风能设备和用于风能设备的同步发电机的极组以及同步发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种同步发电机以及用于风能设备(100)的同步发电机的转子的极组(10)。极组(10)具有多个极组板(22)，其中每个极组板(22)包括极杆区域(20)和极端头区域(18)。极端头区域(18)侧向地伸出超过极杆区域(20)，并且所述极端头区域(18)具有朝向极杆区域(20)的侧(32)和背离极杆区域(20)的侧(30)。极端头区域(18)的轮廓至少在背离极杆区域(20)的侧(30)上是椭圆形的。

The wind power equipment and the synchronous generator for the wind energy equipment and the synchronous generator

The present invention relates to a synchronous generator and a pole group (10) for a rotor of a synchronous generator for a wind energy equipment (100). The polar group (10) has a plurality of polar plates (22), each of which comprises a pole area (20) and an extreme head area (18). The extreme head area (18) extends over the pole area (20) laterally, and the extreme head area (18) has a side (32) towards the pole bar area (20) and a side (30) which deviates from the pole area (20). The outline of the extreme head area (18) is elliptical at least on the side (30) of the pole area (20).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风能设备和用于风能设备的同步发电机的极组以及同步发电机
本专利技术涉及一种风能设备以及风能设备的同步发电机的极组和尤其极组的极组板以及风能设备的同步发电机。
技术介绍
根据现有技术，已知风能设备，尤其还已知无传动机构的风能设备。风能设备通过气动的转子驱动，所述转子直接与发电机的转子连接。通过在发电机中的转子的运动，由风中获取的运动能转换为电能。然后，发电机的转子以与气动的转子相同的缓慢的转速转动。为了考虑这种缓慢的转速，发电机具有关于额定功率而相对大的发电机直径连同大的气隙直径。气隙在转子侧上由极组限界，其中所述极组由多个冲压的极组板构成，所述极组板彼此叠层并且例如彼此焊接成极组。根据现有技术，极组的极组板具有极杆区域和极端头区域，所述极端头区域侧向地伸出超过极杆区域。极组的极组板的相继设置的极杆区域设有绕组并且励磁电流输送到所述绕组中。由此，借助于极组和相应的绕组与励磁流共同地产生励磁。所述励磁造成，具有绕组的极组用作同步发电机的转子的磁极。对此已知的是，将极端头区域通常成形为，使得在极端头区域和同步电机的定子之间存在基本上恒定的且尽可能窄的气隙，从而在转子中产生的磁力的数值被最大化，所述磁力作用到用于产生能量的发电机的定子上。然而，这种发电机具有如下问题，即由于设置在转子上的极组以及由于在极组之间的空隙产生扭矩波动，因为由此产生磁场的不连续的分布，所述磁场仅通过极靴和绕组产生。所述扭矩波动通常具有与转子的转速相关的频率并且在发电机中引起振动，所述振动也能够传递到动力传动系的或风能设备的其他部件上或者与这些部件的其他振动叠加。这种振动能够在持续运行中造成设备的损坏以及造成不期望的噪音产生。已经作出努力以使这些振动最小化，其中为此进行绕组的几何形状以及布置的改变。