DE102004027534A1

DE102004027534A1 - Wind turbine

Info

Publication number: DE102004027534A1
Application number: DE102004027534A
Authority: DE
Inventors: Lars Dr. Lauer; Norman Perner; Theodor Salzmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-29
Also published as: WO2005119857A1

Abstract

Windkraftanlage (20) mit einem Windkraftgenerator, der einen Stator und einen Rotor aufweist und mit einer Stromübertragungseinrichtung (20) zur zumindest zeitweisen Speisung einer Wicklung des Rotors (6), wobei der Strom der Wicklung des Rotors (6) über Flüssigmetalllegierungen (3) von einem feststehenden (1) zum rotierenden (2) Teil übertragen wird.Wind power plant (20) with a wind power generator having a stator and a rotor and with a power transmission device (20) for at least temporarily feeding a winding of the rotor (6), wherein the current of the winding of the rotor (6) over liquid metal alloys (3) a fixed (1) to the rotating (2) part is transmitted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem Windkraftgenerator der einen Stator und einen Rotor aufweist und mit einer Stromübertragungseinrichtung zur zumindest zeitweisen Speisung einer Wicklung des Rotors.The The invention relates to a wind turbine with a wind power generator having a stator and a rotor and having a power transmission device for at least temporary supply of a winding of the rotor.

Zur Stromübertragung zwischen feststehendem und rotierendem Teil einer rotierenden elektrischen Maschine dienen Schleifringanordnungen. Polräder und Turboläufer erhalten zur Gleichstromübertragung zwei Schleifringe. Induktionsmaschinen mit Schleifringläufern erhalten je nach Stromart zwei oder drei Schleifringe. Jeder Ring wird mit einem sicheren elektrischen Anschluss für die Wicklung des Rotors versehen und gemeinsam mit den übrigen Ringen auf einen Tragkörper positioniert. In jedem Fall sind die Schleifringe gegeneinander und gegen den Tragkörper zu isolieren. Auch die Stromzuführungen müssen eine sichere Isolation aufweisen.to electricity transmission between fixed and rotating part of a rotating electrical Machine serve slip ring assemblies. Polräder and turbochargers received for DC transmission two slip rings. Obtained induction machines with slip-ring rotors depending on the current, two or three slip rings. Each ring is with a safe electrical connection for the winding of the rotor provided and together with the other rings on a supporting body positioned. In any case, the slip rings are against each other and against the support body to isolate. Also the power supply have to have a secure isolation.

Die Stromübertragung erfolgt im wesentlichen über Bürsten. Dies führt zu einem Bürstenverschleiß, der auch elektrisch leitende Staubablagerungen zur Folge hat, die in den Motorraum gelangen und damit zu Schäden führen können. Infolge dieses Bürstenverschleißes ist außerdem ein regelmäßiger Bürstenwechsel vorzusehen.The electricity transmission is essentially about To brush. this leads to to a brush wear, too electrically conductive dust deposits result in the Getting into the engine compartment and can cause damage. As a result of this brush wear Furthermore a regular brush change provided.

Wie aus dem Fachartikel von Dieter Seifert "Elektrische Energiewandler für Off-shore Windenergieanlagen" bekannt, ist die Übertragung der Läuferleistung über Bürsten und Schleifringe und der damit verbundene Wartungsaufwand ein bedeutender Nachteil. Dieser Wartungsaufwand kann demnach durch zwei Lösungen vermieden werden. Zur Vermeidung der schleifenden Stromübertragung wird die Läuferleistung der einen Asynchronmaschinen dem Läufer einer zweiten Asynchronmaschine zugeführt. Beide Maschinen sind mechanisch gekoppelt laufen gleich schnell; damit können die beiden Läuferwicklungen fest verbunden werden. Bürsten und Schleifringe sind nicht notwendig.As from the article by Dieter Seifert "Electric energy converters for off-shore Wind turbines "known, is the transmission the rotor power over brushes and Slip rings and the associated maintenance costs a significant disadvantage. This maintenance can therefore be avoided by two solutions. to Avoiding the slipping power transmission is the rotor performance one asynchronous machines to the rotor of a second asynchronous machine fed. Both Machines are mechanically coupled running equally fast; in order to can the two rotor windings firmly connected. to brush and slip rings are not necessary.

