CN101299552B - 用于风能设备的发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风能设备的发电机，它具有由绕组(3)包围的、通过一些槽(2)分开的各齿(1)和构成励磁场的各极(5)的永久磁铁(4)。按照本发明，槽(2)的数目与极和绕组相位的数目的乘积的比例被化成小数并且＞1。作为备选方案或附加方案，相继的各极(5c、5c′)或各极组的前边缘和/或后边缘(6c、7c)相对于转子的旋转轴线相反地倾斜。

Description

用于风能设备的发电机
技术领域
本发明涉及一种用于风能设备的发电机，它具有由绕组包围的、通过一些槽分开的各齿和构成励磁场的各极的永久磁铁。 
背景技术
在风能设备的进一步开发中，一个重要的目标在于降低其在运行中发出的噪声。当设备的塔柱或其他的部分以其固有频率被激励时，则特别产生一个高的噪声电平。因此为了控制噪声首先必须抑制振动激励。 
对于噪声的一个原因可以是在一个将转子的旋转传递到发电机上的传动装置中的轮齿啮合。但发电机本身也构成一个振动激励源。对此主要原因是所谓的槽齿效应转矩(Nutrastmomente)。已知的用于其抑制的措施在于各极和/或各齿的倾斜。 
由EP 0995257B1已知一种风能设备，为了降低噪声，采用一个同步发电机，其转子具有n个极，它们关于一个包含转子的旋转轴线的平面不对称地设置。其他的为降低发电机中的局部的振动激励的措施在于极几何形状的人字形设计和具有梯形横截面的极靴的设计。 
发明内容
本发明的目的在于，为降低风能设备中的噪声，开发其他的可能性。 
根据本发明，提出一种用于风能设备的发电机，它具有由绕组包围的、通过一些槽分开的各齿和构成励磁场的各极的永久磁铁，其特征在于，每一单个极的前边缘和后边缘关于转子的旋转轴线沿相同方向倾斜而相继的各极或相继的沿相同方向倾斜的各极的组的直接并排设置的前边缘和后边缘关于转子的旋转轴线则总是沿相反的方向倾斜。 
通过一种开头所述类型的发电机达到该目的，其特征在于，槽的 数目与极和绕组相位(Wicklungsphasen)的数目的乘积的比例被化成小数(gebrochen ist)并且＞1，和/或相继的各极或各极组的前边缘和/或后边缘相对于旋转轴线相反地倾斜。
有利的是，在一种这样的发电机中，不是全部的齿槽效应转矩(Rastmomente)同时碰到一个槽上，因此在相当大程度上抑制通过发电机的槽齿效应转矩继而抑制振动激励。作为备选方案或附加方案，这样实现振动激励的抑制，即，通过使相继的各极或相继的各极组分别产生相反的这样的力的方式，平衡在发电机运行中由各极产生的、作用到各齿上的力。 
优选的是，所述比例在1与1.5之间。此外在本发明的优选的实施形式中，各永久磁铁与发电机的转子连接。转子优选涉及一个外转子。此外在本发明的优选的实施形式中，设定通过风能设备的转子直接驱动发电机的转子而不需要中间连接的传动装置。在这种情况下，特别有利地实现所述的措施，因为由于发电机在风能设备的塔柱中的高的集成度，所以在发电机与塔柱壳体之间可以没有衰减连接元件。 
上述的组优选涉及包括两个极的组。 
作为降低噪声的其他的措施，可以设定，各极关于一个包含发电机的旋转轴线的平面不对称地设置。 
附图说明
以下借助一些实施例和涉及这些实施例的附图更详细地说明本发明。其中： 
图1至3本发明风能设备的发电机的不同实施例的示意局部视图； 
图4至6用于说明在图2发电机的定子上产生的力的不同的视图；以及 
图7和8本发明风能设备的发电机的其他实施例的示意局部视图。 
具体实施方式
