于該位置附近在轉(zhuǎn)子418上所引起的相關(guān)聯(lián)的 徑向和軸向力就增加，并且在該位置附近轉(zhuǎn)子418與定子420之間的吸 引力也增加。同樣地，當(dāng)在空隙424內(nèi)的任何位置的》茲通量減少時(shí)，空 氣隙424內(nèi)于該位置附近在轉(zhuǎn)子418上所引起的徑向和軸向力就減少， 并且在該位置附近轉(zhuǎn)子418與定子420之間的吸引力也減少。因此，通 過定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用來(lái)調(diào)節(jié)磁通量和在轉(zhuǎn)子418上所引起的徑 向和軸向力，可以減少轉(zhuǎn)子418的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線徑向上移離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線414的 趨向，并且有利于使空隙424的尺寸減小和/或改變成沿周向不相等的情 況減輕。從而可以提供空隙424的尺寸公差的預(yù)定范圍。此外，繞組423 和一爭(zhēng)子418的；茲場(chǎng)的相互作用與繞組425和一爭(zhēng)子418的石茲場(chǎng)的相互作用 的分開有利于對(duì)通過空隙424的前部和空隙424的后部的》茲通量和在轉(zhuǎn) 子418上所引起的徑向和軸向力單獨(dú)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。以這樣的方式單獨(dú)地 調(diào)整前和后部磁通量以及徑向和軸向力將有利于減少轉(zhuǎn)子418的轉(zhuǎn)動(dòng)軸 線徑向上移離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線414的趨向，以及有利于使在轉(zhuǎn)子418上所引起 的軸向推力減輕。風(fēng)力渦輪機(jī)400還包括支承軸承426,該支承軸承提供轂/轉(zhuǎn)子404, 發(fā)電才幾轉(zhuǎn)子418和葉片406的徑向支承。在圖4的實(shí)施例中，軸承426是，但不限于，滾動(dòng)軸承，或者是滑動(dòng)軸承(或徑向支承)。軸承426還可以構(gòu)形成能提供軸向或推力支承。風(fēng)力渦輪機(jī)400還包括空隙控制 系統(tǒng)(在圖4中未示出)，除設(shè)置有多個(gè)空隙測(cè)量組件428以外，該系 統(tǒng)與系統(tǒng)200 (在圖2中示出)基本上相類似。組件428沿軸向設(shè)置在 定子420的最前部表面和最后部表面上。在圖4的的實(shí)施例中，組件428 基本上與組件218, 220和222 (在圖2中示出)相類似。在工作期間，轂/轉(zhuǎn)子404的轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子418,而 轉(zhuǎn)子418的轉(zhuǎn)動(dòng)有利于發(fā)電機(jī)416產(chǎn)生電力。例如，如果某些風(fēng)力使得 葉片406趨于被定位在一個(gè)偏轉(zhuǎn)位置，就可能在葉片406內(nèi)引起扭轉(zhuǎn)載 荷以及隨后的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。這些應(yīng)力將/人葉片406通過載荷傳遞區(qū)412一皮 傳遞到穀/轉(zhuǎn)子404。而在毅/轉(zhuǎn)子404內(nèi)傳遞的應(yīng)力#1傳遞給轉(zhuǎn)子418 和軸承426。在某些情況下，傳遞到轂/轉(zhuǎn)子404內(nèi)的應(yīng)力將會(huì)使穀/轉(zhuǎn)子 404和轉(zhuǎn)子418這樣偏轉(zhuǎn)，使得轂/轉(zhuǎn)子404和轉(zhuǎn)子418的徑向位置可處 于軸承426的公差范圍內(nèi)，從而4吏空隙的尺寸424發(fā)生改變，并且接近 預(yù)定的徑向和軸向空隙424的尺寸公差。組件428監(jiān)測(cè)空隙424的尺寸 和/或空隙424的磁通量，并且將相關(guān)聯(lián)的空隙徑向尺寸信號(hào)，或空隙尺 寸信號(hào)，和/或空隙磁通量信號(hào)，或通量信號(hào)(在圖4中均未示出)傳遞 到該控制系統(tǒng)(圖4中未示出)。該控制系統(tǒng)工作在PWM方式下，以便控制在定子繞組423和425 中產(chǎn)生并從中傳送的電壓和電流(以及因此功率)信號(hào)的頻率，相位角 和振幅。具體地說(shuō)，如果轉(zhuǎn)子418產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使得空隙424的尺寸在發(fā) 電^/L416內(nèi)不相等(或不均衡)，在空隙424內(nèi)的相關(guān)耳關(guān)的徑向空氣隙 通量將得到調(diào)整?？偟男Ч麑⑹乖诎l(fā)電機(jī)416內(nèi)在轉(zhuǎn)子418與繞組423 和425之間所引起的吸引力得到調(diào)整，從而使轉(zhuǎn)子418復(fù)位(或改變其 位置)，使得由組件428所測(cè)得的空隙424的尺寸基本上相同(或類似)。 