專利名稱：用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片變槳驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片變槳驅(qū)動器，其帶有至少一個具有電動機殼體的電動機，該電動機與變流器導(dǎo)電地并且與風(fēng)輪葉片機械地耦連，該風(fēng)輪葉片可借助電動機繞葉片軸線旋轉(zhuǎn)，其中，借助變流器控制或調(diào)節(jié)電動機。
背景技術(shù)：
一種這樣的驅(qū)動器例如由DE 103 38 127 B4已知。在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中使用帶有電動機和變流器的葉片變槳驅(qū)動器(葉片角度調(diào)節(jié)驅(qū)動器)作為葉片變槳系統(tǒng)(葉片角度調(diào)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng))來調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉片的葉片位置。在此，葉片變槳驅(qū)動器既可以基于直流電又可以基于交流電設(shè)計?；谥绷麟姷娜~片變槳驅(qū)動器尤其包括直流變流器和直流電動機，例如形式為串勵電機、并勵電機或復(fù)勵電機?；诮涣麟姷娜~片變槳驅(qū)動器尤其包括一個帶或不帶矢量定向的調(diào)節(jié)裝置的變頻器和一個三相交流電機，例如形式為異步電機或同步電機。可選地，基于交流電的葉片變槳驅(qū)動器包括一個伺服變頻器和一個同步電機或也包括經(jīng)過整流的直流電機。所使用的變流器被裝入軸向機柜(Achsschrank)中，葉片變槳驅(qū)動器的其它部件也安裝在其中。變流器與配屬電動機的連接通過軸向機柜中的電纜線路以及軸向機柜外的插頭和導(dǎo)線進行。對于在變流器中實現(xiàn)的、用于調(diào)節(jié)電動機軸的位置和轉(zhuǎn)速以及用于評估電動機溫度的調(diào)整回路，各實測值由安裝在電動機上的部件提供，它們例如包括絕對角度編碼器(例如普通集成編碼器)、正弦-余弦信號發(fā)生器(Sinus-Cosinus-Geber)、測速發(fā)電機、溫度探頭(TemperaturfUhler) 和/或其它組件。所述部件通過電纜線路和插頭連接到軸向機柜，并且通過軸向機柜內(nèi)的電纜線路連接到變流器。為調(diào)節(jié)電動機所需的實測值受到干擾，因此由這些部件形成實測值的速率不能被利用和/或?qū)崪y值本身可能變化。由此需要附加的耗費來抑制干擾和進行外部的避雷保護。機柜內(nèi)電纜線路的線路安排導(dǎo)致產(chǎn)生可能影響實測值信號傳輸?shù)母蓴_影響，因此連接到電動機的導(dǎo)線(包括功率電纜和實測值電纜)屏蔽地設(shè)計。此外，需要在軸向機柜中為變流器設(shè)置足夠大的安裝空間，其中，機柜可供使用的安裝空間非常有限。變流器在軸向機柜中產(chǎn)生必須導(dǎo)出的附加損耗功率。此外，軸向機柜中其它部件的損耗功率導(dǎo)致電子部件的環(huán)境溫度在不利的情況下可能非常高(例如到80°C )。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，減小本文開頭所述類型的葉片變槳驅(qū)動器對于軸向機柜的空間需求并且減少電纜線路的耗費。優(yōu)選還應(yīng)該減小安裝在電動機上的部件對信號導(dǎo)線的干擾影響。該技術(shù)問題按本發(fā)明通過一種用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片變槳驅(qū)動器解決，其帶有至少一個具有電動機殼體的電動機，該電動機與變流器(例如變頻器)導(dǎo)電地并且與風(fēng)輪葉片機械地耦連，該風(fēng)輪葉片可借助電動機繞葉片軸線旋轉(zhuǎn)，其中，借助變流器控制或調(diào)節(jié)電動機，并且其中，電動機和變流器組成一個結(jié)構(gòu)單元。由于電動機和變流器構(gòu)成一個優(yōu)選是緊湊的結(jié)構(gòu)單元，所以可以將軸向機柜設(shè)計得更小或者甚至取消該軸向機柜，從而在風(fēng)輪輪轂中需要更少的安裝空間。因為多條通常在軸向機柜和電動機之間延伸的電導(dǎo)線現(xiàn)在可以布設(shè)在所述結(jié)構(gòu)單元之內(nèi)或之上，所以可減少用于避雷保護措施和電纜屏蔽的耗費。此外，可將電動機和變流器之間的電纜線路保持得較短。安裝在電動機上的部件對信號導(dǎo)線的干擾影響可以被顯著減小，這提高了葉片變槳驅(qū)動器的功能安全性。通過減小安裝空間需求和電纜線路耗費以及通過縮小甚至取消軸向機柜，可以明顯減少運轉(zhuǎn)耗費和制造成本。按照本發(fā)明第一種可選方案，變流器布置并且尤其是固定在電動機殼體中。變流器所需的安裝空間例如可由此提供，即增大電動機體積和/或沿軸向延長電動機。為此尤其是增大電動機殼體的容積和/或沿軸向延長電動機殼體。變流器可以在一個變流器殼體中或不用附加殼體地布置在電動機殼體中。按照第二種可選方案，變流器布置并且尤其是固定在一個固定于電動機殼體上的變流器殼體中。變流器殼體優(yōu)選構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。變流器殼體優(yōu)選與電動機殼體直接連接或在中間連接有與電動機殼體固定相連的通風(fēng)機殼體的情況下與電動機殼體連接。按照本發(fā)明的一種可能的設(shè)計方案，變流器殼體與電動機殼體的連接在中間不連接被動冷卻體的情況下進行。但變流器殼體與電動機殼體的連接也可以在中間連接被動冷卻體的情況下進行。變流器殼體可以安裝在電動機殼體上并且尤其沿電動機殼體縱軸線的方向延伸。 變流器殼體例如安裝在電動機殼體的外周表面上?？蛇x地，變流器殼體可以橫向于電動機殼體縱軸線或電動機軸線布置并且尤其橫向于電動機殼體縱軸線延伸。