Des Weiteren kann die Asynchronmaschine mit einem Schlupftrafo versehen werden. Er besteht aus einem feststehenden Primärteil und einem rotierenden Sekundärteil mit jeweils kreisrunden Blechpaketen, in die kreisrunde Spulen eingebettet sind. Der Schlupftrafo überträgt die Schlupfleistung ohne selbst ein Drehmoment zu erzeugen. Das bedeutet, dass sich mit dem Schlupftrafo das Betriebsverhalten der Asynchronmaschine nicht verändert. Mit einem entsprechenden Frequenzumrichter erhält man dann das gleiche Betriebsverhalten wie bei der konventionell doppelt gespeisten Asynchronmaschine.Of Furthermore, the asynchronous machine can be provided with a slip-type transformer become. It consists of a fixed primary part and a rotating one secondary part each with circular laminated cores, embedded in the circular coils are. The slip transformer transmits the slip power without even generating a torque. That means that yourself with the slip transformer the operating behavior of the asynchronous machine not changed. With a suitable frequency converter then you get the same performance as in the conventional double-fed asynchronous machine.

Die aufgezeigten Lösungen haben den Nachteil, dass mehr Material eingesetzt werden muss als bei konventionellen Lösungen mit Schleifringen.The shown solutions have the disadvantage that more material must be used than in conventional solutions with slip rings.

Auch bei einer Synchronmaschine mit Gleichstromerregung des Läufers, erfolgt diese in der konventionellen Lösung über Bürsten und Schleifringe. Auch hierfür gibt es bürstenlose Erregereinrichtungen, die jedoch mit erheblichem Zusatzaufwand verbunden sind.Also in a synchronous machine with DC excitation of the rotor, takes place these in the conventional solution over brushes and Slip rings. Also for this there are brushless ones Exciters, however, associated with considerable additional effort are.

Bei Windkraftanlagen, insbesondere wenn sie auch Off-shore eingesetzt werden sollen, sind folgende Eigenschaften besonders wichtig und zu bewerten: die Zuverlässigkeit, Wartungsarmut, Abmessungen und Gewicht, Transport und Montage, Kosten des elektrischen Energiewandlersystems im Vergleich zu den Gesamtkosten und die Netzverträglichkeit.at Wind turbines, especially if they are also used off-shore The following features are especially important and important to evaluate: the reliability, Low maintenance, dimensions and weight, transport and installation, costs of the electric energy converter system compared to the total cost and the network compatibility.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und wartungsarme Stromübertragung zu einem Rotor einer Windkraftanlage zu schaffen, ohne einen zusätzlichen Gesamtaufwand an Material und Gewicht bereitzustellen.Of the Invention is therefore based on the object, a reliable and low-maintenance power transmission to create a rotor of a wind turbine without an additional To provide the total amount of material and weight.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine Windkraftanlage mit einem Windkraftgenerator, der einen Stator und einen Rotor aufweist und mit einer Stromübertragungseinrichtung zur zumindest zeitweisen Speisung einer Wicklung des Rotors, wobei der Strom der Wicklung des Rotors über Flüssigmetalllegierungen von einem feststehenden zum rotierenden Teil übertragen wird.The solution the task is achieved by a wind turbine with a Wind power generator having a stator and a rotor and with a power transmission device for at least temporarily feeding a winding of the rotor, wherein the current of winding the rotor over liquid metal alloys of one fixed to the rotating part is transmitted.

Durch Flüssigmetalllegierungen werden vergleichsweise höhere Stromdichten erreicht. Des Weiteren wird eine ungleichmäßige Stromverteilung und die damit verbundenen höheren elektrischen Verluste durch die Flüssigmetalllegierung vermieden. Mit derartigen Flüssigmetalllegierungen können auch bei hohen Kontaktgeschwindigkeiten größere Stromstärken als mit den bekannten Gleitkontakten übertragen werden.By Liquid metal alloys become comparatively higher Current densities achieved. Furthermore, an uneven current distribution and the higher ones associated with it electrical losses avoided by the liquid metal alloy. With such liquid metal alloys can even at high contact speeds greater currents than be transferred with the known sliding contacts.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Spaltes in Form von halboffenen oder rotierenden Rinnen, halten die Kontaktflüssigkeit im Bereich der Übertragungsflächen.advantageous Embodiments of the gap in the form of half-open or rotating Gutters, keep the contact fluid in the area of transfer surfaces.

