本發明專利技術涉及用于產生電能的風力發電設備或水力發電設備(10)，其具有至少一個螺旋槳(30)和至少一個發電機(60)，該發電機包括至少一個轉子、至少一個定子和至少一個引起磁通量的磁回路(120)。依據本發明專利技術設計成，至少一個磁回路包括至少一個定子側的磁體(130、131、132)和至少一個定子側的線圈(140、141、142)，定子側的磁體中的至少一部分磁通量流過所述磁回路，并且磁回路通過轉子閉合，并且轉子在其面向定子的表面上具有依賴于其各個轉動角度的磁阻(Rm)，從而使得在至少一個定子側的線圈中的磁通量大小依賴于轉子的各個轉動角度，并且隨著轉子的轉動而改變。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】風力發電設備或水力發電設備描述本專利技術涉及具有根據權利要求1前述部分特征的風力發電設備或水力發電設備。多年來，借助越來越大的風車來實現從風中獲得電能。此外，可獲得的功率依賴于風車的直徑。更大的功率因此也意味著更大的風車直徑和更大的螺旋槳葉片長。由于螺旋槳尖端的圓周速率技術上受到限制，所以始終得到較小的轉數。為了能夠應用經濟的、具有較小尺寸和較小重量的發電機來將機械功率轉換為電能，一般在螺旋槳和發電機之間安裝傳輸裝置(Getriebe)。本專利技術的任務在于，提出一種風力發電設備或水力發電設備，其能夠產生較大的電功率，然而具有簡單并輕便的結構。依據本專利技術，該任務將通過具有專利權利要求1的特征的風力發電設備或水力發電設備來完成。依據本專利技術的風力發電設備或水力發電設備的有益的設計在從屬權利要求中得以描述。之后，依據本專利技術設計具有至少一個螺旋槳和至少一個發電機的風力發電設備或水力發電設備用于產生電能，所述發電機包括至少一個轉子、至少一個定子和引起磁通量的至少一個磁回路。該至少一個磁回路包括至少一個定子側的磁體和至少一個定子側的線圈，該線圈由定子側的磁體的至少一部分磁通量流過。磁回路將通過轉子閉合，其中，轉子在其面向定子的表面上具有依賴于其各個轉動角度的磁阻，從而使得在至少一個定子側的線圈中的磁通量大小依賴于轉子的各個轉動角度，并且隨著轉子的轉動而改變。依據本專利技術的風力發電設備或水力發電設備的實質上的優點在于，所有在發電機運行的同時必須加熱并在可能的情況下必須冷卻的配件為了不超過臨界溫度而安裝在發電機的定子中。從外面冷卻定子在技術上而已相對簡單并且可經濟地實施。安裝在轉子中的引導磁通的部分和元件，其能夠通過交變磁化或渦流來加熱，并且還通過定子通過傳熱和/或輻射來加熱，所述部分和元件能夠在依據本專利技術的風力發電設備或水力發電設備中通過臨界溫度部分構成，從而使得它們并不需要額外的冷卻。換句話說，依據本專利技術的風力發電設備或水力發電設備的實質上的優點在于，即使產生了非常高的電功率，也必須僅僅冷卻定子的段(Matorabschnitte)，并且能夠不冷卻轉子。關于風力發電設備或水力發電設備尤其涉及到具有至少IkW額定功率的設備。在任何情況下都需要該額定功率，這是為了能夠在能量傳輸網絡中比較經濟地使用。根據風力發電設備或水力發電設備優選的設計，將螺旋槳與發電機的轉子抗扭地連接在一起。如此一來就能夠放棄轉子和螺旋槳之間的傳輸裝置，從而使得最小化重量和成本花銷。定子側的磁體優選地涉及到永磁體。可選地，為了產生磁通量還能夠使用電磁鐵代替永磁體或者與永磁體組合使用電磁鐵。定子在其面向轉子的面上，例如在其面向轉子的內面上優選的具有大量磁回路， 它們各自包括至少一個定子側的磁體和分別包括至少一個定子側的線圈，并且它們分別通過轉子磁性封閉。定子側的線圈能夠電相連，以便能夠在與風力發電設備或水力發電設備連接的電能供應網的實現之后提供相應的電流或電壓。優選地，定子上的磁回路排布以及在轉子上磁阻的位置分布分別是旋轉對稱的。為了能夠實現多相位的例如三個相位的電流的產生，當定子上的磁回路排布的旋轉對稱角和在轉子上磁阻的位置分布的旋轉對稱角不相同的時候，將其視為有益的。旋轉對稱角的不同導致定子上和轉子上不同的極距，從而使得能夠為多相位系統產生電流。當僅僅應該產生單一的電流和電壓相位時，定子和轉子的旋轉對稱角自然地還能夠是一致的。