變流器殼體例如布置在電動機殼體的端側(cè)區(qū)域之上或之內(nèi)，并且支承安裝在例如電動機殼體端側(cè)壁的區(qū)域之上或之內(nèi)。電動機優(yōu)選包括一個可繞電動機軸線旋轉(zhuǎn)地支承在電動機殼體上的電動機軸，該電動機軸優(yōu)選在中間連接傳動裝置的情況下尤其與風(fēng)輪葉片機械地耦連。電動機軸優(yōu)選可借助電動機繞電動機軸線旋轉(zhuǎn)。電動機軸尤其沿軸向延伸，其中，橫向或垂直于軸向延伸的方向尤其稱為徑向。電動機殼體的縱軸線優(yōu)選沿軸向延伸。尤其是電動機殼體的縱軸線與電動機軸線重合。電動機殼體優(yōu)選沿軸向在兩側(cè)由端側(cè)壁封閉，其中，端側(cè)壁優(yōu)選由軸承端蓋構(gòu)成。電動機軸尤其可繞電動機軸線旋轉(zhuǎn)地支承在電動機殼體的兩個端側(cè)壁上，并且優(yōu)選貫穿兩個或一個端側(cè)壁。電動機可以設(shè)計為直流電機或三相交流電機。直流電機尤其構(gòu)成例如作為串勵電機、并勵電機或復(fù)勵電機運行的直流電動機。三相交流電機優(yōu)選設(shè)計為異步電機或同步電機或經(jīng)過整流的直流電機。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，設(shè)有一個冷卻電動機和變流器的冷卻裝置，該冷卻裝置尤其構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分并且例如設(shè)置在該結(jié)構(gòu)單元之上或之內(nèi)。由此可以取消用于電動機和變流器的單獨的冷卻裝置，從而可以減少制造成本。冷卻裝置優(yōu)選是主動冷卻裝置。該冷卻裝置尤其包括至少一個通風(fēng)機，該通風(fēng)機產(chǎn)生冷卻電動機和變流器的冷卻空氣流。優(yōu)選這樣驅(qū)動通風(fēng)機，使得冷卻空氣流首先冷卻變流器，然后冷卻電動機。由此可以考慮到設(shè)置在變流器中的半導(dǎo)體構(gòu)件通常比電動機對溫度更加敏感。但冷卻空氣流也可以首先冷卻電動機，然后冷卻變流器，或者該冷卻空氣流同時冷卻變流器和電動機。冷卻裝置優(yōu)選包括其中布置有通風(fēng)機的通風(fēng)機殼體。通風(fēng)機殼體優(yōu)選構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，通風(fēng)機具有通風(fēng)機葉輪，該通風(fēng)機葉輪優(yōu)選支承通風(fēng)機葉片。通風(fēng)機葉輪尤其可繞通風(fēng)機軸線旋轉(zhuǎn)地支承在電動機殼體之內(nèi)或之上、通風(fēng)機殼體之內(nèi)或之上或者變流器殼體之內(nèi)或之上。通風(fēng)機可以布置在電動機軸線的軸向延長線上。通風(fēng)機例如布置在電動機的端側(cè)區(qū)域之上或之內(nèi)，尤其是電動機殼體的端側(cè)壁區(qū)域之上或之內(nèi)。通風(fēng)機優(yōu)選布置在電動機和變流器之間。由此可以實現(xiàn)特別細(xì)長的結(jié)構(gòu)。此外，通風(fēng)機可以橫向于電動機軸線和/或電動機殼體布置。在此，產(chǎn)生的冷卻空氣流可以經(jīng)過一個或多個轉(zhuǎn)向元件既冷卻電動機又冷卻變流器和/或變流器殼體。通風(fēng)機例如與電動機殼體在徑向上間隔一定距離地布置。按照第一種可選方案，通風(fēng)機軸線平行于電動機軸線延伸或者與電動機軸線重合。按照第二種可選方案，通風(fēng)機軸線橫向于或傾斜于電動機軸線延伸。通風(fēng)機殼體可以布置在電動機軸線的軸向延長線上。通風(fēng)機殼體例如布置在電動機的端側(cè)區(qū)域之上或之內(nèi)，尤其是電動機殼體的端側(cè)壁區(qū)域之上或之內(nèi)。通風(fēng)機殼體優(yōu)選布置在電動機殼體和變流器殼體之間。此外，通風(fēng)機殼體可以完全地或部分地橫向于電動機軸線和/或電動機殼體布置。通風(fēng)機殼體或其一部分例如沿徑向遠(yuǎn)離電動機殼體延伸。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，電動機殼體完全地或部分地布置在通風(fēng)機殼體之內(nèi)。通風(fēng)機殼體優(yōu)選構(gòu)成或包括一條沿軸向延伸的管道，電動機殼體布置在該管道中。電動機殼體尤其沿軸向從該管道中伸出。由此可以沿著電動機殼體在軸向上導(dǎo)引冷卻空氣流。 按照本發(fā)明的一種設(shè)計方案，通風(fēng)機殼體包括一個通入所述管道并且沿徑向延伸的第二管道，在該第二管道中尤其布置有通風(fēng)機。電動機優(yōu)選包括至少一個暴露在冷卻空氣流中的冷卻體。冷卻體尤其具有由冷卻空氣流冷卻的散熱片。為此，冷卻空氣流可以穿過或經(jīng)由散熱片流動。冷卻空氣流尤其沿著散熱片，優(yōu)選沿軸向流動。散熱片優(yōu)選設(shè)置在電動機殼體上，優(yōu)選在電動機殼體的外周上。 變流器優(yōu)選包括至少一個暴露在冷卻空氣流中的冷卻體。該冷卻體優(yōu)選具有由冷卻空氣流冷卻的散熱片。冷卻空氣流例如穿過或經(jīng)由變流器的散熱片流動。冷卻空氣流尤其沿著變流器的散熱片，優(yōu)選沿軸向或徑向流動。變流器的散熱片優(yōu)選設(shè)置在變流器殼體之上或之內(nèi)、通風(fēng)機殼體之上或之內(nèi)和/或電動機殼體之上或之內(nèi)。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，設(shè)有一個或多個轉(zhuǎn)向元件，借助這些轉(zhuǎn)向元件將冷卻空氣流輸送給電動機的冷卻體和/或變流器的冷卻體。按照第一種變型方案，借助電動機軸驅(qū)動通風(fēng)機。因此，通風(fēng)機葉輪優(yōu)選借助電動機軸繞通風(fēng)機軸線旋轉(zhuǎn)。這種變型方案的優(yōu)點是通風(fēng)機不需要單獨的驅(qū)動器。通風(fēng)機葉輪優(yōu)選抗扭轉(zhuǎn)地與電動機軸連接。通風(fēng)機葉輪尤其支承安裝在電動機軸或電動機軸的凸起上。