CN101217244B - 控制旋转机械的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发电机(100，400，500)。该发电机包括至少一个旋转件(202，418，518)；至少一个固定件(204)，该固定件设置成在旋转件的一部分与固定件的一部分之间限定一空隙(208，424，524)，其中，该空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量；以及空隙控制系统(200)，该系统包括至少一个空隙测量组件(218，220，222，428，528)，至少一个功率变换器(232，234，236)以及至少一个控制器(224)，该控制器以电子数据传输方式与该测量组件和该变换器相连接，并且构形成能通过调节磁通量来调节该空隙的尺寸。

Description

控制旋转机械的方法和设备
技术领域
本发明总体上涉及旋转机械，更具体地，涉及控制风力涡轮发电机空气隙尺寸的方法和设备。
背景技术
通常，风力涡轮发电机包括一个具有许多叶片的转子。转子往往安装在壳体或机舱内，该壳体的位置设置在基座，例如构架或管状塔台的上部。至少某些已知的公用(事业)级风力涡轮机(即设计成用来向公用电网提供电力的风力涡轮机)可以具有几个30米(98英尺)或更大直径的转子。转子叶片将机械的风能转变成用来驱动一个或更多发电机的机械的转动力矩。这些发电机有时，但不总是，通过齿轮箱与转子可转动地相连接(联接)。齿轮箱使涡轮机转子原有的低转动速度逐步增加，以便发电机高效率地把转动的机械能变换成馈入到公用电网这的电能。无传动装置的直接驱动风力涡轮发电机也存在。
在发电机内，转子部件和定子部件通过空隙而隔开，该空隙有时称为空气隙。相同的空气隙有利于发电机的工作(或运行)。在工作期间，由安装在转子或定子上的多个永久磁铁或绕线线圈磁铁产生的磁场穿过在转子与定子之间所限定的一部分空气隙。从而感应出多个至少部分地与磁场的大小和方向成比例的作用力。这些感应的作用力包括，但不限于，横跨空气隙的径向力和轴向力以及扭力，因而有多个作用力作用在转子上。磁场通过空气隙的传输至少部分地取决于每个感应的磁化力(或磁动势MMF)的大小和空气隙径向尺寸的预定的大小，该空气隙径向尺寸就是转子表面与定子表面之间的径向距离。但是，通过叶片和/或其它机构可能在转子上产生不对称和/或瞬时载荷。这些不对称和/或瞬时载荷有时将会使转子发生偏转，从而使空气隙的尺寸减小和/或改变成不均衡。
发明内容
本发明在一个方面提供一种发电机，该发电机包括至少一个旋转件，至少一个固定件，以及空隙控制系统。该固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定一个空隙。该空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量(或磁力线)。该控制系统包括至少一个空隙测量组件，至少一个功率变换器，以及至少一个控制器。该控制器以电子数据传输方式与该组件和该变换器相连接，并且构形成能通过调节该磁通量来调节该空隙的尺寸。
本发明在另一个方面提供一种控制发电机内部的空隙尺寸的方法，该发电机具有至少一个旋转件和至少一个固定件，该固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定一个空隙。该空隙具有可测量的尺寸。该方法包括通过调节在空隙内所产生的可控的磁通量来调节空隙尺寸。
本发明在又一个方面提供一种用于旋转机械的控制系统。该旋转机械包括至少一个旋转件和至少一个固定件，该固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定一个空隙。该空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量。该控制系统包括至少一个空隙测量组件，至少一个功率变换器，以及至少一个控制器。该控制器以电子数据传输方式与该组件和该变换器相连接，并且构形成能通过调节该磁通量来调节该空隙的尺寸。
附图说明
图1是一个示例性的风力涡轮发电机的分解简图；
图2是一个示例性的空隙控制系统的组成框图，该系统可以，但不限于与图1中所示的风力涡轮发电机一起使用；
图3是一个示例性的发电机功率变换器的简图，该变换器可以，但不限于与图2中所示的空隙控制系统一起使用；
图4是另一个示例性的风力涡轮发电机的简图，图2中所示的空隙控制系统可以置入在该发电机中；以及
图5是又一个示例性的风力涡轮发电机的简图，图2中所示的空隙控制系统可以置入在该发电机中。
具体实施方式
图1是一个示例性的风力涡轮发电机100的分解简图。在该示例性实施例中，风力涡轮发电机100是一种具有水平轴线的风力涡轮机。或者，风力涡轮机100可以是一种具有垂直轴线的风力涡轮机。此外，另一种方式，风力涡轮机100可以是从纽约(New York)的Schenectady的通用电器公司(General Electric Company)可市场上买到的1.5兆瓦(MW)系列或者2.5兆瓦系列的风力涡轮发电机。或者，再一种方式，风力涡轮机100也可以是置入本文所描述的发明的任何风力涡轮发电机。风力涡轮机100包括从塔台或支承面(图1中均未示出)延伸出的固定装置102。在使用塔台的情况下，该塔台的高度应该根据本技术领域中已知的因素和条件来选择。风力涡轮机100还包括毂组件104，外壳106，盖组件108以及主机架110。外壳106固定地连接(在本文中还指联接或耦合)到主机架110上，而盖组件108则可移去地连接到主机架110上。毂组件104可移去地连接到外壳106上。毂组件104，外壳106，盖组件108以及主机架110协同工作有利于在风力涡轮机100内的载荷支承和载荷分配。盖组件108包括一个成整体(或集成)的冷却系统(图1中未示出)，该冷却系统有利于将毂组件104内的风力涡轮机100的部件，外壳106以及盖组件108保持在预定的工作温度参数范围内。
毂组件104包括多个叶片支承套筒112，这些套筒大体上沿周向围绕毂组件104等距离地设置。在该示例性的实施例中，风力涡轮机100具有三个叶片支承套筒112。或者，毂组件104可以具有多于或少于三个叶片支承套筒112。此外，在该示例性的实施例中，套筒112大体上是圆柱形管。或者，套筒112可以是有利于实现风力涡轮机100的预定工作参数的任何形状。毂组件104还包括鼻状件114，该鼻状件有利于提高风力涡轮机100的空气动力效率。毂组件104通过毂表面板116和机架配合表面118与外壳106相连接。当板116与表面118连接时，外壳106的大体上环形的内表面部分117和板116至少部分地限定有内腔120。主轴承122和支承件123就定位于内腔120中。轴承122有利于毂组件104的径向支承和对准，且该轴承包括径向最外表面121。支承件123有利于轴承122在风力涡轮机100内的支承和对准，且该支承件包括径向内表面119和径向外表面125。表面119在轴承122和支承件123定位于内腔120中之前通过摩擦配合与表面121相连接。表面125一旦将轴承122和支承件123定位于内腔120中就通过摩擦配合与表面117相连接。
风力涡轮发电机100还包括发电机124，该发电机有利于将毂组件104所收集的风能进行转换，并且产生用来随后传递到配电系统(图1中未示出)的电能。转子(图1中未示出)可转动地与毂组件104相连接，并且延伸到发电机124。该转子与设置在发电机124内的可转动的励磁机(在图1中未示出)相连接。在该示例性的实施例中，发电机124是一种直接驱动的发电机，也就是说，毂组件104通过转子直接驱动发电机124的励磁机。另一方案是，在毂组件104与发电机124之间设置一个齿轮箱(在图1中未示出)，该齿轮箱用来把由毂组件104产生的转动速度逐渐加速到大体上同步的发电机124的励磁机的速度。
在该示例性的实施例中在内腔120中还设置有毂-齿轮箱/毂-直接驱动发电机的连接器126。连接器126有利于转子从毂组件104到发电机124(在该示例性实施例中)或者到齿轮箱(在另一实施例中)的径向支承和对准。连接器126包括多个通道128，这些通道有利于在毂组件104与限定在外壳106和盖108内的风力涡轮机100的各部分之间的人员和物资输送。风力涡轮机100的某些其它的实施例不包括连接器126。
每个叶片支承套筒112都构形成能接纳一个叶片。在该示例性的实施例中，毂组件104接纳三个转子叶片。在另一实施例中，毂组件104接纳任意数目的有利于获得风力涡轮机100的预定工作参数的叶片。这些叶片围绕毂104配置，以有利于毂104转动，从而通过转子把动能从风能转换为可用的机械能，接着，转换成在发电机124内的电能。叶片可以有任何有利于风力涡轮机100执行如在此描述的任务的长度.
