CN102270895A - 电力驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力驱动装置，其具有以下部件：一个布置在电动机壳体(20)中的电动机(19)；一个布置在电动机壳体(20)端侧上并且包括通风机(23)的通风装置(22)，借助该通风装置(22)可以产生将电动机(19)的损耗热导出的冷却空气流(53)；电子构件(33)，借助这些电子构件可以控制或调节电动机(19)；以及至少一个容纳电子构件(33)的、支承安装在电动机壳体(20)上的箱状电动机控配电板(30)，其中，借助该电动机控配电板(30)可以将电子构件(33)运行时产生的热传递给一个与电动机控配电板(30)导热地接触的冷却体(32)。

Description

电力驱动装置

技术领域

本发明涉及一种电力驱动装置，其具有以下部件：一个布置在电动机壳体中的电动机；一个布置在电动机壳体端侧上并且包括通风机的通风装置，借助该通风装置可以产生将电动机的损耗热导出的冷却空气流；电子构件，借助这些电子构件可以控制或调节电动机；以及至少一个容纳电子构件的、支承安装在电动机壳体上的箱状电动机控配电板。本发明还涉及一种用于驱动装置的冷却装置以及一种带有驱动装置的电力叶片角调节驱动器。

背景技术

现代的风力发电设备包括可旋转地支承在转子上的转子叶片，其中，通过相对于每个转子叶片单独地改变叶片角可以改变风的迎角。配属的叶片角调节驱动器(变桨驱动器)通常靠近或直接布置在待调节的转子叶片的轴承上或布置在转子本身内，并且包括一个带有用于各转子叶片的机械调节元件的电动机。

电动机配属有电子构件，通过这些电子构件进行电动机的控制和/或调节，尤其是电动机轴角度适当的控制和/或调节。这些电子构件安装在一个此处称为电动机控配电板或箱状电动机控配电板的箱状壳体或开关箱中，其中，电动机控配电板通常直接安装在电动机壳体上，要么安装在电动机壳体的外壳表面上(轴向布置)要么固定在电动机壳体的端侧上(径向布置)。

电动机控配电板轴向布置的优点在于，其在机械设计上相对简单、确保了空气更加均匀并且迅速地流动、在总长度上没有损失并且在电动机上的固定更加简单。电动机和电动机控配电板在运行时需要冷却装置来导出运行中积累的热。为此通常将通风装置用于电动机，该通风装置要么布置在电动机壳体的端侧上要么横向于该电动机壳体布置。

本发明优选涉及通风机的端侧布置以及电动机控配电板在电动机上的轴向布置，因为这种设计确保了最佳并且有效地导引冷却空气流。冷却空气流可沿整个电动机表面导引，而不需要耗费的转向导流元件。布置在电动机控配电板中的电子构件由冷却元件或单独的通风机冷却，这些冷却元件或通风机直接或间接地与电动机通风设备相结合。

DE 19618996A1示出了一种电机，其带有布置在端侧的通风机和支承安装在机器壳体上的、其中安装有电子构件的夹紧箱(Klemmkasten)。该夹紧箱朝通风机的方向具有一个开口。通风机的空气支流借助一个布置在通风机壳体之上的分流通道有针对性地经由敞开的一侧导引至夹紧箱，以便由此导出箱中构件的损耗热。夹紧箱与机器壳体固定相连。

DE 19703655C2示出一种电力驱动器，其带有电动机和在电动机周向上沿轴向布置的功率电子器件。在电动机的端侧上设置有通风机，其中，空气流的支流被导引到位于电动机壳体和外部壳体层之间的环形空腔中。

EP 1511156A2示出了一种用于电动机的优化的冷却空气输送装置，其带有一个安装在发动机外壁上用于功率电子器件的箱体和一个安装在发动机端侧上的通风机。箱体指向电动机方向的支承面在一部分表面上具有用于功率电子器件的散热片，并且在箱体底部朝电动机壳体的方向具有开口。在电动机壳体和箱体底部之间设有环形通风通道，其中设置有用于分流通向功率电子器件的通风机的冷却空气的装置，这些装置将冷却空气流导引到功率电子器件的区域中。

US 5763969A示出了一种电动机，其带有安装在其上的功率电子器件和布置在电动机端侧上的通风装置。功率电子器件布置在一个箱体中，该箱体朝向电动机壳体的底部是敞开的，并且在该处配设有散热片，这些散热片确保了电动机壳体和功率电子器件之间的热分离。电动机通风机的空气流分支在散热片之间流动。

对于在风力发电设备的变桨驱动器中的应用，这些由现有技术已知的冷却装置对电动机是不利的，因为由于风力发电设备转子轮毂中狭窄的空间关系，这些冷却装置无法确保最佳地导出电动机和安装在电动机上的电动机控配电板以及布置在该处的电子构件的热量。通过通风机的空气支流对电子构件散热片的直接冷却使得电动机运行中的振动几乎被直接传递给了布置在电动机控配电板中的部分敏感的电子构件。这种效应尤其出现在风力发电设备角度控制的电力驱动器进行制动的过程中，如在变桨系统中的那样。在此，电动机的驱动轴借助制动装置被制动和/或被固定并且接下来又被松开。这些过程分别在电动机和电动机控配电板中产生强烈的振动，这尤其会导致布置在电动机控配电板中的电子构件出现故障。