图1示出在一个发电机定子的圆周上分布的各齿1的一部分的展开的俯视图，这些齿通过一个槽2彼此分开。每一个齿由一个绕组3包围。图1中示例性示出一个这样的绕组。按照三个存在的绕组相位，每三个齿1的绕组3相互连接并且串联连接。各永久磁铁4径向上以间距对置于各齿1的端面，同时形成发电机气隙，各永久磁铁与发电 机的另外未示出的转子连接并且分别构成励磁场的一个极5。在所示的实施例中，不仅各齿1的端面而且各极5的端面都具有一个矩形几何形状。 
如图1可看出的那样，在一个极5上总是出现四个槽。这样在三个绕组相位中，槽的数目与极和绕组相位的数目的乘积的比例为1.33。通过发电机的这种几何形状明显地减小产生噪声的齿槽效应转矩。 
不同于图1的实施例，在图2的实施例中，由各永久磁铁4a构成的各极5a不具有矩形形状而具有平行四边形形状。各极5a的相互平行的边缘6和7相对于转子按箭头8的运动方向或相对于旋转轴线倾斜。通过这种倾斜相对于图1的实施例实现齿槽效应转矩的一种进一步减小，继而还实现风能设备的较小的噪声产生。 
相对于图1的实施例，在图3的实施例中产生一种类似的噪声降低，该实施例具有一些永久磁铁4b，它们按人字形构成各极5b。同样在这里通过各极的倾斜设置的边缘达到一种进一步的、抵制齿槽效应转矩的“填补”。 
现在参照图4至6，在此说明，图2的在发电机的运行中哪些力作用在发电机的各齿1上。 
各分图(a)分别示出一个通过一个包含发电机的旋转轴线9的平面的剖面图，各分图(b)示出发电机的一个径向俯视图。如各分图(a)可看出的那样，构成各齿1的叠片组设置在一个基座上，该基座具有一个垂直于旋转轴线9的圆盘10和一些与其垂直的支承板11。各分图(a)的剖视图还可看出一个保持各永久磁铁4a的转子环12。 
图4示出的情况是，一个永久磁铁4a朝运动方向(箭头8a)的前边缘6的中心处在一个槽2的中心上方。由此永久磁铁4a或极5a的一部分已到达下一个齿1′，而另一部分仍处于邻近的齿1上方。由于邻近的齿1和1′的不同的位置，在齿1′在发电机的一侧A上的半部中产生径向向外作用的力13，而在齿1位于发电机的另一侧B上的半部中则产生径向向内定向的力14。此外在A侧的半部中的齿1′上产生切向的、相反于运动方向(箭头8a)定向的力15，在齿1在B侧上 的半部中产生指向运动方向的切向力16。 
图5示出的情况是，一个永久磁铁4a的一个边缘6以其中心处在一个齿1的一个前边缘17的中心上。在该位置，在发电机的A侧上的下一个齿1′的一个端部区域内产生径向向内作用的力18。在该齿1的一个中心区域内产生径向向外作用的力19，并且在该齿在发电机B侧上的端部区域内产生径向向内定向的力20。切向力21至23以类似的方式分布。 
图6示出的情况是，一个永久磁铁4a的前边缘6以其中心处在一个齿1的中心上方。在齿1在发电机的A侧上的半部中产生径向向内定向的力24，在其在发电机的B侧上的另一半部中产生径向向外定向的力25。在齿1在A侧上的半部中产生朝运动方向的切向力，在另一半部中产生与永久磁铁4a的运动方向相反的切向力。 
通过所述的力分配，在转子绕定子旋转时，在定子上不仅沿径向方向而且沿切向方向产生倾覆力矩。由此周期性的激励导致振动，它们可以由定子传到塔柱壳体和塔柱上并且构成对于风能设备的噪声的另一原因。 
因此相对于图2的实施例，通过图7和8中所示的用于一种风能设备的发电机的实施例，可以实现一种附加的噪声降低。 
按图7，相继的永久磁铁4c和4c′的边缘6c和7c与边缘6c′和7c′关于永久磁铁的运动方向或关于旋转轴线相反地倾斜。作用在相应的永久磁铁上的力由此在相当大程度上相互抵消。 
在图8的实施例中也达到一种这样的效果，其中分别在两个相邻的、相互平行的永久磁铁4d和4d′上接着一个倾斜于前面的永久磁铁4d′的永久磁铁4d″。 

Claims (7)

