专利名称：风能设备和用于风能设备的能量传输装置的制作方法
技术领域：
风能设备用于将风的动能利用转子转换成电能，用于使电能例如馈入到电的能 量传递网里面。风流的运动能量作用于转子叶片上，它们装配在转子轮毂上并且在风 流中置于旋转运动。该旋转运动直接或利用传动机构传递到发电机，它将动能转换成电 能。包括发电机的传动系在常见的风能设备中设置在装配在塔架上的吊舱里面。
背景技术：
风能设备的转子叶片具有空气动力学的轮廓，它引起压力差，它由于转子叶片 的吸入侧与压力侧之间的流速差引起。由所述压差产生作用于转子上的转矩，它影响转 子的速度。风能设备主要具有水平的旋转轴。在这种风能设备中通常利用伺服电机实现吊 舱的风向跟踪。在此通过方位轴承与塔架连接的吊舱围绕其轴线旋转。三转子叶片的转子与单叶片、双叶片或四叶片转子相比已经获得成功，因为三 叶片转子在振动技术方面可以更简单地制成。在具有偶数转子叶片的转子中，在转子叶 片上由于风阴影效应起作用的倾翻力通过以180度错开对置的转子叶片强化，由此对机 构和材料提出更高的要求。具有5至7个转子叶片的转子导致在数学上相对复杂描述的 空气动力学状态，因为空气流在转子叶片上相互影响。此外这种转子不能提高收益，它 们在经济特性方面与三叶片转子相比产生更高费用。风能设备通常具有用于调整转子叶片的桨距驱动系统。通过调整转子叶片的迎 风角改变转子叶片的吸入侧与压力侧之间的流速差。这又影响到作用于转子上的转矩和 转子速度。为了使桨距驱动和控制系统提供运行需要的电能，它在传统的风能设备中通过 滑环从吊舱传递到设置在转子轮毂中的耗电器。通过滑环也多重地传递用于桨距驱动 和控制系统的状态和控制信号。滑环处于机械磨损并且是风能设备中的显著的潜在故障 源。
实用新型内容本实用新型的目的是，实现一种风能设备，其桨距驱动和控制系统可靠且结实 地相对于外部环境条件得到供能，并且为此给出适合的系统部件。所述目的按照本实用新型通过一种风能设备来实现，其具有-转子，该转子包括支承在吊舱上的转子轮毂和多个分别能够利用电驱动装置调 整的转子叶片，-与转子连接的发电机，-与转子轴承同心设置的旋转传递器，用于给多个设置在转子轮毂里面的耗电器 供能，-旋转传递器的与吊舱连接的初级部件，[0013]-旋转传递器的设置在转子轮毂里面的且随着所述转子轮毂旋转的次级部件，-连接在初级部件与电压源之间的第一变频器，用于由低频电源电压产生高频激 励电压，-在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之间的第二变频器，用于由高频的变换 的激励电压产生低频的耗电器电压。此外，本实用新型还提出一种用于风能设备的能量传输装置，其具有-与风能设备的转子轴承同心设置的旋转传递器，用于对多个设置在转子轮毂里 面的耗电器供能，-旋转传递器的与吊舱连接的初级部件，-旋转传递器的设置在转子轮毂里面且随着所述转子轮毂旋转的次级部件，-连接在初级部件与电压源之间的第一变频器，用于由低频电源电压产生高频 激励电压，-在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之间的第二变频器，用于由高频的变换 的激励电压产生低频的耗电器电压。按照本实用新型的风能设备具有转子，该转子包括支承在吊舱上的转子轮毂和 多个分别可以利用电驱动装置调整的转子叶片。发电机与转子连接。与转子轴承同心设 有旋转传递器(Drehiiber-trager)，它用于对多个设置在转子轮毂里面的耗电器供能。旋 转传递器的初级部件与吊舱连接。旋转传递器的次级部件设置在转子轮毂里面且随着所 述轮毂旋转。所述风能设备还包括连接在初级部件与电压源之间的第一变频器，用于由 低频电源电压产生高频激励电压。此外设有在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之间 的第二变频器，用于由高频的变换的激励电压产生低频的耗电器电压。根据一种优选方 案，所述旋转传递器集成到转子轴承里面。代替第二变频器，可以设有用于由高频的变换的激励电压产生直流电压的整流 器，它在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之间。此外旋转传递器可以是使转子与发 电机连接的传动机构的组成部分，并且在转子侧的传动机构轴端上通过电插接连接提供 高频交流电压。按照本实用新型的风能设备能够运行可靠且不受维修限制地给设置在转子轮毂 中的耗电器供以电能。这一点尤其对于离岸风能设备具有重要意义。按照本实用新型的 风能设备尤其由于使用高频激励电压，对于旋转传递器相对由风力施加在转子和吊舱上 的弯矩而言更结实，对于初级部件与次级部件之间的气隙宽度变化没有不利影响。此外 旋转传递器能够传递足够大的持久功率，用于驱动至少3个桨距驱动和控制系统。对应于本实用新型的有利改进方案，使发电机的动子可以随着转子轮毂旋转， 并且使动子绕组连接在旋转传递器的次级部件上。这一点能够实现风能设备的紧凑且成 本有利的结构。对应于另一有利的改进方案，可以使旋转传递器集成到转子轴承里面，并且转 子轴承可以集成到使转子与发电机连接的传动机构的驱动侧的轴承里面。通过这种方式 可以使转子、传动机构、轴承以及旋转传递器有效地相互协调并且实现节省空间的风能 设备结构。对应于本实用新型的优选改进方案，所述高频激励电压具有超过25kHz的频率。通过这种方式可以减小由于风能设备运行对人的声干扰。