DE 19704226B4示出了一种带有轴向布置在电动机纵向壁上的电动机控配电板的电动机，在该电动机控配电板中安装有信号和功率电子器件。电动机在端侧具有通风机，该通风机的冷却空气只冷却电动机。在电动机壳体和电动机控配电板之间设置有沿轴向延伸的中间件，该中间件直接固定在电动机壳体上并且在朝向电动机控配电板的一侧上绝热。所述电动机控配电板从侧面超出所述中间件。只在电动机控配电板指向电动机的突出表面上设置有由散热片构成的冷却体，该冷却体与功率电子器件紧密地热接触并且通过热防护屏相对电动机控配电板热分离。

若需要冷却多个彼此间隔一定距离的电子功率构件，则需要使这些构件分别与冷却体接触。为此，为每个待冷却的构件在热防护屏和电动机控配电板中各设置一个孔，其中最后的一个孔需要附加地密封，由此可以防止污物和湿气进入电动机控配电板中。这带来了较高的制造耗费。

发明内容

由此出发，本发明所要解决的技术问题在于，这样进一步设计开头所述类型的技术方案，使得可以用较少的制造耗费冷却多个电子构件。优选还应能在良好的或改善的冷却下防止或至少是减少有害的振动传递到电动机控配电板上。此外，关于开头所述技术方案的优选应用优选存在这样的需求，即电动机控配电板可以轻易和简便地从电动机壳体上拆下并且进行更换。

该技术问题按本发明通过一种电力驱动装置和一种冷却装置解决。

按本发明的电力驱动装置具有以下部件：一个布置在电动机壳体中的电动机；一个布置在电动机壳体端侧上并且包括通风机的通风装置，借助该通风装置可以产生将电动机的损耗热导出的冷却空气流；电子构件，借助这些电子构件可以控制和/或调节电动机；以及至少一个容纳电子构件的、支承安装在电动机壳体上的箱状电动机控配电板，其中，借助该电动机控配电板可以将电子构件运行时产生的热传递给一个与电动机控配电板导热地接触的冷却体。

因此，在中间连接电动机控配电板的情况下将电子构件运行时产生的热传递给冷却体，所以待冷却构件不需要与冷却体直接接触。因此，可以避免或至少是减少用于设置和密封前述孔以及设置热防护屏的制造耗费。

尽管如此在本发明中也可以实现，当至少一个构件放热较多时，为该至少一个构件设置至少一个附加的冷却体。该至少一个构件与该至少一个附加的冷却体优选间接或直接导热地接触，其中，该至少一个附加的冷却体例如从电动机控配电板中突伸出或布置在该电动机控配电板外壁之外或之上。由此进一步减少了制造耗费，因为不需要为其它构件在电动机控配电板中设置孔并且将其密封。所述至少一个附加的冷却体可以例如包括散热片或由散热片构成。

优选通过对流，最好只通过对流将设置在电动机控配电板中的电子构件在运行时产生的热导出至冷却体。由此可以避免或至少是减少在直接冷却电子构件时与冷却空气流相关联的振动传递。

冷却体优选与电动机壳体固定相连。尤其是电动机控配电板可拆卸地固定在冷却体上。电动机控配电板优选在中间连接有冷却体的情况下与电动机壳体可分离地连接。因此，电动机控配电板的冷却以及在电子构件运行时产生的热的导出通过电动机控配电板和与电动机壳体固定连接的冷却体的导热接触实现，冷却体优选通过由设置在电动机壳体端侧上的通风机引起的冷却空气流进行冷却。冷却空气流优选冷却对冷却体进行冷却的电动机壳体，因此冷却体尤其是间接地通过冷却空气流进行冷却。因为电动机控配电板优选能与冷却体，因此尤其也与电动机壳体分离，所以还可以更简单地更换电动机控配电板。

所建议的电动机控配电板间接冷却方式以及其在电动机壳体上的支承不仅形成了最佳的耐热保护，而且也减少了将电动机的振动传递到布置在电动机控配电板中的电子构件上。因此，电动机控配电板与电动机壳体热耦合并且同时得到最佳的支承。本发明由此为电力驱动装置提供了耐热保护和防振保护的最佳结合。

优选通过电动机控配电板和冷却体之间的可拆卸连接而不再需要电动机控配电板在装入位置处打开。电动机控配电板优选可从电动机壳体和冷却体上拆卸下来，而不需要打开电动机控配电板。尤其是不再需要打开电动机控配电板的装置。这实现了节省空间的布置并且可以在制造技术上简单地将电子构件装配到电动机控配电板内。因此，电动机控配电板可以设计为全面地封闭，由此可以在很大程度上防止湿气和污物进入。在移除电动机控配电板时，冷却体保留在电动机壳体上。若由中央控制台报告出现了损坏或故障，可以简单地更换电动机控配电板。在更换时混淆电动机控配电板的内部和外部布线的风险得以减小。这尤其在考虑到风力发电设备转子轮毂内驱动装置安装位置处的狭窄位置关系的情况下是很重要的。

