[发明专利]用于风能设备的电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风能设备的电机。但是要强调，所述电机也可以有利地用在其它领域中并且不仅可以用作用于发电的发电机而且可以用作用于产生运动的马达。

背景技术

既存的风能设备的大部分配备了快速旋转的发电机，其中为了将风轮的比较缓慢的转速转换到发电机转速上而使用多级的变速器。此外也使用在无变速器的情况下与所述风轮相耦合的发电机。为了实施这种直接驱动的方案，所述发电机设计为四极的缓慢转动的永久励磁的同步电机。

但是这种结构形式与具有变速器的设备相比导致显著的重量增加，因为所述发电机的次级部分（转动件或者说转子）具有较大的直径并且借助于厚重的连接元件比如辐条与驱动轴（风轮的轮毂）相连接。所述直接被驱动的机器的多极的磁路具有比快速转动的4极或者6极的双重馈电的异步电机的磁路明显更大的圆周。因此出现明显更大的必须从轮毂传输到所述次级部分上的转矩。这样的永久励磁的同步电机的一种实例在US 2004/0155537 A1中得到说明。

由此值得追求的是，说明一种用于风能设备的电机，对于该电机来说转矩传输得到改进并且尤其可以节省重量。

发明内容

按本发明提出一种具有权利要求1所述特征的电机。有利的设计方案是从属权利要求及以下说明的主题。

本发明的措施是，在结构上将磁性的变速器与所述电机合并。在总体上，所述电机具有静止的设有初级部分绕组的初级部分、同样静止的自励磁的或者他励磁的次级部分以及旋转的磁性的对由所述次级部分产生的磁场进行调制的调制器。通过这种方式可以明显提高所述初级部分绕组中的感应电压及频率。所述调制器可以布置在初级部分与次级部分之间，也就是次级部分-调制器-初级部分。作为替代方案，也可以考虑次级部分-初级部分-调制器这种布置结构。变速器-发电机单元由此仅仅用三个承担功能的组件就已敷用，尽管如此这些组件中仅仅一个组件必须运动。这简化了构造及支承结构。

所述磁性的调制器可以交替地由铁磁的和非铁磁的组件所构成。优选所述调制器的支承结构或者说框架由非铁磁的材料比如铝制成。所述支承结构比如可以具有至少两个非铁磁的环，所述环通过同样非铁磁的斜撑件来连接。而后可以在所述斜撑件之间优选以槽-榫-固定的方式装入铁磁的组件。调制器也可以包括多个这样的支承结构，所述支承结构彼此相连接比如进行了螺纹连接。

所描述的（磁性的）变速器-发电机单元又由一个机械的变速器装置来驱动。所述变速器装置的驱动轴比如可以由风能设备的转子或者说类似部件来驱动。在此机械的转矩传输或者功率传输的较高的力密度（Kraftdichte）与所述磁性的变速器-发电机单元相耦合。所述具有集成的磁性的变速器的电机在这种组合中履行双重功能：首先所述磁性的变速器用于在所述（在运行时作为发电机的）电机的线圈绕组中提高电压及频率并且由此也用于以很高的效率产生电能，因为尤其可以明显地降低欧姆电阻损耗。

通过所述铁磁的和非铁磁的调制器组件的数目及布置结构的相应的选择，可以非常有针对性地调节所述发电机的初级部分绕组中的感应电压的幅度及频率。在此可以如此调整机械的及磁性的传动比，使得所述变速器-发电机单元的总成本尽可能地低，其中尽管如此也可以获得很高的效率。

进一步有利的是，在变速器与电机之间使用电气的绝缘件，用于防止变速器遭受通过所谓的轴向电流引起的损坏。作为替代方案或者补充方案，所述变速器比如可以通过从动轴上的滑环来接地。通过这种方式可以如此降低电位，从而不再出现轴向电流。所述绝缘件也可以集成在联接件中。

按照一种优选的实施方式，所述绝缘件集成在插塞式联接件中，其中将用绝缘的材料比如弹性体包覆的轴颈插到所分配的空隙中或者其中将轴颈插到用绝缘的材料比如弹性体加衬的空隙中。通过这种方式，同时可以提供与电气的绝缘件之间的简单的接合，尽管如此所述接合可以传输较高的转矩。

机械的变速器与变速器-发电机单元之间的组合额外地允许利用所述机械的变速器的壳体结构，用于承受所述电机的转矩、重力和其它的力的至少一部分。这节省了材料及结构空间。所述组合也允许通过所述电机来支承所述机械的变速器的至少一根从动轴或者相反并且就这样在复杂的变速器装置中放弃至少一个支承点。