這樣，發(fā)電機(jī)416連同相關(guān)聯(lián)的空隙控制系統(tǒng)以這樣的方式與軸承4 2 6 協(xié)同工作，以提供轉(zhuǎn)子418和轂/轉(zhuǎn)子404的徑向支承和軸向定位。圖5是另一個(gè)示例性的其中置入圖2中示出的空隙控制系統(tǒng)200的 風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)500的筒圖。風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)500是一種具有水平軸線 的風(fēng)力渦輪機(jī)。另一方案，風(fēng)力渦輪才幾500也可以是一種具有垂直軸線 的風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)500包括支承機(jī)架502,該支承機(jī)架通過偏 航軸承503固定地連接到從支承表面(圖5中未示出)延伸出的塔臺(tái)501上。風(fēng)力渦輪機(jī)500還包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的轂/轉(zhuǎn)子504和多個(gè)與轂/轉(zhuǎn)子504 相連接的轉(zhuǎn)子葉片506。在該另一實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)500具有三個(gè) 與轂/轉(zhuǎn)子504相連接的轉(zhuǎn)子葉片506 (在圖5中只示出兩個(gè)葉片)。但 是，風(fēng)力渦輪機(jī)500可以具有任何數(shù)目的轉(zhuǎn)子葉片506,不管該數(shù)目在 本文中是否描述和/或圖示過。在圖5的實(shí)施例中，支承機(jī)架502包括大 體上環(huán)形的內(nèi)腔508。該塔臺(tái)的高度應(yīng)該根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域中已知的因素 和條件來(lái)選擇。葉片506的位置圍繞轂/轉(zhuǎn)子504設(shè)置，以有利于使穀/轉(zhuǎn)子504轉(zhuǎn) 動(dòng)，以把動(dòng)能從風(fēng)能轉(zhuǎn)換為有用的機(jī)械能，接著，轉(zhuǎn)換成電能。通過把 葉片根部510在多個(gè)載荷傳遞區(qū)512連接到轂/轉(zhuǎn)子504上使葉片506與 穀/轉(zhuǎn)子504配接。載荷傳遞區(qū)512具有轂/轉(zhuǎn)子載荷傳遞區(qū)和葉片載荷 傳遞區(qū)(在圖5中兩者均未示出)。在葉片506中所引起的載荷通過載 荷傳遞區(qū)512傳遞到穀/轉(zhuǎn)子504。在圖5的實(shí)施例中，每個(gè)葉片506可以具有任意適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，不管 該長(zhǎng)度在本文中是否描述和/或圖示過。當(dāng)風(fēng)撞擊在葉片506上時(shí)，轂/ 轉(zhuǎn)子504將圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線514轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)葉片506轉(zhuǎn)動(dòng)并且受到離心力作 用時(shí)，葉片506將承受各種彎曲力矩和其它工作應(yīng)力。因此，葉片506 可能從中間或非偏轉(zhuǎn)的位置偏轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)到偏轉(zhuǎn)位置，并且相關(guān)聯(lián)的應(yīng) 力或載荷可能在葉片406中產(chǎn)生。此外，葉片506的間距角(圖5中未 示出)，即確定葉片406相對(duì)于風(fēng)向觀測(cè)的角度，可以通過間距調(diào)整枳j 構(gòu)(在圖5中未示出)來(lái)改變，以有利于通過調(diào)整受到風(fēng)力向量作用的 葉片506的表面面積， -使得葉片506的速度增加或減少。在圖5的實(shí)施 例中，葉片506的間距(pitch)可以個(gè)別地進(jìn)行控制。另一方案，葉片 506的間距也可以當(dāng)作一組來(lái)進(jìn)4亍控制。在某些構(gòu)形中，控制系統(tǒng)(圖5中未示出)內(nèi)的一個(gè)或更多微型控 制器用于整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，例如，但不限于，間距和和轉(zhuǎn)子速度 的調(diào)整，轉(zhuǎn)子速度的調(diào)節(jié)，偏航驅(qū)動(dòng)和偏航制動(dòng)，以及故障監(jiān)測(cè)。另一 方案，在風(fēng)力渦輪機(jī)500的另一些實(shí)施例中使用了分布式或集中式控制 結(jié)構(gòu)。在該另一實(shí)施例中，風(fēng)力渦4侖機(jī)500的各種部件裝放在支承才幾架的 內(nèi)腔508內(nèi)。