本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于產(chǎn)生電能的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或水力發(fā)電設(shè)備，其具有至少一個(gè)螺旋槳(30)和至少一個(gè)包括轉(zhuǎn)子(110)和定子(500)的發(fā)電機(jī)(60)。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，提供了由至少兩個(gè)相互間機(jī)械和電氣不相關(guān)的定子模塊(100)所形成的定子，所述定子模塊各自與轉(zhuǎn)子共同作用，每個(gè)定子模塊各自包括至少一個(gè)模塊自身的磁體(130)、至少一個(gè)線圈(140)，該線圈被磁體的至少一部分磁通量穿過(guò)，并且每個(gè)定子模塊與轉(zhuǎn)子分別形成了一個(gè)模塊自身的磁回路(120)，其中，在轉(zhuǎn)子和定子之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，每個(gè)定子模塊會(huì)生成一個(gè)模塊自身的輸出電壓。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或水力發(fā)電設(shè)備描述本專利技術(shù)涉及具有根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的特征的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備。多年來(lái)，借助變得越來(lái)越大的風(fēng)車實(shí)現(xiàn)了由風(fēng)力獲取電能。此外，可獲得的功率取決于風(fēng)車的直徑。更大的功率也因此意味著更大的風(fēng)車直徑和更大的螺旋槳葉片長(zhǎng)度。由于螺旋槳尖端的圓周速率受到技術(shù)上的限制，所以始終得到較小的轉(zhuǎn)數(shù)。本專利技術(shù)根本上要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是，提出一種風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備能夠產(chǎn)生較大的電功率，但具有簡(jiǎn)單且易實(shí)施的構(gòu)造。根據(jù)本專利技術(shù)，該任務(wù)通過(guò)具有根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的特征的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備來(lái)解決。根據(jù)本專利技術(shù)的風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)的有益的設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。然后，根據(jù)本專利技術(shù)提供了一種用于產(chǎn)生電能的、包括至少一個(gè)螺旋槳和至少一個(gè)包括轉(zhuǎn)子和定子的發(fā)電機(jī)的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備。該風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)的特征在于，定子由至少兩個(gè)在機(jī)械和電氣上相互獨(dú)立的定子模塊形成，該定子模塊分別與轉(zhuǎn)子共同作用， 每個(gè)定子模塊分別包括至少一個(gè)模塊自身(moduleigen)的磁體、至少一個(gè)被磁體中的至少一部分磁通量穿過(guò)的線圈，并且每個(gè)定子模塊與轉(zhuǎn)子分別形成了模塊自身的磁回路，其中，在轉(zhuǎn)子和定子之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，每個(gè)定子模塊會(huì)生成模塊自身的輸出電壓。根據(jù)本專利技術(shù)的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備的實(shí)質(zhì)上的益處在于，定子由分離的定子模塊形成；這使得定子的組裝特別簡(jiǎn)單，尤其是在地面以上很高的高度處，正如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備傳統(tǒng)的組裝高度一樣。定子的組裝不必像之前已知的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備那樣，將整個(gè)定子整體地運(yùn)輸和安裝，相反可以例如借助起重機(jī)(Kran)將定子模塊分別運(yùn)送到各自的組裝位置處并在現(xiàn)場(chǎng)安裝。根據(jù)本專利技術(shù)的風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)的另外一個(gè)實(shí)質(zhì)上的益處在于，在有損壞的情況下，可以替換個(gè)別的定子模塊。