通風(fēng)機軸線優(yōu)選與電動機軸線重合。按照第二種變型方案，通風(fēng)機借助一個單獨的通風(fēng)機驅(qū)動器驅(qū)動。通風(fēng)機驅(qū)動器優(yōu)選包括一個驅(qū)動通風(fēng)機的通風(fēng)機電機。因此，通風(fēng)機葉輪優(yōu)選借助通風(fēng)機驅(qū)動器，尤其借助通風(fēng)機電機繞通風(fēng)機軸線旋轉(zhuǎn)。這種單獨驅(qū)動的通風(fēng)機也稱為外力通風(fēng)式通風(fēng)機(FremdlUfter)，其優(yōu)點是可以與電動機轉(zhuǎn)速無關(guān)地調(diào)節(jié)冷卻空氣流。這尤其在電動機經(jīng)常以較小的轉(zhuǎn)速運行時是有利的。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，變流器包括一個輸入級和一個連接在該輸入級之后的輸出級，該輸出級在輸出側(cè)與電動機導(dǎo)電地耦連。輸入級優(yōu)選是進行整流的輸入級，例如是一個整流器。此外，輸入級可設(shè)計為適用于單相或多相的輸入電流。輸入電流尤其是單相或多相的交流電流，并且優(yōu)選由交流電源提供，因此輸入級優(yōu)選在輸入側(cè)與交流電源耦連， 其優(yōu)選是單相或多相的交流電源。交流電源可通過電網(wǎng)提供。輸入級優(yōu)選包括整流構(gòu)件， 例如二極管和/或晶閘管。但所述構(gòu)件也可以包括晶體管，例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。 輸入級可以設(shè)計為無源控制式整流器或可有源控制的整流器。輸出級尤其將優(yōu)選構(gòu)成電動機運行電流的輸出電流輸出給電動機。輸出電流可以是直流電流，例如形式為脈沖信號或脈沖波調(diào)制信號。可選地，輸出電流可以是單相或多相的交流電流，因此輸出級優(yōu)選設(shè)計為逆變器。輸出級優(yōu)選構(gòu)成晶體管輸出級，因此其包括晶體管，優(yōu)選是絕緣柵雙極晶體管。輸入級尤其通過一個直流中間電路與晶體管輸出級導(dǎo)電地耦連。直流中間電路優(yōu)選包括至少一個中間電路電容器。該中間電路優(yōu)選還尤其通過一個或多個(例如包括一個或多個二極管或由這些二極管構(gòu)成的)連接元件與一個備用電源系統(tǒng)(Backup-System)導(dǎo)電地連接，該備用電源系統(tǒng)例如包括一個或多個蓄電池和/或電容器(如超級電容)，從而確保在輸入級的電源出現(xiàn)故障時電動機也能運行。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，設(shè)有控制變流器的變流器控制設(shè)備，其中，該變流器控制設(shè)備尤其構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分并且優(yōu)選與該結(jié)構(gòu)單元固定連接。變流器控制設(shè)備例如布置在變流器殼體和/或電動機殼體中。按照一種可選方案，變流器控制設(shè)備布置在單獨的控制設(shè)備殼體中并且尤其固定在其中，該控制設(shè)備殼體優(yōu)選與電動機殼體和/或通風(fēng)機殼體和/或變流器殼體固定連接?？刂圃O(shè)備殼體優(yōu)選構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。 變流器控制設(shè)備優(yōu)選配屬于變流器。變流器控制設(shè)備尤其與輸出級導(dǎo)電地連接并且控制該輸出級。此外，只要輸入級設(shè)計為可控的，變流器控制設(shè)備可以與輸入級導(dǎo)電地連接并且控制該輸入級。變流器控制設(shè)備優(yōu)選包括至少一個調(diào)節(jié)電動機的至少一個運行參數(shù)的調(diào)節(jié)裝置，所述至少一個運行參數(shù)例如包括電動機軸的角位置、電動機軸的轉(zhuǎn)速和/或電動機的運行電流。因此，變流器控制設(shè)備優(yōu)選與至少一個設(shè)置在電動機上并且測量所述至少一個電動機運行參數(shù)的傳感器導(dǎo)電地耦連。該至少一個傳感器有利地包括或構(gòu)成一個位置傳感器，借助該位置傳感器可以檢測到電動機軸相對于電動機殼體的位置和/或電動機軸相對于電動機殼體的位置變化。在此，所述位置尤其描述電動機軸相對電動機殼體繞電動機軸線的扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)位置或角位置)。位置傳感器例如包括或構(gòu)成一個絕對的角度編碼器、一個增量傳感器 (Inkrementalgeber)或一個分解器(Resolver)。優(yōu)選借助位置傳感器也可以檢測電動機軸的轉(zhuǎn)速。按照本發(fā)明的一種設(shè)計方案，所述至少一個傳感器包括或構(gòu)成一個用于檢測電動機軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計。可以作為位置傳感器和/或一個或多個其它傳感器的補充或替代設(shè)置轉(zhuǎn)速計。因此，所述至少一個傳感器優(yōu)選包括絕對角度編碼器或增量傳感器或分解器和 /或必要時附加地包括轉(zhuǎn)速計，例如正弦-余弦信號發(fā)生器、測速發(fā)電機或分解器。優(yōu)選可以借助所述至少一個傳感器，尤其借助位置傳感器檢測當(dāng)前旋轉(zhuǎn)位置的變化或電動機軸的角位置并且形成相應(yīng)的、優(yōu)選形式為實測值信號的實測值。按照本發(fā)明的一種擴展設(shè)計，變流器控制設(shè)備包括一個調(diào)節(jié)電動機軸角位置的位置調(diào)節(jié)裝置。由位置傳感器，尤其由絕對角度編碼器、增量傳感器或分解器為位置調(diào)節(jié)裝置提供電動機軸當(dāng)前的角位置(角位置實測值)。變流器控制設(shè)備優(yōu)選包括一個調(diào)節(jié)電動機軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置。