冷却体优选持久地与电动机壳体固定连接。冷却体优选与电动机壳体刚性连接。例如冷却体摩擦配合地和/或形状配合地和/或材料接合地与电动机壳体相连。冷却体尤其与电动机壳体设计为一体。冷却体优选与电动机壳体或与电动机壳体的外壳体壁构成一个材料单元。

冷却体优选具有一个朝向电动机控配电板的支承面并且通过该支承面与电动机控配电板导热地接触。冷却体的支承面优选设计为平的。电动机控配电板优选具有一个朝向冷却体的支承面，其尤其与冷却体的支承面导热地接触。电动机控配电板的支承面优选设计为平的。电动机控配电板的支承面优选构成该电动机控配电板的底面或底面的一部分。电动机控配电板的底部尤其设计为封闭的。

电动机控配电板优选完全或部分由导热材料构成。尤其是电动机控配电板至少在其支承面的区域内由导热材料构成。优选地，电动机控配电板的底部优选至少在其支承面的区域内由导热材料构成。

布置在端侧的通风装置可以有利地与电动机无关地或独立地运行。由此确保了在电动机转速较低时也可以保持壳体上持续的冷却空气流。

通风装置和/或电动机可以有利地从电动机壳体上拆卸下来。这简化了驱动装置的安装和拆卸。因此尤其是用于驱动装置的冷却作用或冷却装置与使用的电动机无关。

电动机壳体有利地在其(第一)端侧上与通风装置可拆卸地连接。电动机壳体在其另一端侧上优选与电动机的电动机法兰相连，其中，电动机壳体和电动机法兰之间的连接尤其是可拆卸的。优选只通过电动机法兰和电动机壳体的连接实现电动机与电动机壳体之间的机械连接和/或电动机在电动机壳体上的机械支承，因此可以减少将电动机运行时出现的振动传递到布置在电动机控配电板内的电子构件中。这种振动例如出现在操纵用于电动机轴的制动装置和/或该制动装置脱开时。电动机法兰优选是径向电动机法兰。

电动机尤其包括一个可绕旋转轴线转动的电动机轴，该电动机轴优选可绕旋转轴线转动地支承在电动机法兰之上或之内。电动机还具有一个定子和一个转子，该定子优选与电动机法兰固定相连，该转子优选可绕旋转轴线转动并且尤其包括所述电动机轴。所述电动机优选具有一个轴承端盖，电动机轴与电动机法兰在轴向上彼此间隔地、可绕旋转轴线转动地支承在该轴承端盖之上或之内。轴承端盖优选与定子固定连接，该定子尤其沿轴向从电动机法兰延伸至轴承端盖。转子、定子和轴承端盖优选不与电动机壳体直接机械接触，因此可以减少振动从电动机传递到电动机壳体。因此优选的是电动机借助电动机法兰仅单侧支承和/或悬架在电动机壳体上。

电动机轴的旋转轴线尤其定义出轴向。径向尤其垂直于轴向延伸。

电动机壳体优选具有突出的纵向，该纵向尤其沿轴向延伸或定义出该轴向。电动机壳体优选设计为或基本上设计为旋转体。电动机壳体尤其设计为空心圆柱体形或基本上呈空心圆柱体形。

按照本发明的一种优选的实施形式，在电动机壳体中设有一个环绕电动机的环形空腔，冷却空气流可从该环形空腔中流过。由此确保了冷却空气流有针对性地经过通道抵达最大热源的位置(即电动机壳体)，这优化了冷却。环形空腔优选设计为尤其在其径向内侧周向面和/或径向外侧周向面上是封闭的或基本封闭的。但优选在电动机壳体中，尤其在电动机法兰的区域中设置空气排出口。电动机壳体优选包括至少一个在径向上间隔地环绕电动机的壁，其中，所述环形空腔设置在电动机和所述壁之间。所述壁优选由电动机壳体的外壳体壁构成。所述壁优选构成环形空腔的径向外侧周向面。空气排出口优选设置在所述壁中。

在环形空腔中有利地设置有沿径向和/或轴向延伸的隔片，这些隔片构成流动通道的侧面边界。尤其是在两个相邻的隔片之间分别延伸有一条流动通道。流动通道优选沿轴向延伸。电动机壳体优选包括所述隔片。但补充地或可选地，这些隔片也可以包括布置在电动机或定子外侧上的突伸出的散热片，这些散热片尤其沿径向或倾斜地伸出。按照本发明的一种设计方案，电动机壳体由此构成了一个遮盖散热片的外罩。因此电动机壳体可以设计为通风机壳体。

按照本发明的一种扩展设计，电动机壳体具有由在径向上彼此间隔布置并且环绕所述电动机的壁构成的双层壁结构，环形空腔在这两层壁之间延伸并且优选由隔片划分为各流动通道。电动机壳体优选为此设计为或至少局部设计为双层壁式的空心圆柱体。隔片优选沿径向在这两层壁之间延伸。双层壁的径向外侧壁优选由电动机壳体的外壳体壁构成，而双层壁的径向内侧壁优选构成电动机壳体的内壳体壁。双层壁结构的这两层壁优选共轴地布置。在这种布置中，在双层壁的空心圆柱体内或在双层壁的径向内侧壁中优选在中间没有连接其它的壳体的情况下尤其设置有电动机的定子-转子装置。尽管如此可以在中间连接另一个壳体，如电动机的壳体。双层壁的径向外侧壁优选包括或构成环形空腔的径向外侧周向面。双层壁的径向内侧壁优选包括或构成环形空腔的径向内侧周向面。

