[发明专利]环形发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风能设备的环形发电机。此外，本发明涉及一种用于控制风能设备的方法，并且本发明涉及一种风能设备。

背景技术

风能设备借助于电动发电机将从风中获得的机械功转化为电能。在此，环形发电机是一种缓慢转动的发电机，所述发电机无需在发电机的电枢和机械转子之间的传动装置，所述机械转子具有转子叶片。为了所述目的，所述环形发电机具有多个极。数量能够在20直到84个极的数量级中，并且还能更多。在此，所述环形发电机具有与它的轴向延伸相比相对大的直径。具有7兆瓦或者以上的额定功率的现代的风能设备的环形发电机例如具有在空气隙上的大致10米的直径，相反地，所述空气隙沿轴向的延伸在1米的范围内。在此，所述空气隙是已知的在电动发电机的定子和电枢之间的间隙。所述电枢和/或所述定子在这种情况下基本上具有环形的形状，这是可以命名为环形发电机的原因。

由于风能设备的环形发电机的电枢的缓慢的转动速度，——作为额定转速，所述转动速度能够在大致5到50转/分钟的范围内，特别是10到30转/分钟的范围内——，通过与所述电枢机械地固定连接的螺旋桨的自冷却是不可能的，或至少是低效的。与此相比，参照其它发电机，所述发电机在风能设备中与增加的传动装置共同使用，并且具有在每分钟几千转的范围内的额定转速。这样的发电机的解决方案不可应用在缓慢转动的环形发电机上。

从DE 109 36 591 A1中已知一种用于作为外电枢的无传动装置的风能转换器的发电机。在那里在吊舱的外部设置发电机的整个起磁性作用的部分。由于冷却的原因，特别提出一种外电枢，在所述外电枢中沿径向观察，所述电枢设置在定子的外部。支承臂从设置在定子内部的支承装置导向外置的电枢。所述电枢的支承臂同时构成为叶片，以便将冷空气输送到所述定子的冷却管道中。但是，这样的构造是极其复杂和昂贵的。

在DE 10 2004 046 700 B4中为具有作为内电枢的环形发电机的风能设备提出，通过在吊舱外壳中的通风装置将空气压进吊舱中并且穿过环形发电机的空气隙，以便因此冷却所述环形发电机。

作为通常的其它现有技术参见下述文献：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。

为了提高环形发电机的冷却，所述定子，特别是定子环，可以提供用于水冷却，特别是用于引导水流。但是，在这种情况下不利的是，由于应用水冷却，特别是对如定子环的金属物体基本上要承受腐蚀危险。

发明内容

因此，本发明的目的是，尽可能改进一种环形发电机，特别是提高和/或更有效地构成环形发电机的冷却，或者提出至少一种可选的环形发电机。

因此，根据本发明提出一种根据权利要求1所述的环形发电机。风能设备的将从风中获得的机械功转化为电能的这样的环形发电机具有定子和可相对于定子围绕转动轴线转动地安装的电枢。在这里结合所述环形发电机，使用术语电枢来代替转子，以便避免与风能设备的机械转子的可能的混淆，所述机械转子基本上由转子轮毂和至少一个、通常三个转子叶片形成。所述术语电枢的使用在任何情况下不应对使用的发电机类型给以提示。但是，优选应用同步发电机。

所述定子基本上具有用于容纳具有定子绕组的叠片组的环绕的定子环。所述电枢的相对于定子的转动运动在所述叠片组中激发交变磁场，这又导致在所述定子绕组中的电流，并且由于损失造成所述定子的温升。

所述定子环具有用于通过气流冷却所述定子的冷却管道。因此提供附加的空气冷却。这样的冷却管道可用于主动的冷却和被动的冷却，或者设置为两者的结合。因此，在所述主动的冷却的情况下产生人造气流，以用于冷却。

根据本发明，所述环形发电机构成为内电枢。相应地，所述电枢在所述定子的内部转动。例如在电枢和定子之间的所述空气隙基本上构成为(短的)圆柱形外壳。在这方面还包括如下结构，在所述结构中所述空气隙沿轴向方向具有略微减少或增加的直径，并且因此类似于锥形段。在这种情况下所述电枢特别是作为环形件沿径向方向设置在同样是环形的定子的内部。所述定子作为外环固定地设置。

优选的是，提供至少一些用于通过加压的气流主动冷却的冷却管道，并且可选地或者同时提供一些用于通过所述风被动冷却的冷却管道。特别是设有产生气流装置，并且所述相关的用于主动冷却的冷却管道具有用于使相关的气流流入或流出的孔。优选可提供一些用于主动冷却和另一些用于被动冷却的冷却管道。