由轉(zhuǎn)速計和/或位置傳感器為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置提供電動機軸當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。變流器控制設(shè)備優(yōu)選包括至少一個監(jiān)測電動機溫度的溫度監(jiān)測裝置。因此，變流器控制設(shè)備優(yōu)選與至少一個設(shè)置在電動機上并且測量電動機溫度的溫度傳感器導(dǎo)電地耦連。由溫度傳感器為溫度監(jiān)測裝置提供當(dāng)前的電動機溫度(溫度實測值)。按照本發(fā)明的一種設(shè)計方案，設(shè)有一個與變流器和/或變流器控制設(shè)備耦連并且優(yōu)選與所述結(jié)構(gòu)單元間隔地布置的控制裝置，借助該控制裝置控制變流器和/或變流器控制設(shè)備。所述控制裝置例如是上級的葉片變槳系統(tǒng)的和/或上級的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備控制裝置的一部分。在此，葉片變槳系統(tǒng)優(yōu)選理解為這樣一種系統(tǒng)，其包括多個葉片變槳驅(qū)動器，多個風(fēng)輪葉片可借助這些葉片變槳驅(qū)動器繞其葉片軸線旋轉(zhuǎn)。為此，每個葉片變槳驅(qū)動器優(yōu)選與各自的風(fēng)輪葉片機械地耦連。這些葉片變槳驅(qū)動器尤其由按本發(fā)明的葉片變槳驅(qū)動器構(gòu)成并且優(yōu)選相同地構(gòu)造。所述結(jié)構(gòu)單元尤其固定在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一個包括風(fēng)輪葉片的風(fēng)輪之上或之內(nèi)， 該風(fēng)輪優(yōu)選通過風(fēng)的作用繞風(fēng)輪軸線旋轉(zhuǎn)。所述結(jié)構(gòu)單元優(yōu)選支承安裝在風(fēng)輪的風(fēng)輪輪轂之上或之內(nèi)，風(fēng)輪葉片可繞葉片軸線旋轉(zhuǎn)地支承在該風(fēng)輪輪轂上，葉片軸線優(yōu)選橫向于或基本上橫向于風(fēng)輪軸線延伸。按照本發(fā)明的一種設(shè)計方案，變流器集成在電動機之內(nèi)或之上。電動機和變流器尤其構(gòu)成一個單元。因此，變流器的集成通過裝入電動機中或通過安裝在電動機上實現(xiàn)。變流器所需的安裝空間例如通過擴大電動機體積、通過沿軸向延長電動機或沿軸向在電動機上安裝變流器殼體或通過沿徑向在電動機上安裝變流器殼體實現(xiàn)。優(yōu)選通過利用現(xiàn)有的電動機冷卻裝置由此進行變流器的冷卻，即，冷卻空氣流尤其首先穿過或經(jīng)由相應(yīng)構(gòu)造的變流器散熱片并且接著穿過或經(jīng)由電動機散熱片導(dǎo)引。在此，尤其這樣設(shè)計空氣的導(dǎo)引，從而實現(xiàn)最佳的冷卻效果。通風(fēng)機優(yōu)選設(shè)計為外力通風(fēng)式通風(fēng)機。但視所需的電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍而定，通風(fēng)機也可以設(shè)計為自通風(fēng)式通風(fēng)機(EigenlUfter)，尤其形式為布置在電動機軸上的通風(fēng)機葉片。通過利用現(xiàn)有的電動機冷卻裝置可以節(jié)省構(gòu)造空間和成本。按本發(fā)明的驅(qū)動器尤其用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，優(yōu)選作為帶有直流電動機(串勵電機、并勵電機或復(fù)勵電機)、三相交流電機(異步電機或同步電機)或經(jīng)過整流的直流電機的葉片變槳驅(qū)動器。
本發(fā)明尤其具有以下優(yōu)點-可以顯著減小/防止實際信號的干擾影響，從而實現(xiàn)了葉片變槳系統(tǒng)更高的功能安全性。-可以減少避雷保護措施。-風(fēng)輪輪轂中的軸向機柜可以設(shè)計得更小或完全取消，從而縮小了風(fēng)輪輪轂中所需的安裝空間。-可以顯著簡化布線。
-可以減少運行耗費。-可以減少葉片變槳系統(tǒng)的制造成本。本發(fā)明還涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其帶有一個通過風(fēng)的作用可繞風(fēng)輪軸線旋轉(zhuǎn)的、包括一個風(fēng)輪輪轂和多個支承在風(fēng)輪輪轂上的風(fēng)輪葉片的風(fēng)輪，風(fēng)輪葉片分別沿一條橫向于或基本上橫向于風(fēng)輪軸線延伸的葉片軸線的方向從風(fēng)輪輪轂處延伸出去，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備還帶有至少一個葉片變槳驅(qū)動器，其包括至少一個具有電動機殼體的電動機，該電動機與變流器導(dǎo)電地并且與風(fēng)輪葉片之一機械地耦連，風(fēng)輪葉片可借助電動機繞其葉片軸線旋轉(zhuǎn)，借助變流器控制和/或調(diào)節(jié)電動機，其中，電動機和變流器組合為一個結(jié)構(gòu)單元。 葉片變槳驅(qū)動器尤其是一個按本發(fā)明的葉片變槳驅(qū)動器，并且可以按照所有與此關(guān)聯(lián)地進行闡述的設(shè)計方案擴展設(shè)計。