轂/轉(zhuǎn)子504可轉(zhuǎn)動(dòng)地與發(fā)電才幾516相連接。此外，在該另 一實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)516是一種V型的、永久磁鐵的三相同步發(fā)電機(jī)516,該發(fā)電才幾包括轉(zhuǎn)子518和定子520。另一方案，發(fā)電才幾516可以是 任何類型的發(fā)電機(jī)，它包括，但不限于，凸極發(fā)電機(jī)，雙側(cè)定子發(fā)電機(jī)， 和/或雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等等。在圖5的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子518是轂/轉(zhuǎn)子504 的延伸部分。另一方案，轉(zhuǎn)子504可以是使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法可 轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到穀/轉(zhuǎn)子504上的單獨(dú)部件。在圖5的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子518 包括多個(gè)與轉(zhuǎn)子518相連接的永久磁鐵522?；蛘?，轉(zhuǎn)子518可以是繞 線轉(zhuǎn)子，其中，相關(guān)聯(lián)的繞組(圖5中均未示出)是單獨(dú)勵(lì)磁的。轉(zhuǎn)子 518和定子520的位置這樣設(shè)置，使得在定子520與轉(zhuǎn)子518之間所限 定的空隙524 (有時(shí)稱為空氣隙524)具有預(yù)定的空隙徑向尺寸(圖5 中未示出)，當(dāng)轉(zhuǎn)子518靜止時(shí)，該徑向尺寸沿周向大體上類似地圍繞 著轉(zhuǎn)子518和定子520。帶有預(yù)定極性的永久磁鐵522的位置設(shè)置成圍 繞帶有預(yù)定數(shù)目的磁極和預(yù)定磁場(chǎng)強(qiáng)度的轉(zhuǎn)子518的內(nèi)周邊產(chǎn)生一個(gè)磁 場(chǎng)(在圖5中未示出)。在圖5的的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子518至少部分地包封定子520，而轉(zhuǎn)子 518徑向上在定子520外部轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方案，定子520的位置徑向上設(shè) 置在轉(zhuǎn)子518的外部，使得定子520至少部分地包封轉(zhuǎn)子518,而轉(zhuǎn)子 518則徑向上在定子520的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)。在該示例性的實(shí)施例中，定子520包括多個(gè)三相前部定子繞組523 和多個(gè)三相后部定子繞組525。繞組523和525基本上相同(或類似)， 并且互相之間充分地電隔離。此外，繞組523和525中的每個(gè)繞組都與 變換器232, 234和236 (所有三個(gè)變換器都在圖2中示出)電連接，使 得每個(gè)繞組523和525都可以單獨(dú)地進(jìn)4亍控制。另一方案，將繞組523 和525制成一套在現(xiàn)有4支術(shù)中已知的單獨(dú)的三相繞組。發(fā)電才幾516的"V 型"構(gòu)形將有利于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)500的工作，如下面進(jìn)一步討論的?？障?24有利于永久磁鐵522與繞組523和525的磁耦合，以便以 預(yù)定的頻率在繞組523和525內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定的電壓，該預(yù)定的頻率在轉(zhuǎn)子 518圍繞定子520轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由轉(zhuǎn)子518的轉(zhuǎn)動(dòng)速度確定。在繞組523和 525內(nèi)所產(chǎn)生的電壓隨后在繞組523和525內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定的電流。在繞組 523和525內(nèi)所產(chǎn)生的電流隨后又產(chǎn)生多個(gè)定子磁場(chǎng)(未示出)。當(dāng)通 過轉(zhuǎn)子518所產(chǎn)生的磁場(chǎng)(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子518的磁場(chǎng)與繞組523 和525的石茲場(chǎng)通過空隙524互相作用。石茲場(chǎng)的互相作用將在轉(zhuǎn)子518上 引起力矩。