至少一个俯仰(或倾斜pitch)驱动机构(在图1中未示出)沿着俯仰轴线(图1中未示出)调节叶片的俯仰角。因此，通过调整受到风力向量作用的叶片的表面面积(或区域)，也就是说通过调整在叶片上的风力载荷，叶片就可以从中间或未偏转的位置偏转和/或转动到偏转的位置，从而有利于叶片转动速度的增加或下降。
风力涡轮机100还包括偏航角调整机构130，该机构可以用来使风力涡轮机100在轴线(图1中未示出)上转动，以控制风力涡轮机100相对于风向的角度。机构130与主机架110和偏航轴承132以及至少一个偏航驱动齿轮(图1中未示出)相连接，其中，轴承132和该驱动齿轮与固定装置102相连接。在偏航角调整操作期间，轴承132有利于风力涡轮机100的支承和对准。
在某些构形中，在控制系统内(图1中未示出)的一个或更多微型控制器用于整个系统的监测和控制，包括俯仰角和偏航角的调整，转子速度的调节，偏航制动以及故障监测。另一方案，在风力涡轮机100的另一些实施例中使用分布式或集中式控制结构。
图2是一个示例性的空隙控制系统200的组成框图，该系统可以，但不限于，与(图1中示出的)风力涡轮发电机100一起使用。在该示例性的实施例中，发电机124是一种具有圆形转子的永久磁铁的三相同步发电机124，该发动机包括转子202和定子204。但是，发电机124可以是任何类型的发电机，它包括，但不限于，凸极发电机，双侧定子发电机，和/或双馈感应发电机等等。在该示例性的实施例中，转子202包括多个与转子202相连接的永久磁铁206。另一方案，转子202可以是一种绕线转子，其中，相关的绕组(在图2中均未示出)可以是，但不限于，单独励磁的凸极转子。转子202和定子204的位置这样设置，使得在定子204与转子202之间所限定的空隙208(有时称为空气隙208)具有预定的空隙径向尺寸209，当转子202静止时，该空隙径向尺寸沿周向大体上类似的围绕着转子202和定子204。具有预定极性的永久磁铁206的位置设置成用来围绕具有预定数目的磁极和预定磁场强度的转子202产生一个磁场(在图2中未示出)。
定子204包括多个定子绕组210，212和214。空隙208有利于转子202与定子绕组210，212和214的磁耦合，以便以预定的频率在定子绕组210，212和214内产生预定的电压，该预定的频率由转子202在定子204内转动时的转动速度确定。在定子绕组210，212和214内所产生的电压随后在绕组210，212和214内产生预定的电流。在绕组210，212和214内所产生的电流随后产生多个磁场，并且当在转子202中产生的磁场转动时，转子202的磁场与定子绕组210，212和214的磁场通过空隙208互相作用。磁场的互相作用将在转子202上引起轴向和径向磁化力和转矩。由通过叶片和/或其它驱动部件所产生的不对称和/或瞬时载荷在转子202内所引起的载荷可以使转子202的转动轴线径向上移离发电机的额定的转动中心轴线216，使得空气隙径向尺寸209减少和/或改变成在发电机124内沿周向不均衡。转动轴线216基本上与风力涡轮机100的转动轴线平行。通过磁场的相互作用而在转子202上引起的径向和轴向作用力与在空气隙208内的磁通组分的强度和位置成正比，并且围绕空隙208往往是相等(或均匀)的。当在空气隙208内的磁通组分增加时，在转子202上所引起的径向和轴向作用力就增加，并且转子202与定子204之间的吸引力也增加。同样地，当在空气隙208内的磁通组分减少时，在转子202上所引起的径向和轴向作用力就下降，并且转子202与定子204之间的吸引力也减少。因此，调节磁通量和在转子202上所引起的径向和轴向作用力可以减少转子202的转动轴线在径向上移离转动轴线216的趋向，并且有利于使空气隙径向尺寸209减少和/或改变成在发电机124内沿周向不相等(不均衡)的情况减轻。从而可以提供径向尺寸209的公差的预定范围。
系统200包括多个分别与定子绕组210，212和214相关联的空隙测量组件218，220和222。组件218，220和222的位置设置在定子204的径向内部上。在该示例性的实施例中，组件218，220和222是接近设备，它们分别构形成能在绕组210，212和214的附近测量径向尺寸209。另一方案，组件218，220和222是磁通量测量设备，它们分别构形成能在绕组210，212和214附近测量磁通量。在某些实施例中，组件218，220和222中的每个都构形成既能测量尺寸209，又能测量相关的磁通量。虽然在本文中讨论和图示出三个测量组件，但在任何构形中带有任何设备的任何数目的测量组件都可以与控制系统200一起使用，不管该数目在本文中是否描述和/或图示过。
组件218，220和222以电子数据传输方式分别通过多个传感器电缆226，228和230与至少一个控制器224连接。在该示例性的实施例中，传感器电缆226，228和230限定有多个控制器输入通道226，228和230。此外或另一方案，以无线电频率(RF)波段工作的发送器和接收器的网络也可以用来限定控制器输入通道(或频道)226，228和/或230。
控制器224包括至少一个处理器和存储器，至少一个处理器输入通道，至少一个处理器输出通道，并且还可以包括至少一个计算机(图2中均未示出)。
如本文中所使用的那样，术语“计算机”不只限于那些在本技术领域内称为计算机的那些集成电路，而是概括地指处理器，微型控制器，微型电子计算机，可编程序逻辑控制器(PLC)，专用的集成电路，以及其它可编程的电路(在图2中均未示出)，并且这些术语在本文中可以互换地使用。在该示例性的实施例中，存储器可以包括，但不限于，计算机-可读介质，例如随机存取存储器(RAM)(图2中均未示出)。或者，软盘，光盘-只读存储器(CD-ROM)，磁光盘(MOD)，和/或数字通用盘(DVD)(图2中均未示出)也可以使用。此外，在该示例性的实施例中，其它的输入通道(在图2中未示出)可以是，但不限于，与操作员接口相关联的计算机外部设备，例如鼠标和键盘(在图2中均未示出)。或者，还可以使用其它计算机外部设备，例如，但不限于，扫描器(在图2中未示出)。此外，在该示例性的实施例中，其它的输出通道可以包括，但不限于，操作员接口监视器(图2中未示出)。
用于控制器224的处理器处理各种信息，包括通过控制器输入通道226，228和230分别来自组件218，220和222的空隙尺寸209的信号和/或空隙磁通量的信号。RAM和存储装置储存和传输由处理器执行的信息和指令。在处理器执行指令期间，RAM和存储装置还用来对处理器储存和提供临时变量，静态(即，不变的)信息和指令，或者其它中间信息。被执行的指令包括，但不限于，常驻转换和/或比较算法。指令的执行程序不限于硬件电路和软件指令的任何特定的组合。