以下參照附圖借助優(yōu)選實施形式闡述本發(fā)明。在附圖中圖1是帶有按本發(fā)明的葉片變槳驅(qū)動器的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的示意圖；圖2是按本發(fā)明第一種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器之一的立體圖；圖3是剖切按圖2的葉片變槳驅(qū)動器的縱剖面；圖4是剖切按圖2的葉片變槳驅(qū)動器的縱剖面，其中，該圖相對于圖3繞電動機軸線旋轉(zhuǎn)了 90° ；圖5是按圖2的葉片變槳驅(qū)動器的示意電路圖；圖6是按本發(fā)明第二種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器的示意圖；圖7是按本發(fā)明第三種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器的示意圖；圖8是按本發(fā)明第四種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1，其中，豎立在地基2上的塔筒3在其遠(yuǎn)離地基2的一端與機艙4連接。機艙4包括機架5，風(fēng)輪6可繞風(fēng)輪軸線7旋轉(zhuǎn)地支承在機架5上，風(fēng)輪 6具有風(fēng)輪輪轂8和與風(fēng)輪輪轂連接的風(fēng)輪葉片9和10，這兩個風(fēng)輪葉片分別可繞其葉片軸線11或12相對于風(fēng)輪輪轂8旋轉(zhuǎn)。每個風(fēng)輪葉片9和10分別與一個葉片變槳驅(qū)動器 13或14機械地耦連，各風(fēng)輪葉片可借助該葉片變槳驅(qū)動器繞配屬的葉片軸線旋轉(zhuǎn)。風(fēng)輪6 與一個布置在機艙4內(nèi)并且固定在機架5上的發(fā)電機16機械地耦連。風(fēng)輪6通過風(fēng)15的作用繞其風(fēng)輪軸線7旋轉(zhuǎn)，其中，風(fēng)輪6的旋轉(zhuǎn)能量有一大部分借助發(fā)電機16轉(zhuǎn)化為電能。 為了使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1受控地運行，設(shè)有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備控制裝置17，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備控制裝置還控制葉片變槳驅(qū)動器13和14。圖2以立體圖示出了葉片變槳驅(qū)動器13，其包括一個帶有電動機殼體19的電動機 18，在電動機殼體19上固定有通風(fēng)機殼體20。在通風(fēng)機殼體20上固定有變流器殼體21， 因此通風(fēng)機殼體20沿軸向22布置在電動機殼體19和變流器殼體21之間。電動機18包括電動機軸23，其可相對于電動機殼體19繞一條沿軸向22延伸的電動機軸線M旋轉(zhuǎn)。電動機軸23與風(fēng)輪葉片9機械地耦連，而電動機殼體19借助固定凸緣25固定在風(fēng)輪輪轂8 上。在變流器殼體21中布置有變流器26 (參見圖6)，因此電動機18和變流器沈組合為一個結(jié)構(gòu)單元。電動機殼體19包括多個用于冷卻電動機18的散熱片27。圖3示出剖切葉片變槳驅(qū)動器13的縱剖面，因此可以看到布置在通風(fēng)機殼體20 內(nèi)的通風(fēng)機觀，借助電動機軸23驅(qū)動該通風(fēng)機28。通風(fēng)機28產(chǎn)生從外部進入變流器殼體 21并且流經(jīng)該變流器殼體的冷卻空氣流四。在此，冷卻空氣流四沿著變流器沈布置在變流器殼體21中的散熱片31流動，以使該變流器被冷卻。然后冷卻空氣流四經(jīng)由變流器殼體21與通風(fēng)機殼體20之間導(dǎo)流的連接部分70進入通風(fēng)機殼體20，該通風(fēng)機殼體20相對于冷卻空氣流四與變流器殼體導(dǎo)流地連接。冷卻空氣流四在通風(fēng)機殼體20中借助導(dǎo)流壁30徑向向外導(dǎo)引，在散熱片27的區(qū)域中流出通風(fēng)機殼體20并且在電動機殼體19外部在軸向22上沿著電動機18的散熱片27流動，以使該電動機18被冷卻。因此冷卻空氣流 29既冷卻變流器沈又冷卻電動機18。在此，徑向理解為橫向于軸向22的方向。為了使冷卻空氣流四進入變流器殼體21，在該變流器殼體中設(shè)有一個或多個開口 32，并且為了使冷卻空氣流四流出通風(fēng)機殼體20，在該通風(fēng)機殼體中設(shè)有一個或多個開口 33。因為通風(fēng)機28由電動機軸23驅(qū)動，所以冷卻空氣流四的流動方向與電動機軸23 的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。按照圖3，電動機軸23沿箭頭60的方向繞電動機軸線M旋轉(zhuǎn)，因此通過使電動機軸23的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)可以致使冷卻空氣流四反向流動。電動機殼體19包括兩個軸承端蓋53和M，借助這兩個軸承端蓋沿軸向在兩側(cè)封閉電動機殼體19，其中，電動機軸23可繞電動機軸線M旋轉(zhuǎn)地支承在軸承端蓋53和M 中。按照這種實施形式，軸承端蓋討同時還構(gòu)成導(dǎo)流壁30。通風(fēng)機28包括一個帶有通風(fēng)機葉片35的通風(fēng)機葉輪34，其中，通風(fēng)機葉輪34抗扭轉(zhuǎn)地與電動機軸23連接。通風(fēng)機葉輪34還包括一個同樣用于沿徑向?qū)б鋮s空氣流四的導(dǎo)流壁36。電動機18具有一個與電動機殼體19剛性連接的定子37以及一個可以相對于該定子繞電動機軸線M旋轉(zhuǎn)并且包括電動機軸23的轉(zhuǎn)子38。定子37和轉(zhuǎn)子38分別帶有僅示意性示出的繞組39或40。圖4示出了剖切葉片變槳驅(qū)動器13的縱剖面圖，其相對于圖3的視圖繞電動機軸線旋轉(zhuǎn)了 90°。在由電動機殼體19、通風(fēng)機殼體20和變流器殼體21構(gòu)成的殼體裝置上支承有一個固定在其上的控制設(shè)備殼體55，其中布置并且固定有一個與變流器沈?qū)щ姷剡B接的、控制該變流器沈的變流器控制設(shè)備46。圖5示出變流器沈的示意電路圖，該變流器具有輸入級41和晶體管輸出級42，該晶體管輸出級通過一個包括電容器56的直流中間電路43與輸入級41導(dǎo)電地連接。