由通過葉片506和/或其它驅(qū)動(dòng)部件所產(chǎn)生的不對(duì)稱和/或瞬時(shí)載荷在轉(zhuǎn)子518內(nèi)所引起的載荷可以使轉(zhuǎn)子518的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿徑向移 離風(fēng)力渦輪機(jī)的額定(或名義)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線514,使得在發(fā)電機(jī)516 內(nèi)的空氣隙524的尺寸減小和/或改變成沿周向不相等。通過磁場(chǎng)的相互 作用而在轉(zhuǎn)子518上引起的徑向和軸向力與在空隙524內(nèi)的磁通組分的 強(qiáng)度和位置成正比。這些徑向力和軸向力圍繞空隙524大體上是相等的， 或者，相對(duì)于繞組523和525可是不對(duì)稱的。當(dāng)在空隙524內(nèi)任何位置 的磁通量增加時(shí)，在空隙524內(nèi)于該位置附近在轉(zhuǎn)子518上是引起的相 關(guān)聯(lián)的徑向和軸向力就增加，并且在該位置附近轉(zhuǎn)子518與定子520之 間的吸引力也增加。同樣地，當(dāng)在空隙524內(nèi)任何位置的磁通量減少時(shí)， 在空隙524內(nèi)于該位置附近在轉(zhuǎn)子518上是引起的徑向和軸向力就減 少，并且在該位置附近轉(zhuǎn)子518與定子520之間的吸引力也減少。因此， 通過定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用來(lái)調(diào)整磁通量和在轉(zhuǎn)子518上所引起的 徑向和軸向力，可以有利于減少轉(zhuǎn)子518的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿徑向移離轉(zhuǎn)動(dòng)軸 線514的趨向，并且有利于使空隙524的尺寸減小和/或改變成沿周向不 相等的情況減輕。從而可以提供空隙524的尺寸公差的預(yù)定范圍。此外， 繞組523和轉(zhuǎn)子518的》茲場(chǎng)的相互作用與繞組525和轉(zhuǎn)子518的石茲場(chǎng)的 相互作用的分開有利于對(duì)通過空隙524的前部和空隙524的后部的；茲通 量和在轉(zhuǎn)子518上所引起的徑向和軸向力單獨(dú)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。以這樣的方 式單獨(dú)地控制前部和后部的；茲通量以及徑向和軸向力將有利于減少轉(zhuǎn) 子518的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿徑向移離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線514的趨向，以及有利于使在轉(zhuǎn) 子518上所引起的軸向推力減輕。風(fēng)力渦輪才幾500還包括支承軸承526，該支承軸承通過某些方法與 支承機(jī)架延伸部分527相連接，這些方法包括，但不限于，摩擦配合。 軸承526向前延伸并且通過某些方法與轂/轉(zhuǎn)子504相連接，這些方法包 括，但不限于，摩擦配合。軸承526提供有轂/轉(zhuǎn)子505，發(fā)電機(jī)518和 葉片506的徑向支承。在圖5的實(shí)施例中，軸承526是，但不限于，滾 動(dòng)軸承和/或滑動(dòng)軸承(journal bearing)。軸承526還可以構(gòu)形成能提 供軸向或推力支承。風(fēng)力渦輪機(jī)500還包括空隙控制系統(tǒng)(在圖5中未 示出)，除設(shè)置有多個(gè)空隙測(cè)量組件528以外，該系統(tǒng)與系統(tǒng)200 (在 圖2中示出)基本上相類似。組件528在軸向上設(shè)置在轉(zhuǎn)子518的最前 部表面和最后部表面上。在該另一實(shí)施例中，組件528基本上與組件 218， 220和222 (在圖2中示出)相類似。風(fēng)力渦輪機(jī)500與風(fēng)力渦輪機(jī)400的不同處至少在于，軸承426 (兩個(gè)均在圖4中示出)可構(gòu)形成 能支承比軸承526更大的載荷。這是由于軸承526只;波構(gòu)形成為"起動(dòng)" 軸承，它只在發(fā)電機(jī)516不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)支承轉(zhuǎn)子518,轂/轉(zhuǎn)子504和葉片506。 在圖5的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)516連同相關(guān)的空隙控制系統(tǒng)與軸承526協(xié) 同工作，以提供轉(zhuǎn)子518和轂/轉(zhuǎn)子504的徑向支承。在發(fā)電機(jī)516不運(yùn)行的工作期間，軸承526提供轉(zhuǎn)子518和轂/轉(zhuǎn)子 504的支承。而在發(fā)電才幾516運(yùn)行的工作期間，轂/轉(zhuǎn)子504的轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn) 動(dòng)地驅(qū)動(dòng)發(fā)電才幾轉(zhuǎn)子518,而轉(zhuǎn)子518的轉(zhuǎn)動(dòng)又促使發(fā)電機(jī)516產(chǎn)生電 力。