優選地，轉子在其面向定子的表面上具有徑向向外伸出的齒。借助該齒結構或齒輪廓能夠以特別簡單的方式在轉子表面上引起各自依賴于轉子的轉動角度的磁阻。轉子表面上的齒優選地由具有較小磁阻的材料構成，即由當磁場靠近時會引起較大磁通量的材料構成。對于齒來說合適的材料例如為鐵磁材料，因為它具有非常高的相對導磁性 (Permeabilitatszahl )。定子相鄰齒之間的中間區域例如能夠完全地或部分地由材料填充，該材料比齒的材料具有更大的磁阻。相鄰的齒之間的中間區域例如能夠以合成材料或樹脂填充。然而當相鄰齒之間的中間區域保持空白時，將其視為特別有益的，因為當轉子轉動時，暴露的齒會導致在定子和轉子之間的空氣縫隙內的空氣渦流，由此引起轉子和定子的冷卻。特別優選地，至少一個磁回路的定子側的段具有引導磁通的元件，該元件穿過至少一個定子側的線圈，其中，線圈范圍中的引導磁通的元件的截面面積小于定子側的磁體的截面面積。通過這種截面設計，可使定子側的線圈范圍中的磁通量集中。以一種相應的方式可指定，引導磁通的定子側的元件在線圈的范圍中小于在其鐵心端部(Schenkelende)的范圍中，以此形成對于轉子的接口。以該設計也可使線圈范圍內的磁通量集中，然而其中，在轉子和定子之間的接口處，氣隙場(Luftspaltfeld)可能受到影響。為了使場線以盡可能理想的方式穿過定子，磁回路的定子側的段能夠分別配備至少一個磁通屏障(Flusssperre)，其具有比各個定子側的段的通常材料更大的特征磁阻。此類磁通屏障限制了場線的走向，因為場線不能或僅僅很差地穿過磁通屏障，并且因此(至少主要地)其走向必須繞開磁通屏障。此外，當一個或多個定子側的磁體被嵌入在引導磁通的定子側的材料中時，將其視為有益的。在此，“嵌入”(或者“埋藏”)這一概念被理解為，定子側的磁體完全地(在整個表面上)被引導磁通的定子側的材料包圍，并且還因此特別與面向轉子的定子內面和背離轉子的定子外面分離。此類“嵌入”雖然有如下后果，即定子側的磁體的某部分磁通量通過引導磁通的定子側的材料被磁短路，并由此降低了效率，但是“嵌入”也提供了如下優點， 即能夠取消單獨的固定，并且此外還有可能性例如“灌入(einzugieii en) ”定子側的磁體， 由此實現針對環境影響的有效保護。磁體材料相對易碎，并且在生產條件下始終具有細小的和極小的裂紋，因而使得磁體材料始終是對腐蝕敏感的例如在海上或海邊使用發電機時會損壞定子側的磁體，因為濕氣和鹽能夠滲入裂縫并出現腐蝕和/或開裂或剝落。通過將定子側的磁體“嵌入”進引導磁通的定子側的材料中會實現針對環境影響的有效防護。為了轉化依賴于螺旋槳轉數的發電機輸出電壓和輸出頻率優選地使用變流器(Umrichter)。還能夠在一個方向上或者(例如每一半)在雙方向上設有轉子結構的斜棱(箭頭狀斜棱)，用來在其他情況下降低制動磁矩，并且正面影響聲發生(Schallerzeugimg)。本專利技術隨后將根據實施例進一步闡釋；這里例如展示了 附圖說明圖1 具有根據本專利技術的、與能量傳輸網絡相連的風力發電設備的設計的實施例，圖2至12 根據圖1的風力發電設備的發電機的不同實施例，圖13 根據圖1的風力發電設備的轉子的傾斜的齒的實施例，和圖14 根據圖1的風力發電設備的轉子的傾斜的齒的另一實施例。在附圖中，為了概況而對相同或可對比的組件始終使用相同的附圖標記。在圖1中展示了一種風力發電設備10的設計，該風力發電設備連接在能量傳輸網絡20上。風力發電設備10將風能轉化為電能并將其輸送到能量傳輸網絡20中。風力發電設備10包括螺旋槳30，該螺旋槳能夠包括多個葉片40。在根據圖1的實施例中，螺旋槳30具有三個葉片，當然，螺旋槳30還能夠具有更少或者更多的葉片。螺旋槳30圍繞軸50旋轉，該軸與風力發電設備10的發電機本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彼得·海恩，
申請(專利權)人：萬帕沃爾公司，
類型：發明
國別省市：
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