在电动机壳体的双层壁设计中，双层壁结构的两层壁之间的径向间距可以沿轴向变化。双层壁结构的两层壁之间的径向间距优选随着与通风机之间轴向距离的增加而减小，因此两层壁之间的径向间距优选在通风机的区域内是最大的。通过这种特殊的导流，流通的面积随着与通风机距离的增加而变小，尽管速度减小但压力保持不变。因此，在冷却空气在环形空腔和隔片之间流动时出现的空气动力学压力损失被控制地尽可能得小。双层壁结构的两侧壁之间的径向间距可以随着与通风机之间轴向距离的增加连续或不连续地减小。尤其是该径向间距随着一个朝外壳体壁或双层壁的径向外侧壁方向升高的纵向轮廓减小，该纵向轮廓优选由双层壁的径向内侧壁构成或设置在该壁上。外壳体壁或双层壁的径向外侧壁的内径优选不沿轴向改变。内壳体壁或双层壁的径向内侧壁的外径优选沿轴向，最好是按照所述纵向轮廓改变。

冷却体有利地设计为凸缘状的、沿轴向延伸并且具有一个优选为平坦的、用于电动机控配电板的支承面的径向升高部。电动机壳体优选由导热材料制成。电动机壳体尤其由金属，例如钢、铝或灰铸铁制成。此外，冷却体优选由导热材料制成。冷却体尤其由金属，例如钢、铝或灰铸铁制成。电动机壳体和冷却体可以由不同的材料制成。但该电动机壳体和冷却体优选由相同的材料制成。特别有利的是，电动机壳体和冷却体作为一个唯一的部件，优选作为铸件制造而成，这可以成本低廉地实现。尤其在电动机壳体的双层壁设计中使用这种设计。

电动机控配电板和冷却体之间的可拆卸连接优选包括一个或至少一个机械连接和导电连接。机械连接有利地具有至少一个螺纹连接和/或插塞连接和/或啮合连接。导电连接优选在电动机控配电板和电动机之间具有电导线并且有利地设计为导电插塞连接。导电连接优选也包括驱动装置上一级的控制装置与电动机和/或电动机控配电板之间的电导线。控制装置可以包括一个供电装置，其优选为驱动装置的电力部件提供电能。该控制装置优选远离电动机控配电板地布置。

为了更好地导出电动机控配电板中的损耗热，电动机控配电板的支承面和/或冷却体的支承面优选具有导热层。作为导热层例如可以使用导热膏体或导热薄膜。

电子构件优选是指电功率构件和/或电控制构件。电子构件尤其包括电容器和晶体管，它们优选彼此热分离。所述分离可以例如通过隔离层或更有利地通过构件之间，尤其是电容器和晶体管之间延长的空间距离实现。电容器优选由电解电容器构成。晶体管优选是功率晶体管。晶体管尤其由绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成。

电子构件之间或电容器与晶体管之间延长的距离(从而形成更长的热流路径)有利地通过电动机控配电板底部的一个或至少一个升高部和下沉部实现。补充地或可选地，电动机控配电板底部优选具有多个升高部，它们由导热材料构成并且尤其延伸至电动机控配电板优选为平坦的支承面处。这些升高部优选构成用于至少一部分电子构件的，尤其用于晶体管的冷却元件，并且优选与这些电子构件导热地接触。在此，电动机控配电板平坦的(平面的)支承面可以最佳地将热量传递给冷却体。电动机控配电板底部的下沉部优选设置在这些升高部之间。这些升高部和/或下沉部尤其布置或设置在电动机控配电板底部远离冷却体的一侧上。电动机控配电板的支承面尤其设置在电动机控配电板底部朝向冷却体的一侧上。电动机控配电板底部与这些升高部优选构成一个材料单元。升高部优选是指水平(延伸)的升高部。下沉部优选是指水平(延伸)的下沉部。

可能产生非常多热量的电容器有利地配设有一个或多个附加的冷却装置。电容器优选在电动机控配电板侧边缘上布置在电动机控配电板底部指向所述电动机壳体的袋状凸起中。该凸起优选同时用作另外的冷却体。在电动机控配电板的侧边缘上，在电容器的安装位置上还可以设置背离电动机控配电板侧壁定向的、例如形式为散热片的附加冷却体。补充地，可以在冷却体和电容器之间设置有源的冷却元件，例如帕尔贴元件(Peltier-Element)或其他可激活的冷却元件。

凸起的一个向内指向的侧边缘与升高部相对置的侧边缘形成了一条按本发明的一种扩展设计可用于导出热量的通道。该通道可以有利地通过用于电动机壳体的通风装置的一条空气支流进行冷却。为此，电动机壳体优选在冷却体和电容器的区域内具有径向开口，通过该径向开口，在必要时通过适当的转向导流元件将通风机的一条空气支流向外导引至所述凸起和电动机控配电板底部的通道中。由此实现了电容器的局部对流式冷却。