然而，这种努力至今为止没有导致期望的结果。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是：平滑发电机的扭矩波动进而平滑所产生的振动，所述扭矩波动和振动造成设备的损坏以及造成不期望的噪音产生；或者至少对从振动中产生的叠加的振动的频率产生影响，以至于使振动的在此包含的不期望的频率最小化。德国专利和商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：WO2012/168238A2、US2012/0080973A1、WO2012/107109A1和DE102013206121A1。根据本专利技术，所述目的通过用于风能设备的同步发电机的极组实现，所述极组具有多个极组板。每个极组板具有极杆区域和极端头区域。极端头区域侧向地伸出超过极杆区域。此外，极端头区域具有朝向极杆区域的侧和背离极杆区域的侧，其中极端头区域至少在背离极杆区域的侧上的轮廓是椭圆形的或者具有椭圆形的伸展，即相当于或类似于椭圆轨道的一部分。椭圆具有长轴。长轴对应于如下直线，所述直线伸展穿过椭圆的中心并且将椭圆轮廓或椭圆轨道的主顶或主顶点连接，即所述主顶或主顶点对应于椭圆轮廓或椭圆轨道的如下点，所述点在椭圆轮廓或椭圆轨道上彼此间具有最大间距。长轴通过中心被分为两个半长轴。短轴垂直于长轴并且伸展穿过椭圆的中心。短轴通过中心被分为两个半短轴。与之相应，短轴在如下部位处具有副顶或副顶点，在所述部位处短轴碰到椭圆轮廓或椭圆轨道。据此，根据本专利技术的极组板至少在其上侧上具有如下轮廓，所述轮廓至少在轮廓的在极组板的最宽的部位处的点之间是椭圆形的或椭圆轨道形的。在此，上侧对应于如下极组板的侧，所述极组板背离转动件指向定子。因此，极端头区域在其上侧上的轮廓对应于至少在椭圆的两个顶点之间的椭圆轨道。因此，根据本专利技术的极组板与已知的极组板的区别在于其上侧上的椭圆形的曲线，所述已知的极组板具有不连续的斜率或仅具有在转动件的转动方向的伸展中匹配于定子的曲线，以便实现在极组的区域中的尽可能恒定的气隙。具有至少在上侧上椭圆形的极端头区域的极组造成在极端头区域的伸展中连续变化的转子磁场，所述极端头区域即是在上侧上具有椭圆形的轮廓的极端头区域。沿着转子的转动方向观察，即在极组的区域中进行磁场的连续的变化，与在常规转子的情况下相比，所述磁场朝向边缘区域更强地减小。由此产生在极组以及位于其之间的缝隙之间的磁力的较小的差，由此还减少或平滑扭矩波动。特别有利地，根据本专利技术的极组造成在环形发电机中的扭矩波动的减少和/或平滑。对于极组的根据本专利技术的设计方案而言考虑，由于数值增大的气隙对于与常规极组的使用中近似相同的扭矩而言需要转子中的提高的励磁电流。根据本专利技术的第一实施方式，极端头区域的轮廓在背离极杆区域的侧，即上侧上并且至少在极端头区域的边缘区域中是椭圆形的，所述极端头区域伸出超过极杆区域。因而，极端头区域在背离极杆区域的侧上的轮廓和附加地极端头区域的轮廓的连接于轮廓的该区域的部分同样是椭圆形的或对应于椭圆轨道的一部分，所述极端头区域伸出超过极杆区域并且朝向极端头区域的朝向极杆区域的侧。因此，根据所述实施方式，提出如下极组，所述极组的极组板分别具有极端头区域，所述极端头区域在上侧上和在相应的极端头区域的边缘区域中具有椭圆形的轮廓。通过极端头区域的这种轮廓进一步影响由极组和线圈产生的磁场，使得扭矩波动进一步被平滑。根据另一实施方式，极端头区域的椭圆形的轮廓的半长轴与极端头区域的椭圆形的轮廓的半短轴的比例对应于在2至8或4至6的范围中的值。根据另一有利的实施方式，极端头区域的椭圆形的轮廓的半长轴与极端头区域的椭圆形的轮廓的半短轴的比例对应于4.8至5.2的范围中的值。根据另一实施方式，极端头区域的椭圆形的轮廓的半长轴与极端头区域的椭圆形的轮廓的半短轴的比例对应于值5.1，尤其5.125。极端头区域的椭圆形的轮廓的半长轴与半短轴的这些提到的比例造成特别有利地最小化扭矩波动，因为在极组的区域中通过椭圆的所述形状引起特别连续的磁场变化。根据另一实施方式，极组具有多个极组区段，其中每个极组区段分别包括一个或多个极组板。极组板的每个极杆区域还具有第一中线并且极组板的每个极端头区域具有第二中线。