控制器224以电子数据传输方式分别通过控制器输出通道238，240和242与多个发电机功率变换器232，234和236相连接。在该示例性的实施例中，输出通道238，240和242分别是电缆238，240和242。此外或另一方案，在无线电频率(RF)波段的预定部分内工作的发送器和接收器的网络也可以用来限定输出通道238，240和/或242。
定子绕组210，212和214以电连接方式分别通过电导管244，246和248与变换器232，234和236相连接。在该示例性的实施例中，导管244，246和248是多个电缆(或电缆组)244，246和248，这些电缆构形成能以由发电机124所产生的预定的电流，电压和频率传输预定的电功率。此外或另一方案，导管244，246和/或248可以是任何的电功率传输装置，它包括，但不限于，母线和电缆。
具体地说，在该示例性的实施例中，多个电缆(或电缆组)244，246和248中的每个电缆(组)都包括至少一个用于与发电机124连接的三个相位中的每个相位的电缆。或者，任何数目的相位可以与发电机124相关联，以有利于如在此所描述的发电机124的工作。更具体地说，电缆组244包括分别用于标记为A，B和C的A相，B相和C相的每个电缆。同样，电缆246包括分别用于标记为A′，B′和C′的A相，B相和C相的每个电缆。此外，同样，电缆248包括分别用于标记为A″，B″和C″的A相，B相和C相的每个电缆。
变换器232，234和236把从定子204传输来的交流电(AC)信号通过AC整流转换成直流电(DC)信号。此外，在该示例性的实施例中，变换器232，234和236与单个的直流(DC)连接装置(或线路)250电连通(或以电传输方式与之相连接)。另一方案，变换器232，234和236与各个分开的DC连接装置(图2中未示出)电连通。DC连接装置250包括正轨道(或线路)252，负轨道254以及至少一个在它们之间连接的电容器256。在该示例性的实施例中，电容器256通过使往往与三相AC整流相关联的DC脉动有利的减轻而有利于减轻DC连接装置250的电压变化。另一方案，电容器250可以是在轨道252与轨道254之间的一个或更多构形成串联或并联的电容器256。
控制系统200还包括多个电网功率变换器258，这些变换器通过多个正和负导管260与直流(DC)连接装置250电连通。在该示例性的实施例中，有三个电网功率变换器258和三组导管260。但是，任何数目的变换器258和导管260都可以使用，不管该数目在本文中是否描述和/或图示过。此外，在该示例性的实施例中，导管260可以是任何电力传输装置，其包括，但不限于，母线和电缆。在该示例性的实施例中，变换器258是换流器(或逆变器)，这些换流器由与控制器224相类似的控制器(图3中未示出)所控制，它将来自DC连接装置250的直流电变换成具有预定的电流，电压和频率的三相交流电。具体地说，在该示例性的实施例中，这些变换器258构形成能将60Hz的三相交流电通过多个电网导管262传递到电力网(在图3中未示出)。但是，变换器258也可以构形成能传输任何频率的AC电功率，不管该频率在本文中是否描述和/或图示过。导管262可以是任何电力传输装置，它包括，但不限于，母线和电缆。
图3是一个示例性的发电机功率变换器232的简图，该变换器可以，但不限于，与(图2中示出的)空隙控制系统200一起使用。变换器234和236基本上是相同(或相似)的。图中示出了电容器256，以便于观察。多个开关装置设置成与用于定子输出电缆244(在图2中示出)的相电缆A，B，和C中的每个相电缆连接，每个电缆与来自定子绕组210(在图2中示出)的电输出功率的三个相位中的每个相位相对应。具体地说，设置有第一开关模块(或组件)300，第二开关模块302和第三开关模块304，每个模块与由定子绕组210产生的功率输出的不同相位相对应。开关模块300，302和304中的每个模块包括一对开关装置。更具体地说，在该示例性的实施例中，第一开关模块300包括第一开关装置306和第二开关装置308；第二开关模块302包括第三开关装置310和第四开关装置312；以及第三开关模块304包括第五开关装置314和第六开关装置316。
变换器232使用脉冲宽度调制(PWM)方法来控制定子绕组210的输出电流。在该示例性的实施例中，开关装置306-316中的每个开关装置都是隔离栅双极晶体管(IGBT)开关装置306-316，且每个开关装置都分别包括对应的二极管318，320，322，324，326和328。另一方案，开关装置306-316可以包括，但不限于，多个集成的栅(或门)换向(或整流)可控硅(IGCTs)和多个可控硅(图3中均未示出)。此外，另一方案，有利于本文中所描述的系统200的工作的任何类型的开关装置都可以使用。开关装置306-316这样构形成，使得开关装置306-316中的每个装置的栅(或门或者控制极)330，332，334，336，338和340都能以电子数据传输方式分别与控制线342，344，346，348，350和352连接，并且二极管318-328相应地连接到开关装置306-316的多个集电极354，356，358，360，362和364与多个发电极366，368，370，372，374和376之间。开关装置306-316的开关或调制由传递到开关装置306-316的栅330-340的控制器224的输出信号(图3中未示出)分别进行控制。在该示例性的实施例中，控制器输出信号通过控制器输出电缆238(在图2中示出)由控制器224(在图2中示出)传输。具体地说，电缆238包括传输线342-352。相电缆A以电传输方式与在第一开关装置306的发射极366与第二开关装置308的集电极356之间的第一开关模块300相连接。相电缆B和C以基本上相同的电传输方式与第二和第三开关模块302和304相连接。
第一，第三和第五开关装置318，322和326的集电极354，358和360分别地连接到DC连接装置250(在图3中示出)的正轨道252上。第二，第四和第六开关装置308，312和316的发射极368，372和376分别地连接到DC连接装置250的负轨道254上。轨道252保持一个正电容电压，而轨道254则保持零电容电压，这两个电容电压均以负轨道254作为参照。
一种控制在发电机124内的空隙尺寸209的方法，该方法包括通过调节在空隙208内产生的可控磁通量来调节空隙尺寸209的大小，发电机124具有至少一个旋转件202和至少一个固定件204，该固定件设置成，使得在旋转件202的一部分与固定件204的一部分之间限定一个空隙208。
