CN102282364B - 用于风能设备的发电机装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风能设备的发电机装置，具有环形的初级部件（111）、环形的次级部件（112）以及行星传动装置（130），它设置在初级部件（111）和次级部件（112）内部，其中行星传动装置（130）具有空心轮（160）、太阳轮（140）和至少两个行星轮（150）。所述太阳轮（140）基本环壳形地通过内壁（141）、外壁（142）和连接内壁和外壁的接板（143）构成，其中所述空心轮（160）设置在太阳轮（140）的内壁（141）与外壁（142）之间并且支承在太阳轮（140）的外壁（142）上。

Description

用于风能设备的发电机装置

技术领域

本发明涉及一种用于风能设备的发电机装置。

背景技术

已知的大部分风能设备配有快速旋转的发电机，其中为了将相对缓慢的风轮转速转换成发电机转速使用一级或多级传动机构。已知解决方案，其中传动机构和发电机顺序地作为单独的结构组件设置在设备支架上。这能够在损坏情况下方便地更换部件，但是发电机装置相对较大和较重，这导致输运到风能设备机舱里面并布置在其中会有问题。

此外已知这样的装置，其中发电机装置至少部分地设置在发电机内部，这导致节省空间。在DE 102 42 703 B3或DE 10 2004 005 543 A1中公开了示例的解决方案。但是这些解决方案的缺陷是单个传动机构和发电机元件的费事的相互支撑。在此对于每个传动机构自由度、即能够单独实现的运动数量一般设有两个轴承。例如在上述的DE 102 42 707 B3中太阳轮以及空心轮分别双重地支承在行星架上，由此使传动机构结构包括总共四个轴承。

发明内容

因此由上述现有技术提出的目的是，给出用于风能设备的具有至少部分集成的传动机构的发电机装置，它紧凑地构成并且尽可能很少的轴承就足够了。

这个目的通过具有权利要求1特征的用于风能设备的发电机装置得以实现；有利的结构方案是从属权利要求以及下面的描述的内容。

按照本发明的用于风能设备的发电机装置具有环形的初级部件、环形的次级部件以及行星传动装置，它设置在初级部件和次级部件内部。所述行星传动装置具有空心轮、太阳轮和至少两个行星轮，其中所述太阳轮基本环壳形地通过内壁、外壁和连接内壁和外壁的接板构成。所述空心轮设置在太阳轮的内壁与外壁之间并且支承在太阳轮的外壁上。

按照本发明的理论尤其涉及空心轮在太阳轮的环壳内的结构，由此在空心轮与太阳轮之间可以设有轴承。由此可以省去，如同在现有技术中常见的那样，太阳轮相对于行星轮或行星架的费事的、必要时双重的支承。通过这种方式可以减少必需的轴承数量，这简化装配并降低成本和重量。

有利地使所述空心轮支承在行星架上。在这个有利的结构方案中对于发电机装置总体上只需两个轴承，即，空心轮与太阳轮之间的轴承和空心轮与行星架之间的轴承。例如由此与在说明书引言部分详细解释的现有技术相比节省两个轴承。因此可以提供发电机装置，其中需要比所存在的自由度更少的轴承，因为传动机构元件部分地相互支撑。

适宜地使所述至少两个行星轮在空心轮与太阳轮的内壁之间滚动。通过这种方式可以提供紧凑的结构形式，其中太阳轮的尺寸、即由外壁确定的直径与行星轮的布置无关。

在一种结构方案中，所述环形的次级部件设置在太阳轮的外壁上。因此可以由传动机构到次级部件上或发电机转子上形成直接的力或转矩流。根据发电机的结构方案、例如同步或异步、永磁激励或电激励等，可以使太阳轮用于导引磁流和/或电流，或者避免通过太阳轮导引磁流和/或电流。因此如果需要可以省去附加的磁的和/或电的传导元件。备选或附加地可以使太阳轮的形状匹配于所期望的流导引。通过能够省去附加元件尤其可以进一步减轻重量。