借助交流電源44將多相交流電流輸送給輸入級41，該交流電流被作為整流器工作的輸入級41 整流并且作為直流電流輸送到直流中間電路43。由直流中間電路43供電的輸出級42包括由變流器控制設(shè)備46控制的晶體管45，因此借助受控的晶體管45為電動機18提供工作電流47。變流器控制設(shè)備46包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置49、位置調(diào)節(jié)裝置57和溫度監(jiān)測裝置50， 其中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置49與轉(zhuǎn)速計51、位置調(diào)節(jié)裝置57與位置傳感器58 (例如形式為絕對角度編碼器)并且溫度監(jiān)測裝置50與溫度傳感器52導(dǎo)電地連接。轉(zhuǎn)速計51、位置傳感器 58和溫度傳感器52布置在電動機18上，其中，轉(zhuǎn)速計51測量電動機軸23的轉(zhuǎn)速，位置傳感器58測量電動機軸23的角位置并且溫度傳感器52測量電動機18的溫度。測得的參數(shù)被作為實測值提供給各調(diào)節(jié)或監(jiān)測裝置。此外，借助位置傳感器58還可以在測量角位置之外附加地測量轉(zhuǎn)速。在這種情況下可以取消轉(zhuǎn)速計。變流器控制設(shè)備46還與一個控制該變流器控制設(shè)備46的外部控制裝置48導(dǎo)電地連接。例如可以借助控制裝置48為調(diào)節(jié)裝置57提供額定值。外部控制裝置48優(yōu)選由風(fēng)力發(fā)電設(shè)備控制裝置17構(gòu)成。圖6示出了按本發(fā)明第二種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器13的示意圖，其中，與第一種實施形式相同或相似的特征用與在第一種實施形式中相同的附圖標(biāo)記表示。與第一種實施形式的區(qū)別在于，通風(fēng)機葉輪未與電動機軸23連接，而是通過布置并且固定在通風(fēng)機殼體20中的單獨的通風(fēng)機電動機59驅(qū)動。此外，變流器控制設(shè)備46布置在變流器殼體21 中，因此變流器控制設(shè)備46不需要單獨的控制設(shè)備殼體。除去這些區(qū)別，第二種實施形式的結(jié)構(gòu)與第一種實施形式相同，因此對于第二種實施形式的進一步說明可參照對第一種實施形式的說明。圖7示出了按本發(fā)明第三種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器13的示意圖，其中，與第一種實施形式相同或相似的特征用與在第一種實施形式中相同的附圖標(biāo)記表示。與第一種實施形式的區(qū)別在于，電動機18及其散熱片27布置在一個由通風(fēng)機殼體20構(gòu)成的并且沿軸向22延伸的管道61中，電動機18沿軸向延伸出該管道61。此外，變流器殼體21安裝在電動機殼體19上并且在中間連接冷卻體62的情況下與該電動機殼體19連接，冷卻體62配屬于變流器26并且優(yōu)選與電動機殼體19或變流器殼體21構(gòu)成一個材料單元。因此，變流器殼體21在中間連接冷卻體62在電動機殼體19的外周表面64上的情況下予以固定。通風(fēng)機觀布置在電動機殼體19的一個端側(cè)上并且由電動機軸23驅(qū)動，其中，在通風(fēng)機殼體 20中設(shè)有切口 63，冷卻體62延伸穿過該切口。此外在通風(fēng)機殼體20的端側(cè)設(shè)有開口 65， 冷卻空氣流四可以通過該開口從外部環(huán)境進入通風(fēng)機殼體20中。因為通風(fēng)機28由電動機軸23驅(qū)動，所以電動機軸23旋轉(zhuǎn)方向的反轉(zhuǎn)使得冷卻空氣流四反向流動。由于電動機18的散熱片27布置在管狀的通風(fēng)機殼體20中，所以冷卻空氣流四被強制地在軸向22上沿著散熱片27導(dǎo)引并且不會沿徑向偏移。此外，支承安裝在電動機殼體19上的冷卻體62由冷卻空氣流四冷卻，因此通過冷卻空氣流四對變流器沈和/或變流器殼體21以及電動機18和/或電動機殼體19同時進行冷卻。在變流器殼體21背離電動機18的一側(cè)上設(shè)有散熱片66，它們附加地有助于冷卻變流器26。此外，變流器控制設(shè)備46布置在變流器殼體21中。按照第三種實施形式的一種擴展設(shè)計，帶有第二變流器的第二變流器殼體可以在中間連接第二冷卻體的情況下與電動機殼體19連接，因此變流器是有盈余的。這種盈余尤其在變流器之一損壞而不能立即更換時是有利的。這兩個變流器殼體優(yōu)選相對于電動機軸線M沿直徑相對置地布置。對第三種實施形式的進一步說明可參照對前述實施形式的說明。圖8示出了按本發(fā)明第四種實施形式的葉片變槳驅(qū)動器13的示意圖，其中，與第一種實施形式相同或相似的特征用與在第一種實施形式中相同的附圖標(biāo)記表示。與第一種實施形式的區(qū)別在于，電動機18及其散熱片27布置在一個由通風(fēng)機殼體20構(gòu)成的并且沿軸向22延伸的管道61中，電動機18沿軸向延伸出該管道61。變流器殼體21布置在電動機18的一個端側(cè)上、沿徑向延伸并且尤其固定在電動機殼體19的軸承端蓋M上。通風(fēng)機
