[发明专利]控制旋转机械的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及旋转机械，更具体地，涉及控制风力涡轮发电机空气隙尺寸的方法和设备。

背景技术

通常，风力涡轮发电机包括一个具有许多叶片的转子。转子往往安装在壳体或机舱内，该壳体的位置设置在基座，例如构架或管状塔台的上部。至少某些已知的公用(事业)级风力涡轮机(即设计成用来向公用电网提供电力的风力涡轮机)可以具有几个30米(98英尺)或更大直径的转子。转子叶片将机械的风能转变成用来驱动一个或更多发电机的机械的转动力矩。这些发电机有时，但不总是，通过齿轮箱与转子可转动地相连接(联接)。齿轮箱使涡轮机转子原有的低转动速度逐步增加，以便发电机高效率地把转动的机械能变换成馈入到公用电网这的电能。无传动装置的直接驱动风力涡轮发电机也存在。

在发电机内，转子部件和定子部件通过空隙而隔开，该空隙有时称为空气隙。相同的空气隙有利于发电机的工作(或运行)。在工作期间，由安装在转子或定子上的多个永久磁铁或绕线线圈磁铁产生的磁场穿过在转子与定子之间所限定的一部分空气隙。从而感应出多个至少部分地与磁场的大小和方向成比例的作用力。这些感应的作用力包括，但不限于，横跨空气隙的径向力和轴向力以及扭力，因而有多个作用力作用在转子上。磁场通过空气隙的传输至少部分地取决于每个感应的磁化力(或磁动势MMF)的大小和空气隙径向尺寸的预定的大小，该空气隙径向尺寸就是转子表面与定子表面之间的径向距离。但是，通过叶片和/或其它机构可能在转子上产生不对称和/或瞬时载荷。这些不对称和/或瞬时载荷有时将会使转子发生偏转，从而使空气隙的尺寸减小和/或改变成不均衡。

发明内容

本发明在一个方面提供一种发电机，该发电机包括至少一个旋转件，至少一个固定件，以及空隙控制系统。该固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定一个空隙。该空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量(或磁力线)。该控制系统包括至少一个空隙测量组件，至少一个功率变换器，以及至少一个控制器。该控制器以电子数据传输方式与该组件和该变换器相连接，并且构形成能通过调节该磁通量来调节该空隙的尺寸。

本发明在另一个方面提供一种控制发电机内部的空隙尺寸的方法，该发电机具有至少一个旋转件和至少一个固定件，该固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定一个空隙。该空隙具有可测量的尺寸。该方法包括通过调节在空隙内所产生的可控的磁通量来调节空隙尺寸。

本发明在又一个方面提供一种用于旋转机械的控制系统。该旋转机械包括至少一个旋转件和至少一个固定件，该固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定一个空隙。该空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量。该控制系统包括至少一个空隙测量组件，至少一个功率变换器，以及至少一个控制器。该控制器以电子数据传输方式与该组件和该变换器相连接，并且构形成能通过调节该磁通量来调节该空隙的尺寸。

附图说明

图1是一个示例性的风力涡轮发电机的分解简图；

图2是一个示例性的空隙控制系统的组成框图，该系统可以，但不限于与图1中所示的风力涡轮发电机一起使用；

图3是一个示例性的发电机功率变换器的简图，该变换器可以，但不限于与图2中所示的空隙控制系统一起使用；

图4是另一个示例性的风力涡轮发电机的简图，图2中所示的空隙控制系统可以置入在该发电机中；以及

图5是又一个示例性的风力涡轮发电机的简图，图2中所示的空隙控制系统可以置入在该发电机中。

具体实施方式