按照一种特别优选的结构方案，所述空心轮基本环壳形地通过内壁、外壁和连接内壁和外壁的接板构成，其中环形的初级部件和环形的次级部件设置在空心轮的内壁与外壁之间。由此可以省去单独的外壳，这导致显著地节省空间和减轻重量。换言之，由空心轮本身提供外壳。在使用环壳形空心轮时适宜地使空心轮内壁支承在行星架上和/或所述至少两个行星轮在空心轮内壁与太阳轮内壁之间滚动。由此可以进一步节省空间，因为传动机构的大小主要通过空心轮内壁直径确定。

有利地使所述环形的初级部件设置在空心轮的外壁上。结果是省去单独的支架元件，因为初级部件直接设置在空心轮上并且可以省去外壳。

在一种结构方案中，在所述行星传动装置前设有第二传动装置、尤其是两级传动机构。由此总体上可以提供高的且对于特定的发电机必需的传动比，其中与已知的具有后置发电机的三级传动机构相比，需要更少的空间和重量。

适宜地使所述第二传动装置与空心轮利用至少一个弹性的元件连接。通过这种方式一方面可以保证，可以相互单独地准备第二传动装置和行星传动装置，并且只在使用地点才必需相互连接。另一方面弹性的元件用于缓冲转矩冲击。

使所述行星架可以分成驱动部件和从动部件，其中驱动部件设置在第二传动装置上，而从动部件设置在行星传动装置上。通过这种方法也可以保证以后方便地使行星传动装置与第二传动装置分开。为此使驱动部件与从动部件可拆卸地相互连接。

按照一种特别优选的实施例，所述发电机由双重馈电的异步发电机构成。这种发电机特别适用于风能设备，因为它们是结实和可靠的并且不会遭受永久磁铁部件去磁。在这个结构方案中，太阳轮配有滑环，用于可以提供用于次级部件的电流输入。太阳轮尤其为了导引电缆可以局部空心地构成。

按照同样优选的实施例所述发电机由永磁激励的同步发电机构成。这种形式的发电机经常在风能设备中使用，因为可以省去用于接通次级部件的滑环、电刷等。

通过本发明可以提供具有轻且紧凑的传动机构的发电机装置，它尤其由于小尺寸以及轻重量通过很少的轴承部件就足够了。本发明的其它优点和结构方案由描述和附图给出。

不言而喻，上述的和下面还有解释的特征不仅可以以分别给出的组合、而且也可以以其它组合或单独使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

借助于实施例在附图中简示出本发明并且在下面借助于附图详细描述。附图中：

图1示出按照本发明的发电机装置的第一优选结构方案，包括永磁激励的同步发电机，

图2示出按照本发明的发电机装置的第二优选结构方案，包括双重馈电的异步发电机。

具体实施方式

在图1和2中示出按照本发明的发电机装置的不同结构方案，但是下面相关地描述它们，即它们含有相同或相同作用的元件。它们配有相同的标记符号。

在图1中以横截面图简示出按照本发明的发电机装置的第一优选结构方案并且总体上以100表示。该发电机装置100包括永磁激励的同步发电机110。该发电机110具有包括线圈结构的初级部件或定子111以及包括永久磁铁结构的次级部件或转子112。定子111配有绕组头。转子围绕旋转轴线A可旋转地支承。

所述发电机装置100在所示的视图中具有两级的前置传动机构120，它与例如来自风轮的驱动轴121连接。该发电机装置100还具有行星传动机构130，它基本设置在转子112内部。前置传动机构120以及行星传动机构130利用弹性的元件121连接。

所述行星传动机构130具有太阳轮140、行星轮150以及内齿的空心轮160。行星轮150设置在行星轮架151上，它由前置传动机构120驱动。空心轮160不可转动地设置，同时作为行星传动机构130和发电机110的外壳。由空心轮160构成的外壳配有盖170。

行星架151具有驱动部件152，它与前置传动机构120连接，并具有从动部件153，它与行星传动机构连接。行星架151的驱动部件152与从动部件153可拆卸地相互连接。通过这种方式可以容易地将前置传动机构120与行星传动机构130分开。