下面一起参考图2和3，以便对控制系统200的工作进行讨论。在工作期间，例如，如果某些风力使得叶片被定位在一个偏转位置，就可能在叶片内引起扭转载荷以及随后的扭转应力。这些应力从叶片被传递到毂104。而毂104内的传递来的应力又被传递到转子202。在某些情况下，传递到转子202内的应力将会使转子202发生偏转，使得转子202的径向位置可能处于轴承118的公差范围内，从而使空隙208的尺寸209发生改变，并且接近预定的空隙尺寸209的公差。组件218，220和222监测空隙208的尺寸209和/或磁通量，并且将相关的空隙径向尺寸信号，或空隙尺寸信号，和/或空隙磁通量信号，或通量信号(在图2和图3中均未示出)分别通过控制器输入通道226，228和230传递到控制器224。空隙尺寸和/或磁通量信号都是电压或电流信号，它们通过在控制器224的至少一个处理器内的至少一个常驻转换算法转换为尺寸大小和/或磁通量大小。
控制器224的处理器产生处理器内部的空隙尺寸大小和/或磁通量大小的信号，并且使用至少一个常驻控制算法来将这些尺寸大小和/或磁通量大小与至少一个预定的空隙尺寸和/或预定的磁通量大小或者其范围进行比较(在图2和3中均未示出)。如果确定有任何偏差，该处理器将产生处理器内部的空隙尺寸和/或磁通量调整信号(在图2和3中未示出)，该信号通过至少一个常驻空隙尺寸和/或磁通量调整算法转换成处理器输出信号(在图2和3中未示出)。处理器输出信号作为控制器输出信号分别通过输出通道238，240和242被传递到变换器232，234和236。下面将进一步讨论变换器232的操作。变换器234和236大体上以类似方式进行工作。该控制器输出信号被传递到开关装置306-316，并且以PWM方式进行开关，从而控制从定子绕组210接收的电压和电流(以及因此功率)信号的频率，相位角和振幅，以及该控制器输出信号随后被变换并且传递到DC连接装置250。
在该示例性的实施例中，控制系统200构形成能使控制器224独立地控制变换器232，234和236。具体地说，如果转子202产生偏转，使得在绕组210处的空隙尺寸209小于在绕组212和214处的空隙尺寸209，控制器224将向变换器232传递信号，以使在绕组210处产生的径向空气隙磁通量减少。在一套绕组，例如绕组210内的径向空气隙磁通量的减少有利于在绕组210附近的转子202上所引起的径向力的减少。并且，在这个实例中，控制器224将向变换器234和236传递信号，以增加绕组212和214处所产生的径向空气隙磁通量，这也有利于在绕组212和214附近的转子202上所引起的径向力的增加。总的效果将使在发电机124内的转子202与定子204之间所引起的吸引力发生变化，从而使转子202复位(或改变位置)，使得由组件218，220和222测得的空隙尺寸基本上相同(或相似)。
同样，如果转子202产生偏转，使得在绕组210处的空隙尺寸209大于在绕组212和214处的空隙尺寸209，控制器224将向变换器232传递信号，以使在绕组210处所产生的径向空气隙磁通量增加。在一套绕组，例如绕组210内所产生的径向空气隙磁通量的增加有利于在绕组210附近的转子202上所引起的径向力的增加。并且，在该实例中，控制器224将向绕组234和236传递信号，以减少在绕组212和214处所产生的径向空气隙磁通量，这也有利于在绕组212和214附近的转子202上所引起的径向力的减少。总的效果将使在发电机124内的转子202与定子204之间所引起的吸引力发生变化，从而使转子202复位，使得由组件218，220和222所测得的空隙尺寸基本上相同。
在上面所描述的瞬态过程期间，组件218，220和222继续以预定的更新速度传递相关联的空隙尺寸209和/或磁通量大小的信号。当使转子复位时，控制器224将接收相关联的空隙尺寸和/或磁通量大小的信号，以及控制器224的处理器将有利于(或促进)传递到变换器232，234和236的控制器输出信号的大小和持续时间的调节。此外，为了达到转子202复位的预定的速度，控制器224将再次有利于(或促进)传递到变换器232，234和236的控制器输出信号的大小和持续时间的调节。当空隙208的尺寸209改变为由组件218，220和222感测的预定的参数或者在预定的参数范围内时，控制系统200将有利于将空隙尺寸209保持在发电机124(在图1中示出)内的预定的参数或者在预定的参数范围内。
由组件218，220和222感测并且传递的空隙尺寸209和/或磁通量的信号可以由控制系统200或者另外的控制系统用来调节其它风力涡轮机100的工作参数，这些工作参数包括，但不限于，围绕相关轴线的偏航角和叶片间距取向。
图4是另一个示例性的其中置入了(图2中示出的)空隙控制系统200风力涡轮发电机400的简图。风力涡轮发电机400是一种具有水平轴线的风力涡轮机。另一方案，风力涡轮机400可以是一种具有垂直轴线的风力涡轮机。风力涡轮机400包括支承机架402，该机架与从支承表面延伸出的塔台(图4中均未示出)固定地相连接。风力涡轮机400还包括可转动的毂/转子404和多个与毂/转子404相连接的转子叶片406。在该另一实施例中，风力涡轮机400具有三个与毂/转子404相连接的转子叶片406(在图4中只示出了两个叶片)。但是，风力涡轮机400可以具有任何数目的转子叶片406，不管该数目在本文中是否描述和/或图示过。在图4的实施例中，支承机架402包括大体上环形的内腔408。塔台的高度可以根据现有技术中已知的因素和条件来选择。
叶片406围绕毂/转子404设置，以有利于毂104容易转动，以便将动能从风能转换为有用的机械能，接着，转换成电能。叶片406通过把叶片根部410在多个载荷传递区412处连接到毂/转子404上与毂/转子404进行配接。载荷传递区412具有毂载荷传递区和叶片载荷传递区(在图4中两者均未示出)。在叶片406中引起的载荷通过载荷传递区412传递到毂/转子404。
在图4的实施例中，每个叶片406可以具有任意适当的长度，不管该长度在本文中是否描述和/或图示过。当风撞击在叶片406上时，毂/转子404将围绕转动轴线414转动。当叶片406转动并且受到离心力作用时，叶片406将承受各种弯曲力矩和其它工作应力。因此，叶片406可能从中间或非偏转的位置偏转和/或转动到偏转位置，并且相关联的应力或载荷可能在叶片406中产生。此外，叶片406的间距角(图4中未示出)，即确定叶片406相对于风向观测的角度，可以通过间距调整机构(在图4中未示出)来改变，从而有利于通过调整受到风力向量作用的叶片406的表面面积(或区域)，使得叶片406的速度增加或减少。在该另一实施例中，叶片406的间距可以个别地进行控制。另一方案，叶片406的间距也可以当作一组来进行控制。
在某些构形中，控制系统(图4中未示出)内的一个或更多微型控制器用于整个系统的监测和控制，例如包括，但不限于，间距和转子速度的调节，偏航驱动和偏航制动，以及故障监测。另一方案，在风力涡轮机400的另一些实施例中使用分布式或集中式控制结构。
在图4的实施例中，风力涡轮机400的各种部件装放在支承机架的内腔408中。毂/转子404可转动地与发电机416相连接。此外，在图4的实施例中，发电机416是一种V型的永久磁铁的三相同步发电机416，该发电机包括转子418和定子420。另一方案，发电机416可以是任何类型的发电机，它包括，但不限于，凸极发电机，双侧定子发电机，和/或双馈感应发电机等等。在该图4的实施例中，转子418是毂/转子404的延伸部分。另一方案，转子404可以是使用现有技术中已知的方法可转动地连接到毂/转子404上的单独部件。在这个另一实施例中，转子418包括多个与转子418相连接的永久磁铁422。或者，转子418可以是绕线转子，其中，相关联的绕组(图4中均未示出)是单独励磁的，例如包括，但不限于，，凸极转子。转子418和定子420的位置这样设置，使得在定子420与转子418之间所限定的空隙424(有时称为空气隙424)具有预定的空隙径向尺寸(图4中未示出)，当转子418静止时，该径向尺寸周向上大体相同地围绕着转子418和定子420。带有预定极性的永久磁铁422的位置设置成，围绕带有预定数目的磁极和预定磁场强度的转子418的周边产生一个磁场(在图4中未示出)。
在图4的的实施例中，定子420至少部分地包封转子418，而转子418则径向上在定子420内部转动。另一方案，转子418的位置设置成径向上在定子420的外部，使得转子418至少部分地包封定子420，而转子418则径向上在定子420的外部转动。
在一个示例性的实施例中，定子420包括多个三相前部定子绕组423和多个三相后部定子绕组425。绕组423和425基本上相同，并且互相之间充分地电隔离。此外，绕组423和425中的每个绕组都与变换器232，234和236(所有三个变换器都在图2中示出)电连接，使得每个绕组423和425都可以单独地进行控制。另一方案，将绕组423和425制成一套如现有技术中已知的单独的三相绕组。发电机416的“V型”构形将有利于风力涡轮发电机400的工作，如下所讨论的。
空气隙424有利于永久磁铁422与绕组423和425的磁耦合，以便以预定的频率在绕组423和425中产生预定的电压，该预定的频率在转子418在定子420内转动时由转子418的转动速度确定。在绕组423和425内所产生的电压随后在绕组423和425内产生预定的电流。在绕组423和425内所产生的电流随后又产生多个定子磁场(未示出)。当通过转子418产生的磁场(未示出)转动时，转子418的磁场与绕组423和425的磁场通过空隙424互相作用。磁场的互相作用将在转子418上引起力矩。由通过叶片406和/或其它驱动部件引入的不对称和/或瞬时载荷在转子418内所引起的载荷可以使转子418的转动轴线径向上移离风力涡轮机的额定的转动中心轴线414，使得在发电机416内的空气隙424的尺寸减小和/或改变成沿周向不相等。通过磁场的相互作用在转子418上所引起的径向和轴向力与在空隙424内的磁通组分的强度和位置成正比。这些径向力和轴向力围绕空隙424可以大体上是相等的，或者，相对于绕组423和425是不对称的。当在空气隙424内任何位置的磁通量增加时，在空隙424内于该位置附近在转子418上所引起的相关联的径向和轴向力就增加，并且在该位置附近转子418与定子420之间的吸引力也增加。同样地，当在空隙424内的任何位置的磁通量减少时，空气隙424内于该位置附近在转子418上所引起的径向和轴向力就减少，并且在该位置附近转子418与定子420之间的吸引力也减少。因此，通过定子和转子磁场的相互作用来调节磁通量和在转子418上所引起的径向和轴向力，可以减少转子418的转动轴线径向上移离转动轴线414的趋向，并且有利于使空隙424的尺寸减小和/或改变成沿周向不相等的情况减轻。从而可以提供空隙424的尺寸公差的预定范围。此外，绕组423和转子418的磁场的相互作用与绕组425和转子418的磁场的相互作用的分开有利于对通过空隙424的前部和空隙424的后部的磁通量和在转子418上所引起的径向和轴向力单独地进行调节。以这样的方式单独地调整前和后部磁通量以及径向和轴向力将有利于减少转子418的转动轴线径向上移离转动轴线414的趋向，以及有利于使在转子418上所引起的轴向推力减轻。
风力涡轮机400还包括支承轴承426，该支承轴承提供毂/转子404，发电机转子418和叶片406的径向支承。在图4的实施例中，轴承426是，但不限于，滚动轴承，或者是滑动轴承(或径向支承)。轴承426还可以构形成能提供轴向或推力支承。风力涡轮机400还包括空隙控制系统(在图4中未示出)，除设置有多个空隙测量组件428以外，该系统与系统200(在图2中示出)基本上相类似。组件428沿轴向设置在定子420的最前部表面和最后部表面上。在图4的的实施例中，组件428基本上与组件218，220和222(在图2中示出)相类似。
在工作期间，毂/转子404的转动可转动地驱动发电机转子418，而转子418的转动有利于发电机416产生电力。例如，如果某些风力使得叶片406趋于被定位在一个偏转位置，就可能在叶片406内引起扭转载荷以及随后的扭转应力。这些应力将从叶片406通过载荷传递区412被传递到毂/转子404。而在毂/转子404内传递的应力被传递给转子418和轴承426。在某些情况下，传递到毂/转子404内的应力将会使毂/转子404和转子418这样偏转，使得毂/转子404和转子418的径向位置可处于轴承426的公差范围内，从而使空隙的尺寸424发生改变，并且接近预定的径向和轴向空隙424的尺寸公差。组件428监测空隙424的尺寸和/或空隙424的磁通量，并且将相关联的空隙径向尺寸信号，或空隙尺寸信号，和/或空隙磁通量信号，或通量信号(在图4中均未示出)传递到该控制系统(图4中未示出)。
该控制系统工作在PWM方式下，以便控制在定子绕组423和425中产生并从中传送的电压和电流(以及因此功率)信号的频率，相位角和振幅。具体地说，如果转子418产生偏转，使得空隙424的尺寸在发电机416内不相等(或不均衡)，在空隙424内的相关联的径向空气隙通量将得到调整。总的效果将使在发电机416内在转子418与绕组423和425之间所引起的吸引力得到调整，从而使转子418复位(或改变其位置)，使得由组件428所测得的空隙424的尺寸基本上相同(或类似)。这样，发电机416连同相关联的空隙控制系统以这样的方式与轴承426协同工作，以提供转子418和毂/转子404的径向支承和轴向定位。
图5是另一个示例性的其中置入图2中示出的空隙控制系统200的风力涡轮发电机500的简图。风力涡轮发电机500是一种具有水平轴线的风力涡轮机。另一方案，风力涡轮机500也可以是一种具有垂直轴线的风力涡轮机。风力涡轮机500包括支承机架502，该支承机架通过偏航轴承503固定地连接到从支承表面(图5中未示出)延伸出的塔台501上。风力涡轮机500还包括可转动的毂/转子504和多个与毂/转子504相连接的转子叶片506。在该另一实施例中，风力涡轮机500具有三个与毂/转子504相连接的转子叶片506(在图5中只示出两个叶片)。但是，风力涡轮机500可以具有任何数目的转子叶片506，不管该数目在本文中是否描述和/或图示过。在图5的实施例中，支承机架502包括大体上环形的内腔508。该塔台的高度应该根据本技术领域中已知的因素和条件来选择。
叶片506的位置围绕毂/转子504设置，以有利于使毂/转子504转动，以把动能从风能转换为有用的机械能，接着，转换成电能。通过把叶片根部510在多个载荷传递区512连接到毂/转子504上使叶片506与毂/转子504配接。载荷传递区512具有毂/转子载荷传递区和叶片载荷传递区(在图5中两者均未示出)。在叶片506中所引起的载荷通过载荷传递区512传递到毂/转子504。
在图5的实施例中，每个叶片506可以具有任意适当的长度，不管该长度在本文中是否描述和/或图示过。当风撞击在叶片506上时，毂/转子504将围绕转动轴线514转动。当叶片506转动并且受到离心力作用时，叶片506将承受各种弯曲力矩和其它工作应力。因此，叶片506可能从中间或非偏转的位置偏转和/或转动到偏转位置，并且相关联的应力或载荷可能在叶片406中产生。此外，叶片506的间距角(图5中未示出)，即确定叶片406相对于风向观测的角度，可以通过间距调整机构(在图5中未示出)来改变，以有利于通过调整受到风力向量作用的叶片506的表面面积，使得叶片506的速度增加或减少。在图5的实施例中，叶片506的间距(pitch)可以个别地进行控制。另一方案，叶片506的间距也可以当作一组来进行控制。
在某些构形中，控制系统(图5中未示出)内的一个或更多微型控制器用于整个系统的监测和控制，例如，但不限于，间距和和转子速度的调整，转子速度的调节，偏航驱动和偏航制动，以及故障监测。另一方案，在风力涡轮机500的另一些实施例中使用了分布式或集中式控制结构。
在该另一实施例中，风力涡轮机500的各种部件装放在支承机架的内腔508内。毂/转子504可转动地与发电机516相连接。此外，在该另一实施例中，发电机516是一种V型的、永久磁铁的三相同步发电机516，该发电机包括转子518和定子520。另一方案，发电机516可以是任何类型的发电机，它包括，但不限于，凸极发电机，双侧定子发电机，和/或双馈感应发电机等等。在图5的实施例中，转子518是毂/转子504的延伸部分。另一方案，转子504可以是使用现有技术中已知的方法可转动地连接到毂/转子504上的单独部件。在图5的实施例中，转子518包括多个与转子518相连接的永久磁铁522。或者，转子518可以是绕线转子，其中，相关联的绕组(图5中均未示出)是单独励磁的。转子518和定子520的位置这样设置，使得在定子520与转子518之间所限定的空隙524(有时称为空气隙524)具有预定的空隙径向尺寸(图5中未示出)，当转子518静止时，该径向尺寸沿周向大体上类似地围绕着转子518和定子520。带有预定极性的永久磁铁522的位置设置成围绕带有预定数目的磁极和预定磁场强度的转子518的内周边产生一个磁场(在图5中未示出)。
在图5的的实施例中，转子518至少部分地包封定子520，而转子518径向上在定子520外部转动。另一方案，定子520的位置径向上设置在转子518的外部，使得定子520至少部分地包封转子518，而转子518则径向上在定子520的内部转动。
在该示例性的实施例中，定子520包括多个三相前部定子绕组523和多个三相后部定子绕组525。绕组523和525基本上相同(或类似)，并且互相之间充分地电隔离。此外，绕组523和525中的每个绕组都与变换器232，234和236(所有三个变换器都在图2中示出)电连接，使得每个绕组523和525都可以单独地进行控制。另一方案，将绕组523和525制成一套在现有技术中已知的单独的三相绕组。发电机516的“V型”构形将有利于风力涡轮发电机500的工作，如下面进一步讨论的。
空隙524有利于永久磁铁522与绕组523和525的磁耦合，以便以预定的频率在绕组523和525内产生预定的电压，该预定的频率在转子518围绕定子520转动时由转子518的转动速度确定。在绕组523和525内所产生的电压随后在绕组523和525内产生预定的电流。在绕组523和525内所产生的电流随后又产生多个定子磁场(未示出)。当通过转子518所产生的磁场(未示出)转动时，转子518的磁场与绕组523和525的磁场通过空隙524互相作用。磁场的互相作用将在转子518上引起力矩。由通过叶片506和/或其它驱动部件所产生的不对称和/或瞬时载荷在转子518内所引起的载荷可以使转子518的转动轴线沿径向移离风力涡轮机的额定(或名义)的转动中心轴线514，使得在发电机516内的空气隙524的尺寸减小和/或改变成沿周向不相等。通过磁场的相互作用而在转子518上引起的径向和轴向力与在空隙524内的磁通组分的强度和位置成正比。这些径向力和轴向力围绕空隙524大体上是相等的，或者，相对于绕组523和525可是不对称的。当在空隙524内任何位置的磁通量增加时，在空隙524内于该位置附近在转子518上是引起的相关联的径向和轴向力就增加，并且在该位置附近转子518与定子520之间的吸引力也增加。同样地，当在空隙524内任何位置的磁通量减少时，在空隙524内于该位置附近在转子518上是引起的径向和轴向力就减少，并且在该位置附近转子518与定子520之间的吸引力也减少。因此，通过定子和转子磁场的相互作用来调整磁通量和在转子518上所引起的径向和轴向力，可以有利于减少转子518的转动轴线沿径向移离转动轴线514的趋向，并且有利于使空隙524的尺寸减小和/或改变成沿周向不相等的情况减轻。从而可以提供空隙524的尺寸公差的预定范围。此外，绕组523和转子518的磁场的相互作用与绕组525和转子518的磁场的相互作用的分开有利于对通过空隙524的前部和空隙524的后部的磁通量和在转子518上所引起的径向和轴向力单独地进行调节。以这样的方式单独地控制前部和后部的磁通量以及径向和轴向力将有利于减少转子518的转动轴线沿径向移离转动轴线514的趋向，以及有利于使在转子518上所引起的轴向推力减轻。
