專利名稱：開關(guān)盒布局的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力或者風能設備發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，即帶有一個在定子內(nèi)或圍繞定子旋轉(zhuǎn)的具有磁極轉(zhuǎn)子罩的磁極轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
風力或風能發(fā)電機展示了在塔旁圍繞一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的部件，例如旁邊固定葉片的風力轉(zhuǎn)子輪轂，或者在機房邊和機房內(nèi)部排列的發(fā)電機的轉(zhuǎn)子。在這個旋轉(zhuǎn)的部件上也會部分的配備電控制元件或者開關(guān)元件的鋼盒。這個鋼盒控制無傳動結(jié)構(gòu)的風能設備的電氣裝置。所以葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)或稱變槳系統(tǒng)位于風力轉(zhuǎn)子輪轂內(nèi)，圍繞著發(fā)電機，發(fā)電機通過機械的組件來控制風力轉(zhuǎn)子輪轂固定的葉片。為了控制發(fā)電機，每個都安置了一個開關(guān)盒。 發(fā)電機和開關(guān)盒固定在旋轉(zhuǎn)的輪轂上，圍繞風力轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)。開關(guān)盒是很平常的盒子，形狀是一個長方體，由于空間的原因，開關(guān)盒較窄的一面和旋轉(zhuǎn)軸平行。通常情況下，電控制元件和/或開關(guān)元件及零配件安置在一個安裝板上，然后把這個安裝板放置在每一個開關(guān)盒中。這樣的安裝板放置在開關(guān)盒寬面的底板上。在這種情況下電子元件或者零件，例如保護裝置，按規(guī)定要安置在安裝板上，使它的平面往復運動能夠垂直于安裝板的平面進行，在前面描述的開關(guān)盒中內(nèi)嵌的安裝板，方向從開關(guān)盒的前面到后面，也就是說，移動方向是在開關(guān)盒的兩個寬面之間進行的。如果這種樣式的開關(guān)盒用它的窄面來平行于輪轂或者電動機的旋轉(zhuǎn)軸，那會導致這樣的情況發(fā)生在旋轉(zhuǎn)時，執(zhí)行開關(guān)動作的電子零件，比如說保護裝置，受到地球引力的影響是不同的。在旋轉(zhuǎn)軸上方和下方的位置，地球引力順方向或者反方向作用于每個控制元件或者開關(guān)元件的開關(guān)動作的方向。在風力轉(zhuǎn)子輪轂的旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)方，地球引力垂直作用于開關(guān)動作的方向。在上下方位置，地球引力對開關(guān)動作的影響很顯著，在兩個側(cè)方位置地球引力對開關(guān)動作沒有影響。由于開關(guān)盒的位置不同，每一個開關(guān)或者控制元件因為地球引力的作用所受到的影響是不同的，所以開關(guān)在轉(zhuǎn)換期間受到的影響也是不同的。這導致了在不同的開關(guān)盒里，控制元件或者開關(guān)元件的負重不均勻，致使它們的磨損程度和壽命不相同。為了消除地球引力對控制或者開關(guān)元件的影響，必須要這樣來放置就是開關(guān)運動的方向總是和旋轉(zhuǎn)軸平行。為了避免這個問題， 開關(guān)盒應該這樣布置開關(guān)盒的窄面平行于旋轉(zhuǎn)軸，同時控制或者開關(guān)元件固定在開關(guān)盒窄面的側(cè)壁上，這樣就能實現(xiàn)開關(guān)運動平行于旋轉(zhuǎn)縱軸。但是這樣的話安裝要更費事，因為開關(guān)盒窄面的空間肯定要比寬面的空間小。另外如果這樣，控制或者開關(guān)元件就不能固定在安裝板上，必須安裝附加的電線，來連接從鋼盒寬面底板的安裝板到鋼盒窄面?zhèn)缺诘目刂苹蛘唛_關(guān)元件，特別是保護裝置。關(guān)于開關(guān)盒在旋轉(zhuǎn)的組件上其它地點的定位，比如說在風力轉(zhuǎn)子輪轂上，基于目前的技術(shù)，還沒有足夠的空間能做到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于這樣的任務對風力設備旋轉(zhuǎn)配件的開關(guān)盒提供了一個簡化安裝的解決方案，以減少安裝費用。
4
