[发明专利]风能发电设备

说明书

本发明涉及一种风能发电设备。

在专利文献EP1327073B1中描述了一种风能发电设备，其在机架中具有双重支承的风轮轴和发电机轴，所述发电机轴与风轮轴设计为一体或者与其刚性连接，因此两个轴在弯矩的作用下共同进行弯曲运动。发电机设计为内转子发电机，定子和转子这样支承在可旋转的定子轴和发电机轴上，使得发电机能够随着驱动轴的弯曲运动而运动。不可旋转的联轴器固定发电机的定子以防止机架处的旋转运动并且允许发电机能够随着驱动轴相对于机架的弯曲运动而运动，由此应在发电机的定子和转子之间实现恒定的空气缝隙。发电机的这种设计和固定在结构上非常麻烦，由此可能使风能发电设备的重量相对于所产生的功率来说较大。

本发明所要解决的至少一个技术问题在于，提供一种实现更简单的结构的风能发电设备。

该技术问题按本发明通过具有独立权利要求所述特征的技术方案解决。技术方案的有利实施形式和扩展设计在从属权利要求中示出并且也可以从以下的说明和附图中得出。

按照至少一种实施形式，风能发电设备具有机架。所述机架尤其能够可旋转地支承在塔筒上。

按照另一种实施形式，风能发电设备具有风轮(亦可称为“风力叶轮”或“风力转子”)。可围绕风轮轮毂旋转地支承在机架上的风轮用于将风的动能转化为转动能量并且至少通过风轮轴传递给发电机。此外，风能发电设备具有发电机，其可通过发电机轴接收转动能量并且转化为电能。

按照另一种实施形式，风轮和发电机布置在机架相互对置的侧面上，其优点是机架、风轮和发电机的质量相对于发电机布置在塔筒或机架与风轮之间的风能发电设备更好地分布。塔筒顶部质量的更好分布使得材料应力减小并且减少了维护耗费，以及使风能发电设备的可使用性提高。此外，风能发电设备的模块化提高并且因此减少了维护和/或修理耗费，因为例如可以在不拆卸风轮的情况下将发电机从所述设备上移除。

按照另一种实施形式，风能发电设备具有联轴器，其布置在风轮轴与发电机轴之间并且将风轮轴与发电机轴相互耦连，因此可将风轮轴的旋转运动传递至发电机轴。特别优选的是，风轮轴与发电机轴借助联轴器无传动装置地相互耦连。换而言之，由此可以在没有中间连接的传动机构的情况下将风轮轴的旋转运动直接传递至发电机轴。

与具有中间连接的传动机构的已知风能发电设备相比，由此有利地省去了用于传动机构的维护和修理耗费以及在风能发电设备的整个运行时间中由于传动机构磨损造成的传动机构更换。

按照另一种实施形式，发电机设计为外转子发电机。发电机为此具有定子和在外部可旋转地围绕定子布置的转子。与具有设计为内转子发电机的发电机的已知风能发电设备相比，可以有利地在质量几乎相同的情况下实现更高的发电机功率，由此能够更经济地运行。

按照另一种优选的实施形式，所述联轴器将风轮轴的旋转运动传递给发电机轴，而所述发电机轴通过联轴器至少部分与风轮轴的弯曲运动脱耦。这种弯曲运动可能通过例如由于在各片风轮叶片上出现不同的风力状况而在风轮或者风轮轮毂上形成的力产生。为了持续地运行必须确保弯曲运动不会这样延续至发电机，使得布置在定子或转子上的发电机的集电弓和激励器之间的距离或空气缝隙改变。通过风轮轴与发电机轴至少部分的机械脱耦(其例如可通过联轴器在一个或多个平行于风轮轴和发电机轴的轴线的平面内的可移动性实现)，可以有利地实现更少地或者甚至完全防止将风轮轴的弯曲运动传递至发电机轴。所述联轴器例如可允许风轮轴的轴线相对于发电机轴的轴线倾翻和/或移动。

特别优选的是，联轴器设计为，使得基本上，即在很大程度上，只将围绕风轮轴轴线的旋转运动传递至发电机轴，而风轮轴的弯曲运动不会或只以非常小的程度传递至发电机轴。

按照另一种优选的实施形式，所述发电机轴通过连接，优选通过法兰连接或者焊接固定在发电机背离风轮的背面上。

此外，发电机轴可以通过与发电机背面的连接基本上由发电机承载。换而言之，发电机轴可以这样支承在发电机背面上，从而不需要存在其它用于支承或者固定发电机轴的元件。尤其是联轴器可以基本上不需要对发电机轴具有承载作用，并且基本上只防止由于其自重而是发电机轴弯曲。与之相比，已知的风能发电设备通常具有至少部分承载发电机并且发电机至少部分支撑在其上的发电机轴。在此，发电机轴例如必须稳定地处于机架上并且支承用于较大的载荷。