Die Flüssigmetalllegierung kann auch durch Kapillarwirkung des Spaltes zwischen den Stromübertragungsflächen gehalten werden. Dabei entfällt der konstruktive Aufwand, die Flüssigmetalllegierung im Bereich der Stromübertragungsflächen des feststehenden und rotierenden Teils zu halten.The Liquid metal alloy can also be maintained by capillary action of the gap between the current transfer surfaces become. This eliminates the constructive effort, the liquid metal alloy in the Range of current transfer surfaces of the fixed and rotating part to hold.

Vorteilhafterweise wird die Kapillarwirkung durch Benetzung der der Flüssigmetalllegierung zugewandten Seite der Stromübertragungsflächen erreicht. Dabei werden insbesondere Materialien, wie z.B. Molybdän verwendet. Des Weiteren kann die Kapillarwirkung auch durch Formgebung der Stromübertragungsflächen erreicht werden, indem die Spaltweite in den jeweiligen Außenbereichen der Stromübertragungsflächen verringert wird. Die Kapillarwirkung wird somit durch die chemische Zusammensetzung der Flüssigmetalllegierung, der Geometrie des Spaltes und der Beschaffenheit des Oberflächenmaterials beeinflusst.advantageously, the capillary action is due to wetting of the liquid metal alloy facing side of the power transmission surfaces achieved. In particular, materials such as e.g. Used molybdenum. Furthermore, the capillary effect can also be achieved by shaping the Electric transmission surfaces achieved Be by the gap width in the respective outdoor areas the power transmission surfaces reduced becomes. The capillary effect is thus due to the chemical composition the liquid metal alloy, the geometry of the gap and the nature of the surface material affected.

Insbesondere bei einer mehrphasigen Stromübertragungseinrichtung, wie sie bei Windkraftanlagen vorkommt, weist die Stromübertragungseinrichtung axial hintereinander angeordnete, galvanisch voneinander getrennte Stromübertragungsflächen auf. Jede Teilanordnung ist für die Stromübertragung jeweils einer Phase vorgesehen. Die den jeweiligen Phasen zugeordneten Stromübertragungsflächen sind dabei durch geeignete Mittel galvanisch voneinander zu trennen, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Vorteilhafterweise ist eine derartige Stromübertragungseinrichtung modulartig aufgebaut, wobei ein Modul eine Teilanordnung, eine Stromübertragungsfläche oder eine Isolationsscheibe darstellt, so dass, um die gesamte Stromübertragungseinrichtung zu erhalten, durch axiale Anordnung dieser Module auf einem Tragkörper eine für insbesondere Windkraftanlagen besonders geeignete Stromübertragungseinrichtung geschaffen wird.Especially in a multiphase power transmission device, as it occurs in wind turbines, has the power transmission device axially one behind the other, galvanically separated Stromübertragungsflächen on. Each subassembly is for the power transmission each provided a phase. The assigned to the respective phases Power transmission surfaces are thereby by galvanic separation from each other by suitable means, around short circuits to avoid. Advantageously, such a power transmission device modular, wherein a module, a subassembly, a power transmission surface or represents an insulating disk, so that to the entire power transmission device to obtain, by axial arrangement of these modules on a support body a for in particular Wind turbines particularly suitable power transmission device created becomes.

Vorteilhafterweise werden als Isolierung zwischen den einzelnen Stromübertragungsflächen Isolierringe verwendet.advantageously, are used as insulation between the individual power transmission surfaces insulating rings uses.

Insbesondere bei längerem Stillstand der Windkraftanlage und damit der Stromübertragungseinrichtung oder längerem Betrieb der Windkraft sind Mittel zur Heizung oder Kühlung der Flüssigkeitslegierung vorzusehen um damit einen optimalen Betrieb der Stromübertragungseinrichtung der Windkraftanlage zu gewährleisten. Als Heizung können dabei dementsprechend angepasste Heizschlangen oder Kühlschlangen in der Flüssigkeitslegierung oder in den angrenzenden Teilen vorgesehen werden. Ebenso ist auch ein lediglich zeitweises Aufheizen der Flüssigkeitslegierung möglich, und sobald der außergewöhnliche Betriebszustand nicht mehr vorliegt, kann diese Heizung und/oder Kühlung abgeschaltet werden.Especially for a longer time Standstill of the wind turbine and thus the power transmission device or longer Operation of wind power are means of heating or cooling the liquid alloy provide in order to ensure optimum operation of the power transmission device to ensure the wind turbine. As heating can do this accordingly adapted heating coils or cooling coils in the liquid alloy or in the adjacent parts. So too only a temporary heating of the liquid alloy possible, and as soon as the extraordinary Operating state is no longer present, this heating and / or cooling be switched off.