根据所述实施方式，在第一和第二中线之间的间距至少在两个彼此相邻的极组区段中是不同的。由于极组的所述彼此错开的极组区段，进一步平滑发电机的扭矩波动。根据另一实施方式，极组区段在俯视图中箭头形地和/或镜像对称地构成。通过箭头形的或镜像对称的设计方案，沿水平方向观察，相邻的极组的边缘区域至少在极端头区域的边缘区域中重叠。由此，进一步平滑扭矩波动。此外，本专利技术包括风能设备和用于风能设备的同步发电机，即风能设备-同步发电机，其具有定子和转子，即风能设备-同步发电机-转子，和根据前述实施方式之一的多个极组，即风能设备-同步发电机-转子-极组。根据另一实施方式，沿环周方向观察，在定子和转子之间的宽度或气隙宽度在极组的区域中是非恒定的进而连续地或持续地变化。这种同步发电机通过有利地平滑扭矩波动而具有关于扭矩波动的特别有利的特性。附图说明下面，参照附图详细阐述本专利技术的有利的实施例。图1示出风能设备，图2示出根据本专利技术的第一实施例的极组的示意的剖视图，图3示出根据本专利技术的实施例的极组的俯视图，以及图4示出根据本专利技术的实施例的极组的侧视图。具体实施方式图1示出根据本专利技术的风能设备的示意图。风能设备100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104上设有气动的转子106，所述转子具有三个转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风能设备，其具有同步发电机，尤其环形发电机，其中‑所述同步发电机具有至少500千瓦的功率、至少三米的缝隙直径以及定子和转子并且所述转子具有多个极组(10)，其中‑每个极组(10)具有多个极组板(22)，并且每个极组板(22)包括极杆区域(20)和极端头区域(18)，其中‑所述极端头区域(18)侧向地伸出超过所述极杆区域(20)，并且所述极端头区域(18)具有朝向所述极杆区域(20)的侧(32)和背离所述极杆区域(20)的侧(30)，并且其中‑所述极端头区域(18)的轮廓(31)至少在背离所述极杆区域(20)的侧(30)上是椭圆形的或者类似于椭圆轨道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.13 DE 102015206541.31.一种风能设备，其具有同步发电机，尤其环形发电机，其中-所述同步发电机具有至少500千瓦的功率、至少三米的缝隙直径以及定子和转子并且所述转子具有多个极组(10)，其中-每个极组(10)具有多个极组板(22)，并且每个极组板(22)包括极杆区域(20)和极端头区域(18)，其中-所述极端头区域(18)侧向地伸出超过所述极杆区域(20)，并且所述极端头区域(18)具有朝向所述极杆区域(20)的侧(32)和背离所述极杆区域(20)的侧(30)，并且其中-所述极端头区域(18)的轮廓(31)至少在背离所述极杆区域(20)的侧(30)上是椭圆形的或者类似于椭圆轨道。2.根据权利要求1所述的风能设备，其中所述极端头区域(18)在背离所述极杆区域(20)的侧(30)上的轮廓和所述极端头区域(18)的轮廓(31)的至少一个连接于该侧的部分是椭圆形的或者类似于椭圆轨道，所述极端头区域伸出超过所述极杆区域(20)并且朝向所述极杆区域(20)的侧(32)。3.根据权利要求1或2所述的风能设备，其中由所述极端头区域的轮廓(31)所描述的椭圆(18)的半长轴(37)与半短轴(38)的比例对应于在4至6的范围中的值。4.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，其中由所述极端头区域的轮廓(31)所描述的椭圆(18)的半长轴(37)与半短轴(38)的比例对应于在4.8至5.2的范围中的值，尤其是5.1。5.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，其中所述极组(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃伊切赫·京格尔，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE