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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Pitchwinkel-Verstellung mindestens
eines Rotorblatts und eine Maschine, insbesondere Windkraftanlage.
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Es
ist allgemein bekannt, Windkraftanlagen mit einer in Windrichtung
ausrichtbaren Gondel auszustatten, in welcher ein Generator angeordnet
ist, der von einem Getriebe angetrieben wird, an dessen eintreibender
Welle die Rotorblätter drehfest angeordnet sind.
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Aus
der
DE 10 2004
017 323 A1 sind Möglichkeiten zur Verstellung
der Rotorblätter bekannt, wobei die elektrische Versorgung
mittels wartungsintensiven Schleifkontakten realisiert wurde.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei der Anordnung zur Pitchwinkel-Verstellung mindestens eines
Rotorblatts nach den in Anspruch 1 und bei der Maschine nach den
in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zur Pitchwinkel-Verstellung
mindestens eines Rotorblatts sind, dass zumindest ein Teil der Anordnung
drehbar gelagert,
insbesondere in einer Nabe, angeordnet ist,
wobei
ein elektromotorisch betreibbarer Pitchwinkel-Verstellantrieb vorgesehen
ist,
wobei der Pitchwinkel-Verstellantrieb aus einem Generator,
also Pitch-Generator, mit elektrischer Energie versorgbar ist, die
mittels des Generators aus der Drehbewegung erzeugbar ist,
insbesondere
also durch direkte Umwandlung der Rotationsenergie des drehbar gelagerten
Teils der Anordnung und weiteren mit dem Teil der Anordnung mitdrehbar
vorgesehenen Teilen.
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Von
Vorteil ist dabei, dass der Betrieb des Pitchwinkel-Verstellantriebs
gewährleistet ist, wenn beispielsweise ein Stromausfall
im äußeren Versorgungsnetz auftritt. Denn die
Versorgung des Antriebs wird aus der Rotationsenergie der Nabe und
der mit dieser verbundenen Teile ausgeführt. Gerade dann, wenn
große Windstärken sich aufbauen und somit eine
Pitch-Winkel-Verstellung sehr sicherheitsrelevant ist, ist besonders
viel Rotationsenergie vorhanden und somit die Energieversorgung
des Antriebs sichergestellt.
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Mit
der Erfindung ist eine berührungslose Regelung der Rotorblatteinstellung
bei Wind- oder Wasserkraftanlagen ausführbar. Da die vom
Rotor aufgenommene Leistung im Wesentlichen proportional zur Wind-
bzw. Wassergeschwindigkeit ist und da die Geschwindigkeit stark
variieren kann, ist ein wichtiger Vorteil der Erfindung, dass die
Rotorblätter im laufenden Betrieb der Kraftanlage fortwährend
regelbar sind, insbesondere der Pitch-Winkel der Rotorblätter
je nach Windgeschwindigkeit beispielsweise in den Wind drehbar sind,
bei niedriger Windgeschwindigkeit oder bei hoher Windgeschwindigkeit hingegen
aus dem Wind drehbar sind. Bei sehr hoher Windgeschwindigkeit ist
das Rotorblatt sogar in eine 90° Stellung zur Windrichtung
bringbar, wodurch das Rotorblatt die geringste Angriffsfläche
für den Wind bietet.