在驱动装置的另一种有利的实施形式中，设有一个带第二冷却体的第二电动机控配电板，其中，所述第一和第二电动机控配电板和所述第一和第二个冷却体优选分别彼此在径向上相对置地布置。第二冷却体与电动机壳体固定连接，并且第二电动机控配电板与该第二冷却体可拆卸地连接。这种布置的优点是，在一个电动机控配电板失灵时可以有一个多余的电动机控配电板。第二冷却体例如摩擦配合地和/或形状配合地和/或材料接合地与电动机壳体连接。第二冷却体优选与电动机壳体构成一个材料单元。

驱动装置优选布置在风力发电设备的一个可绕转子轴线旋转的转子之上或之内。转子尤其包括一个转子轮毂和至少一个转子叶片，该转子叶片沿着横向于或基本上横向于转子轴线延伸的叶片轴线从转子轮毂延伸出去。转子叶片优选与按本发明的驱动装置机械耦连，并且可借助该驱动装置绕叶片轴线旋转。转子尤其可通过风力绕转子轴线旋转。

本发明还涉及一种用于按本发明电力驱动装置的冷却装置。本发明尤其涉及一种用于一个包括电动机和控制和/或调节该电动机的电子构件的电力驱动装置的冷却装置，该冷却装置具有以下部件：一个电动机壳体，其中布置有所述电动机；一个布置在所述电动机壳体端侧上并且包括通风机的通风装置，借助该通风装置可以产生将所述电动机的损耗热导出的冷却空气流；以及至少一个容纳所述电子构件的、支承安装在所述电动机壳体上的箱状电动机控配电板，其中，借助所述电动机控配电板可以将电子构件运行时产生的热传递给一个与该电动机控配电板导热地接触的冷却体。按本发明的冷却装置可以按照所有与按本发明的电力驱动装置相关联地进行阐述的设计方案进行扩展设计。电动机控配电板尤其是可拆卸地固定在冷却体上，该冷却体优选与电动机壳体固定相连，因此电动机控配电板优选在中间连接冷却体的情况下与电动机壳体可分离地连接。

按照本发明的一种设计方案，按本发明的电力驱动装置设置用于风力发电设备的叶片角调节驱动器(变桨驱动器)。因此本发明也涉及一种用于产生电能的风力发电设备的叶片角调节驱动器，该叶片角调节驱动器用于围绕各叶片轴线调节，尤其是角度适当地调节一个或多个转子叶片，其中，所述转子叶片横向于转子轴线延伸，并且其中，所述叶片角调节驱动器包括一个、至少一个或多个按本发明的电力驱动装置。转子叶片优选可借助电力驱动装置的电动机绕其各自的叶片轴线旋转。按本发明的叶片角调节驱动器可以按照所有与按本发明的电力驱动装置相关联地进行阐述的设计方案进行扩展设计。

角度适当的调节尤其理解为，转子叶片绕其各自的叶片轴线优选分别相应于预先给定的角度或迎角进行调节，即转动。

附图说明

以下参照附图借助优选实施形式阐述本发明。在附图中：

图1示出风力发电设备的示意图，该风力发电设备带有用于调节转子叶片的叶片角度的电力驱动装置；

图2a示出按照本发明一种实施形式的安装有电动机控配电板的驱动装置的横剖面；

图2b示出按图2a的驱动装置在电动机控配电板松开情况下的横剖面；

图3示出按图2a的驱动装置的纵剖面；

图4以放大视图示出图2a中的局部区域；

图5示出图4所示的电容器冷却方案的备选方案。

具体实施方式

图1示出了风力发电设备1，其中，竖立在基座2上的塔3在其远离基座2的一端与机器间4相连。在机器间4中布置有机架5，转子6可绕转子轴线7旋转地支承在机架5上，该转子6具有转子轮毂8和与之相连的转子叶片9和10，这两个转子叶片可分别绕其叶片轴线11，12相对于转子轮毂8旋转。每个转子叶片9，10与一个调节驱动器13，14机械耦连，各转子叶片9，10可借助该调节驱动器绕配属的叶片轴线11，12旋转。转子6与发电机16机械耦连，该发电机16布置在机器间4中并且固定在机架5上，并且将绝大部分作用在各个转子叶片上的风力15转化为电能。为了使风力发电设备1受控地运行，设置有风力发电设备控制装置17，该风力发电设备控制装置17还控制调节驱动器13和14。

每个调节驱动器13，14包括一个作为主要构件的电力驱动装置18，在图2a和2b中可以看到该电力驱动装置的横剖面图，并且在图3中可以看到其纵剖面图。

驱动装置18包括一个电动机19，后者被电动机壳体20共轴地环绕。由图3可以看出，在电动机壳体20的端侧上设有一个通风装置22，该通风装置22与电动机19无关地运行并且没有与电动机轴21相连。由此确保了驱动装置18所需的冷却效果在电动机轴21的转速较低时也保持不变。由通风装置22的通风机23产生的冷却空气流将电动机19的损耗热经由电动机壳体20导出。冷却空气流用箭头53表示并且可以沿该箭头的方向或沿与该箭头相反的方向流动。但按照本实施形式，冷却空气流沿箭头53的方向流动。在电动机壳体20远离通风机23的端部区域内设置有排出口63，冷却空气流53通过该排出口流出电动机壳体20。通风装置22和电动机19彼此分隔开地布置。电动机19被推装到电动机壳体20内并且尤其是可更换的，因此电动机19可以从壳体20中移出以便拆卸。因此电动机壳体20优选构成一个通风机壳体。

