CN100458146C - 风力发电设备和控制用作方位驱动装置的异步机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电设备，具有用于确定风力发电设备的壳体的方位位置的异步机。本发明描述了用于确定风力发电设备的壳体的方位位置的驱动装置，其中所述驱动装置消除了处于给定目标位置的各间隙为部件的游隙，而不造成希望的制动力矩与消除游隙之间的相互影响。根据本发明，上述异步机具有一个第二转子/定子装置(22、24)，第二转子/定子装置和第一转子/定子装置(12、14)电气分离，其中第二转子/定子装置的转子也和所述轴相连。该转子/定子装置被供以预期方向上的直流电以便产生预期的制动力矩，而第二转子/定子装置被供以交流电，其在旋转的方向上产生一转动力矩，从而启动驱动装置。

Description

风力发电设备和控制用作方位驱动装置的异步机的方法
技术领域
本发明涉及一种具有异步机的风力发电设备，该异步机用以建立风力发电设备的机壳的方位位置，其中，异步机装配有第一转子/定子装置，该转子连接到轴上。
背景技术
长时间来，异步机是一种公知的、用来实现多种不同驱动和调整功能的装置，例如WO98/40958、DE3234673、WO90/13937和USNo5838135中所公开的。从上述方面来讲，一种调整功能在于将机器的部件频繁地从初始位置移动到可预定的新目标位置。
上述应用的一个实例是在风力发电设备中对方位位置的调整。该方位位置的调整、即箱体(pod)在水平轴设备中的定位，使得设备的转子能够跟踪风向(track wind)，从而持续发电。
为了实现所述风向跟踪操作，这种风力发电设备的吊舱被旋转支承，并被至少一个所谓方位电机移动。这种移动通过如此步骤实现：例如，小驱动齿轮啮合进入位于桥塔顶端的齿轮机构，并通过电机的致动相对桥塔移动吊舱。当到达希望的方位位置时异步机停止。
但应该注意到，当风向发生微小变化时，方位位置不会相应地改变。结果，当风向出现微小变化时，这意味着风包括相对转子倾斜的汇流，从而导致在吊舱处出现围绕风力发电设备的垂直轴的偏转力矩。为了使该偏转力矩不使方位位置出现不希望的变化，应对方位电机施加直流电，从而超产生适当的制动力矩。
然而，由于所采用的机械构件，仍然会发生问题。即使在具有最高的精确度并极为仔细的情况下，仍然不可避免地在桥塔顶端的齿轮环和小驱动齿轮之间出现游隙。当出现振荡的偏转力矩时，会使吊舱在游隙允许的范围内相应地运动。
从这方面来讲，上述问题更多地是由于作用在构件上额外机械载荷造成的，更少地是由于从理想方位位置偏移的区域造成的，所述额外机械载荷又会导致设备的使用寿命缩短。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于建立风力发电设备的机壳的位置的驱动装置，其中，该驱动装置能够消除处于预定目标位置的机械构件中的游隙，而不会导致所希望的制动力矩和消除游隙两者之间相互影响。
本发明的另一目的在于提供一种控制根据本发明的驱动装置的适当方法。
根据本发明，提供了一种风力发电设备，包括转子和发电机以及容纳该发电机的机壳，以及对机壳进行方位调整的方位驱动装置，方位驱动装置包括异步机和第一转子/定子装置，其中第一转子/定子装置的转子直接连接到轴上，以及其中所述异步机包括至少一个第二转子/定子装置，第二转子/定子装置和第一转子/定子装置电气分离，第二转子/定子装置的转子也直接连接到所述轴上，其中，直流电施加给第一转子/定子装置以产生制动力矩，而交流电施加给第二转子/定子装置。
优选地，第一转子/定子装置和第二转子/定子装置之间在空间上分离。
优选地，第一转子/定子装置和第二转子/定子装置设置于公共外壳中。
优选地，各转子/定子装置分别设置在各自的外壳中。
优选地，第一转子/定子装置和第二转子/定子装置以其各自的机轴作用在公共轴上。
根据本发明另一方面，提供了一种控制风力发电设备中用作方位驱动装置的异步机的方法，其中，所述异步机包括第一转子/定子装置以及至少一个第二转子/定子装置，其中第一和第二转子/定子装置的转子直接连接到轴上，直流电施加给第一转子/定子装置以产生制动力矩，而交流电施加给第二转子/定子装置。
根据本发明，说明书的开始部分中提到的异步机包括第二转子/定子装置，不过该装置和第一转子/定子装置电气分离，第二转子/定子装置的转子也和轴相连。这意味着，一个转子/定子装置可以供以希望方向的直流电，从而产生希望的制动力矩，而第二转子/定子装置可以被供应交流电，以在循环旋转场的方向上产生扭矩，从而导致驱动装置的致动。
如果使用根据本发明的、在相反方向上作用的两个驱动装置，那么每个驱动装置可以通过反向上的扭矩得以调整，使得克服了机械游隙的范围。这样便可以消除机械游隙。
无论如何，由于电流分别施加在不同的转子/定子装置上并就其电效应而言不重叠，所以可以维持制动力矩。就机械方面而言，由于两个转子都和轴相连，重叠发生在轴上。
在本发明的一个优选实施例中，在对机器部件进行调整时，驱动装置的两个转子/定子装置都被供应同相的第一交流电。这保证发生在各单个转子/定子装置中的力矩叠加在一起以形成更高的总力矩。
附图说明
下文将参考附图详细说明本发明，附图中：
图1是根据本发明的驱动装置的局部剖视图；
图2示出根据本发明的驱动装置的备选实施例；
图3示出根据本发明的驱动装置的另一个备选实施例；
图4示出机壳处的调整装置的四方位驱动装置的布局示意图。
具体实施方式
图1中，附图标记10指代根据本发明的驱动电机。该驱动电机具有和轴20相连的第一转子12以及和第一转子12配合工作的第一定子14。根据本发明的驱动装置10还具有也和轴20相连并和定子24配合工作的第二转子22。
该实施例中，两个转子/定子装置12、14，22、24在外壳中结合在一起，但是彼此电气隔离。这通过图中分别单独示出的连接端子15、25可知。
图2示出本发明的另一个实施例。在该实施例中，转子/定子装置12、14，22、24分别设置在它们各自的外壳10、18中。但是，如图1所示实施例，它们都作用在相同的轴20上，该轴穿过第一转子/定子装置12、14的外壳10并配合进入第二转子/定子装置22、24的外壳18中，并且和两个转子12、22相连。
图3示出了另一个实施例。在这种情况下，两个转子/定子装置12、14，22、24同样设置在单独的外壳10、18中。和图1和2所示实施例的不同之处在于，该实施例的两个转子/定子装置12、14，22、24具有它们各自的机轴16、26，所述机轴又作用在公共轴20上。
通过该实施例，特别地可以使用从机械角度看更小的构件，并能够在出现故障的情况下相对简单地替换单个构件。
图4示出位于风力发电设备的机壳处的调整装置的四方位驱动装置的布局示意图。风力发电设备通常具有动态驱动装置以提供风向跟踪操作。该动态驱动装置旋转风力发电设备的机器(机壳)顶部，其方式使得设备转子的转子叶片最优地定位在风向方向上。用于风向跟踪的动态驱动装置为带有相关的方位支承2的方位驱动装置1，并且通常设置在风力发电设备的与机壳支架顶端之间。对于小的风力发电设备，单个的方位驱动装置就足够了，而大的风力发电设备通常都装配有多个驱动装置，例如图4所示的四个驱动装置。四个驱动装置1均匀地绕支架顶端3的周围分布(非均匀分布也可)。
在此情况下，将异步电机用作方位驱动装置，并如上所述地，轴20(图1)直接作用在小驱动齿轮4上。