下面借助于附图的实施例详细描述本实用新型。附图中图1示出风能设备的第一变型，具有按照本实用新型的能量传输装置，图2示出风能设备的第二变型，具有按照本实用新型的能量传输装置，图3示出风能设备的第三变型，具有按照本实用新型的能量传输装置，图4示出按照图3的能量传输装置的旋转传递器的初级部件和次级部件的横截面 图。
具体实施方式
在图1中所示的风能设备具有转子1，它包括支承在吊舱2上的转子轮毂11和多 个转子叶片12，转子叶片12可以分别利用独立的桨距系统121调整。该转子1通过传动 机构5和离合器6与发电机3连接。此外在图1中所示的风能设备具有能量传输装置4，它包括与转子轴承13同心设 置的旋转传递器，用于对设置在转子轮毂11里面的桨距系统121供能。所示旋转传递器 的环形的初级部件41通过转子轴承13与吊舱2连接。该初级部件41和转子轴承13可 以组成集成的系统部件。所述旋转传递器还包括法兰连接在转子轮毂11上且随着转子轮毂旋转的环形的 次级部件42。为了由低频电源电压产生高频激励电压，设有第一变频器43，它连接在初 级部件41与在图1未详细示出的电压源之间。所述能量传输装置4还包括第二变频器 44，用于由高频的变换的激励电压产生低频的耗电器电压。代替第二变频器也可以设有 整流器，用于产生直流电压。第二变频器44连接在次级部件42和桨距系统121之间。在图1中所示的风能设备的旋转传递器的初级部件41和次级部件42轴向相距地 设置在独立的平面里面并且具有基本相同的直径。在初级部件41与次级部件42之间轴 向延伸有旋转传递器的气隙，在气隙中通过激励电压产生高频电磁场。通过旋转传递器也可以从桨距系统121传递控制和状态信号，或者传递到桨距 系统121。对此备选地，也可以通过WLAN连接或者适合的其它无线连接传递控制和状 态信号。在图2所示的风能设备与在图1中所示的风能设备不同，发电机3的动子32随 着转子轮毂11旋转并且集成到转子轮毂里面。在图2中所示的风能设备的转子轴承13 连接在发电机3的定子31上。此外旋转传递器的次级部件42与动子绕组相邻地且与其 同心地设置。在图3中所示的风能设备包括旋转传递器，其初级部件41和次级部件42与按照 图1的布置不同，相互间同心地设置在一个共同的平面里面(也见图4)。旋转传递器的 气隙径向在初级部件41与次级部件42之间延伸，它们具有不同的直径。旋转传递器和 转子轴承13有利地形成集成的系统部件。本实用新型的应用不局限于上述的实施例。
权利要求1.一种风能设备，其特征在于，具有-转子，该转子包括支承在吊舱上的转子轮毂和多个分别能够利用电驱动装置调整的 转子叶片，-与转子连接的发电机，-与转子轴承同心设置的旋转传递器，用于给多个设置在转子轮毂里面的耗电器供能，-旋转传递器的与吊舱连接的初级部件，-旋转传递器的设置在转子轮毂里面的且随着所述转子轮毂旋转的次级部件， -连接在初级部件与电压源之间的第一变频器，用于由低频电源电压产生高频激励电压，-在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之间的第二变频器，用于由高频的变换的激 励电压产生低频的耗电器电压。
2.如权利要求1所述的风能设备，其中在旋转传递器的次级部件上连接有动子绕组。
3.如权利要求1或2所述的风能设备，其中初级部件和次级部件相互同心地设置在一 个共同的平面里面，并且其中旋转传递器的气隙径向在初级部件与次级部件之间延伸。
4.如权利要求1或2所述的风能设备，其中初级部件和次级部件轴向相距地设置在独 立的平面里面，并且其中旋转传递器的气隙轴向在初级部件与次级部件之间延伸。
5.如权利要求1或2所述的风能设备，其中所述旋转传递器集成到转子轴承里面。
6.如权利要求5所述的风能设备，其中所述转子轴承集成在使转子与发电机连接的传 动机构的驱动侧的轴承里面。
7.如权利要求1或2所述的风能设备，其中所述高频激励电压具有超过25kHz的频率。
8.如权利要求1或2所述的风能设备，其中代替第二变频器，设有用于由高频的变换 的激励电压产生直流电压的整流器，该整流器在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之 间。
9.用于风能设备的能量传输装置，其特征在于，具有-与风能设备的转子轴承同心设置的旋转传递器，用于对多个设置在转子轮毂里面的 耗电器供能，-旋转传递器的与吊舱连接的初级部件，-旋转传递器的设置在转子轮毂里面且随着所述转子轮毂旋转的次级部件， -连接在初级部件与电压源之间的第一变频器，用于由低频电源电压产生高频激励电压，-在转子轮毂中连接在次级部件与耗电器之间的第二变频器，用于由高频的变换的激 励电压产生低频的耗电器电压。
专利摘要本实用新型涉及一种风能设备，它具有转子，该转子包括支承在吊舱上的转子轮毂和多个分别可以利用电驱动装置调整的转子叶片。发电机与转子连接。与转子轴承同心设有旋转传递器，它用于对多个设置在转子轮毂里面的耗电器供能。旋转传递器的初级部件与吊舱连接。旋转传递器的次级部件设置在转子轮毂里面且随着转子轮毂旋转。所述风能设备还包括第一变频器，用于由连接在初级部件与电压源之间的低频电源电压产生高频激励电压。此外设有第二变频器，用于由连接在转子轮毂中的次级部件与耗电器之间的高频的变换的激励电压产生低频的耗电器电压。
文档编号F03D11/00GK201794715SQ20102017800
公开日2011年4月13日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者R·-J·斯泰尼格韦格, V·克雷德勒 申请人:温纳吉股份公司, 西门子公司