风力涡轮机500还包括支承轴承526，该支承轴承通过某些方法与支承机架延伸部分527相连接，这些方法包括，但不限于，摩擦配合。轴承526向前延伸并且通过某些方法与毂/转子504相连接，这些方法包括，但不限于，摩擦配合。轴承526提供有毂/转子505，发电机518和叶片506的径向支承。在图5的实施例中，轴承526是，但不限于，滚动轴承和/或滑动轴承(journal bearing)。轴承526还可以构形成能提供轴向或推力支承。风力涡轮机500还包括空隙控制系统(在图5中未示出)，除设置有多个空隙测量组件528以外，该系统与系统200(在图2中示出)基本上相类似。组件528在轴向上设置在转子518的最前部表面和最后部表面上。在该另一实施例中，组件528基本上与组件218，220和222(在图2中示出)相类似。风力涡轮机500与风力涡轮机400的不同处至少在于，轴承426(两个均在图4中示出)可构形成能支承比轴承526更大的载荷。这是由于轴承526只被构形成为“起动”轴承，它只在发电机516不运转时支承转子518，毂/转子504和叶片506。在图5的实施例中，发电机516连同相关的空隙控制系统与轴承526协同工作，以提供转子518和毂/转子504的径向支承。
在发电机516不运行的工作期间，轴承526提供转子518和毂/转子504的支承。而在发电机516运行的工作期间，毂/转子504的转动可转动地驱动发电机转子518，而转子518的转动又促使发电机516产生电力。随着在发电机516上的电载荷的增加，发电机516的载荷承载能力将增加，而在轴承526上的载荷的相对比例将减少。如果某些风力使得叶片506趋于定位到偏转的位置，就将在叶片506内引起扭转载荷以及随后的扭转应力。这些应力将通过载荷传递区512从叶片506传递到毂/转子504上。在毂/转子504内的传递来的应力将被传递到转子518和轴承526上。在某些情况下，传递到毂/转子504内的应力可使毂/转子504和转子518偏转，从而毂/转子504和转子518的径向位置可能处于轴承526的公差范围内，使得空隙524的尺寸发生改变，并且接近空隙524的预定的尺寸公差。组件528监测空隙524的尺寸和/或空隙524的磁通量，并且将相关的空隙径向尺寸信号，或空隙尺寸信号，和/或空隙磁通量信号，或通量信号(图5中均未示出)传递到控制系统(图5中未示出)。
该控制系统工作在PWM方式下，以控制在绕组523和525中产生的并由此发送的电压和电流(以及因此功率)信号的频率，相位角和振幅。具体地说，如果转子518产生偏转，使得空隙524的尺寸在发电机516内不相等，在空隙524内的相关的径向空隙通量将得到调整。总的效果将使在发电机516内的转子518与绕组523和525之间所引起的吸引力得到调整，以使转子518复位，使得由组件528所测得的空隙524的尺寸基本上相同。这样，发电机516连同相关联的空隙控制系统以这样的方式与轴承协同工作，以提供转子518和毂/转子504的径向支承和轴向定位。
本文中所描述的用于风力涡轮发电机控制系统的方法和设备有利于风力涡轮发电机的工作。更具体地说，上述风力涡轮发电机空隙控制系统有利于高效率的和有效的发电和机械载荷的传递配置。此外，该加强的空隙控制系统有利于发电机的效率。这种控制系统还提高了风力涡轮发电机的可靠性，降低了维修成本和风力涡轮发电机的储运损耗。
上面已经详细描述了与风力涡轮发电机相关联的风力涡轮机控制系统的典型实施例。该方法、设备和系统既不限于本文中所描述的具体的实施例，也不限于所说明的风力涡轮发电机。
虽然已经通过各种具体的实施例对本发明进行了描述，但应当指出，只要在权利要求书的精神和范围内，本领域技术人员在实践本发明时可以进行各种修改。
零部件目录
100  风力涡轮机
102  固定装置
104  毂组件
106  外壳
108  盖组件
110  主机架
112  叶片支承套筒
114  鼻状件
116  毂表面板
117  表面
118  机架配接表面
119  径向内表面
120  内腔
121  径向最外表面
122  主轴承
123  支承件
124  发电机
125  径向外表面
126  发电机连接器
128  通道
130  偏航角调整机构
132  轴承
200  控制系统
202  转子
204  定子
206  永久磁铁
208  空(气)隙
209  径向尺寸
210  定子绕组
212  定子绕组
214  定子绕组
216  转动轴线
218  组件
220  组件
222  组件
224  控制器
226  输入通道
228  输入通道
230  输入通道
232  变换器
234  变换器
236  变换器
238  输出通道
240  输出通道
242  输出通道
244  电导管
246  电缆
248  电缆
250  DC连接装置
252  正轨道
254  负轨道
256  电容器
258  电网功率变换器
260  导管
262  导管
300  第一开关模块
302  第二开关模块
304  第三开关模块
306  第一开关装置
308  第二开关装置
310  第三开关装置
312  第四开关装置
314  第五开关装置
316  第六开关装置
318  二极管
320  二极管
322  开关装置
324  开关装置
326  开关装置
328  开关装置
330  控制极(或门或者栅)
332  控制极
334  控制极
336  控制极
338  控制极
340  控制极
342  控制线
344  控制极
346  控制极
348  控制极
350  控制极
352  控制极
354  集电极
356  集电极
358  集电极
360  集电极
362  集电极
364  集电极
366  发射极
368  发射极
370  发射极
372  发射极
374  发射极
376  发射极
400  风力涡轮机
402  支承机架
404  毂/转子
406  叶片
408  环形内腔
410  叶片根部
412  载荷荷传递区
414  转动轴线
416  发电机
418  转子
420  定子
422  永久磁铁
423  绕组
424  空隙
425  绕组
426  轴承
428  组件
500  风力涡轮发电机
501  塔台
502  支承机架
503  偏航轴承
504  毂/转子
505  毂/转子
506  叶片
508  支承机架内腔
510  叶片根部
512  载荷传递区
514  转动轴线
516  发电机
518  转子
520  定子
522  永久磁铁
523  绕组
524  空隙
525  绕组
526  轴承
527  支承机架延伸部分
528  组件

Claims (20)

1.一种发电机，它包括：
至少一个旋转件；
至少一个固定件，所述固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定有空隙，其中，所述空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量；以及