在图2a和2b的视图中，电动机壳体20设计为由在径向上彼此间隔布置的壁24和25构成的双层壁式空心圆柱体，其中，壁24构成外壳体壁并且壁25构成内壳体壁。在这两个壁24和25之间设置有沿径向和轴向延伸的、相对于径向倾斜的隔片26。通过隔片26将壁24和25之间的环形空腔60划分为多个流动通道27，其中，每两个相邻的隔片26构成流动通道27的侧面边界。隔片26相对于径向的倾斜角度与通风机23的旋转方向相反，因此可将通过通风机23的旋转而循环的空气最佳地导入流动通道27中。

由图3可以看出，壳体20的两个壁24，25之间的径向间距沿轴向变化。径向间距的值在通风装置22的区域内最大，随后，沿着内壳体壁25径向上升的纵向轮廓28，该径向间距的值在驱动装置18相对置的端侧的电动机法兰29处达到最小。通过这种特殊的导流，流通的面积随着与通风机23距离的增大而减小，其中，压力即使在流动速度降低时也基本上保持不变。因此冷却空气在流动通道27中流动时产生的空气动力学的压力损失被控制得尽可能地小。

为了电力控制和/或调节驱动装置18以及为其供电，设置有电子功率构件和电子控制构件33，所述构件布置在开关箱30内，该开关箱在以下称为电动机控配电板。尤其从图2a可以看出，电动机控配电板30支承安装在壳体20的外壳体壁24上，即安装在用于导出电子构件33运行时产生的热的冷却体32的支承面31上。为了改善电动机控配电板30和冷却体32之间的热传递，该冷却体32的支承面31优选配设有例如可由导热膏体或导热薄膜构成的导热层51。冷却体32与壳体20持久地固定连接。按照本实施形式，冷却体32是壳体20的集成部件并且构成了一个凸缘状的、沿壳体20的轴向延伸并且具有一个平坦的用于电动机控配电板30的支承面31的径向升高部。

由图2b可以看出，电动机控配电板30可机械地从冷却体32上拆卸下来，其中，电动机控配电板30和冷却体32之间的连接通过可拆卸的螺纹连接34形成。而可选地或补充地，所述连接也可以通过机械的插塞连接和/或啮合连接形成。

电动机19包括电动机法兰29、轴承端盖38、定子61和带有电动机轴21的转子62，该电动机轴21在轴承端盖38上在支承部位36处并且在电动机法兰29上在支承部位37处可绕旋转轴线57旋转地支承。定子61沿轴向在电动机法兰29和轴承端盖38之间延伸并且与电动机法兰29和轴承端盖38固定相连。在此，轴承端盖38布置在电动机19或定子61朝向通风装置22的端侧上，在另一个端侧上布置有电动机法兰29。电动机轴21的旋转轴线57定义出轴向x。径向垂直于轴向延伸。

电动机壳体20在其第一端侧上与通风装置22并且在其另一端侧上与电动机19的电动机法兰29尤其是可拆卸地连接。在此，电动机19在机械关系上只通过电动机壳体20与电动机法兰29之间的连接而与电动机壳体20相连或支承在其上，因此定子61和轴承端盖38均未与电动机壳体20直接接触。

电动机控配电板30与电动机19之间的导电连接实现为电插塞连接35。在图3中，该插塞连接35设置在电动机法兰29的区域内。该连接也包括与一个上一级的、仅示意性示出的控制和调节装置54的连接，该控制和调节装置54优选由风力发电设备控制装置17构成。

电动机控配电板30由其上布置有散热片的顶盖39封闭。该电动机控配电板30尤其是全面地封闭。通过布置在箱状的电动机控配电板30和其顶盖39之间的密封件40在很大程度上防止了湿气和污物进入。因此，控配电板30被视作“黑盒子”，其在出现功能故障或失灵时被更换。

通过与壳体20的可拆卸连接，不再需要将电动机控配电板30打开。由此，电子构件33的装配可以非常紧凑并且成本低廉地进行，而不用在功能失灵时考虑可接触性。由图2a可以看出，构件33倒置地布置在印制电路板41上。尤其是先将构件33全自动地安装在印制电路板上，随后将该印制电路板倒置地插入电动机控配电板30中。构件33优选布置在多个平行叠置的印制电路板上。

电子构件33尤其包括在此设计为绝缘栅双极晶体管的晶体管42和在此设计为电解电容器(ELKOS)的电容器43，其中，尤其是电容器在运行时的热损耗较高并且因此适于具有附加的冷却装置。电动机控配电板30的底部59不是平的，而是在其背离冷却体32的一侧，即在电动机控配电板30内部具有下沉部58和升高部50，其中，升高部50由导热和/或吸热的材料45制成。底部59在其朝向冷却体32的一侧上具有平坦的支承面44，该支承面44与冷却体32平坦的支承面31导热地连接。按照本实施形式，升高部50与底部59构成一个材料单元，因此底部59是由材料45制成的。升高部50直接布置在晶体管42之下，这些晶体管优选与升高部50导热地接触，因此晶体管42的损耗热通过材料45传递给冷却体32。

