用于风力涡轮机的电机偏转驱动系统技术方案

一种用于风力涡轮机的偏转驱动系统，该风力涡轮机容纳在可偏转运动的机舱中，所述机舱在滚子轴承上固定在塔架顶部上。圆环形的高磁通铁芯材料形成圆形线性偏转电机的定子。该定子固定于塔架并且为静止的。多个磁铁邻近铁芯材料固定于该机舱，使得当该定子被正交激励时，该机舱围绕偏转枢轴在该滚子轴承上旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及风力涡轮机，并且具体地涉及安装在支撑结构上用于围绕偏转轴线运动的风力涡轮机。
技术介绍
风力涡轮机采用风力涡轮机电力发电机单元，该电力发电机单元利用由风力在多个转子叶片上产生的旋转力。叶片经由转子轴和齿轮驱动发电机单元。通过调节转子叶片的俯仰角来保持运行时产生与风能和所需的发电对应的电力来控制发电机单元。发电机单元和用于将主轴的旋转传递至发电机单元的传递机构一起被装入机舱内，并被支撑以用于在塔架上的水平平面内旋转。为了确保水平轴风力涡轮机在所有时间都能产生最大量的电能，使用偏转驱动以当风向改变时保持转子叶片面对风。如果转子未与风对齐，则风力涡轮机具有偏转偏差。偏转偏差将导致撞击在转子面积上的风能量的较低量。该偏转角度为机舱的方向和朝向风向的参考方向之间的角度。在风力涡轮机机舱中，偏转控制保持叶片始终朝向风的方向以允许风力有效地作用在叶片上。这通过将机舱旋转至风的方向进行。风力涡轮机偏转控制包括偏转制动器。当由于极端风力条件使风强大时该偏转制动器限制机舱。目前的偏转驱动系统使用机械驱动来将涡轮机转向风的方向。偏转系统通常设有一个或多个驱动单元，每个驱动单元包括驱动电机，可能是齿轮电机，以及小齿轮，并且小齿轮优选地借助于相互啮合的齿将转矩直接从驱动电机传递至例如呈齿状齿圈形式的输出齿轮部。机舱被安装在滚子轴承或滑动偏转轴承上。制动器可以是液压制动器或电力制动器，当再定位完成时该制动器将机舱的位置固定从而避免由于反冲而在风力涡轮机部件上产生磨损和高疲劳负载。这些系统遭遇到如下问题，例如冰冻的电机轴，多个电机驱动分享电力，由于大量运动部件的复杂性和低可靠性。需要一种不出现这些不令人满意的特性的偏转驱动系统。
技术实现思路
简言之，本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的偏转驱动系统，该偏转驱动系统容纳在可偏转移动的机舱中，所述机舱在滚子轴承上固定在塔架顶部上。圆环形的高磁通铁芯材料形成圆形线性偏转电机的定子。该定子固定于塔架或固定于机舱并且为静止的。该定子具有多个导电的绕组，所述绕组能够建立运动磁场。包括多个磁铁的电机转子邻近铁芯材料固定于该可移动机舱或者固定于该塔架，使得当该定子绕组在正交中激励时，该机舱围绕偏转枢轴在该滚子轴承上旋转。因此，如果塔架承载绕组，则磁铁安装于机舱。另一方面，如果磁铁固定于塔架，则绕组安装于机舱。在后面情况下，用于绕组和电力的控制信号更容易在机舱中获取。此外，在环境方面在机舱侧绕组和电力的控制信号是最安全的。此夕卜，将电子设备安装在机舱上允许电子设备在可形成空间的机舱内部。另外，将电子设备和绕组安装在机舱侧方上消除电子设备/线圈和机舱系统之间的相对动作，否则电子设备/线圈接线必须通过集电环或者塔架电缆环以从塔架获得信号。任意类型的线性电机能够适用本专利技术。此外，为了降低电机安装的难度，定子和转子可制成两个或多个环形部。这同样提高可维护性。本专利技术具有如下优点，线性电机允许涡轮机偏转系统和塔架之间的更少的接触， 因此减轻例如冰冻的电机轴和多个电机驱动共享电力的问题。本专利技术具有减少机械复杂度，具有更高可靠性和最小数量的运动部件的优点。本专利技术具有通过使用电驱动，而不是机械驱动的线性电机来偏转机舱，消除主要来源的潜在问题的优点。本专利技术的另一优点为提供一种风力涡轮机，所述风力涡轮机具有减低的所有权的使用寿命成本。本专利技术的另一优点为该偏转驱动系统在偏转电机和制动系统上具提供比例控制， 以显著地降低偏转电机的成本。