由于不必更換整個(gè)定子，因此在維修時(shí)可以節(jié)省費(fèi)用。根據(jù)本專利技術(shù)的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備的另外一個(gè)益處在于，所有在發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中必須被加熱以及在可能時(shí)必須被冷卻并由此不能超過(guò)溫度上限的組件，其可以被安裝在發(fā)電機(jī)的定子中。從外部冷卻定子在技術(shù)上相對(duì)簡(jiǎn)單且實(shí)施成本低。安裝在轉(zhuǎn)子中引導(dǎo)磁通的部件和元件可以在根據(jù)本專利技術(shù)的風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)中由溫度不敏感的部件形成，從而使得不需要被額外地冷卻，其中，所述部件和元件可以通過(guò)反復(fù)磁化(Ummagnetisierimg) 或渦流加熱，而且也可以由定子通過(guò)導(dǎo)熱和/或輻射加熱。換句話說(shuō)，根據(jù)本專利技術(shù)的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備的實(shí)質(zhì)上的益處還在于，即使當(dāng)產(chǎn)生了很高的電功率時(shí)，只有定子部件必須被冷卻而且可以停止冷卻轉(zhuǎn)子。定子模塊的定子側(cè)的線圈例如可以電聯(lián)接，使得在實(shí)現(xiàn)了電能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之后可以提供相應(yīng)的電流和電壓，其中，風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)連接到該電能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上。風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)中主要涉及具有至少IkW的額定功率的設(shè)備。在任何情況下都需要該額定功率，以允許在能量傳輸網(wǎng)絡(luò)中能夠經(jīng)濟(jì)地使用。定子模塊最好以如下方式布置，即定子模塊能夠分別獨(dú)立于其他定子模塊從發(fā)電機(jī)拆出(ausbauen)并能夠裝入發(fā)電機(jī)內(nèi)，以及能夠獨(dú)立于其他定子模塊被更換。還被認(rèn)為有益的是，如果定子模塊分別有組裝裝置，那么通過(guò)該組裝裝置可以按單個(gè)模塊地調(diào)整各個(gè)的定子模塊和轉(zhuǎn)子之間的距離。至少一個(gè)定子模塊，優(yōu)選地為全部定子模塊，具有模塊自身的冷卻裝置。此外，被認(rèn)為有益的是，定子模塊具有磁軛并且模塊自身的冷卻裝置間接地或直接地安裝在磁軛的背離轉(zhuǎn)子的軛外側(cè)上。至少一個(gè)定子模塊，優(yōu)選地為全部定子模塊，分別具有變流器(Umrichter)或整流器(Gleichrichter)，該變流器或整流器對(duì)由一個(gè)或多個(gè)模塊自身的線圈所提供的交流電壓進(jìn)行變流或整流，并且生成模塊自身的交流或直流電壓作為模塊自身的輸出電壓。所述變流器或整流器最好安裝在模塊自身的冷卻裝置的外側(cè)上，該外側(cè)與轉(zhuǎn)子和磁軛外側(cè)相背離。考慮到降低構(gòu)造成本，如果定子的定子模塊構(gòu)造相同就被認(rèn)為是有益的。轉(zhuǎn)子最好在其面向定子模塊的表面上具有依賴于其各自旋轉(zhuǎn)角度的磁阻(Rm)，從而使得在定子模塊的線圈中磁通量的大小取決于轉(zhuǎn)子各自的旋轉(zhuǎn)角度并隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)發(fā)生改變。定子模塊的磁體最好由永磁體形成。可選地，可以使用電磁鐵來(lái)代替永磁體或用電磁鐵與永磁體組合來(lái)產(chǎn)生磁通量。優(yōu)選地，定子模塊圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸的排布是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。轉(zhuǎn)子可以安裝在例如圍繞定子的外面或者安裝在定子內(nèi)。風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)的螺旋槳最好與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子抗扭轉(zhuǎn)地相連。由此可以取消轉(zhuǎn)子和螺旋槳之間的傳輸裝置，這樣使得重量和成本能夠被最小化。為了使多相(比如三相的)發(fā)電成為可能，當(dāng)定子的定子模塊排布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱角度和在轉(zhuǎn)子上磁阻的位置分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱角度不同時(shí)，被認(rèn)為是有益的。