Als besonders vorteilhafte Flüssigmetalllegierungen haben sich Galium, Indium, Zinn oder Selenverbindungen herausgestellt.When particularly advantageous liquid metal alloys Galium, indium, tin or selenium compounds have been found.

Eine besonders einfache und wartungsfreundliche Anordnung ergibt sich, wenn die Stromübertragungseinrichtung der Windkraftanlage bei Umgebungsdruck eingesetzt werden kann. Die dabei auftretenden Oxidationseffekte des Flüssigkeitsmetalls können u.a. vermieden werden, indem die Stromübertragungseinrichtung in einer Schutzgasatmosphäre arbeitet.A particularly simple and maintenance-friendly arrangement results, when the power transmission device the wind turbine can be used at ambient pressure. The Occurring oxidation effects of the liquid metal can u.a. be avoided by the power transmission device in a Protective atmosphere is working.

Eine weitere Möglichkeit die Stromübertragungseinrichtung der Windkraftanlage zu betreiben, ist bei Über- oder Unterdruck, wodurch auch eventuelle Oxidation verringert werden kann. Die Abdichtung der Stromübertragungseinrichtung gegenüber der Atmosphäre geschieht in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf Basis von magnetisch leitenden Flüssigkeiten wie z.B. Ferrofluiden. Zur Abdichtung eignen sich aber auch mechanische Dichtvorrichtungen wie Bürstendichtungen oder Radialwellendichtringe.A another possibility the power transmission device operating the wind turbine, is at over or under pressure, which also possible oxidation can be reduced. The seal the power transmission device opposite the the atmosphere happens in a further embodiment of the invention on the basis of magnetically conductive liquids such as. Ferrofluids. However, mechanical seals are also suitable for sealing Sealing devices such as brush seals or radial shaft seals.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:The Invention and further advantageous embodiments of the invention are in the schematically illustrated embodiments in the drawing explained in more detail. In this shows:

1, 2 prinzipielle Stromübertragungseinrichtung einer Windkraftanlage, 1 . 2 principal power transmission device of a wind turbine,

3 ein doppelt gespeister Asynchrongenerator, 3 a double-fed asynchronous generator,

4 ein Asynchrongenerator mit geschalteten Läuferwiderständen, 4 an asynchronous generator with switched rotor resistances,

5 einen gleichstromerregten Synchrongenerator. 5 a DC-excited synchronous generator.

1 zeigt eine schematisch dargestellte Stromübertragungseinrichtung 20 einer Windkraftanlage mit feststehenden, elektrisch und elektrisch isolierenden Außenteilen. Die elektrisch leitenden Außenteile 1 sind dabei vorteilhafterweise durch Isolierscheiben 4 galvanisch voneinander getrennt, so dass Kurzschlüsse zwischen den Phasen der feststehenden Außenteile 1 vermieden werden. Rotierende Innenteile 2 und 5 korrespondieren zu den feststehenden Außenteilen 1 und 4, so dass eine Stromübertragung zwischen Außenteil 1 und In nenteil 2 über eine Flüssigmetalllegierung 3 erfolgen kann. Der auf die rotierenden Innenteile 2 übertragene Strom wird, wie nicht näher dargestellt, über Zuleitungen den jeweiligen Wicklungen eines Rotors 6 weitergeleitet. Die rotierenden Innenteile 2 und 5 sind drehfest auf einer Welle 21 montiert. 1 shows a schematically illustrated power transmission device 20 a wind turbine with fixed, electrically and electrically insulating outer parts. The electrically conductive outer parts 1 are advantageously by insulating 4 galvanically isolated, allowing short circuits between the phases of the fixed outer parts 1 be avoided. Rotating internal parts 2 and 5 correspond to the fixed outer parts 1 and 4 , so that a power transmission between outer part 1 and in nenteil 2 over a liquid metal alloy 3 can be done. The on the rotating inner parts 2 transmitted power is, as not shown in detail, via leads to the respective windings of a rotor 6 forwarded. The rotating internal parts 2 and 5 are non-rotatable on a shaft 21 assembled.

2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Spaltes mit den darin auftretenden Kräften auf die Flüssigmetalllegierung 3. Die aus der Adhäsionskraft FA und der Kohäsionskraft FK resultierende Kraft F steht senkrecht auf der Oberfläche des Flüssigmetalls 3. Die Kraft F formt dadurch die Oberfläche der Flüssigmetalllegierung 3. Der Winkel α bezeichnet den Kontaktwinkel. Die Wirkung der resultierenden Kraft F wirkt dem Bestreben der Flüssigmetalllegierung aus dem Spalt auszutreten entgegen. 2 shows an enlarged section of a gap with the forces occurring therein on the liquid metal alloy 3 , The resulting from the adhesion force FA and the cohesive force FK Force F is perpendicular to the surface of the liquid metal 3 , The force F thereby forms the surface of the liquid metal alloy 3 , The angle α denotes the contact angle. The effect of the resultant force F counteracts the tendency of the liquid metal alloy to escape from the gap.

Die Geometrie des Spaltes bestimmt unter anderem mit der Oberflächenspannung der Flüssigmetalllegierung 3 und dem Material der Oberfläche der Isolierscheiben 4, 5 die Größe der Kraft F, die in das Innere der Flüssigmetalllegierung 3 gerichtet ist. Durch wahlweise Gestaltung des Spaltes und der Auswahl des Oberflächenmaterials der Isolierscheiben 4 als auch der chemischen Zusammensetzung der Flüssigmetalllegierung 3 kann somit der Austritt der Flüssigmetalllegierung 3 aus dem Spalt verhindert werden. Dabei wird mit Adhäsionskraft FA die Kraft bezeichnet, die von der Oberfläche der Isolierscheiben 4, 5 auf die Flüssigmetalllegierung 3 wirkt. Als Kohäsionskraft FK wird eine Zusammenhangskraft bezeichnet, die innerhalb der Flüssigmetalllegierung 3 zwischen den einzelnen Molekülen der Flüssigmetalllegierung 3 wirkt.Among other things, the geometry of the gap determines the surface tension of the liquid metal alloy 3 and the material of the surface of the insulating 4 . 5 the magnitude of the force F, which is in the interior of the liquid metal alloy 3 is directed. By optional design of the gap and the selection of the surface material of the insulating 4 as well as the chemical composition of the liquid metal alloy 3 can thus the exit of the liquid metal alloy 3 be prevented from the gap. In this case, the adhesion force FA denotes the force which is exerted by the surface of the insulating discs 4 . 5 on the liquid metal alloy 3 acts. Cohesive force FK is a cohesive force that is within the liquid metal alloy 3 between the individual molecules of the liquid metal alloy 3 acts.

3 zeigt eine prinzipiell dargestellte Windkraftanlage 22 mit einem doppelt gespeisten Asynchrongenerator 7. Die Windkraftanlage wird im wesentlichen durch einen Windpropeller 8 und ein nachgeschaltetes Getriebe 9 und eineroptimalen Kupplung 10 gebildet, über die der Rotor 6 des Asynchrongenerators 7 angetrieben wird. Die Statorwicklung dieses Generators ist mit dem zu speisenden Netz verbunden, dabei kann ggf. noch ein nicht dargestellter Transformator zur Spannungsanpassung vorhanden sein. Der statische Frequenzumrichter 11 zur Speisung der Läuferwicklung über den Schleifringkörper 20 kann dabei ein Zwischenkreisumrichter, vorzugsweise mit einem Spannungszwischenkreis als auch ein Direktumrichter oder Matrixumrichter sein. 3 shows a wind turbine shown in principle 22 with a doubly fed asynchronous generator 7 , The wind turbine is essentially powered by a wind propeller 8th and a downstream gearbox 9 and an optimal coupling 10 formed over which the rotor 6 of the asynchronous generator 7 is driven. The stator winding of this generator is connected to the network to be fed, it may possibly even an unillustrated transformer for voltage adjustment may be present. The static frequency converter 11 for feeding the rotor winding over the slip ring body 20 can be a DC link converter, preferably with a voltage intermediate circuit as well as a direct converter or matrix converter.