11殼體20包括一個沿徑向延伸并且通入管道61中的管道67，其中布置有通風(fēng)機觀，該通風(fēng)機28具有單獨的通風(fēng)機電動機59，通風(fēng)機葉輪34借助該通風(fēng)機電動機繞一條橫向于軸向 22延伸的通風(fēng)機軸線68旋轉(zhuǎn)。因此通風(fēng)機28橫向于電動機殼體19布置。在通風(fēng)機殼體 20中設(shè)有切口 63，變流器沈的一個尤其配設(shè)有散熱片31的冷卻體62穿過該切口伸入管道67中。此外，在管道67的端側(cè)設(shè)有開口 65，冷卻空氣流四可以穿過該開口從外部環(huán)境進入通風(fēng)機殼體20中。在通風(fēng)機殼體20中布置有轉(zhuǎn)向元件69，借助該轉(zhuǎn)向元件將尤其沿徑向流入電動機殼體19的冷卻空氣流四轉(zhuǎn)入軸向22流動。轉(zhuǎn)向元件69在此構(gòu)成了變流器殼體21的一部分，但可選地，轉(zhuǎn)向元件69也可以設(shè)置在電動機殼體19或通風(fēng)機殼體20 上。此外可以設(shè)置附加的轉(zhuǎn)向元件。由于電動機18的散熱片27布置在通風(fēng)機殼體20中，所以冷卻空氣流四被強制地在軸向22上沿著散熱片27導(dǎo)引并且不會沿徑向偏移。此外，冷卻體62由冷卻空氣流四冷卻。在變流器殼體21背離電動機18的一側(cè)上設(shè)有散熱片66，它們附加地有助于冷卻變流器26。設(shè)置在電動機軸23上的轉(zhuǎn)速計51 (和/或位置傳感器58)布置在變流器殼體21 中。此外，變流器控制設(shè)備46設(shè)置在變流器殼體21中。第四種實施形式的結(jié)構(gòu)在軸向上相對較短。通過將轉(zhuǎn)速計51 (和/或位置傳感器 58)布置在變流器殼體21中減少了布線的耗費。用于布置在變流器殼體21中的電子構(gòu)件 (尤其是晶體管)的冷卻元件可以設(shè)計得更長，使得它們可以更好地被冷卻。此外，這些構(gòu)件和/或冷卻元件可以與電動機18相隔更大距離地布置。對第四種實施形式的進一步說明參照對前述實施形式的說明。附圖標(biāo)記清單1風(fēng)力發(fā)電設(shè)備2 地基3 塔筒4 機艙5 機架6 風(fēng)輪7風(fēng)輪軸線8風(fēng)輪輪轂9風(fēng)輪葉片10風(fēng)輪葉片11葉片軸線12葉片軸線13葉片變槳驅(qū)動器14葉片變槳驅(qū)動器15 風(fēng)16發(fā)電機17風(fēng)力發(fā)電設(shè)備控制裝置18電動機19電動機殼體
20通風(fēng)機殼體21變流器殼體22 軸向23電動機軸24電動機軸線25固定凸緣26變流器27電動機的散熱片沘通風(fēng)機四冷卻空氣流30導(dǎo)流壁31變流器的散熱片32變流器殼體的開口33通風(fēng)機殼體的開口34通風(fēng)機的通風(fēng)機葉輪35通風(fēng)機的通風(fēng)機葉片36導(dǎo)流壁37電動機的定子38電動機的轉(zhuǎn)子39定子的繞組40轉(zhuǎn)子的繞組41變流器的輸入級42變流器的輸出級43變流器的直流中間電路44交流電源45輸出級的晶體管46變流器控制設(shè)備47電動機的工作電流48控制裝置49轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置50溫度監(jiān)測裝置51轉(zhuǎn)速計52溫度傳感器53軸承端蓋討軸承端蓋55控制設(shè)備殼體56中間電路電容器57位置調(diào)節(jié)裝置58位置傳感器/角度編碼器
59通風(fēng)機電動機60電動機軸的旋轉(zhuǎn)方向61通風(fēng)機殼體的管道62變流器的冷卻體63通風(fēng)機殼體內(nèi)的切口64電動機殼體的外周表面65通風(fēng)機殼體中的開口66變流器的散熱片67通風(fēng)機殼體的管道68通風(fēng)機軸線69用于冷卻空氣流的轉(zhuǎn)向元件70導(dǎo)流連接部分
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片變槳驅(qū)動器，其帶有至少一個具有電動機殼體(19) 的電動機(18)，該電動機(18)與變流器06)導(dǎo)電地并且與風(fēng)輪葉片(9)機械地耦連，該風(fēng)輪葉片(9)可借助所述電動機(18)繞葉片軸線(11)旋轉(zhuǎn)，其中，借助所述變流器06)控制或調(diào)節(jié)所述電動機(18)，其特征在于，所述電動機(18)和所述變流器06)組成一個結(jié)構(gòu)單元。
2.按權(quán)利要求1所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器06)布置在所述電動機殼體(19)中。
3.按權(quán)利要求1所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器06)布置在一個固定在所述電動機殼體(19)上的變流器殼體中，該變流器殼體構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。
4.按權(quán)利要求3所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器殼體安裝在所述電動機殼體(19)上。
5.按權(quán)利要求3所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器殼體橫向于所述電動機殼體(19)的縱軸線布置在該電動機殼體(19)的一個端側(cè)上。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，設(shè)有一個冷卻所述電動機(18)和所述變流器06)的冷卻裝置，該冷卻裝置構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。
7.按權(quán)利要求6所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述冷卻裝置包括至少一個通風(fēng)機( )，該通風(fēng)機08)產(chǎn)生冷卻所述電動機(18)和所述變流器06)的冷卻空氣流 (29)。
8.按權(quán)利要求7所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，這樣驅(qū)動所述通風(fēng)機08)，使得所述冷卻空氣流09)首先冷卻所述變流器06)，然后冷卻所述電動機(18)。
9.按權(quán)利要求7所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述冷卻空氣流09)同時冷卻所述變流器06)和所述電動機(18)。
