無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備的優(yōu)化的同步發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備(100)的同步發(fā)電機(301)，所述同步發(fā)電機包括外電樞(304)和定子(302)，其中同步發(fā)電機(301)具有發(fā)電機外徑(344)并且定子(302)具有定子外徑，并且定子外徑與發(fā)電機外徑的比大于0.86、尤其是大于0.9并且尤其是大于0.92。
【專利說明】無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備的優(yōu)化的同步發(fā)電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備的同步發(fā)電機。本發(fā)明此外還涉及一種無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能設(shè)備一般而言是已知的，其從風(fēng)能中產(chǎn)生電能。為此通常使用所謂的水平軸風(fēng)能設(shè)備，如其例如在圖1中示出。該水平軸風(fēng)能設(shè)備具有空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過風(fēng)來驅(qū)動以圍繞基本上水平的軸旋轉(zhuǎn)并且在此驅(qū)動發(fā)電機。尤其可靠的風(fēng)能設(shè)備以無傳動裝置的方式設(shè)計，使得空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子直接與發(fā)電機、即發(fā)電機的電動轉(zhuǎn)子耦聯(lián)?？諝鈩恿W(xué)的轉(zhuǎn)子和為了避免混淆而在下文中稱為電樞的電動轉(zhuǎn)子，在此以相同的速度旋轉(zhuǎn)。為此無論如何對于現(xiàn)今位于兆瓦范圍中的大功率的風(fēng)能設(shè)備而言需要相應(yīng)的具有大的構(gòu)型的、即尤其大的氣隙直徑的同步發(fā)電機。換句話說，同步發(fā)電機應(yīng)產(chǎn)生的功率越多，氣隙直徑就越大從而同步發(fā)電機的構(gòu)型整體也就越大。
[0003]但是不能夠任意地提高發(fā)電機的尺寸。特別地，公共街道的運輸條件限制發(fā)電機的結(jié)構(gòu)尺寸。
[0004]現(xiàn)今世界上功率最強的風(fēng)能設(shè)備、S卩ENERC0N股份有限公司的E126具有1m的氣隙直徑并且通過如下方式解決了運輸問題:發(fā)電機的轉(zhuǎn)子還有定子分別被分為四個區(qū)段，所述區(qū)段在風(fēng)能設(shè)備的安裝地點處或者在其附近才組裝。然而這樣的設(shè)置會是耗費的并且以特別的預(yù)備為前提，以便降低故障風(fēng)險、尤其是分離點的故障風(fēng)險。同樣期望的是，降低安裝耗費。
[0005]德國專利商標(biāo)局在在先申請中檢索到下述現(xiàn)有技術(shù):DE 44 02 184AUDE 196 36591 Al、DE 199 23 925 Al 和 DE 10 2004 018 758 Al。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明因此基于如下目的:針對上述問題中的至少一個。特別地，應(yīng)提出一種用于無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備的功率盡可能強的發(fā)電機，所述發(fā)電機能夠以盡可能少的問題來運輸并且所述發(fā)電機在建立風(fēng)能設(shè)備時能夠以盡可能小的耗費來安裝。至少應(yīng)提出一種替選的解決方案。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提出一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機。無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備的該同步發(fā)電機包括外電樞和定子，外電樞常規(guī)地圍繞所述定子旋轉(zhuǎn)。同步發(fā)電機具有發(fā)電機外徑并且定子具有定子外徑?，F(xiàn)在提出:同步發(fā)電機構(gòu)成為，使得定子外徑與發(fā)電機外徑的比大于0.86。因此提出:用于無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備的同步發(fā)電機的氣隙盡可能遠(yuǎn)地向外布設(shè)。因此，同步發(fā)電機相應(yīng)地構(gòu)成，使得氣隙盡可能遠(yuǎn)地在外部布設(shè)并且外電樞相應(yīng)盡可能窄地構(gòu)成，使得得到定子外徑與發(fā)電機外徑的大于0.86的該比值。
[0008]在此需要注意的是:定子外徑在在此提出的外電樞類型的同步發(fā)電機中基本上相應(yīng)于氣隙直徑。在此基本上以定子還有電樞并且特別是氣隙的柱形的設(shè)計方案為基礎(chǔ)。在忽略氣隙厚度的情況下氣隙直徑相應(yīng)于定子外徑。