隨著在發(fā)電機(jī)516上的電載荷的增加，發(fā)電機(jī)516的載荷承載能力 將增加，而在軸承526上的載荷的相對(duì)比例將減少。如果某些風(fēng)力使得 葉片506趨于定位到偏轉(zhuǎn)的位置，就將在葉片506內(nèi)引起扭轉(zhuǎn)載荷以及 隨后的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。這些應(yīng)力將通過載荷傳遞區(qū)512從葉片506傳遞到轂 /轉(zhuǎn)子504上。在轂/轉(zhuǎn)子504內(nèi)的傳遞來(lái)的應(yīng)力將一皮傳遞到轉(zhuǎn)子518和 軸承526上。在某些情況下，傳遞到轂/轉(zhuǎn)子504內(nèi)的應(yīng)力可使轂/轉(zhuǎn)子 504和轉(zhuǎn)子518偏轉(zhuǎn)，/人而轂/轉(zhuǎn)子504和轉(zhuǎn)子518的徑向位置可能處于 軸承526的公差范圍內(nèi)，使得空隙524的尺寸發(fā)生改變，并且接近空隙 524的預(yù)定的尺寸公差。組件528監(jiān)測(cè)空隙524的尺寸和/或空隙524的 磁通量，并且將相關(guān)的空隙徑向尺寸信號(hào)，或空隙尺寸信號(hào)，和/或空隙 磁通量信號(hào)，或通量信號(hào)(圖5中均未示出)傳遞到控制系統(tǒng)(圖5中 未示出)。該控制系統(tǒng)工作在PWM方式下，以控制在繞組523和525中產(chǎn)生 的并由此發(fā)送的電壓和電流(以及因此功率)信號(hào)的頻率，相位角和振 幅。具體地說(shuō)，如果轉(zhuǎn)子518產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使得空隙524的尺寸在發(fā)電機(jī) 516內(nèi)不相等，在空隙524內(nèi)的相關(guān)的徑向空隙通量將得到調(diào)整。總的 效果將使在發(fā)電機(jī)516內(nèi)的轉(zhuǎn)子518與繞組523和525之間所引起的吸 引力得到調(diào)整，以使轉(zhuǎn)子518復(fù)位，使得由組件528所測(cè)得的空隙524 的尺寸基本上相同。這樣，發(fā)電機(jī)516連同相關(guān)聯(lián)的空隙控制系統(tǒng)以這 樣的方式與軸承協(xié)同工作，以提供轉(zhuǎn)子518和穀/轉(zhuǎn)子504的徑向支承和 軸向定^f立。本文中所描述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的方法和設(shè)備有利 于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的工作。更具體地說(shuō)，上述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)空隙控 制系統(tǒng)有利于高效率的和有效的發(fā)電和機(jī)械載荷的傳遞配置。此外，該加強(qiáng)的空隙控制系統(tǒng)有利于發(fā)電機(jī)的效率。這種控制系統(tǒng)還提高了風(fēng)力 渦輪發(fā)電機(jī)的可靠性，降低了維修成本和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)運(yùn)損耗。上面已經(jīng)詳細(xì)描述了與風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的風(fēng)力渦輪機(jī)控制 系統(tǒng)的典型實(shí)施例。該方法、設(shè)備和系統(tǒng)既不限于本文中所描述的具體 的實(shí)施例，也不限于所說(shuō)明的風(fēng)力渦輪發(fā)電^L。雖然已經(jīng)通過各種具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)指 出，只要在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐本發(fā)明 時(shí)可以進(jìn)^f亍各種l奮改。零部件目錄100 風(fēng)力渦4侖才幾 102 固定裝置104 轂組件106 外殼108 蓋組件110 主才幾架112 葉片支承套筒114 鼻狀件116 轂表面板117 表面118 才幾架配4妻表面119 徑向內(nèi)表面120 內(nèi)腔121 徑向最外表面122 主軸承123 支承件124 發(fā)電積』125 徑向外表面126 發(fā)電機(jī)連接器 128 通道130 偏航角調(diào)整一幾構(gòu)m 軸承200 控制系統(tǒng)202 轉(zhuǎn)子204 定子206 永久磁鐵208 空(氣)隙209 徑向尺寸210 定子繞組 212 定子繞組 214 定子繞組 216 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線 218 組件 220 組件 222 組件 224 控制器 226 輸入通道 228 輸入通道 230 