空隙控制系统，所述控制系统包括至少一个空隙测量组件，至少一个功率变换器，以及至少一个控制器，所述控制器以电子数据传输方式与所述测量组件和所述变换器相连接，并且构形成能通过调节所述磁通量来调节所述空隙的尺寸。
2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述组件包括下列设备中的至少一个设备：
空隙径向尺寸测量设备，所述设备构形成能传递空隙尺寸测量信号；以及
空隙磁通量测量设备，所述设备构形成能传递空隙磁通量测量信号。
3.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述变换器包括多个电子开关装置，所述开关装置构形成能调节所述磁通量。
4.根据权利要求3所述的发电机，其特征在于，所述开关装置包括隔离栅双极晶体管(IGBT)和可控硅中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的发电机，其特征在于，所述开关装置包括集成的栅换向可控硅(IGCT)。
6.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，其还包括：
至少一个控制器输入通道，所述输入通道以电子数据传输方式与所述组件相联接，所述输入通道有利于空隙测量信号的传递；
所述控制器包括至少一个处理器，所述处理器通过所述输入通道以电子数据传输方式与所述组件相联接，所述处理器构形成能接收所述空隙测量信号；以及
至少一个控制器输出通道，所述输出通道以电子数据传输方式与所述处理器和所述变换器相联接，所述控制器输出通道有利于控制器输出信号的传递。
7.根据权利要求6所述的发电机，其特征在于，所述处理器包括：
至少一个常驻转换算法，所述算法配置成能接收所述空隙测量信号，所述转换算法还配置成能产生至少一个预定的处理器空隙测量信号；
至少一个常驻控制算法，所述算法配置成能接收所述处理器空隙测量信号，所述控制算法还配置成能产生处理器空隙调整信号；以及
至少一个常驻空隙调整算法，所述算法配置成能接收所述处理器空隙调整信号，所述空隙调整算法包括至少一个预定值，所述空隙调整算法配置成能产生所述控制器输出信号。
8.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述控制系统还构形成能至少部分地调节所述旋转件的至少一部分的径向支承。
9.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述发电机是风力涡轮发电机。
10.一种用于控制发电机内的空隙尺寸的方法，所述发电机具有至少一个旋转件和至少一个固定件，所述固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定有空隙，其中，所述方法包括通过调节在所述空隙内产生的可控的磁通量来调节所述空隙尺寸。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过调节所述磁通量来调节所述尺寸包括：
提供空隙控制系统，所述控制系统具有至少一个空隙测量组件、至少一个功率变换器和至少一个控制器，所述至少一个控制器以电子数据传输方式与所述空隙测量组件以及所述至少一个功率变换器相联接；
围绕所述固定件旋转所述旋转件，且在所述空隙中产生所述空隙磁通量；
测量所述空隙尺寸和所述空隙磁通量中的至少一个；以及
切换所述变换器中多个开关装置，由此调节所述空隙磁通量，且由此调节所述空隙尺寸。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，提供所述空隙控制系统包括：
将所述组件固定地联接到所述固定件；
将所述组件以数据传输方式与所述控制器电联接；
将所述控制器以数据传输方式与所述变换器电联接；以及
将所述变换器与所述固定件电连接。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述组件联接于所述控制器包括：
提供至少一个控制器输入通道和至少一个处理器；
提供至少一个控制器输出通道；
将所述组件以数据传输方式与所述控制器输入通道电联接；
将所述控制器输入通道以数据传输方式与所述处理器电联接；以及
将所述控制器以数据传输方式与所述控制器输出通道电联接。
14.一种用于旋转机械的控制系统，所述旋转机械具有至少一个旋转件和至少一个固定件，所述固定件的位置这样设置，使得在所述旋转件的一部分与所述固定件的一部分之间限定有空隙，其中，所述空隙构形成有利于传递从中通过的可控的磁通量，所述控制系统包括：
至少一个空隙测量组件；
至少一个功率变换器；以及
至少一个控制器，所述控制器以电子数据传输方式与所述组件和所述变换器相连接，并且构形成能通过调节所述磁通量来调节所述空隙的所述尺寸。
15.根据权利要求14所述的控制系统，其特征在于，所述组件包括下列设备中的至少一个设备：
空隙径向尺寸测量设备，所述测量设备构形成能传递空隙尺寸测量信号；以及
空隙磁通量测量设备，所述测量设备构形成能传递空隙磁通量测量信号。
16.根据权利要求14所述的控制系统，其特征在于，所述变换器包括多个电子开关装置，所述开关装置构形成能调节所述空隙内产生的所述可控的磁通量。
17.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于，所述开关装置包括隔离栅双极晶体管(IGBT)和可控硅中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的控制系统，其特征在于，所述开关装置包括集成的栅换向可控硅(IGCT)。
19.根据权利要求14所述的控制系统，其特征在于，其还包括：
至少一个控制器输入通道，所述输入通道以电子数据传输方式与所述组件相联接，所述输入通道有利于空隙测量信号的传递；
所述控制器包括至少一个处理器，所述处理器通过所述输入通道以电子数据传输方式与所述组件相联接，所述处理器构形成能接收所述空隙测量信号；以及
至少一个控制器输出通道，所述输出通道以电子数据传输方式与所述处理器和所述变换器相联接，所述控制器输出通道有利于控制器输出信号的传递。
20.根据权利要求19所述的控制系统，其特征在于，所述处理器包括：
至少一个常驻转换算法，所述算法配置成能接收所述空隙测量信号，所述转换算法还配置成能产生至少一个预定的处理器空隙测量信号；
至少一个常驻控制算法，所述算法配置成能接收所述处理器空隙测量信号，所述控制算法还配置成能产生处理器空隙调整信号；以及
至少一个常驻空隙调整算法，所述算法配置成能接收所述处理器空隙调整信号，所述空隙调整算法包括至少一个预定值，所述空隙调整算法配置成能产生所述控制器输出信号。
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