附图说明图1是显示被支撑在塔架上的风力涡轮机的分解透视图，在风力涡轮机中体现本专利技术。图2是图1中所示的定子23的四分之一部分的俯视图。图3A是沿图2的3-3视图线截取的本专利技术的第一实施例的剖视图。图;3B是沿图2的3-3视图线截取的本专利技术的第二实施例的剖视图。图3C是图3A中所示的本专利技术的第一实施例的详细视图。图3D是图;3B中所示的本专利技术的第二实施例的详细视图。图4是线性偏转电机电子正交驱动电路和偏转制动器控制的状态图。图5是用于加热器的加热器控制框图，所述加热器能够将电压施加于一个或多个偏转电机绕组。具体实施例方式参考图1。风力涡轮机包括轮毂2，转子叶片4，6附接至所述轮毂2。轮毂2附接至主轴，该主轴驱动在机舱10内部的齿轮和发电机。机舱10搁在支撑塔架12上，塔架12 优选为搁在地面上、海洋底部上或漂浮在海洋上的塔状结构。通过使用球轴承将风力涡轮机机舱10支撑在支撑结构12上，从而风力涡轮机机舱10可围绕偏转轴线13旋转以面对由风速仪5显示的风向，风速仪为测量风向和风速两者的设备。涡轮机机舱10搁在圆形的钕铁硼永久磁铁线性偏转电机15上，该电机15配合在机舱10的内部上。该磁铁可以是永久磁铁或激励磁铁。用于风力涡轮机的偏转驱动系统被容纳在可偏转运动的机舱10中，所述机舱10 被固定在塔架12顶上。永久磁铁线性偏转电机15包括铁芯材料16，铁芯材料16形成位于机舱10和塔架12之间的圆形线性偏转电机的定子23。铁芯材料16承载多个与受控的电源连接的导电的绕组，以及多个接近铁芯材料的磁铁(在图3中显示)。倒U字形的圆形电机转子包括多个在电机转子的内表面(在U字形的每个腿上)周围布置的磁铁，所述磁铁间隔布置从而在磁铁之间形成气隙。这将在下面参考图3更加全面地描述。电机转子17或者与可移动的机舱10 (如在图1中所示)螺接，或者螺接于塔架法兰21的顶部。圆环的高磁通的铁芯材料形成圆形线性偏转电机的定子23并面对转子被固定。定子23或者固定至塔架12并且静止，或者固定至机舱并在这种情况下与机舱一起旋转。在图1和图3中，定子23被显示为固定至塔架并且转子17面对定子被固定至机舱。在电机转子17的内周周围布置的磁铁在磁铁之间形成气隙。在图1中，电机转子 17被显示为固定至可动的机舱使得磁铁邻接于铁芯材料，所述铁芯材料伸入气隙内。定子 23包括多个绕组，所述绕组能够被激励从而建立行进的磁场。当定子23的绕组在正交中被激励时，在磁铁中产生线性力，并且机舱围绕偏转轴线枢轴13在滚子轴承上旋转。在图1中，形成圆形线性偏转电机的定子23的铁芯材料16固定至在塔架12顶部的法兰23，并且在转子17中的多个磁铁邻近铁芯材料23固定至机舱10。参考图2，图2是在图1中所示的定子23的四分之一部分的俯视图。偏转电机电子正交驱动电路39(图3)与两对电线20连接。一对电线与定子磁极线圈连接，所述电线逆时针方向地围绕每个磁极16缠绕以沿第一方向驱动电机转子。另一对电线与定子磁极线圈连接并且顺时针方向地围绕每个磁极16缠绕以在相反方向上驱动磁极转子。电缆槽盒19可能是必需的，以容纳用于定子绕组20的开始和终止连接以及与圆形线性偏转电机电子正交驱动电路39(图幻的接口连接。设置制动盘34以允许制动可旋转机舱，这将在下面参考图3更加全面地描述。参考图3A，图3A是沿图2的视图线3_3截取的剖视图。线性电机(线性感应电机)是交流(AC)电机，该电机已经使电机的定子“打开”，从而代替产生转矩(轴的旋转)， 该电机沿定子打开长度产生线性力。如图1所示，对于本专利技术来说，线性电机15被弯曲成封闭的圆形，使得电机15沿圆形的周围产生线性力。电机为线性同步电机(LSM)，所述电机设计有位于气隙内的激活绕组以及一组在气隙相反侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·加芬克尔，凯文·L·卡西内奥，彼得·瓦尔，史蒂芬·斯蒂恩，
申请(专利权)人：剪式风能技术公司，
类型：发明
国别省市：