本發(fā)明可以解決入口處轉(zhuǎn)子的方式，在磁極轉(zhuǎn)子罩的旁邊或內(nèi)部設計接收面或者接收室，在它的旁邊或內(nèi)部放置開關(guān)盒，開關(guān)盒內(nèi)部固定電控制元件和/或開關(guān)元件，這些元件通過開關(guān)運動來產(chǎn)生和/或阻斷導電連接。通過本發(fā)明，提供布置開關(guān)盒的解決方案，特別是無驅(qū)動機構(gòu)的風力或風能設備發(fā)電機轉(zhuǎn)子的開關(guān)盒。通過該方案，從風力設備的旋轉(zhuǎn)零件到開關(guān)盒的布置都可以獲得更多的排列空間。本發(fā)明闡述了一個很好的可行性來提供必要的空間，在已經(jīng)避開定子的轉(zhuǎn)子和磁極轉(zhuǎn)子罩的背面來構(gòu)建接收面或者接收室，用于接收。對于現(xiàn)今大尺寸的風力設備轉(zhuǎn)子和發(fā)電機，利用轉(zhuǎn)子或者磁極轉(zhuǎn)子的背面，特別是它們作為外轉(zhuǎn)子的時候，可以提供空間和位置來安置開關(guān)盒。接收室設計成供使用的空腔，可以從磁極轉(zhuǎn)子罩背面的磁極轉(zhuǎn)子外表面來構(gòu)建，或者從磁極轉(zhuǎn)子罩背面的磁極轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)來構(gòu)建。改善空間的比例也是可行的，不過開關(guān)盒至少是長方體的樣式，并且開關(guān)盒比較大的側(cè)面，也就是寬面至少要平行于磁極轉(zhuǎn)子罩的旋轉(zhuǎn)軸，它的縱向垂直于磁極轉(zhuǎn)子罩的旋轉(zhuǎn)軸。這是本發(fā)明提供給后續(xù)設計的方案。在上述情況下，寬面平行于旋轉(zhuǎn)軸，人工在風力設備塔上的艙室或者機房內(nèi)很容易進行，因為鋼盒在放置的時候，它的寬面也是艙室或機器房的軸向。這就有可能調(diào)整安裝板，來符合較寬的側(cè)面的尺寸要求，然后固定好的電控制元件和/或開關(guān)元件就一起隨著安裝板放置在開關(guān)盒里。結(jié)果就是在目前技術(shù)標準中必須要附加的纜線將不必安裝。如果接收面和/或接收室的尺寸這樣來計算，將會更適宜至少能帶有一套電控制元件和/或者開關(guān)元件，最好設計成開關(guān)盒的寬面，尤其垂直于磁極轉(zhuǎn)子罩的旋轉(zhuǎn)軸，位于安裝板或者安置在開關(guān)盒背面，這也是本發(fā)明提供的。類似于空腔的接收室，在此條件下即開關(guān)盒的形狀，須保證安裝板能安裝進去，還要能鎖住空腔的開關(guān)盒背面。有一點是可能的，就是安裝板同時設計成開關(guān)盒背面。這樣的話就減少了開關(guān)盒的安裝和生產(chǎn)浪費。因為五個面的開關(guān)盒已經(jīng)在磁極轉(zhuǎn)子罩里作為長方形的接收室，在一個五面封閉的空腔內(nèi)構(gòu)建。為了能夠讓電控制元件和/或開關(guān)元件，在旋轉(zhuǎn)期間調(diào)節(jié)角度以消除地球引力的影響，本發(fā)明有如下設計，電控制元件和/或開關(guān)元件每次執(zhí)行切換方向時，產(chǎn)生和/或阻斷導電連接，尤其要注意平動組件在開關(guān)盒內(nèi)的安裝，組件的開關(guān)動作方向至少要與磁極轉(zhuǎn)子罩的旋轉(zhuǎn)軸平行。這樣有一個特別的優(yōu)點當執(zhí)行開關(guān)運動的零件，執(zhí)行開關(guān)動作的組件，即控制元件和/或開關(guān)元件及開關(guān)動作方向至少與各自開關(guān)盒較大的側(cè)面垂直，這是本發(fā)明所提供的。本發(fā)明一個特別有利的設計在于，轉(zhuǎn)子被設計成固定在內(nèi)部的定子，被外轉(zhuǎn)子圍繞。在這種情況下，轉(zhuǎn)子的背面和磁極轉(zhuǎn)子罩的背面是很好的表面，可以設計成為接收面或者接收室，用于開關(guān)盒的接收。本發(fā)明設計一個很特別的優(yōu)點是，電氣控制裝置和/或開關(guān)元件是保護裝置，這也是本發(fā)明所提供的。直接保護裝置通過本發(fā)明的布置可以很好的裝配，在旋轉(zhuǎn)期間它的位置可以不受地球引力的影響。特別有利的是，本發(fā)明可以排列電子組件，這些電子組件負責葉片的調(diào)節(jié)，包括開關(guān)盒。因為開關(guān)盒和風力設備的葉片，隨著風力轉(zhuǎn)子輪轂和轉(zhuǎn)子或者磁極轉(zhuǎn)子進行有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)，它的相對位置固定在每個分配好的葉片上。因此本發(fā)明中，開關(guān)盒和電控制元件和 /或開關(guān)元件，是風力或風能設備的葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)(變槳機構(gòu))的組成部分。