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Von
Vorteil ist auch, dass die Versorgung der elektrischen Vorrichtungen
im Rotorblatt keine Wartung benötigt, da keine mechanische
Belastung vorliegt. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Rotorblatt
vom Rotor und vom Generator elektrisch entkoppelt ist, also auch
galvanisch entkoppelt ist. Hierdurch ist insbesondere ein Blitzschutz
des Generators, sowie der im Rotorblatt vorhandenen Komponenten
ermöglicht.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anordnung in einer Nabe
einer Windkraftanlage, insbesondere eines Windkraftgenerators, vorgesehen, die
drehbar gelagert ist in einer Gondel der Windkraftanlage, wobei
die Gondel um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist zur Ausrichtung
im Wind,
wobei mindestens ein Rotorblatt an der Nabe mitdrehbar
vorgesehen ist, wobei das Rotorblatt derart drehbar in der Nabe
angeordnet ist, dass der Winkel des Rotorblatts um seine Drehachse,
also der Pitch-Winkel, steuerbar oder auf einen Sollwerteverlauf
hin regelbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass sogar während
einer Umdrehung des Rotorblatts verschiedene Pitchwinkel ansteuerbar
sind. Somit ist eine noch effektivere Ausnutzung des Windes, also
ein höherer Wirkungsgrad erreichbar und der Betriebsbereich
erweiterbar. Denn die relativen Luftgeschwindigkeiten bei Rotorblattstellungen
sind verschieden und zu jeder Luftgeschwindigkeit, insbesondere
Spitzengeschwindigkeit an der Rotorblattspitze, ist es nun ermöglicht,
einen optimalen Pitchwinkel einstellbar zu machen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Pitch-Generator einen
mit der Gondel drehfest verbundenen Dauermagnetring auf, von dem
eine Statorwicklung über einen Luftspalt beabstandet angeordnet
ist, die in der Nabe angeordnet ist, also drehfest mit der Rotorwelle
der Windkraftanlage verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der
Generator aus der Drehbewegung versorgbar ist und somit keine Schleifversorgung
oder induktive Versorgung notwendig ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Luftspalt ringförmig
oder eben. Von Vorteil ist dabei, dass bei ringförmigem
Luftspalt axiale Verschiebungen leicht tolerierbar sind und in radialer
Richtung wenig Bauraum benötigt wird. Von Vorteil bei ebenem Luftspalt
ist, dass Querauslenkungen der Rotorwelle tolerierbar sind, zumindest
bis zu einem kritischen Maß, das größer
ist als bei ringförmigem Luftspalt. Dabei ist bei ebenem
Luftspalt die Normalenrichtung der Ebene die Rotorwellenachsrichtung.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei ebenem Luftspalt der Dauermagnetring
von der Statorwicklung axial, also in Richtung der Rotorwellenachse,
beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass axial nur wenig Bauraum
benötigt wird, da der Generator genügend weit
radial ausdehnbar ist ohne weiteren Bauraum.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei ringförmigem
Luftspalt, insbesondere in zumindest einem gleichen axialen Teilbereich,
eine jeweilige Statorwicklung auf kleinerem und/oder größerem
Radialabstand im Vergleich zum Dauermagnetring angeordnet, insbesondere
ist der Dauermagnetring radial innen und außen umgeben
von jeweiligen Statorwicklungen. Von Vorteil ist dabei, dass im
Wesentlichen das doppelte Drehmoment zur Verfügung stellbar
ist und daher auch hochdynamische Verstellvorgänge realisierbar
sind. Selbst bei Ausfall einer Statorwicklung ist aber noch genügend
Drehmoment erzeugbar zur Erreichung des sicheren Pitchwinkels, insbesondere
bei großer Windstärke.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dauermagnetring in Umfangsrichtung
in Richtung auf den Bereich der jeweiligen Statorwicklung hin abwechselnd
magnetisierte Bereiche auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders
einfache Fertigung anwendbar ist. Außerdem ist Ferritmaterial
verwendbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Pitchwinkel-Verstellantrieb
einen Dauermagnetring, der mit dem Rotorblatt drehfest verbunden,
und umfasst eine Statorwicklung, die mit der vom zumindest einen
Rotorblatt angetriebenen Rotorwelle, insbesondere also auch mit
der Nabe, drehfest verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein
Direktantrieb ausführbar ist, also ein Getriebe verzichtbar
ist. Es wird also die Antriebskraft direkt am Rotorblatt elektromotorisch
erzeugt. Dabei ist das Synchronmotorprinzip realisierbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst in der Nabe eine Ansteuerelektronik,
die einen Wechselrichter umfasst, der die Statorwicklung des Pitchwinkel-Verstellantriebs
speist. Von Vorteil ist dabei, dass die steuernde oder gegebenenfalls
regelnde Elektronik direkt in der Nabe anordenbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung des
Pitchwinkels eines Rotorblatts vorgesehen. Von Vorteil ist dabei,
dass ein Regeln des Pitchwinkels auf den gewünschten Sollwert hin
oder auf den gewünschten Sollwerteverlauf hin ermöglicht
ist. Außerdem ist die Sicherheit erhöht, da Überwachungen
ausführbar sind.
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Insbesondere
werden die Sensorsignale einer von der Ansteuerelektronik umfassten
Regelungseinheit zugeführt, die die Ansteuersignale für den
Wechselrichter derart beeinflusst, dass der Pitchwinkel auf einen
Sollwert oder einen Sollwerteverlauf hin geregelt wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Statorwicklung als Zahnspulenwicklung
ausgeführt, insbesondere auf einem zugehörigen
Blechpaket. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders einfache Fertigung
ausführbar ist.
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Wichtige
Merkmale bei der Windkraftanlage sind, dass in einer im Wind ausrichtbaren
Gondel ein Generator vorgesehen ist, der direkt oder über
ein Getriebe von einer Rotorwelle antreibbar ist, an welcher mindestens
ein Rotorblatt um eine Rotorblattachse drehbar angeordnet ist zur
Einstellung des Pitch-Winkels. Von Vorteil ist dabei, dass im Normalbetrieb
die Gondel optimal zum Wind ausrichtbar ist. Darüber hinaus
ist bei Sturm eine sichere Winkellage einnehmbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Pitchwinkel-Verstellantrieb
und/oder der Pitch-Generator auf kleinerem Radialabstand angeordnet
als das Lager zur drehbaren Lagerung des Rotorblattes zur Verstellung
des Pitchwinkels. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Querkräfte
mittels des Lagers aufnehmbar sind. Außerdem erhöht
der Pitchwinkel-Verstellantrieb die Masse auf der vom Lager aus
gesehenen Innenseite des Rotorblatts, so dass also die am Rotorblatt
vorgesehenen Teile des Antriebs ein zusätzliches Ausgleichsgewicht
nutzbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Nabe ein Nabenteil,
wobei
der Pitch-Generator und der Pitchwinkel-Verstellantrieb voneinander
beabstandet sind, indem das Nabenteil zumindest teilweise im Beabstandungsbereich
vorgesehen ist,
(insbesondere zur Abschirmung)
insbesondere
wobei die Statorwicklung des Pitch-Generators und die Statorwicklung
des Pitchwinkel-Verstellantriebs mit dem Nabenteil fest verbunden
sind. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur eine Haltefunktion mittels
des Nabenteils ausführbar ist sondern auch eine verbesserte
zusätzliche Abschirmung der magnetischen Felder. Insbesondere
sind die von den Dauermagnetringen des Antriebs und des Generators
erzeugten Magnetfelder abschirmbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das mindestens eine Rotorblatt
mit Sensoren und Aktoren versehen, wobei die Versorgung der Aktoren
und die Datenübertragung der Sensoren vom Pitchgenerator
erfolgt. Von Vorteil ist dabei, dass das Rotorblatt in seinem Anstellwinkel
gegen den Wind verstellbar ist. Die Energieversorgung und die Drehung
des Rotorblattes durch die Aktoren, die für die Einstellung des
Anstellwinkels notwendig sind, erfolgt kontaktlos. Ebenso können
Sensoren, beispielsweise Winkelsensoren, Körperschallsensoren,
Temperatursensoren, oder ähnliche durch die kontaktlose Energieversorgung
versorgt werden. Zusätzlich findet der Datenaustausch zwischen
den Sensoren und der Steuerung der Anlagen ebenfalls kontaktlos
statt, sodass auch hier keine Wartung der Datenübertragungsleitung
notwendig ist. Im Vergleich zu einem Datenaustausch per Funk ist
zusätzlich die Störanfälligkeit reduziert.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Winkel zwischen
der Strömungsrichtung des antreibenden Fluids und dem mindestens
einen Rotorblatt durch die Aktoren veränderbar, also der Pitch-Winkel.
Von Vorteil ist dabei, dass die Leistung der Windkraftanlage in
Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit regelbar ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Versorgung der
Aktoren und Sensoren im Rotorblatt gesichert. Von Vorteil ist dabei,
dass bei einem möglichen Stromausfall in der Gondel die
Rotorblätter in eine sichere Stellung drehbar sind. Die Nabe
mit dem Pitchgenerator und den Aktoren für die Rotorblattverstellung
bildet eine eigene Einheit. Diese ist unabhängig von dem
Generator in der Gondel und der elektrischen Energieeinspeisung
ins öffentliche Netz. Die Rotorblätter sind somit
vollständig aus dem Wind drehbar, solange sich die Nabe
dreht.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Maschinenteil,
das den Rotor trägt, also die Gondel, drehbar mit einem
erdverbundenen Trägerteil, also dem Turm, verbunden. Von
Vorteil ist dabei, dass die Anströmrichtung des Rotors
an die Strömungsrichtung des Fluids anpassbar ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Übertragung
von Energie und Daten zwischen dem ersten Maschinenteil und dem
Trägerteil kontaktlos. Von Vorteil ist dabei, dass wartungsaufwändige
Schleifkontakte und die gesamte hydraulische Versorgung vermeidbar
sind. Ein weiterer Vorteil besteht in der galvanischen Trennung
des ersten Maschinenteils von dem Trägerteil. Dies bietet
insbesondere einen Blitzschutz.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Pitchgenerator
ein Primärsystem, insbesondere magnetische Primäreinheit,
und eine gewickelte Sekundäreinheit.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind zumindest ein Aktor
und/oder ein Sensor aus der Sekundärinduktivität
elektrisch versorgt. Von Vorteil ist dabei, dass eine berührungslose
Versorgung mit Energie und/oder Daten ermöglicht ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vom Rotor ein Generator
zur Erzeugung von elektrischer Energie angetrieben. Von Vorteil
ist dabei, dass die Erfindung bei einem Windkraftwerk einsetzbar
ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktor ein Torquemotor,
also Direktantrieb. Von Vorteil ist dabei, dass ein robuster erprobter
Verstellantrieb mit hohem Wirkungsgrad auswählbar ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Pitchgenerator
ebenfalls ein Primärsystem, insbesondere eine magnetische
Primäreinheit, und eine gewickelte Sekundäreinheit.
Von Vorteil ist dabei, dass ein robuster erprobter Generator mit
hohem Wirkungsgrad auswählbar ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße
Vorrichtung schematisch dargestellt, wobei die Nabe 6 in der
Gondel 1 drehbar gelagert ist, indem die Nabe 6 mit
der Rotorwelle 4 des Windkraftwerks verbunden ist.
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In
der 2 ist ein beispielhaftes erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel näher dargestellt, wobei der
Pitch-Verstellantrieb 7 als Synchronantrieb, umfassend äußere
Statorwicklung 34 und Dauermagnetring 35, gezeigt
ist.
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In 3 ist
ein vergrößerter Ausschnitt von 2 gezeigt,
der den Synchronantrieb und einen Generator zur Versorgung desselben
zeigt.
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In 4 ist
ein vergrößerter Ausschnitt des Generators gezeigt.
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In 5 ist
ein zur 2 alternatives erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Generator radial
orientiert ist anstatt axial, wie bei 2.
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In 6 ist
ein vergrößerter Ausschnitt aus 5 dargestellt,
der den Pitch-Verstellantrieb 7 als Synchronantrieb, umfassend
die radial orientierte äußere Statorwicklung 34 und
Dauermagnetring 35, und den versorgenden Generator zeigt.
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Bei
dem Windkraftwerk nach 1 ist eine Gondel 1 über
ein Azimutlager drehbar gelagert auf einem Turm, so dass die Gondel
abhängig von der Windrichtung in ihrer Winkellage ausrichtbar
ist, insbesondere auch zum Einstellen der Leistung des Windkraftwerks
unter Berücksichtigung der Windstärke.
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Die
Rotorblätter 8 des Rotors sind in ihrer Längsachse
verstellbar angeordnet und in der Nabe 6 hierzu gelagert über
das Lager 21, wobei die Nabe 6 mit der Rotorwelle 4 verbunden
ist und somit drehbar in der Gondel gelagert ist, wobei die Drehachse die
Vertikale ist.
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In
der Gondel befindet sich der Generator 2, der über
ein Getriebe 3 mit der Rotorwelle 4 verbunden
ist. Die Rotorwelle 4 ist drehbar im Getriebe 3 gelagert.
Des Weiteren befindet sich in der Gondel der als erdverbundenes
Trägerteil ausgeführte, ortsfeste Teil der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur kontaktlosen Energieversorgung. Der Pitchgenerator 5 stellt der
Ansteuerelektronik 9 ein Drehstromsystem zur Verfügung,
welches in eine DC Zwischenkreisspannung gleichgerichtet wird. Die
Ansteuerelektronik wandelt die DC Zwischenkreisspannung in ein frequenzvariables
Drehspannungssystem um, welches die Direktantriebe für
die Rotorblattversstellung ansteuert.
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Am
Ende der Rotorwelle 4 befindet sich die Nabe 6 der
Windkraftmaschine. Diese ist mit der Rotorwelle 4 verbunden
und somit mittels dieser drehbar gelagert gegenüber der
Gondel 1. An der Nabe 6 sind die einzelnen Rotorblätter 8 befestigt.
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In
der 1 ist nur ein Rotorblatt dargestellt. Bei weiteren
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
sind aber mehrere Rotorblätter 8 vorgesehen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel nach 1 mündet
innerhalb der Gondel die Rotorwelle 4 als eintreibende
Welle in ein Getriebe 3, an dessen Abtriebsseite ein Generator 2 zur
Erzeugung von elektrischer Energie angeordnet ist.
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Somit
ist die Ausrichtung der Gondel in Windrichtung optimal ausführbar.
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Darüber
hinaus ist an jedem Rotorblatt 8 ein Pitch-Verstellantrieb 7 angeordnet,
mit dem das Rotorblatt 8 um seine Achse drehbar ist. Auf
diese Weise ist je nach Windstärke oder Windstärkeverlauf oder
sogar abhängig von der Winkelposition des Rotorblatts 8 eine
Winkelverstellung ermöglicht, also eine Anpassung des Pitch-Winkels
an die gewünschte optimale Drehlage.
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Hierzu
ist der Pitch-Verstellantrieb 7 derart drehmomentstark
und dynamisch vorgesehen, dass sogar während einer Umdrehung
der Pitch-Winkel verstellbar. Somit ist bei Rotorblattstellung oben
und unten ein jeweils verschiedener Pitch-Winkel erreichbar. Hierzu
ist der Pitch-Verstellantrieb 7 als Direktantrieb, also
ohne mechanisches Getriebe zwischen Elektromotor und Rotorblatt,
ausgeführt und bewirkt die Drehung des Rotorblatts um seine
Achse.
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Die
Pitch-Verstellantrieb 7 wird versorgt über einen
Pitchgenerator 5, so dass die Versorgung unabhängig
von dem Generator 2 in der Gondel und anderen äußeren
Stromversorgungen ist. Denn der Pitchgenerator erzeugt elektrische
Energie, wenn die Nabe dreht, also Wind die Drehbewegung der Nabe 6 mit
den daran vorgesehenen Rotorblättern 8 verursacht.
Insbesondere bei hoher Windgeschwindigkeit ist eine Pitchwinkel-Verstellung
notwendig, um einen sicheren Zustand erreichbar zu machen. Bei hoher Windgeschwindigkeit
erzeugt der Pitchgenerator sehr viel Energie und ermöglicht
somit gerade dann eine Erreichung des sicheren Zustandes.
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Der
Pitch-Generator besteht in einem Ring angeordnete Dauermagneten,
die an der Nabe vorgesehen sind, wobei dem Ring gegenüber
angeordnete Statorwicklungen am Rotorblatt angeordnet sind. Die
vom Pitch-Generator erzeugte Energie wird dem Pitch-Verstellantrieb
zugeführt, der von einer in der Nabe angeordneten Steuerelektronik 9 angesteuert
wird.
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Der
Pitch-Verstellantrieb 7 umfasst einen Ring von Dauermagneten,
welcher mit dem Rotorblatt verbunden ist, und Statorwicklungen,
die an der Nabe vorgesehen sind und dem Ring gegenüber
stehen. Somit ist der Pitch-Winkel einstellbar, da die Winkellage
des Rings des Pitchwinkel-Verstellantriebs 7 steuerbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird
also ein Teil, insbesondere ein sehr kleiner Teil, der kinetischen
Energie der Nabe samt Rotorblättern mittels des Generators in
elektrische Energie umsetzbar und dem Pitch-Verstellantrieb zuführbar
zur Steuerung des Pitch-Winkels Somit ist die sicherheitsrelevante
Pitchwinkel-Verstellung auch bei äußerem Stromausfall
und gleichzeitigem Sturmwind oder dergleichen einsatzfähig.
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In
der 2 zusammen mit 3 und 4 ist
das Lager 21 gezeigt, mittels welchem das Rotorblatt 8 in
der Nabe, insbesondere deren Nabenteil 32 gelagert vorgesehen
ist. Dieses Nabenteil ist mit der Rotorwelle 4 drehfest
verbunden. Am Nabenteil 32 ist auch die Steuerelektronik 9 befestigt,
so dass diese den Pitch-Verstellantrieb 7 jedes Rotorblatts 8 anzusteuern
vermag, der aus dem Pitch-Generator 7 versorgt wird. Dabei
ist der Pitch-Verstellantrieb 7 aus einem Dauermagnetring 35,
der am Rotorblatt 8 befestigt aufgebaut und dessen Normalenrichtung
parallel zur Rotorblattachse verläuft und der derartig
magnetisiert ist oder aus derartigen Dauermagneten zusammengesetzt
aufgebaut ist, dass in Umfangsrichtung des Rings zu den Statorwicklungen
hin gewandte Nordpole und Südpole aufeinander folgen, also
in Umfangsrichtung eine abwechselnde Magnetisierung vorgesehen ist.
Die axial vor und hinter dem Ring angeordneten Statorwicklungen
sind also als äußere Statorwicklung 34 und
innere Statorwicklung 36 ausgeführt. Somit ist
sogar bei Ausfall einer der Statorwicklungen (34, 36)
ein Drehmoment erzeugbar und eine Pitchwinkel-Verstellung ausführbar. Denn
jeder der Antriebe ist mit entsprechend hohem erzeugbarem Drehmoment
ausgelegt.
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Die
Statorwicklungen werden aus einem jeweiligen Wechselrichter versorgt,
der von der Ansteuerelektronik umfasst ist und dessen Eingangsspannung
vom Pitch-Generator und einem von der Ansteuerelektronik umfassten
Gleichrichter erzeugt wird.
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Die
Statorwicklungen (34, 36) sind an einem Aufnahmeteil 33 angebracht,
das wiederum am Nabenteil 32 befestigt ist.
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Der
Pitch-Generator umfasst einen Dauermagnetring 30, der am
Gondelgehäuse befestigt oder mit diesem fest verbunden
ist. Die Ringachse des Dauermagnetrings 30 entspricht der
Rotorwellenachse. Radial außerhalb, also mit radial größerem Radialabstand
zur Rotorwellenachse, ist eine Statorwicklung 31 angeordnet,
die am Verbindungsteil 37 verbunden und befestigt ist,
das wiederum mit dem Nabenteil 32 drehfest verbunden ist.
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Die
Statorwicklungen (31, 34, 36) sind vorzugsweise
als in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Zahnspulenwicklungen
ausgeführt, also als in Umfangsrichtung aufeinander folgende
Einzelspulen, die auf einem jeweiligen Zahn eines Blechpakets aufgewickelt
sind.
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Bei
der beschriebenen Ausrichtung des Rings 35 verläuft
der Luftspalt zwischen Statorwicklung 34 und Dauermagnetring 35 ringförmig,
wobei die Ringachse parallel zur Rotorwellenachsrichtung ist. Die
Nabe muss bei dieser Ausführung derart gut gelagert und
geführt sein, dass die Abweichungen senkrecht zur Rotorwellenachse
von der Ideallage weg kleiner bleiben als der Luftspalt, da ansonsten Kollision
auftreten kann.
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Beim
Ausführungsbeispiel nach 5 zusammen
mit 6 ist der Dauermagnetring 35 derart angeordnet,
dass die Ringachse in Rotorwellenachsrichtung ausgerichtet ist.
Die axial gegenüber angeordnete Statorwicklung 34 ist
direkt am Nabenteil 32 befestigt. Bei dieser Ausrichtung
des Rings ist also die Normalenrichtung der Luftspaltebene zwischen Statorwicklung 34 und
Dauermagnetring 35 parallel zur Rotorwellenachsrichtung.
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Der
Pitch-Generator ist unverändert wie bei 2, 3, 4 ausgeführt.
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Bei
dieser Ausrichtung des Dauermagnetrings 35 ist wegen der
ebenen Ausformung des Luftspaltes eine größere
Abweichung der Nabe quer zur Rotorwellenachse tolerierbar.
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Außerdem
ist die Ausführung nach 5 zusammen
mit 6 in Rotorwellenachsrichtung kompakter.
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- 1
- Gondel
- 2
- Generator
- 3
- Getriebe
- 4
- Rotorwelle
- 5
- Pitchgenerator
- 6
- Nabe
- 7
- Pitch-Verstellantrieb
- 8
- Rotorblatt
- 9
- Steuerelektronik
- 21
- Lager
- 30
- Dauermagnetring
- 31
- Statorwicklung
- 32
- Nabenteil
- 33
- Aufnahmeteil
- 34
- äußere
Statorwicklung
- 35
- Dauermagnetring
- 36
- innere
Statorwicklung
- 37
- Verbindungsteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004017323
A1 [0003]