[0009]尤其優(yōu)選的是，氣隙向外布設(shè)到遠(yuǎn)至，使得定子外徑與發(fā)電機外徑的比大于0.9。還更優(yōu)選的是，同步發(fā)電機構(gòu)成為，使得定子外徑與發(fā)電機外徑的比大于0.92。
[0010]所提出的外電樞的使用已經(jīng)實現(xiàn)這種有利的比例。也就是說，由于構(gòu)造原因，電樞極或者在其實體的設(shè)計方案中，具有相應(yīng)的勵磁繞組的電樞極靴在使用他勵的同步發(fā)電機時在其徑向定向中降低到非常小的程度。由此可能的是，盡可能遠(yuǎn)地向外布設(shè)氣隙。由此定子同時獲得空間，以便有利地構(gòu)成定子繞組。能夠使用定子內(nèi)部中的其它空間，如在下文中也還闡述一些實施例。
[0011]根據(jù)一個實施方式提出:定子具有徑向的承載結(jié)構(gòu)，所述承載結(jié)構(gòu)徑向向內(nèi)延伸并且準(zhǔn)備用于固定在在軸向上延伸穿過定子的軸容納部上。因此定子內(nèi)部中的空間被有利地用于定子的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在此以軸頸容納部為基礎(chǔ)，所述軸頸容納部在常規(guī)地安裝發(fā)電機時居中地延伸穿過定子。這樣的軸容納部是穩(wěn)固的、尤其是管狀的元件，所述元件牢固地固定在機器承載件中并且例如能夠是鐵鑄件。承載結(jié)構(gòu)因此從承載定子繞組的定子疊片組、基本上從氣隙起徑向向內(nèi)朝向該軸容納部延伸，借助于相應(yīng)的環(huán)形法蘭，所述承載結(jié)構(gòu)能夠牢固地固定在所述軸容納部上。
[0012]優(yōu)選地，提出:定子具有徑向的和軸向的冷卻通道。徑向的冷卻通道設(shè)置用于朝向定子、即尤其是定子的疊片組徑向地輸送冷卻空氣。軸向的冷卻通道隨后沿著定子、尤其是穿過定子疊片組和/或電樞極之間引導(dǎo)徑向輸送的冷卻空氣以冷卻該定子。特別地，以足夠的量徑向輸送的冷卻空氣為了軸向的引導(dǎo)而被劃分、即劃分為軸向的前向方向和后向方向，所述前向方向在風(fēng)能設(shè)備常規(guī)地運行時迎向風(fēng)，所述后向方向即基本上沿著風(fēng)向。
[0013]也由此以有利的方式使用定子內(nèi)部中的空間。該空間的使用在此實現(xiàn)了大體積地輸送冷卻空氣。如果該冷卻空氣隨后被劃分為前向方向或后向方向，那么所述冷卻空氣相應(yīng)地從這樣的劃分部位中起僅關(guān)于軸向方向流動超過半個定子長。相應(yīng)地，定子能夠被良好地冷卻并且避免了下述長的冷卻路徑，在所述冷卻路徑中，冷卻空氣在到達(dá)這樣的冷卻路徑的端部時已經(jīng)被加熱到使得其冷卻能力顯著退步的程度。
[0014]此外有利的是，在定子的整個軸向擴展上徑向地輸送冷卻空氣。徑向的冷卻通道因此占據(jù)如下寬度，所述寬度相應(yīng)于定子的長度。由此在該徑向輸送中實現(xiàn)了大體積的冷卻流的可行性，這避免了冷卻空氣的流動損失。
[0015]此外有利的是，將徑向的承載結(jié)構(gòu)構(gòu)成為，使得該承載結(jié)構(gòu)在此構(gòu)成徑向的冷卻通道。由此定子內(nèi)部的整個空間能夠基本上用于輸送冷卻空氣。承載結(jié)構(gòu)為此能夠具有少量的基本上徑向伸展的支撐板。優(yōu)選使用如下板，其中的一些板徑向和軸向延伸并且另一些板徑向且橫向于縱軸線、即同步發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。這些板能夠裝配為，使得它們能夠安全地承載定子、即尤其是定子疊片組，并且同時徑向地沿著朝定子疊片組的方向引導(dǎo)冷卻空氣。如果所述結(jié)構(gòu)總的來說設(shè)計為，使得定子中的內(nèi)部空間基本上被提供用于該徑向的冷卻空氣輸送，那么能夠確保大體積的冷卻空氣流，所述冷卻空氣流為此實現(xiàn)冷卻空氣的低的流動速度，并且關(guān)于徑向的冷卻通道的空氣動力學(xué)相應(yīng)地僅須提出小的要求。
[0016]根據(jù)另一個設(shè)計方案提出:將同步發(fā)電機封裝。特別是提出:給同步發(fā)電機的外電樞封裝。由此可實現(xiàn)緊湊的構(gòu)型，所述構(gòu)型也有利地被操作以用于運輸。通過有利的結(jié)構(gòu)使得氣隙盡可能遠(yuǎn)地徑向向外布設(shè)，能夠在不提高外部尺寸的情況下實現(xiàn)提高發(fā)電機的功率。因此在不提高發(fā)電機的總尺寸的情況下提高功率是可能的，使得該發(fā)電機能夠盡可能一件式地從生產(chǎn)車間運輸?shù)桨惭b地點。封裝的實施方案因此已經(jīng)可在生產(chǎn)車間中實現(xiàn)并且發(fā)電機能夠有利地以封裝好的方式和方法來運輸。由此總的來說簡化了結(jié)構(gòu)。
[0017]特別地，電樞、即外電樞為此能夠具有電樞罩，所述電樞罩因此以罩的方式圍住電樞。為了維修同步發(fā)電機在此在電樞罩中設(shè)有檢查開口。這樣的檢查開口是如下開口，所述開口尤其是也能夠在電樞罩的端側(cè)上開口，以便觀察同步發(fā)電機的狀態(tài)并且必要時也執(zhí)行小的維修等。