依照發(fā)明轉(zhuǎn)子的設計，特別是使無傳動結(jié)構(gòu)的風力或者風能設備成為現(xiàn)實，這還有一個優(yōu)點轉(zhuǎn)子或者磁極轉(zhuǎn)子攜帶著布置在其內(nèi)部或旁邊的變槳系統(tǒng)的開關(guān)盒，它歸屬于相應的風輪葉片，以此設計發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，同時可作為葉片攜帶的風轉(zhuǎn)子。本發(fā)明進一步指出，風力或風能設備中風輪的葉片固定在磁極轉(zhuǎn)子罩上或旁邊。用這種方式，無傳動機構(gòu)的風能或風力設備的結(jié)構(gòu)長度明顯減少。很有可能，風輪距離支撐塔很遠，使留在葉片上的磁極轉(zhuǎn)子罩，獨自構(gòu)建風輪的輪轂，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向不能像外部建造的發(fā)動機那樣遠并且在支撐塔芳凸出。本發(fā)明的設計還有這樣的可能，就是風輪的葉片固定在磁極轉(zhuǎn)子罩的軸向延長部分。轉(zhuǎn)子或者發(fā)電機的磁極轉(zhuǎn)子罩通過軸向延長部分，在其上面葉片也能固定，存放在管狀或者圓柱狀的定子上，可以減少大量的原料和重量。本發(fā)明可以使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子作為外轉(zhuǎn)子來構(gòu)建，當發(fā)電機的轉(zhuǎn)子被設計成外轉(zhuǎn)子時，轉(zhuǎn)子或者磁極轉(zhuǎn)子的磁性組件引導定子的纏繞。這樣在轉(zhuǎn)子和定子之間就構(gòu)成了相對很小的，但是很穩(wěn)定的氣隙。這個對于在定子和轉(zhuǎn)子之間無接觸的電能傳輸特別有利。本發(fā)明指出，轉(zhuǎn)子的能量傳輸介質(zhì)，即從定子流出和流向定子的電能以無接觸的方式傳輸，與定子的能量傳輸介質(zhì)共同作用，能量傳輸介質(zhì)在后續(xù)的設計中提供必要的電能，尤其是給變槳系統(tǒng)提供必要的電能。能量傳輸介質(zhì)包括至少包括一臺整流器，用于將轉(zhuǎn)子上正在傳輸?shù)幕蛘咭呀?jīng)傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)換為直流電。這樣就有可能，在開關(guān)盒和調(diào)節(jié)葉片的發(fā)電機之間傳輸電能的時候，電能相對的沒有損失。電能的傳輸也沒有損耗，因為沒有傳輸介質(zhì)，例如集電環(huán)等。例如，通過打開整流器可以預測對轉(zhuǎn)子葉片角度的調(diào)節(jié)，既可以對單個葉片進行調(diào)節(jié)，也可以對全部葉片進行調(diào)節(jié)，尤其是在已經(jīng)固定好發(fā)電機的磁極轉(zhuǎn)子罩上，還有開關(guān)盒，通過必要的電能比如以直流電的形式，能量以無接觸的方式從不旋轉(zhuǎn)的定子到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來傳輸。將開關(guān)盒安裝在磁極轉(zhuǎn)子罩的這項發(fā)明中，電控制元件和/或開關(guān)元件在旋轉(zhuǎn)時暴露在一個均勻的磁場中，當磁極轉(zhuǎn)子罩帶有永久磁鐵時更是這樣。最后，這項發(fā)明還能提供這樣一種設計，開關(guān)盒及安置在內(nèi)部的電氣控制或開關(guān)元件在產(chǎn)生的電場中有規(guī)律的轉(zhuǎn)動，在恒定的磁場中，與磁場沒有相對運動。


圖I :磁極轉(zhuǎn)子罩的一種示例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :磁極轉(zhuǎn)子罩的另一種示例的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式圖I顯示磁極轉(zhuǎn)子罩(I)，內(nèi)表面放置磁輪(2)。在磁輪(2)上安置了大量的，并排的，單個的永久磁鐵(3)，永久磁鐵內(nèi)側(cè)固定在一個閉合圈背面(4)上。在磁極轉(zhuǎn)子罩(I) 的一側(cè)是內(nèi)側(cè)圓形的，磁極轉(zhuǎn)子(I)橫截面，從開孔(5)和旋轉(zhuǎn)軸開口中心(6)穿通磁極轉(zhuǎn)子罩的背面(7)，設計和放置壁狀的元件。在磁極轉(zhuǎn)子罩的背面(7)是三個長方體形狀的吸收室(8)，吸收室(8)被設計成5個面都是封閉的空腔。吸收室(8)的尺寸應滿足，能夠放下開關(guān)盒及放置在開關(guān)盒內(nèi)的電控制元件和/或開關(guān)元件，能夠執(zhí)行開關(guān)動作，產(chǎn)生和/或阻斷導電連接，甚至閉合后吸收室(8)開放的側(cè)面可以構(gòu)建成磁極轉(zhuǎn)子罩(I)的內(nèi)側(cè)。