輸入通道 232 變換器 234 變換器 236 變換器 238 輸出通道 240 輸出通道 242 輸出通道 244 電導(dǎo)管 246 電纜 248 電纜250 DC連接裝置252 正l九道254 負(fù)軌道256 電容器258 電網(wǎng)功率變換器260 導(dǎo)管262導(dǎo)管300第一開關(guān)模塊302第二開關(guān)模塊304第三開關(guān)模塊306第一開關(guān)裝置308第二開關(guān)裝置310第三開關(guān)裝置312第四開關(guān)裝置314第五開關(guān)裝置316第六開關(guān)裝置318二極管320二極管322開關(guān)裝置324開關(guān)裝置326開關(guān)裝置328開關(guān)裝置330控制極(或門或者柵)332控制極334控制極336控制極338控制極340控制極342控制線344控制極346控制極348控制極350控制極352控制極354集電極356集電極358集電極360集電極362 集電扨^364 集電^L366 發(fā)射極368 發(fā)射極370 發(fā)射極372 發(fā)射極374 發(fā)射極376 發(fā)射極400 風(fēng)力渦一侖才幾402 支7|、才幾架404 轂/轉(zhuǎn)子406 葉片408 環(huán)形內(nèi)腔410 葉片才艮部412 載荷荷傳遞區(qū)414 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線416 發(fā)電機(jī)418 轉(zhuǎn)子420 定子422 永久磁鐵423 繞組424 空隙425 繞組426 軸承 428 組件500 風(fēng)力渦4侖發(fā)電才幾501 塔臺(tái)502 支7K一幾架503 偏4元軸承504 轂/轉(zhuǎn)子505 轂/轉(zhuǎn)子506 葉片508支承才幾架內(nèi)腔510葉片根部512載荷傳遞區(qū)514轉(zhuǎn)動(dòng)軸線516發(fā)電機(jī)518轉(zhuǎn)子520定子522永久磁鐵523繞組524空隙525繞組526軸承527支7f^7L架延伸部分528組件
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)(100，400，500)，它包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件(202，418，518)；至少一個(gè)固定件(204)，所述固定件的位置這樣設(shè)置，使得在所述旋轉(zhuǎn)件的一部分與所述固定件的一部分之間限定有空隙(208，424，524)，其中，所述空隙構(gòu)形成有利于傳遞從中通過的可控的磁通量；以及空隙控制系統(tǒng)(200)，所述控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)空隙測(cè)量組件(218，220，222，428，528)，至少一個(gè)功率變換器(232，234，236)，以及至少一個(gè)控制器(224)，所述控制器以電子數(shù)據(jù)傳輸方式與所述測(cè)量組件和所述變換器相連接，并且構(gòu)形成能通過調(diào)節(jié)所述磁通量來(lái)調(diào)節(jié)所述空隙的尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)(100, 400, 500),其特征在于， 所述組件包括下列設(shè)備中的至少 一個(gè)裝置空隙(208, 424, 524 )徑向尺寸測(cè)量設(shè)備，所述設(shè)備構(gòu)形成能傳 遞空隙尺寸測(cè)量信號(hào)；以及空隙磁通量測(cè)量設(shè)備，所述設(shè)備構(gòu)形成能傳遞空隙磁通量測(cè)量信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)(100， 400, 500),其特征在于， 所述變換器(232, 234, 236)包括多個(gè)電子開關(guān)裝置(300, 308, 310， 312, 314, 316, 322, 324, 326, 328),所述開關(guān)裝置構(gòu)形成能調(diào)節(jié) 所述磁通量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電機(jī)(100, 400, 500)，其特征在于， 所述開關(guān)裝置(322, 324, 326, 328)包括隔離柵雙才及晶體管(IGBT)(306, 308, 310, 312, 314, 316),集成的柵換向可控石圭(IGCT)和 可控娃中的至少一個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)(100, 400, 500),其特征在于， 其還包括至少一個(gè)控制器輸入通道(226, 228, 230 ),所述輸入通道以電 子數(shù)據(jù)傳輸方式與所述組件相連接，所述輸入通道有利于空隙測(cè)量信號(hào) 的傳遞；所述控制器(224)包括至少一個(gè)處理器(226， 228, 230)，所述處理器通過所述輸入通道以電子數(shù)據(jù)傳輸方式與所述組件相連接，所述處理器構(gòu)形成能接收所述空隙測(cè)量信號(hào)；以及至少一個(gè)控制器輸出通道(238, 240, 242 ),所述輸出通道以電 子數(shù)據(jù)傳輸方式與所述處理器和所述變換器(232, 234, 236)相連接， 所述控制器輸出通道有利于控制器輸出信號(hào)的傳遞。