[0018]優(yōu)選同步發(fā)電機是他勵的。電樞、即外電樞因此具有帶有勵磁繞組的多個電樞極，通過所述勵磁繞組控制用于激勵電樞極的電流從而控制用于激勵電樞的電流。該電樞極尤其構(gòu)成為具有勵磁繞組的極靴或者極靴體，所述極靴或者極靴體承載在電樞的承載環(huán)上。該結(jié)構(gòu)因此在結(jié)構(gòu)中被調(diào)整為，使得其是尤其細(xì)長的，從而沿著徑向方向具有盡可能小的厚度。由此氣隙能夠盡可能遠(yuǎn)地徑向向外布設(shè)。
[0019]優(yōu)選同步發(fā)電機構(gòu)成為環(huán)形發(fā)電機。環(huán)形發(fā)電機描述了發(fā)電機的構(gòu)型，其中磁有效的區(qū)域同心地圍繞發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸線基本上設(shè)置在環(huán)形區(qū)域上。特別地，磁有效的區(qū)域、即電樞和定子的磁有效的區(qū)域僅設(shè)置在發(fā)電機的徑向外部的四分之一處。通過作為環(huán)形發(fā)電機的這種構(gòu)成方案同樣實現(xiàn)可行性或者這簡化了在徑向上盡可能遠(yuǎn)地向外布設(shè)氣隙。
[0020]優(yōu)選地，提出一種緩慢運轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機，所述同步發(fā)電機具有至少48個定子極。因此在轉(zhuǎn)速低的情況下也能夠產(chǎn)生具有相對高的頻率的交流電。相應(yīng)地，優(yōu)選提出:設(shè)置至少72個定子極，其中還更優(yōu)選使用更多的定子極、尤其是至少192個定子極。
[0021]此外有利的是，同步發(fā)電機構(gòu)成為6相發(fā)電機、即作為具有兩個3相系統(tǒng)的發(fā)電機，所述3相系統(tǒng)尤其是以大約30度彼此錯開。這樣的設(shè)計是尤其利于產(chǎn)生6相電流，所述6相電流由此良好地適合于整流并且根據(jù)原理在整流時已經(jīng)引起更小的諧波。
[0022]此外提出:對于定子設(shè)置連續(xù)的繞組、即尤其是連續(xù)的導(dǎo)線或者用于各個相的連續(xù)的線束。在6相發(fā)電機的情況下、即為3相的兩倍的情況下，因此總的來說布設(shè)六個線束。在不中斷的情況下對于優(yōu)選能夠具有4.5m的外徑的整個定子布設(shè)六個這樣線束是極其耗費的，但是會產(chǎn)生非?？煽康亩ㄗ訌亩伯a(chǎn)生相應(yīng)可靠的發(fā)電機，因為其中在其它情況下可能會在運行時松脫的連接部位。
[0023]根據(jù)另一個實施方式提出:定子承載在軸向的容納部上、尤其是承載在軸頸容納部上。該軸向的容納部、尤其是軸頸容納部，在軸向上伸展穿過定子和外電樞、即居中地沿著外電樞的旋轉(zhuǎn)軸線從而同時沿著定子的中心軸線穿過定子和外電樞。此外，外電樞優(yōu)選支承在與該容納部連接的第一和第二軸承上，其中這兩個軸承在軸向方向上設(shè)置在定子的一側(cè)上，尤其是使得一個軸承在軸向方向上設(shè)置在另一個軸承和定子之間。電樞因此由這兩個軸承承載，使得所述電樞在定子的區(qū)域中以無支承保持的方式設(shè)置。
[0024]換句話說，定子通過這兩個在軸向上間隔的兩個軸承牢固地固定在容納部上，使得外電樞跨越定子并且在定子的一側(cè)上承載在這兩個軸承上。因此得到極其穩(wěn)固的且在此可相對簡單構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。使用兩個軸承、即這兩個在定子的一側(cè)上的軸承，尤其好地適合于吸收傾斜力，所述傾斜力尤其是可能會因作用到轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)載荷經(jīng)由轉(zhuǎn)子轂朝向外電樞導(dǎo)入。需要注意的是:軸承中的一個或兩個也能夠遠(yuǎn)離以距定子在容納部上的固定部或者距軸頸更大的間距來設(shè)置。這兩個軸承之間的盡可能大的間距同樣增強吸收傾斜力的能力。
[0025]優(yōu)選提出一種同步發(fā)電機，所述同步發(fā)電機的特征在于，設(shè)有至少一個風(fēng)扇(309)、尤其是在定子的承載結(jié)構(gòu)中設(shè)有至少一個風(fēng)扇，以便將用于冷卻的空氣穿過定子疊片組(658)徑向向外吹送?？諝饬饕虼擞嗅槍π缘叵蛲舛ㄏ虿⑶夷軌蚴紫壤鋮s定子。
[0026]根據(jù)另一個實施方式提出:外電樞具有朝向氣隙的冷卻開口，使得冷卻空氣的一部分從氣隙(206)繼續(xù)向外穿過外電樞(304)和外電樞的電樞極之間、尤其是外電樞的電樞極靴(32A)之間沿著外電樞的勵磁繞組流動，以便由此冷卻電樞極靴、尤其是其勵磁繞組。
[0027]因此至少根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式提出一種大的、緩慢運轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機，所述同步發(fā)電機具有他勵的轉(zhuǎn)子。所述同步發(fā)電機有針對性地通過其定子的承載結(jié)構(gòu)中的至少一個風(fēng)扇冷卻。冷卻空氣在此通過風(fēng)扇徑向向外吹送、即向外被擠壓從而首先冷卻定子、尤其是定子疊片組，冷卻空氣穿過所述定子疊片組向外流向氣隙。冷卻空氣因此繼續(xù)流動穿過氣隙并且在此冷卻定子和外電樞。除此之外在其之間已經(jīng)至少略微被加熱的冷卻空氣的一部分穿過外電樞中的開口向外流動。由此能夠?qū)崿F(xiàn)且冷卻外電樞的勵磁繞組，所述勵磁繞組在其它方面不與氣隙直接接觸。