图4以图2a或2b右侧边缘的细节视图示出，电子功率构件和电子控制构件33彼此热分离。所述分离通过电容器43和晶体管42之间延长的空间距离实现，其中，底部59在这段距离内具有一个水平的升高部55。延长的空间距离用箭头56表示。由于电容器43的损耗热较高，所以为其设置有附加的单独冷却装置。为此，电容器43在电动机控配电板30右侧边缘处布置在电动机控配电板底部59的一个向下指向的袋状凸起48内。凸起48不仅用于容纳电容器43，也用于被动地冷却这些电容器并且由此构成用于电容器43的附加的单独冷却装置。通过电动机控配电板30侧边缘上突伸出的散热片46进一步改善冷却效果，这些散热片属于附加的单独冷却装置。水平的升高部55设置在凸起48和支承面44之间，在支承面44之上布置有升高部50。此外，升高部55与下沉部58邻接。

由图2a可以看出，视产生的损耗热而定，对电容器43的冷却可以附加地或可选地通过电动机19通风装置22分支出的空气支流64进行。为此，电动机壳体20的外壳体壁24在冷却体32和凸起48或电容器43的区域内具有径向开口47。该开口47通入环形空腔60，尤其是通入一个流动通道27中，因此可以从冷却空气流53中分支出一条空气支流64。凸起48和水平升高部55的侧壁界定出一条朝向电动机壳体20敞开并且沿轴向延伸的通道49，从开口47流出的空气支流64被导入该通道49中并且由此将电容器43的损耗热导出。

图5示出通过有源冷却元件52对电容器43进行附加冷却的一种备选方案，该有源冷却元件52在电动机控配电板30的外侧边缘中设置在电容器43的支承部位和侧面伸出的散热片46之间。有源冷却元件52例如可以包括帕尔贴元件。

附图标记清单

1风力发电设备

2基座

3塔

4机器间

5机架

6转子

7转子轴线

8转子轮毂

9转子叶片

10转子叶片

11叶片轴线

12叶片轴线

13调节驱动器

14调节驱动器

15风力

16发电机

17风力发电设备控制装置

18驱动装置

19电动机

20壳体

21电动机轴

22通风装置

23通风机

24外壳体壁

25内壳体壁

26隔片

27流动通道

28纵向轮廓

29电动机法兰

30电动机控配电板

31支承面

32冷却体

33电子构件

34螺纹连接

35电插塞连接

36轴的支承部位

37轴的支承部位

38轴承端盖

39顶盖

40密封件

41印制电路板

42晶体管(IGBT)

43电容器(ELKO)

44支承面

45导热材料

46散热片

47径向开口

48凸起

49通道

50升高部

51导热层

52冷却元件

53冷却空气流

54控制和调节装置

55底面的水平升高部

56箭头

57电动机轴的旋转轴线

58下沉部

59电动机控配电板的底部

60环形空腔

61电动机的定子

62电动机的转子

63冷却空气流的排出口

64空气支流

x轴向

Claims (28)

1.一种电力驱动装置，具有：

-一个布置在电动机壳体(20)中的电动机(19)，

-一个布置在所述电动机壳体(20)端侧上并且包括通风机(23)的通风装置(22)，借助该通风装置(22)可以产生将所述电动机(19)的损耗热导出的冷却空气流(53)，

-电子构件(33)，借助这些电子构件可以控制或调节所述电动机(19)，

-至少一个容纳所述电子构件(33)的、支承安装在所述电动机壳体(20)上的箱状电动机控配电板(30)，

其特征在于，借助所述电动机控配电板(30)可以将所述电子构件(33)运行时产生的热传递给一个与该电动机控配电板(30)导热地接触的冷却体(32)。

2.按权利要求1所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机控配电板(30)可拆卸地固定在所述冷却体(32)上，该冷却体(32)与所述电动机壳体(20)固定相连，因此所述电动机控配电板(30)在中间连接有所述冷却体(32)的情况下与电动机壳体(20)可分离地连接。

3.按权利要求1或2所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机控配电板(30)全面地封闭，由此可以在很大程度上防止湿气和污物进入该电动机控配电板(30)中。

4.按权利要求1至3之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述通风装置(22)可与所述电动机(19)分开地运行并且可从所述电动机壳体(20)上拆卸下来。

5.按权利要求1至4之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机壳体(20)在一个端侧上与所述通风装置(22)并且在其另一端侧上与所述电动机(19)的电动机法兰(29)可拆卸地相连。

6.按权利要求1至5之一所述的电力驱动装置，其特征在于，在所述电动机壳体(20)内设有环绕所述电动机(19)的环形空腔(60)，所述冷却空气流(53)可流过该环形空腔(60)。

7.按权利要求6所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机壳体(20)构成所述电动机(19)的突伸出的散热片的外罩，这些散热片设置在所述电动机(19)的外侧上。