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱角度的差會(huì)導(dǎo)致在定子和轉(zhuǎn)子上不同的磁極距，這樣使得可以產(chǎn)生多相系統(tǒng)的電流。當(dāng)然，如果只應(yīng)當(dāng)生成唯一的電流和電壓相位，定子的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱角度和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱角度也可以是一致的。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子在其面向定子的表面具有徑向向外延伸的齒。借助該齒結(jié)構(gòu)或齒輪廓使得以特別簡(jiǎn)單的方式在轉(zhuǎn)子的表面引起一種取決于轉(zhuǎn)子各自的旋轉(zhuǎn)角度的磁阻。在轉(zhuǎn)子表面上的齒最好由一種具有小磁阻的材料構(gòu)成，那就是說(shuō)，由一種在靠近電磁場(chǎng)時(shí)會(huì)引起大的磁通量的材料構(gòu)成。適合這種齒的材料有例如鐵磁材料，因?yàn)殍F磁材料具有很高的相對(duì)導(dǎo)磁性(Permeabilitatszahl )。定子相鄰齒之間的中間區(qū)域例如可全部地或部分地被具有比齒的材料更大的磁阻的材料填充。例如，相鄰的齒之間的中間區(qū)域例如可以用塑料或樹脂填充。但被認(rèn)為特別有益的是，相鄰齒之間的中間區(qū)域保持空白，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)暴露的齒會(huì)導(dǎo)致在定子和轉(zhuǎn)子之間空氣間隙中的空氣漩渦，由此引起轉(zhuǎn)子和定子的冷卻。特別優(yōu)選地，每個(gè)定子模塊分別具有引導(dǎo)磁通的元件，該元件穿過(guò)至少一個(gè)定子側(cè)的線圈，其中，在線圈區(qū)域中的引導(dǎo)磁通的元件的截面面積小于定子側(cè)的磁體的截面面積。通過(guò)這種截面設(shè)計(jì)，可使定子側(cè)的線圈區(qū)域中的磁通量集中。以一種相應(yīng)的方式可指定，引導(dǎo)磁通的定子側(cè)的元件在線圈區(qū)域中小于在其鐵心端部(Schenkelende)的區(qū)域中，通過(guò)該鐵心端形成對(duì)于轉(zhuǎn)子的接口。以這種設(shè)計(jì)同樣可以使線圈區(qū)域內(nèi)的磁通量集中，然而其中，在轉(zhuǎn)子和定子之間的接口處，氣隙場(chǎng) (Luftspaltfeld)會(huì)受到影響。為了使場(chǎng)線以盡可能理想的方式穿過(guò)定子，磁回路的定子側(cè)的段(Abschnitt)可分別配備至少一個(gè)磁通屏障(Flusssperre)，該磁通屏障具有比各個(gè)定子側(cè)的段的通常材料更大的特征磁阻。這種磁通屏障限制了場(chǎng)線的走向，因?yàn)椋瑘?chǎng)線不能或者只能很差地穿過(guò)該磁通屏障，并且因此(至少主要地)其走向必須繞開(kāi)該磁通屏障。此外，當(dāng)定子側(cè)的磁體被嵌入磁通導(dǎo)向的定子側(cè)的材料中時(shí)，被認(rèn)為特別有益。對(duì)依賴于螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù)的發(fā)電機(jī)輸出電壓和輸出頻率的轉(zhuǎn)換最好采用變流器 (Umrichter)。也可以在一個(gè)方向或(例如每一半)在兩個(gè)方向上設(shè)有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的斜棱(箭頭狀斜棱)，以減少制動(dòng)力矩并對(duì)聲發(fā)生(Schallerzeugimg)做出正面的影響。下面，將依據(jù)實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述；這里舉例展示了 附圖說(shuō)明圖1 根據(jù)本專利技術(shù)的、與能量傳輸網(wǎng)絡(luò)相連的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)的實(shí)施例，圖2至19 根據(jù)圖1所示的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電機(jī)定子模塊的不同實(shí)施例，圖20 根據(jù)圖1所示的風(fēng)力本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彼得·海恩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：萬(wàn)帕沃爾公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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