[0028]通過該無傳動裝置的、他勵的、緩慢運轉(zhuǎn)的發(fā)電機作為外電樞的構(gòu)造，也能夠?qū)崿F(xiàn)對外電樞的這樣的冷卻。外電樞結(jié)構(gòu)也在轉(zhuǎn)子的極靴的區(qū)域中實現(xiàn)中間空間，所述中間空間實現(xiàn)了這樣的冷卻。
[0029]優(yōu)選同步發(fā)電機構(gòu)成為并且尺寸被確定為，使得定子外徑尤其是在發(fā)電機外徑為5m的情況下為至少4.4m、優(yōu)選至少4.5m并且尤其是至少4.6m。因此提出一種同步發(fā)電機，具有5m外徑的所述同步發(fā)電機仍允許在公共街道上的運輸并且在此具有盡可能大的定子外徑從而能夠具有盡可能大的額定功率。
[0030]此外提出一種風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備具有根據(jù)上述實施方式中的至少一個所述的同步發(fā)電機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]現(xiàn)在，在下文中示例性地根據(jù)實施例參考所附的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0032]圖1示出風(fēng)能設(shè)備的立體圖。
[0033]圖2示出內(nèi)電樞類型的發(fā)電機的側(cè)向剖面圖。
[0034]圖3示出外電樞類型的發(fā)電機的側(cè)向剖面圖。
[0035]圖4示出類似于圖3的發(fā)電機的立體圖。
[0036]圖5示出根據(jù)圖4的發(fā)電機的另一立體圖。
[0037]圖6示出根據(jù)另一個實施方式的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機的立體圖。
[0038]圖7示出圖6的發(fā)電機的立體剖面圖。
[0039]圖8示出根據(jù)圖7的發(fā)電機的另外的視圖。
[0040]圖9示出發(fā)電機的放大的一部分的示意圖。
[0041]圖10示出發(fā)電機的放大的一部分的示意圖。
[0042]圖11示出與內(nèi)電樞的轉(zhuǎn)子的一部分組合的外電樞的轉(zhuǎn)子的一部分的示意圖。
[0043]圖12示出固定在承載結(jié)構(gòu)上的發(fā)電機的示意側(cè)視剖面圖。

【具體實施方式】
[0044]圖1示出具有塔102和吊艙104的風(fēng)能設(shè)備100。在吊艙104上設(shè)置有具有三個轉(zhuǎn)子葉片108和導(dǎo)流罩110的轉(zhuǎn)子106。轉(zhuǎn)子106在運行時通過風(fēng)置于旋轉(zhuǎn)運動從而驅(qū)動吊艙104中的發(fā)電機。
[0045]圖2示出內(nèi)電樞類型的發(fā)電機201從而示出位于外部的定子202和對此位于內(nèi)部的電樞204。在定子202和電樞204之間存在氣隙206。定子202經(jīng)由定子罩208承載在定子承載體210上。定子202具有疊片組212，所述疊片組容納繞組，示出所述繞組的繞組頭214。繞組頭214基本上示出從一個定子槽離開置入到下一個定子槽中的繞組線。定子202的疊片組212固定在承載環(huán)216上，所述承載環(huán)也能夠視為定子202的一部分。借助于該承載環(huán)216，定子202固定在定子罩208的定子法蘭218上。經(jīng)由此，定子罩208承載定子202。此外，定子罩208能夠設(shè)有用于冷卻的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇設(shè)置在定子罩208中。由此用于冷卻的空氣也能夠被擠壓穿過氣隙206，以便由此在氣隙的區(qū)域中進行冷卻。
[0046]圖2此外示出發(fā)電機201的外環(huán)周220。此外，僅操作接片222伸出，然而這是無問題的，因為該操作接片不存在于整個環(huán)周上。
[0047]僅部分示出的軸頸224連接到定子承載體210上。電樞204經(jīng)由兩個電樞軸承226支承在軸頸224上，僅示出所述電樞軸承中的一個。對此電樞204固定在轂部段228上，所述轂部段也與空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片連接，使得通過風(fēng)而運動的轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)由該轂部段228能夠使電樞204旋轉(zhuǎn)。
[0048]電樞204在此具有帶有勵磁繞組230的極靴體。朝向氣隙206在勵磁繞組230上仍能夠識別極靴232的一部分。極靴232與其所承載的勵磁繞組朝向背離氣隙206的一側(cè)、即朝向內(nèi)部固定在電樞承載環(huán)234上，所述電樞承載環(huán)又借助于電樞承載體236固定在轂部段228上。電樞承載環(huán)234基本上是柱套狀的、連續(xù)的實心部段。電樞承載體236具有多個支柱。
[0049]在圖2中能夠識別，電樞204的徑向的擴展、即從電樞承載環(huán)234到氣隙206的擴展明顯小于定子202的徑向的擴展、即從氣隙206到外環(huán)周220的擴展。