4 zeigt eine prinzipiell dargestellte Windkraftanlage mit einem Asynchrongenerator 7 mit geschalteten Läuferwiderständen 12, dabei werden insbesondere die Anschlüsse einer nicht näher dargestellten Wicklung des Rotors 6 über Stromübertragungseinrichtunq 20 herausgeführt. Die Widerstände und Schalter, elektromechanische Schalter oder elektronische Tyristorschalter werden extern angeordnet. 4 shows a wind turbine shown in principle with an asynchronous generator 7 with switched rotor resistances 12 , in particular, the connections of a winding, not shown, of the rotor 6 via power transmission device 20 led out. The resistors and switches, electromechanical switches or electronic thyristor switches are arranged externally.

5 zeigt eine prinzipiell dargestellte Windkraftanlage mit einem Synchrongenerator 13 mit Gleichstromerregung. Dabei ist die Statorwicklung über einen Frequenzumrichter 11 mit dem zu speisenden Netz verbunden. Die Anschlüsse der Erregerwicklung des Rotors 6 werden über Stromübertragungseinrichtunq 20 herausgeführt. Die Ein- bzw. Verstellung des Erregerstroms erfolgt z.B. über einen externen steuerbaren Gleichrichter 14. 5 shows a wind turbine shown in principle with a synchronous generator 13 with DC excitation. The stator winding is via a frequency converter 11 connected to the network to be fed. The connections of the excitation winding of the rotor 6 are via Stromübertragungseinrichtunq 20 led out. The input or adjustment of the exciter current takes place for example via an external controllable rectifier 14 ,

Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Stromübertragungseinrichtunq 20 wird höchste Verfügbarkeit und Wartungsfreiheit ohne Einschränkung der elektrisch und elektrisch mechanischen Systemeigenschaften erreicht. Außerdem ergibt sich eine äußerst kompakte Bauart des Windgenerators der Windanlage und damit verbunden ein geringerer Platzbedarf, was die Möglichkeit zur Optimierung der Rotorlänge des Generators bzw. der Aerodynamik des Gehäuses weitere Freiheitsgrade eröffnet. Es stellt sich eine Steigerung des Systemwirkungsgrades ein, da sich die ohmschen Übergangswiderstände erheblich reduzieren. Somit erhöht sich auch die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Windkraftanlage. Eine derartige Windkraftanlage mit der erfindungsgemäßen Stromübertragungseinrichtung ist für einen sehr großen Drehzahlbereich geeignet, ohne dass eine Beeinträchtigung der Lebensdauer eintritt. Es kann auf einen vollständigen Verzicht auf aufwendige Bürstenlängen, Monitoringsysteme und damit auf ein äußerst robustes und für Störung unanfälliges Gesamtsystem zurückgegriffen werden. Die Stromübertragungseinrichtung 20 stellt eine völlig unterbrechungsfreie, EMV-technisch unempfindliche und störungsfreie Übertragungsstrecke dar, es ergeben sich somit keine störenden Einflüsse auf andere Systemkomponenten, womit sich eine zusätzlich erhöhte Betriebssicherheit und Verfügbarkeit einstellt. Auch Regelverfahren, die mit auf den Energieübertragungsgrößen (Strom und Spannung) überlagerten beliebig modulierten Spannungen und Strömen arbeiten, werden nicht beeinflusst.By using the power transmission device according to the invention 20 highest availability and freedom from maintenance is achieved without limiting the electrical and electrical mechanical system properties. In addition, results in an extremely compact design of the wind generator of the wind turbine and associated with a smaller footprint, which opens up the possibility of optimizing the rotor length of the generator or the aerodynamics of the housing more degrees of freedom. It raises the system efficiency, since the ohmic contact resistance significantly reduced. Thus, the profitability of such a wind turbine increases. Such a wind turbine with the power transmission device according to the invention is suitable for a very large speed range, without affecting the life. It can be used on a complete renunciation of expensive brush lengths, monitoring systems and thus on a very robust and fault-prone overall system. The power transmission device 20 provides a completely uninterruptible, EMC-insensitive and interference-free transmission path, there are thus no disturbing influences on other system components, which sets an additional increased reliability and availability. Also control methods that work with arbitrarily modulated voltages and currents superimposed on the energy transfer quantities (current and voltage) are not affected.