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)(100, 400, 500),其特征在于， 所述處理器包括至少一個(gè)常駐轉(zhuǎn)換算法，所述算法配置成能接收所述空隙測(cè)量信 號(hào)，所述轉(zhuǎn)換算法還配置成能產(chǎn)生至少一個(gè)預(yù)定的處理器空隙測(cè)量信號(hào)；至少一個(gè)常駐控制算法，所述算法配置成能接收所述處理器空隙測(cè) 量信號(hào)，所述控制算法還配置成能產(chǎn)生處理器空隙調(diào)整信號(hào)；以及至少一個(gè)常駐空隙調(diào)整算法，所述算法配置成能接收所述處理器調(diào) 整信號(hào)，所述空隙調(diào)整算法包括至少一個(gè)預(yù)定值，所述空隙調(diào)整算法配 置成能產(chǎn)生所述控制器輸出信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)(100, 400, 500),其特征在于， 所述控制系統(tǒng)還構(gòu)形成能至少部分地調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)件(202, 418, 518) 的至少 一 部分的徑向支承。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)(100, 400, 500),其特征在于， 所述發(fā)電機(jī)是風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。
9. 一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制系統(tǒng)(200),所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有至少 一個(gè)i走轉(zhuǎn)件(202, 418, 518)和至少一個(gè)固定件(204， 420， 520), 所述固定件的位置這樣設(shè)置，使得在所述旋轉(zhuǎn)件的一部分與所述固定件 的一部分之間限定有空隙(208, 424, 524 ),其中，所述空隙構(gòu)形成 有利于傳遞從中通過的可控的磁通量，所述控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)空隙測(cè)量組件(218, 220, 222, 428, 528); 至少一功率變換器(232, 234, 236);以及至少一個(gè)控制器(224 ),所述控制器以電子數(shù)據(jù)傳輸方式與所述 組件和所述變換器相連接，并且構(gòu)形成能通過調(diào)節(jié)所述磁通量來(lái)調(diào)節(jié)所 述空隙的所述尺寸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng)(200),其特征在于，所述 組件包括下列設(shè)備中的至少一個(gè)裝置空隙徑向尺寸測(cè)量設(shè)備，所述測(cè)量設(shè)備構(gòu)形成能傳遞空隙尺寸測(cè)量信號(hào)；以及空隙磁通量測(cè)量設(shè)備，所述測(cè)量設(shè)備構(gòu)形成能傳遞空隙磁通量測(cè)量 信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)電機(jī)(100，400，500)。該發(fā)電機(jī)包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件(202，418，518)；至少一個(gè)固定件(204)，該固定件設(shè)置成在旋轉(zhuǎn)件的一部分與固定件的一部分之間限定一空隙(208，424，524)，其中，該空隙構(gòu)形成有利于傳遞從中通過的可控的磁通量；以及空隙控制系統(tǒng)(200)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)空隙測(cè)量組件(218，220，222，428，528)，至少一個(gè)功率變換器(232，234，236)以及至少一個(gè)控制器(224)，該控制器以電子數(shù)據(jù)傳輸方式與該測(cè)量組件和該變換器相連接，并且構(gòu)形成能通過調(diào)節(jié)磁通量來(lái)調(diào)節(jié)該空隙的尺寸。
文檔編號(hào)H02K7/12GK101217244SQ20081000240
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者A·比克, A·里斯貝爾格, C·施拉姆, H·呂策, R·W·德爾梅里科 申請(qǐng)人:通用電氣公司