[0050]此外，繪制間距長度238，所述間距長度大致描述了電樞容納部250到定子容納部252的平均間距。間距長度238是通過外力對發(fā)電機結(jié)構(gòu)的氣隙影響的程度。在根據(jù)圖2的該發(fā)電機中，該軸向的間距長度是相對大的從而顯示出:定子和電樞的非常剛性的結(jié)構(gòu)是必要的，以便也在運行中保證定子和電樞之間的均勻的間距。
[0051]圖3的發(fā)電機301是外電樞類型。相應(yīng)地，定子302位于內(nèi)部并且電樞304位于外部。通過中央的定子承載結(jié)構(gòu)308在定子承載體310上承載定子302。為了冷卻，在定子承載結(jié)構(gòu)308中繪制風(fēng)扇309。定子302因此居中地被承載，這能夠大大提高穩(wěn)定性。此夕卜，所述定子能夠從內(nèi)部起通過風(fēng)扇309來冷卻,所述風(fēng)扇僅特征性地代表其它風(fēng)扇。定子302在該結(jié)構(gòu)中從內(nèi)部起是可觸及的。通過風(fēng)扇向外擠壓冷卻空氣。
[0052]電樞304具有位于外部的電樞承載環(huán)334，所述電樞承載環(huán)固定在也能夠稱為電樞罩336的電樞承載體336上并且通過該電樞承載體或電樞罩承載在轂部段328上，所述輪轂部段又經(jīng)由兩個電樞軸承支承在軸頸324上，其中示出所述電樞軸承中的一個電樞軸承 326。
[0053]由于定子302和轉(zhuǎn)子304的調(diào)換的設(shè)置產(chǎn)生氣隙306，所述氣隙與內(nèi)電樞類型的發(fā)電機201的圖2的氣隙206相比具有更大的直徑。
[0054]圖3此外還示出制動器340的有利的設(shè)置，所述制動器能夠經(jīng)由與電樞304連接的制動盤342在需要時固定電樞304。
[0055]在圖3中同樣繪制出軸向的間距長度338，所述間距長度同樣描述了電樞容納部350到電子容納部352的平均間距。在此，該間距長度338相對于在圖2中的內(nèi)電樞類型的發(fā)電機中示出的軸向的間距長度238明顯減小。圖2的軸向的間距長度238也規(guī)定在用于定子202的這兩個承載結(jié)構(gòu)一方和電樞204另一方之間的平均間距。這樣的軸向的承載長度238或338越小，所能實現(xiàn)的氣隙穩(wěn)定性就越高、尤其是定子和電樞之間的傾覆穩(wěn)定性也就越聞。
[0056]外環(huán)周320的外徑344在圖2和3的這兩個所示出的發(fā)電機中是相同的。圖2的發(fā)電機201的外環(huán)周220因此同樣具有外徑344。盡管外徑344相同，但是在示出外電樞類型的發(fā)電機301的圖3的結(jié)構(gòu)中可行的是，相對于圖2的氣隙206實現(xiàn)氣隙306的更大的氣隙直徑。
[0057]從圖4的立體圖中可以識別封裝的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機401的基本結(jié)構(gòu)。在圖4中此外能夠識別定子承載體410、尤其是其法蘭。該定子承載體410承載定子。所示出的承載體法蘭450設(shè)為用于固定在機器承載體上，因此所述機器承載體通常牢固地設(shè)置在風(fēng)能設(shè)備的吊艙上。定子承載體410承載發(fā)電機401的定子并且也表示為軸頸容納部，因為該軸頸容納部借助于其一側(cè)、即承載體法蘭450固定在機器承載體上并且在圖4中未示出的另一側(cè)上與軸頸牢固地連接。這樣的軸頸承載或者支撐空氣動力學(xué)的轉(zhuǎn)子。
[0058]定子承載體410或者軸頸容納部410能夠理解為發(fā)電機401的一部分。
[0059]在圖4中也示出制動器440，所述制動器也標(biāo)記從外電樞404到位于內(nèi)部的定子402的過渡。制動器440在此固定在定子環(huán)盤446上并且能夠從該處起將電樞404在其制動盤442上進行制動。定子環(huán)盤446基本上固定在承載體法蘭450上。
[0060]圖5示出發(fā)電機401的另一個視圖，所述視圖基本上示出封裝入的電樞404。在圖5的立體圖中此外能夠從定子承載體410或者軸頸容納部410處識別軸頸法蘭452，在所述軸頸法蘭上常規(guī)地安裝有軸頸。這也說明了:軸頸容納部410或定子承載體410能夠被理解為發(fā)電機401的一部分，此外，這不僅適合于該實施方式，因為從圖4和5中變得明確的是:具有該定子承載體410的發(fā)電機401在任何情況下都形成在空間上清楚預(yù)設(shè)的設(shè)備。
[0061]圖6示出發(fā)電機601，所述發(fā)電機類似于發(fā)電機401和發(fā)電機310構(gòu)造。該發(fā)電機601與圖4和5的發(fā)電機401的不同之處基本上在于:未不出定子承載體或軸頸容納部，在視圖中這對此不是重要的。此外，在圖6中示出檢查開口 656，穿過所述檢查開口能夠向里看到電樞604，以便能夠執(zhí)行對電樞604的可能的維修或者檢查。同樣通過該檢查開口 656也能夠至少部分地檢查定子602。檢查開口 656在圖6中以圖解說明的方式示出。然而根據(jù)需要并且在考慮電樞604的所示出的封裝的剩余的穩(wěn)定性下優(yōu)選也設(shè)置其它的檢查開口 656。對于單獨檢查定子602而言，一個檢查開口 656能夠是足夠的，所述檢查開口根據(jù)需要能夠旋轉(zhuǎn)到定子602的相應(yīng)的部位上。然而為了檢查電樞604能夠有利的是，設(shè)置多個這樣的檢查開口 656。
[0062]圖7的視圖說明了位于內(nèi)部的定子602的結(jié)構(gòu)的一部分。該定子具有定子疊片組658，所述定子疊片組被纏繞，這通過繞組頭660來表明。定子602朝向旋轉(zhuǎn)軸線具有徑向的承載結(jié)構(gòu)662。徑向的承載結(jié)構(gòu)662基本上包括兩個徑向的導(dǎo)向板,所述導(dǎo)向板徑向向外延伸并且在此垂直于發(fā)電機601的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置。該徑向的導(dǎo)向板664能夠?qū)⒍ㄗ?02、尤其是定子疊片組658借助其繞組固定在定子承載體上或固定在如例如在圖4中以附圖標(biāo)記410示出的軸頸容納部上。同時導(dǎo)向板664能夠?qū)⒆鳛槔鋮s空氣的空氣導(dǎo)向定子疊片組658。
[0063]由此定子疊片組658還有定子疊片組658中的通過繞組頭660來表明的繞組被冷卻。電樞604與其極靴632徑向向外連接到定子疊片組658上。在定子疊片組658和極靴632之間構(gòu)成有氣隙606，所述氣隙在圖7中僅能夠作為線識別。
[0064]在圖8的立體圖中，同樣可識別定子602與其具有這兩個徑向的導(dǎo)向板664的徑向的承載結(jié)構(gòu)662的結(jié)構(gòu)。在此能夠識別其它的檢查開口 656’，所述檢查開口同樣設(shè)置為用于檢查和維修定子602還有電樞604。在此這些檢查開口 656’設(shè)置在徑向的轉(zhuǎn)子板666中并且允許觀察電樞的極靴632并且尤其是機器承載體側(cè)的繞組頭660。
[0065]在此徑向的轉(zhuǎn)子板666構(gòu)成為，使得還能夠承載制動盤642。
[0066]圖9和10以部分圖圖解說明不同發(fā)電機類型、即圖9中的內(nèi)電樞類型的發(fā)電機901和圖10中的外電樞類型的發(fā)電機1001的冷卻流。圖9中的部分大致相應(yīng)于圖2的發(fā)電機201的一部分,其中在圖9中不出一個略微不同的實施方式。圖10的部分圖大致相應(yīng)于如在圖3中不出的發(fā)電機301的一部分,其中圖10不出略微不同的實施方式。
[0067]根據(jù)圖9，徑向的冷卻流970基本上在兩側(cè)上——關(guān)于電樞904的圖9的視圖，向外流動直至定子疊片組958和繞組頭960。軸向的冷卻流972僅沿著一個方向構(gòu)成從而必須沿著軸向方向完全地冷卻定子疊片組958和電樞極靴932。冷卻路徑因此是相對長的，并且冷卻空氣的輸送基本上經(jīng)由徑向的冷卻流970中的一個來實現(xiàn)。
[0068]外電樞類型的發(fā)電機1001經(jīng)由徑向的冷卻流1070基本上在定子1002的整個寬度上將冷卻空氣徑向地引導(dǎo)至定子疊片組1058并且從該處必要時進一步經(jīng)由未示出的冷卻通道引導(dǎo)至電樞極靴1032。冷卻空氣能夠沿著兩個方向作為軸向的冷卻流1072冷卻電樞1004和定子1002。因此可輸送大量冷卻空氣、即在定子1002的整個寬度上輸送——關(guān)于圖10的視圖——或者在定子1002的整個軸向長度上輸送。在此徑向的冷卻流1070的徑向輸送的冷卻空氣在大致到達(dá)氣隙1006時被劃分，使得僅定子1002和電樞1004分別在軸向上僅必須由冷卻流冷卻一半。因此相應(yīng)的冷卻流的加熱路程減半。
[0069]圖9和10的對比也圖解說明了對于內(nèi)電樞這種情況而言圖9的發(fā)電機901的定子繞組頭960的位置和空間需要以及對于外電樞這種情況另一方而言圖10的發(fā)電機1001的定子繞組頭1060的位置和空間需要。
[0070]在圖10中示出的徑向的和軸向的冷卻流1070或1072例如能夠通過風(fēng)扇產(chǎn)生、例如風(fēng)扇309，所述風(fēng)扇在圖3的發(fā)電機301中示出。這樣的風(fēng)扇，其中也能夠設(shè)有多個這樣的風(fēng)扇，例如能夠?qū)⒗鋮s空氣擠壓到這兩個徑向的導(dǎo)向板1064之間，使得冷卻空氣在這兩個徑向的導(dǎo)向板1064之間徑向向外被引導(dǎo)。此外能夠通過另外將冷卻空氣輸送給定子引起沿著徑向方向的冷卻流。如果冷卻流到達(dá)定子疊片組1058或者極靴1032處，或者基本上到達(dá)氣隙1006的區(qū)域中，那么該冷卻流改道為軸向的流。為了繼續(xù)引導(dǎo)徑向的冷卻空氣1070穿過定子1002，能夠在定子疊片組1058之上分布地設(shè)置相應(yīng)的冷卻通道。冷卻空氣基本上能夠沿著軸向方向在極靴1032之間流動，并且也在軸向上流動穿過氣隙1006。冷卻空氣的部分軸向的流動在定子疊片組1058的部分中也是可行的、即尤其是在繞組槽中流動，只要位于其中的繞組留出自由空間、例如通過冷卻通道產(chǎn)生的自由腔即可，其中所述冷卻通道位于繞組中。冷卻空氣的另一條路徑能夠通過下述通道實現(xiàn)，所述通道在疊片組的內(nèi)部伸展。此外需要注意的是，通過箭頭圖解說明的徑向的冷卻流1070和軸向的冷卻流1072被理解為不意性的描述。冷卻空氣的一部分能夠從氣隙1006穿過電樞1004、即外電樞1004中的開口徑向向外流動從而更好地冷卻外電樞1004，其中該子流在圖10中未繪制出。