所以以下的設計是有可能的，將帶有電控制元件和/或開關(guān)控制元件的安裝板放置在這樣的空腔內(nèi)，閉合開放的寬面，通過空腔構(gòu)建開關(guān)盒。電控制元件和/或開關(guān)控制元件與圖中未顯示的保護裝置有關(guān)，是風力或者風能設備變槳系統(tǒng)的部件。接收室(8)定位于磁極轉(zhuǎn)子罩(I)旋轉(zhuǎn)軸開口(6)，接收室(8)寬的側(cè)表面平行于磁極轉(zhuǎn)子罩(I)的旋轉(zhuǎn)軸，并且它的縱軸垂直于磁極轉(zhuǎn)子罩(I)的旋轉(zhuǎn)軸。在這樣的情況下，電控制元件和/或開關(guān)控制元件 (未在圖中顯示)可以安置在接收室(8)中，至少可以在平面上來回運動以及和旋轉(zhuǎn)軸平行。這時電控制元件和/或開關(guān)控制元件的開關(guān)運動方向垂直于寬表面。圖2中顯示的磁極轉(zhuǎn)子罩(9)本質(zhì)上和磁極轉(zhuǎn)子罩(I)的構(gòu)造很相近，在這里用相同的外觀表示相同的元素。唯一的區(qū)別是，在磁極轉(zhuǎn)子罩(9)里的接收室(8)的側(cè)表面對外部是開放的，從磁極轉(zhuǎn)子罩(9)的外部可以把安裝板安裝進去；而磁極轉(zhuǎn)子罩(I)里的接收室(8)要從相反的方向進行。圖中未顯示出來的，磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)的徑向外表面，可以安置在風力或風能發(fā)電設備轉(zhuǎn)子的葉片上面或旁邊。這樣使磁極轉(zhuǎn)子罩既可以構(gòu)建發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，也可以構(gòu)建風力設備的風輪。為了固定葉片，可以在磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)的外表面焊接或安裝有法蘭的接管。還有一種可能性，就是磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)外表面的軸向延長，其上固定葉片。因為葉片帶有調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是可以調(diào)節(jié)的，在磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)的內(nèi)部或旁邊可以為了這樣的葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)安置控制和/或開關(guān)元件，或者說開關(guān)盒，還有葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)驅(qū)動的電動機。還有一種可能，同樣未在圖中顯示，發(fā)電機的運行和控制與開關(guān)元件的運行所需要的電能，以不接觸的方式，從定子向電動機轉(zhuǎn)子的磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)傳輸。因此，能量傳輸物質(zhì)既安置在定子旁也安置在轉(zhuǎn)子旁，固定排列好，一起發(fā)揮作用。能量傳輸物質(zhì)能包括整流器，可將轉(zhuǎn)子上的正傳輸或已傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)化成直流電。
權(quán)利要求
1.一種風力或風能發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，在定子內(nèi)或圍繞定子旋轉(zhuǎn)，磁極轉(zhuǎn)子配有磁極轉(zhuǎn)子罩(I，9),在磁極轉(zhuǎn)子罩內(nèi)部或芳邊構(gòu)建接收面或接收室(8),其特征在于在接收面或接收室旁邊或內(nèi)部放置開關(guān)盒，開關(guān)盒里放置電控或者開關(guān)元件，它們能夠執(zhí)行開關(guān)動作，產(chǎn)生和/或阻斷導電連接。
2.如權(quán)利要求I中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于在避開定子的轉(zhuǎn)子或者磁極轉(zhuǎn)子罩背面(7)構(gòu)建接收面或者接收室(8)用于接收，和/ 或構(gòu)建開關(guān)盒。
3.如權(quán)利要求I和2中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于開關(guān)盒至少是一個長方體，開關(guān)盒較大的側(cè)面至少要平行于磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)的旋轉(zhuǎn)軸，開關(guān)盒的縱向要垂直于磁極轉(zhuǎn)子罩(1，9)的旋轉(zhuǎn)軸。