10.按權(quán)利要求7至9之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述電動機(18)和所述變流器06)分別包括至少一個暴露在所述冷卻空氣流09)中的冷卻體07，31)。
11.按權(quán)利要求7至10之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述通風(fēng)機08)布置在所述電動機(18)和所述變流器06)之間。
12.按權(quán)利要求7至11之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述通風(fēng)機08)布置在所述電動機(18)的一個端側(cè)區(qū)域之上或之內(nèi)。
13.按權(quán)利要求7至12之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述冷卻裝置包括一個其中布置有所述通風(fēng)機0 的通風(fēng)機殼體00)。
14.按權(quán)利要求7至13之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述電動機(18)包括一個可繞電動機軸線04)旋轉(zhuǎn)地支承在所述電動機殼體(19)上并且與所述風(fēng)輪葉片 (9)機械地耦連的電動機軸(23)，借助該電動機軸驅(qū)動所述通風(fēng)機08)。
15.按權(quán)利要求14所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述通風(fēng)機08)橫向于所述電動機軸線04)布置。
16.按權(quán)利要求7至15之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，借助一個單獨的通風(fēng)機驅(qū)動器(59)驅(qū)動所述通風(fēng)機08)。
17.按權(quán)利要求1至16之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，設(shè)有一個與所述變流器06)導(dǎo)電地耦連的、控制該變流器06)的變流器控制設(shè)備(46)，其中，該變流器控制設(shè)備G6)是所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。
18.按權(quán)利要求17所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，設(shè)有一個與所述變流器控制設(shè)備G6)耦連并且與所述結(jié)構(gòu)單元間隔地布置的控制裝置(48)，借助該控制裝置08)控制所述變流器控制設(shè)備G6)。
19.按權(quán)利要求17或18所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器控制設(shè)備 (46)布置在所述變流器殼體中或布置在一個與所述電動機殼體(19)固定連接的控制設(shè)備殼體(5 中，該控制設(shè)備殼體(5 是所述結(jié)構(gòu)單元的一部分。
20.按權(quán)利要求17至19之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器控制設(shè)備G6)包括至少一個調(diào)節(jié)所述電動機(18)的至少一個運行參數(shù)的調(diào)節(jié)裝置(49)，其中，所述變流器控制設(shè)備G6)與至少一個設(shè)置在所述電動機(18)上并且測量所述至少一個運行參數(shù)的傳感器(51)導(dǎo)電地耦連。
21.按權(quán)利要求1至20之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述變流器06)包括一個進行整流的輸入級Gl)和一個連接在該輸入級之后的晶體管輸出級(42)，該晶體管輸出級G2)在輸出側(cè)與所述電動機(18)導(dǎo)電地耦連。
22.按權(quán)利要求21所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述輸入級通過一個包括至少一個電容器(56)的直流中間電路G3)與所述晶體管輸出級G2)導(dǎo)電地耦連。
23.按權(quán)利要求21或22所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述輸入級在輸入側(cè)與交流電源G4)導(dǎo)電地耦連。
24.按權(quán)利要求1至23之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述電動機(18)設(shè)計為直流電機或三相交流電機。
25.按權(quán)利要求1至對之一所述的葉片變槳驅(qū)動器，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)單元固定在所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(1)的包括所述風(fēng)輪葉片(9)的風(fēng)輪(6)之上或之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片變槳驅(qū)動器，其帶有至少一個具有電動機殼體(19)的電動機(18)，該電動機(18)與變流器(26)導(dǎo)電地并且與風(fēng)輪葉片(9)機械地耦連，該風(fēng)輪葉片(9)可借助電動機(18)繞葉片軸線(11)旋轉(zhuǎn)，其中，借助變流器(26)控制或調(diào)節(jié)電動機(18)，并且其中，電動機(18)和變流器(26)組成一個結(jié)構(gòu)單元。
文檔編號F03D7/04GK102330639SQ201110193509
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者N.威本 申請人:Ssb風(fēng)系統(tǒng)兩合公司