[0071]圖11是示意性的視圖，所述示意性的視圖在一個視圖中以一部分示出外電樞4A的極靴32A與內(nèi)電樞4B的極靴32B —起。所示出的設(shè)置在該組裝中不是起作用的機器的一部分。
[0072]更確切地說，圖11應(yīng)說明他勵的同步發(fā)電機的外電樞4A的極靴設(shè)置相對于同步發(fā)電機的內(nèi)電樞4B的極靴設(shè)置的區(qū)別。圖11也示出作為取向部的氣隙6AB。內(nèi)電樞4B從氣隙6AB向內(nèi)延伸，使得產(chǎn)生下述結(jié)果:極靴32B從氣隙6AB起會聚。中間空間48B在此減小，并且極靴32B基本上朝向彼此伸展。由此極靴32B的繞組空間受限并且用于可能的冷卻流的空間也減小。需注意的是，圖11示出沿著軸向視線、即沿著旋轉(zhuǎn)軸線的視線的視圖。
[0073]另一方面,外電樞4A的極靴32A從氣隙6AB徑向向外彼此分離。相應(yīng)地,在極靴32A之間存在許多中間空間48A。該效果也能夠在結(jié)構(gòu)方面使用并且可行的是，降低電樞極靴的徑向擴展從而基本上降低電樞的徑向擴展。這示出一種可行的措施——基本上用于所有根據(jù)本發(fā)明的實施方式——:盡可能遠(yuǎn)地向外布設(shè)氣隙，以便由此在發(fā)電機的所提供的結(jié)構(gòu)大小中、尤其是發(fā)電機的所提供的外徑中，還提高或者優(yōu)化其效能。
[0074]圖11的外電樞4A的視圖示出中間空間48A，對于所述中間空間也提出:使用該中間空間用于引導(dǎo)冷卻空氣。
[0075]圖12示意性地示出在安裝狀態(tài)中的一個實施例的發(fā)電機。在該處設(shè)有機器承載體1209，定子承載體1210固定在所述機器承載體上，軸頸1224再次固定在所述定子承載體上。發(fā)電機1201的定子1202固定在定子承載體1210上。機器承載體1209、定子承載體1210、軸頸1224和定子1202因此連接到剛性的且固定的元件，而除整個所示出的結(jié)構(gòu)的方位調(diào)整的可行性之外。
[0076]位于外部的電樞1204經(jīng)由轉(zhuǎn)子承載體1236固定在轉(zhuǎn)子轂1228上。轂部段1228經(jīng)由第一和第二轉(zhuǎn)子軸承1226或1227可旋轉(zhuǎn)地支承在軸頸1224上。通過第一和第二轉(zhuǎn)子軸承1226和1227之間的大的軸向間距a得到電樞1204的高的傾覆穩(wěn)定性。
[0077]此外表示出軸向的間距長度e，所述間距長度相應(yīng)于圖3的間距長度338。這描述沿著軸向方向從轉(zhuǎn)子承載體1236到定子容納部1252的平均間距。通過設(shè)置外電樞發(fā)電機從而設(shè)置位于內(nèi)部的定子1202，定子1202沿著軸向方向觀察能夠居中地牢固固定在定子承載體1210上，使得所示出的間距長度e是相對小的。與大的間距a和由此產(chǎn)生的傾覆穩(wěn)定性一起可實現(xiàn)尤其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
[0078]電樞1204此外具有環(huán)繞的制動盤1242，所述制動盤在運行時與電樞1204 —起旋轉(zhuǎn)。為了制動或者固定相應(yīng)地設(shè)有制動器1240。
[0079]此外可從圖12中獲悉，存在許多空間，以便用冷卻介質(zhì)、尤其是冷卻空氣從內(nèi)部起對定子1202擾流。此外，這樣的冷卻介質(zhì)也能夠在所示出的定子容納部1252的內(nèi)部流至定子、尤其是在定子繞組1230的區(qū)域中流動。此外能夠使用在徑向上被引導(dǎo)的冷卻空氣以用于冷卻勵磁繞組的轉(zhuǎn)子極1231。
[0080]因此基本上可能的是，相對于他勵的內(nèi)電樞發(fā)電機在總外徑相同的情況下增大氣隙直徑。如果在內(nèi)電樞發(fā)電機中氣隙直徑與總外徑的比被限制到0.86的值以下，那么此時可能的是，即使在他勵的外電樞中也提高該比。此時能夠?qū)崿F(xiàn)0.86至0.94的比。此外在封裝的實施方案中對于定子繞組頭而言存在充足的空間。在此在封裝的實施方案中也提供定子繞組頭的良好的可觸及性。
[0081]在外電樞發(fā)電機中，在整個定子組寬度之上的空氣穿流在外尺寸內(nèi)部輸送空氣的情況下可容易地實現(xiàn)。
[0082]借助于他勵的外電樞發(fā)電機、如根據(jù)本發(fā)明所提出的外電樞發(fā)電機，相對于內(nèi)電樞發(fā)電機在氣隙直徑相同的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)在極中的更大的疊片組、更多的勵磁繞組和在極組之間的更多的冷卻空氣。
[0083]通過所提出的本發(fā)明能夠至少部分地消除現(xiàn)有技術(shù)的缺點、如在外尺寸相似的情況下小的氣隙直徑、在封裝的構(gòu)型中到定子繞組頭的不利于進入性或者不可行的可觸及性和受限的空氣冷卻可行性。因此可實現(xiàn)更好的材料利用、更好的冷卻，結(jié)果實現(xiàn)更高的發(fā)電機功率或者更低的發(fā)電機損耗功率。