4.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于接收面或接收室(8)的尺寸應該這樣來設計至少能夠安裝一套電控制元件和/或開關(guān)元件，最好在開關(guān)盒的寬面安裝，尤其是要與磁極轉(zhuǎn)子罩的旋轉(zhuǎn)軸保持垂直，磁極轉(zhuǎn)子罩上安置了安裝板和/或開關(guān)盒底板。
5.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于電控制元件和/或開關(guān)元件每次執(zhí)行切換方向時，產(chǎn)生和/或阻斷導電連接，尤其要注意平動組件在開關(guān)盒內(nèi)的安裝，組件的開關(guān)動作方向至少要與磁極轉(zhuǎn)子罩的旋轉(zhuǎn)軸平行。
6.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于執(zhí)行開關(guān)動作的組件，即控制元件和/或開關(guān)元件及開關(guān)動作方向至少要與各自開關(guān)盒較大的側(cè)面垂直。
7.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于被設計成固定在內(nèi)部的定子，被外轉(zhuǎn)子圍繞。
8.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于電控制元件和/或開關(guān)元件是保護裝置。
9.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于開關(guān)盒及電控制元件和/或開關(guān)元件是風力或風能設備變槳系統(tǒng)中的組件。
10.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于風力或風能設備的風輪葉片被安置在磁輪轉(zhuǎn)子罩上或旁邊。
11.如上述權(quán)利要求10中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于葉片被安置在磁輪轉(zhuǎn)子罩的軸向延長部分上或旁邊。
12.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子的能量傳輸介質(zhì)，即從定子流出和流向定子的電能以無接觸的方式傳輸，與定子的能量傳輸介質(zhì)共同作用。
13.如上述權(quán)利要求12中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于能量傳輸介質(zhì)向變槳系統(tǒng)提供必要的電能。
14.如上述權(quán)利要求12和13中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于能量傳輸介質(zhì)包括至少包括一臺整流器，用于將轉(zhuǎn)子上傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)換為直流電。
15.如上述權(quán)利要求中所訴的轉(zhuǎn)子，其特征在于電控制元件和/或開關(guān)元件在旋轉(zhuǎn)時暴露在均勻的磁場中。
16.如上述權(quán)利要求中所訴，其特征在于內(nèi)部安置了電控制元件和/或開關(guān)元件的開關(guān)盒隨著產(chǎn)生的電場有規(guī)律的轉(zhuǎn)動，并且與恒定的磁場沒有相對運動。
全文摘要
本發(fā)明旨在簡單和快速地將開關(guān)盒安裝到風力或風能設備的旋轉(zhuǎn)部分，即將開關(guān)盒裝入具有磁輪的風力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子裝配在磁輪罩內(nèi)(1，9)，而磁輪轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)或圍繞定子旋轉(zhuǎn)。所述目的通過在磁輪轉(zhuǎn)子罩內(nèi)或磁輪罩上形成接收表面或接收空間(8)來實現(xiàn)。在接收表面和/或接收空間上面和/或內(nèi)部，開關(guān)能夠同步旋轉(zhuǎn)，開關(guān)裝置包括電控制元件和/或開關(guān)元件，它們能夠執(zhí)行開關(guān)動作，產(chǎn)生和/或阻斷導電連接。
文檔編號F03D7/02GK102597504SQ200980155253
公開日2012年7月18日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者克勞斯·博登斯泰恩, 德特勒夫·蘭格, 迪特·魯普里奇 申請人:廣西銀河風力發(fā)電有限公司