Die Stromübertragungseinrichtung 20 übernimmt dabei auch Lagerungsfunktionen für die feststehenden Teile der Anordnung, so dass eine separate Lageranordnung nicht notwendig ist. D.h., die Flüssigmetalllegierung 3 übernimmt hierbei Lagereigenschaften und überträgt gleichzeitig den elektrischen Strom. Lediglich eine Drehmomentstütze verhindert ein Mitrotieren der feststehenden Teile. Um die Stromübertragungseinrichtung 20 gegen atmosphärische Einflüsse zu schützen, ist eine Dichtung vorgesehen. Die Dichtung kann dabei auf Basis von magnetischen Flüssigkeiten oder sonstigen Gasen ausgeführt sein. Entscheidend ist, dass kein Kontakt zwischen Atmosphäre und der Flüssigkeitsmetalllegierung 3 vorhanden ist. Die Dichtung selbst kann als Labyrinthdichtung, Bürstendichtung oder Radialwellendichtring ausgeführt sein.The power transmission device 20 also takes over storage functions for the fixed parts of the arrangement, so that a separate bearing assembly is not necessary. That is, the liquid metal alloy 3 takes over storage properties and at the same time transmits the electrical current. Only a torque support prevents Mitrotieren the fixed parts. To the power transmission device 20 To protect against atmospheric influences, a seal is provided. The seal can be carried out on the basis of magnetic fluids or other gases. What matters is that there is no contact between the atmosphere and the liquid metal alloy 3 is available. The seal itself can be designed as a labyrinth seal, brush seal or radial shaft seal.

Die erfindungsgemäße Stromübertragungseinrichtung 20 eignet sich insbesondere auch für hochtemperatur-supraleitende Windkraftgeneratoren.The current transmission device according to the invention 20 is particularly suitable for high-temperature superconducting wind power generators.

Die erfindungsgemäße Stromübertragungseinrichtung zur Leistungsübertragung kann auch für Monitoring- und Überwachungs signale von gegebenenfalls am Rotor 6 angebrachten Sensoren angewandt werden.The power transmission device according to the invention for power transmission can also for Monitoring and monitoring signals from possibly on the rotor 6 attached sensors are applied.

Somit erfolgt bei einer derartigen Windkraftanlage sowohl die Leistungsübertragung, die Lagerung als auch Übertragung von Sensordaten über ein oder mehrere Stromübertragungseinrichtungen.Consequently in such a wind turbine both the power transmission, the storage as well as transfer from sensor data over one or more power transmission devices.

Claims

Wind turbine ( 22 ) with a wind power generator having a stator and a rotor ( 6 ) and with a power transmission device ( 20 ) for at least temporarily feeding a winding of the rotor ( 6 ), characterized in that the current of the winding of the rotor via liquid metal alloys ( 3 ) from a fixed ( 1 ) to the rotating ( 2 ) Part is transferred.

Wind turbine ( 22 ) according to claim 1, characterized in that the liquid metal alloy ( 3 ) is held by capillary action of the gap between the current transfer surfaces.

Wind turbine ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that this capillary action is achieved by at least partial wetting of the liquid metal alloy ( 3 ) facing sides and / or design of the current transfer surface is achieved.

Wind turbine ( 22 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that means are provided which electrically separate the respective corresponding and opposite current transfer surfaces of other such current transfer surfaces.

Wind turbine ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the current transfer surfaces of the stationary ( 1 . 4 ) and rotating ( 2 . 5 ) Parts are each electrically isolated from each other by a Isolierstoffring.

Wind turbine ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that means for heating and / or cooling at least the liquid alloy ( 3 ) available.

Wind turbine ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that as liquid metal alloy ( 3 ) Gallium or indium compounds or a eutectic of the metal components gallium, indium and tin are provided.

Wind turbine ( 22 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the power transmission device ( 20 ) Ambient pressure is present.

Wind turbine ( 22 ) according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that in the power transmission device ( 20 ) Over or under pressure is present.

Wind turbine ( 22 ) according to claim 8, characterized in that in the power transmission device ( 20 ) A protective gas atmosphere is adjustable.

Wind turbine ( 22 ) according to one or more of the preceding claims 8 to 10, characterized in that between power transmission device ( 20 ) and ambient atmosphere is at least one gasket based on a magnetic fluid.

Wind turbine ( 22 ) according to claim 11, characterized in that the magnetic fluid is a ferrofluid.

Wind turbine ( 22 ) according to one or more of the preceding claims 8 to 11, characterized in that at least one seal is designed as a brush seal.

Application of a power transmission device ( 20 ) according to one or more of the preceding claims in a doubly-fed asynchronous generator or an asynchronous generator with switched rotor resistors or a Gleichstromerregten synchronous generator.