[0084]同時保持運輸尺寸小，尤其可行的是，遵循用于在公共街道上運輸?shù)淖畲蟮倪\輸尺寸。能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)電機的冷卻的改進，結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)更高的發(fā)電機功率或者至少實現(xiàn)低的發(fā)電機損耗功率。
[0085]在所提出的他勵的外電樞發(fā)電機中，相對于已知的內(nèi)電樞發(fā)電機在氣隙直徑相同的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)更大的疊片組、更多的勵磁繞組和在極組或極之間的更多的冷卻空氣。
【權(quán)利要求】
1.一種無傳動裝置的風(fēng)能設(shè)備(100)的同步發(fā)電機(301)，所述同步發(fā)電機包括外電樞(304)和定子(302)，其中所述同步發(fā)電機(301)具有發(fā)電機外徑(344)并且所述定子(302)具有定子外徑，并且所述定子外徑與所述發(fā)電機外徑的比大于0.86、尤其是大于0.9并且尤其是大于0.92。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，所述定子(302)具有徑向的承載結(jié)構(gòu)(662)，所述承載結(jié)構(gòu)徑向向內(nèi)延伸并且準(zhǔn)備固定在軸向地延伸穿過所述定子(302)的軸容納部(307)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，所述定子(302) -具有徑向的冷卻通道，所述徑向的冷卻通道用于從內(nèi)部徑向地輸送冷卻空氣；和 -具有軸向的冷卻通道，所述軸向的冷卻通道用于軸向地弓I導(dǎo)徑向輸送的所述冷卻空氣以用于冷卻所述定子，尤其使得徑向輸送的所述冷卻空氣被引導(dǎo)穿過定子疊片組和/或穿過定子繞組包，和/或使得徑向輸送的所述冷卻空氣被劃分并且在軸向上沿著前向方向并且沿著后向方向被引導(dǎo)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，冷卻空氣徑向地在所述定子(302)的整個軸向擴展之上被輸送和/或徑向的冷卻通道或所述徑向的冷卻通道通過徑向的承載結(jié)構(gòu)或所述徑向的承載結(jié)構(gòu)(662)構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，所述同步發(fā)電機(301)、尤其是所述外電樞(304)被封裝，和/或所述外電樞(304)具有電樞罩,所述電樞罩具有用于維修所述外電樞(304)和/或所述定子(302)的檢查開口(656)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，所述同步發(fā)電機(301)是他勵的，和/或構(gòu)成為環(huán)形發(fā)電機和/或具有至少48個、至少72個、尤其是至少192個定子極和/或構(gòu)成為6相發(fā)電機(301)，和/或所述定子(302)具有連續(xù)的繞組(14)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，所述定子(302)承載在軸向的、伸展穿過所述定子(302)和外電樞(304)的容納部、尤其是軸頸容納部(310)上，并且所述外電樞(302)可選地支承在與所述容納部連接的第一和第二軸承上，其中這兩個軸承沿著軸向方向設(shè)置在所述定子的一側(cè)上，尤其是使得一個所述軸承沿著軸向方向設(shè)置在另一個所述軸承和所述定子之間。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，所述定子外徑為至少4.4m、優(yōu)選至少4.5m并且尤其是至少4.6m，其中所述發(fā)電機外徑(344)尤其是為大約5m。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，設(shè)有至少一個風(fēng)扇(309)、尤其是在所述定子的所述承載結(jié)構(gòu)中設(shè)有至少一個風(fēng)扇，以便將用于冷卻的空氣穿過所述定子疊片組(658)徑向向外吹送。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)， 其特征在于，在所述外電樞(304)和所述定子(302)之間設(shè)有氣隙(206)，并且所述外電樞(304)具有朝向所述氣隙的冷卻開口，使得所述冷卻空氣的一部分從所述氣隙(206)繼續(xù)向外穿過所述外電樞(304)并且穿過所述外電樞的電樞極之間、尤其是電樞極靴(32A)之間沿著所述外電樞的勵磁繞組流動，以便由此冷卻所述電樞極靴、尤其是其勵磁繞組。
11.一種具有根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的同步發(fā)電機(301)的風(fēng)能設(shè)備(100)。
【文檔編號】H02K19/16GK104335461SQ201380026844
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】約亨·勒爾, 維爾科·古德韋爾 申請人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司