1.用于风能设备的发电机，它具有由绕组(3)包围的、通过一些槽(2)分开的各齿(1)和构成励磁场的各极(5)的永久磁铁(4)，其特征在于，每一单个极的前边缘和后边缘关于转子的旋转轴线沿相同方向倾斜，而相继的各极或相继的沿相同方向倾斜的各极的组的直接并排设置的前边缘和后边缘关于转子的旋转轴线则总是沿相反的方向倾斜。
2.按照权利要求1所述的发电机，其特征在于，槽(2)的数目与极(5)和绕组相位的数目的乘积的比例在1与1.5之间。
3.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，各永久磁铁(4)与发电机的转子连接。
4.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，发电机的转子是一个外转子。
5.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，设定通过风能设备的转子直接驱动发电机的转子而不需要中间连接的传动装置。
6.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，所述组分别包括两个极(5d、5d′，5d″、5d′″)。
7.按照权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，各槽和/或各极关于一个包含发电机的转子的旋转轴线的平面不对称地设置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8008798B2 (en) * 2009-12-23 2011-08-30 General Electric Company Wind turbine drivetrain system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1375908A (zh) * 2002-04-29 2002-10-23 杜平 三相交流永磁同步电动、发电机
US6864611B1 (en) * 1997-07-08 2005-03-08 Aloys Wobben Synchronous generator for service in wind power plants, as well as a wind power plant
CN1835350A (zh) * 2005-03-14 2006-09-20 株式会社日立制作所 旋转电机及风力发电系统
CN1835354A (zh) * 2006-03-30 2006-09-20 山东大学 一种交直流永磁同步发电机

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2672178B2 (ja) * 1990-05-15 1997-11-05 ファナック株式会社 同期電動機のロータ構造
SE467137B (sv) 1990-10-26 1992-06-01 Arjo Hospital Equipment Ab Saett och anordning vid rengoering av ett badkar
JP2695332B2 (ja) * 1991-11-26 1997-12-24 三菱電機株式会社 永久磁石界磁形回転子
US5677587A (en) * 1993-01-19 1997-10-14 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Small motor having drive magnet with magnetization pattern for biasing rotor shaft
DE10006439A1 (de) * 2000-02-14 2001-08-30 Aks Antriebstechnik Katt Gmbh Synchronmotor
DE10147310B4 (de) * 2001-09-26 2004-06-17 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Schalenförmiger Magnet
JP2003134772A (ja) * 2001-10-29 2003-05-09 Moric Co Ltd 永久磁石式回転電機
DE10233900A1 (de) * 2002-07-25 2004-02-19 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Permanentmagnetanordnung für ebene Linearantriebe
DE10303848A1 (de) * 2003-01-30 2004-08-19 Rexroth Indramat Gmbh Drehstrommaschine mit optimierten Laufeigenschaften
DE102004018758A1 (de) * 2004-04-16 2005-11-03 Klinger, Friedrich, Prof. Dr.-Ing. Turmkopf einer Windenergieanlage
DE102004031329A1 (de) * 2004-06-29 2006-01-19 Klinger, Friedrich, Prof. Dr. Ing. Außenläufer eines Generators, insbesondere eines Generators einer Windenergieanlage, und Verfahren zur Herstellung des Läufers
DE102004032298A1 (de) 2004-07-03 2006-01-26 Adam Opel Ag System zum Absenken des Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs zum Schutz von Fußgängern beim Aufprall, sowie Verfahren hierfür
DE102004044701B4 (de) * 2004-09-15 2008-01-31 Siemens Ag Synchronmaschine
DE102004044700B4 (de) * 2004-09-15 2008-04-24 Siemens Ag Synchronmaschine
DE102004045939B4 (de) * 2004-09-22 2010-10-07 Siemens Ag Permanenterregte Synchronmaschine mit Unterdrückungsmitteln zur Verbesserung der Drehmomentwelligkeit
EP1659674A1 (de) * 2004-11-18 2006-05-24 Constant Seiwerath Elektrische Maschine
JP4626382B2 (ja) * 2005-04-28 2011-02-09 株式会社デンソー 電動機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6864611B1 (en) * 1997-07-08 2005-03-08 Aloys Wobben Synchronous generator for service in wind power plants, as well as a wind power plant
CN1375908A (zh) * 2002-04-29 2002-10-23 杜平 三相交流永磁同步电动、发电机
CN1835350A (zh) * 2005-03-14 2006-09-20 株式会社日立制作所 旋转电机及风力发电系统
CN1835354A (zh) * 2006-03-30 2006-09-20 山东大学 一种交直流永磁同步发电机

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Publication number Publication date
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EP1968172A2 (de) 2008-09-10
ES2587362T3 (es) 2016-10-24

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