8.按权利要求6或7所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机壳体(20)具有由在径向上彼此间隔布置并且环绕所述电动机(19)的壁(24，25)构成的双层壁结构，所述环形空腔(60)在这两层壁(24，25)之间延伸。

9.按权利要求6至8之一所述的电力驱动装置，其特征在于，在所述环形空腔(60)中设有沿径向和轴向延伸的隔片(26)，这些隔片(26)构成流动通道(27)的侧面边界。

10.按权利要求9所述的电力驱动装置，其特征在于，所述隔片(26)相对于径向弯曲或倾斜地延伸。

11.按权利要求9或10所述的电力驱动装置，其特征在于，所述隔片(26)的径向延伸长度随着与所述通风装置(22)之间轴向距离的增加而减小。

12.按权利要求1至11之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述冷却体(32)设计为凸缘状的、沿所述电动机壳体(20)的轴向延伸并且具有一个平坦的表面的径向升高部，该平坦的表面构成用于所述电动机控配电板(30)的支承面(31)。

13.按权利要求1至12之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述冷却体(32)与所述电动机壳体(20)的外壳体壁(24)构成一个材料单元。

14.按权利要求1至13之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机控配电板(30)与所述冷却体(32)既机械可分离地又导电可分离地相连。

15.按权利要求14所述的电力驱动装置，其特征在于，所述可分离的机械连接包括螺纹连接(34)或插塞和啮合连接。

16.按权利要求14或15所述的电力驱动装置，其特征在于，所述可分离的导电连接(35)既包括所述电动机控配电板(30)和电动机壳体(20)之间的连接也包括与布置得较远的上一级控制装置(54)之间的连接。

17.按权利要求1至16之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述冷却体(32)的一个与所述电动机控配电板(30)导热接触的支承面(31)包括导热层(51)。

18.按权利要求1至17之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电子构件(33)包括彼此热分离的电容器(43)和晶体管(42)。

19.按权利要求18所述的电力驱动装置，其特征在于，通过所述电容器(43)和晶体管(42)之间延长的空间距离实现所述热分离。

20.按权利要求18或19所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电容器(43)布置在电动机控配电板底部(59)位于电动机控配电板侧边缘上的指向所述电动机壳体(20)的袋状凸起(48)中，该凸起(48)设置为用于电容器(43)的附加冷却体。

21.按权利要求20所述的电力驱动装置，其特征在于，在所述袋状凸起(48)中，有源冷却元件(52)在所述电容器(43)的支承区域内设置在所述电动机控配电板(30)侧壁的外侧。

22.按权利要求18至21之一所述的电力驱动装置，其特征在于，附加或可选地通过所述通风装置(22)的冷却空气流(53)的支流对所述电容器(43)进行冷却。

23.按权利要求22所述的电力驱动装置，其特征在于，所述冷却空气流(53)的空气支流的分流通过所述冷却体(32)区域内电动机壳体(20)的外壳体壁(24)中的径向排出口(47)实现，其中，该空气支流被导入一条由所述袋状凸起(48)和电动机控配电板底部(59)的升高部(55)的侧壁界定的通道(49)中。

24.按权利要求1至23之一所述的电力驱动装置，其特征在于，所述电动机控配电板(30)的底部(59)具有升高部(50)，该升高部(50)由一种导热材料(45)构成并且延伸至所述电动机控配电板(30)的一个平坦支承面(44)。

25.按权利要求1至24之一所述的电力驱动装置，其特征在于，设有一个与所述电动机壳体(20)固定连接的第二冷却体和一个导热地并且可拆卸地与该第二冷却体连接的第二电动机控配电板，其中，所述两个电动机控配电板和所述两个冷却体分别彼此在径向上相对置地布置。

26.一种用于电力驱动装置(18)的冷却装置，该电力驱动装置(18)包括电动机(19)和用于控制和/或调节该电动机(19)的电子构件(33)，所述冷却装置带有：

-一个电动机壳体(20)，其中布置有所述电动机(19)，

-一个布置在所述电动机壳体(20)端侧上并且包括通风机(23)的通风装置(22)，借助该通风装置(22)可以产生将所述电动机(19)的损耗热导出的冷却空气流(53)，以及

-至少一个容纳所述电子构件(33)的、支承安装在所述电动机壳体(20)上的箱状电动机控配电板(30)，

其特征在于，借助所述电动机控配电板(30)可以将所述电子构件(33)运行时产生的热传递给一个与该电动机控配电板(30)导热地接触的冷却体(32)。

27.按权利要求26所述的冷却装置，其特征在于，所述电动机控配电板(30)可拆卸地固定在所述冷却体(32)上，该冷却体(32)与所述电动机壳体(20)固定相连，因此所述电动机控配电板(30)在中间连接有所述冷却体(32)的情况下与电动机壳体(20)可分离地连接。

28.一种用于产生电能的风力发电设备(1)的叶片角调节驱动器，该叶片角调节驱动器用于围绕各叶片轴线(11，12)调节一个或多个转子叶片(9，10)，其中，所述转子叶片(9，10)横向于转子轴线(7)延伸，其特征在于，设置有按权利要求1至25之一所述的电力驱动装置(18)。

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