太阳轮140具有内壁141和外壁142，它们通过接板143连接。因此太阳轮基本环壳形地构成。空心轮160同样具有内壁161、外壁162以及连接内壁与外壁的接板163。因此空心轮160也基本环壳形地构成。

行星轮150在太阳轮的内壁141与空心轮的内壁161之间滚动。转子112安置在太阳轮140的外壁142上。定子111安置在空心轮160的外壁162上。

空心轮160、准确地说空心轮160的内壁161相对于行星架151支承在轴承180上。空心轮160、准确地说空心轮160的内壁161还相对于太阳轮140的外壁142支承在轴承181上。此外空心轮160的内壁161、行星轮150和太阳轮140的内壁141相互支撑。

在图2中以横截面图简示出按照本发明的发电机装置的第二优选结构方案并且总体上以200表示。与图1的发电机装置100不同，发电机装置200配有双重馈电的异步发电机220。发电机220具有初级部件或定子211以及次级部件或转子212，它们分别配有绕组头。定子211仍然固定在空心轮160的外壁162上。同样转子212仍然固定在太阳轮140的外壁142上。

因为发电机220由异步发电机构成，因此需要导引电流到转子212。因此太阳轮140具有轮毂144，它配有滑环145。滑环145被集电器190的电刷191作用。

因此通过本发明的优选结构方案可以在发电机110或210内部提供紧凑的行星传动机构，它具有三个传动自由度，但是为了支承传动轮140、150、151和160只需两个轴承180和181。因此可以降低摩擦损失、轴承精度、效率损失等。

当然，在所示附图中只示出本发明的示例实施例。除此以外可以设想各种其它实施例，而不离开本发明的范围。

Claims (12)

1.用于风能设备的发电机装置，具有环形的初级部件（111；211）、环形的次级部件（112；212）以及行星传动装置（130），所述行星传动装置设置在初级部件（111；211）和次级部件（112；212）内部，其中行星传动装置（130）具有空心轮（160）、太阳轮（140）和至少两个行星轮（150），其中所述太阳轮（140）基本环壳形地通过内壁（141）、外壁（142）和连接内壁和外壁的接板（143）构成，其中所述空心轮（160）设置在太阳轮（140）的内壁（141）与外壁（142）之间并且支承在太阳轮（140）的外壁（142）上。

2.如权利要求1所述的发电机装置，其中所述空心轮（160）支承在行星架（151）上。

3.如权利要求1所述的发电机装置，其中所述至少两个行星轮（150）在空心轮（160）与太阳轮的内壁（141）之间滚动。

4.如权利要求1所述的发电机装置，其中所述环形的次级部件（112；212）设置在太阳轮（140）的外壁（142）上。

5.如权利要求1所述的发电机装置，其中所述空心轮（160）基本环壳形地通过内壁（161）、外壁（162）和连接内壁和外壁的接板（163）构成，其中环形的初级部件（111；211）和环形的次级部件（112；212）设置在空心轮（160）的内壁（161）与外壁（162）之间。

6.如权利要求5所述的发电机装置，其中所述环形的初级部件（111,211）设置在空心轮（160）的外壁（162）上。

7.如权利要求1所述的发电机装置，其中在所述行星传动装置（130）前设有第二传动装置（120）。

8.如权利要求7所述的发电机装置，其中所述第二传动装置（120）与空心轮（160）利用至少一个弹性的元件（121）连接。

9.如权利要求2所述的发电机装置，其中在所述行星传动装置（130）前设有第二传动装置（120），并且所述行星架（151）可以分成驱动部件（152）和从动部件（153），其中驱动部件（152）设置在第二传动装置（120）上，而从动部件（153）设置在行星传动装置（130）上。

10.如上述权利要求1至9中任一项所述的发电机装置，其中所述发电机装置由双重馈电的异步发电机（210）构成。

11.如权利要求1至9中任一项所述的发电机装置，其中所述发电机装置由永磁激励的同步发电机（110）构成。

12.风能设备，具有如权利要求1所述的发电机装置（100；200）。

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