Claims (6)

1、一种风力发电设备，包括转子和发电机以及容纳该发电机的机壳，以及对机壳进行方位调整的方位驱动装置，
其特征在于，方位驱动装置包括异步机和第一转子/定子装置，其中第一转子/定子装置的转子直接连接到轴(20)上，以及其中所述异步机包括至少一个第二转子/定子装置(22、24)，第二转子/定子装置和第一转子/定子装置(12、14)电气分离，第二转子/定子装置(22、24)的转子(22)也直接连接到所述轴上，
其中，直流电施加给第一转子/定子装置以产生制动力矩，而交流电施加给第二转子/定子装置。
2、如权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，第一转子/定子装置(12、14)和第二转子/定子装置(22、24)之间在空间上分离。
3、如前述权利要求中的任一项所述的风力发电设备，其特征在于，第一转子/定子装置(12、14)和第二转子/定子装置(22、24)设置于公共外壳中。
4、如权利要求1或2所述的风力发电设备，其特征在于，各转子/定子装置(12、14，22、24)分别设置在各自的外壳中。
5、如权利要求4所述的风力发电设备，其特征在于，第一转子/定子装置(12、14)和第二转子/定子装置(22、24)以其各自的机轴(16、26)作用在公共轴(20)上。
6、一种控制风力发电设备中用作方位驱动装置的异步机的方法，其中，所述异步机包括第一转子/定子装置以及至少一个第二转子/定子装置，其中第一和第二转子/定子装置的转子直接连接到轴上，直流电施加给第一转子/定子装置以产生制动力矩，而交流电施加给第二转子/定子装置。
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