無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備(100)的發(fā)電機(jī)(1)，其具有定子(4)和電樞(2)，所述發(fā)電機(jī)包括：-用于產(chǎn)生多個(gè)交流電流的、尤其是至少三個(gè)彼此相移的交流電流的定子繞組(8)，用于對(duì)交流電流整流的整流機(jī)構(gòu)(10)和用于收集經(jīng)整流的交流電流的至少兩個(gè)直流電流匯流排(12，14)。
【專利說(shuō)明】無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機(jī)以及一種整流器和一種風(fēng)能設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能設(shè)備是普遍已知的。其將來(lái)自風(fēng)的能量轉(zhuǎn)換成電能。在此，由風(fēng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)轉(zhuǎn) 子，所述氣動(dòng)轉(zhuǎn)子又驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在此，還能夠在兩個(gè)常見(jiàn)類型的風(fēng)能設(shè)備之間區(qū)分，即在 氣動(dòng)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)之間設(shè)有變速器的風(fēng)能設(shè)備和無(wú)變速器工作的風(fēng)能設(shè)備之間進(jìn)行區(qū)分。
[0003] 無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備的特征在于，其應(yīng)用緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)的、多極的發(fā)電機(jī)、尤其是環(huán)形 發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)因此也根據(jù)原理具有大的直徑、尤其大的氣隙直徑?，F(xiàn)代的無(wú)變速器的 風(fēng)能設(shè)備目前能夠具有至l〇m的氣隙直徑。目前，至少大約4. 5m的氣隙直徑是完全常見(jiàn)的。 本發(fā)明尤其也涉及這種發(fā)電機(jī)。
[0004] 這種發(fā)電機(jī)在工作時(shí)通常產(chǎn)生至少一個(gè)三相的交流系統(tǒng)，通常設(shè)有兩個(gè)三相系 統(tǒng)。當(dāng)每個(gè)相的繞組或子繞組分別串聯(lián)時(shí)，每個(gè)相的繞組必須將總電流輸送給該相。相應(yīng) 地，能夠設(shè)有極其厚的導(dǎo)體或?qū)w線路，以便能夠傳輸該電流。為了避免上述情況，每個(gè)相 的繞組能夠被劃分為子繞組，所述子繞組彼此并聯(lián)。這具有下述優(yōu)點(diǎn)：能夠應(yīng)用預(yù)制成型線 圈（Formspulen)，由此尤其能夠提高填充因數(shù)。這種子繞組相應(yīng)地分布在發(fā)電機(jī)的整個(gè)環(huán) 周之上并且并聯(lián)電路能夠經(jīng)由每個(gè)相的環(huán)繞的電軌實(shí)現(xiàn)。所述環(huán)繞的電軌然后收集所述相 的電流。這種匯流排的電流因此基本上相應(yīng)于在變型方案的繞組支路中得到的電流，在所 述變型方案中一個(gè)相的全部子繞組都串聯(lián)。該電流然后基本上在這兩個(gè)變型方案中以相同 的方式和方法能夠用于進(jìn)一步處理、即用于饋電到電網(wǎng)中，其方式為：將所述電流借助整流 器整流進(jìn)而提供給變流器，以用于饋電到電網(wǎng)中。
[0005] 多個(gè)子繞組的并聯(lián)電路雖然允許具有比在串聯(lián)電路的情況下更小的橫截面的各 繞組支路，但是匯流排的應(yīng)用同樣能夠產(chǎn)生問(wèn)題。特別地，兩個(gè)三相系統(tǒng)需要六個(gè)匯流排。 所述匯流排能夠作為之間具有相應(yīng)絕緣部的六個(gè)圓環(huán)而組合成柱形的匯流排體部，然而所 述匯流排體部能夠假設(shè)為具有在空間需求方面有問(wèn)題的尺寸。所述匯流排尤其能夠阻礙發(fā) 電機(jī)的固定、即發(fā)電機(jī)的定子的固定或使其變困難。
[0006] 德國(guó)專利商標(biāo)局在當(dāng)前申請(qǐng)的在先申請(qǐng)中檢索到下述現(xiàn)有技術(shù)：DE197 29 034 A1、DE 20 52 808A、US 6, 894, 411 B2、US 2009/0212568 A1、US 2010/0072834 A1、EP 2 472 714 A1 和 TO 2006/100420 Al。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的目的是，解決上述問(wèn)題之一，尤其是在所產(chǎn)生的電流的電流分布方 面改進(jìn)無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機(jī)，尤其也提出一種具有盡可能小的空間需求的解決方 案。至少應(yīng)當(dāng)找出一種替選方案。
[0008] 因此，根據(jù)本發(fā)明提出根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)電機(jī)。因此，發(fā)電機(jī)具有定子和電樞 (LSufer )。定子承載用于產(chǎn)生多個(gè)交流電流的、尤其是至少三個(gè)彼此相移的交流電流的 定子繞組。此外，設(shè)有用于對(duì)交流電流整流的整流機(jī)構(gòu)。因此，整流機(jī)構(gòu)是發(fā)電機(jī)的一部 分。在定子上或直接與所述定子相鄰地設(shè)有用于收集整流為直流電流的交流電流的直流電 流匯流線、尤其直流電流匯流排。因此，直流電流匯流排同樣是發(fā)電機(jī)的一部分并且整流機(jī) 構(gòu)設(shè)置在定子繞組和匯流排之間、尤其在其之間互聯(lián)并且也局部地設(shè)置在那里。因此，直流 電流匯流排吸收整個(gè)所產(chǎn)生的并且相同定向的電流。尤其在設(shè)置僅兩個(gè)直流電流匯流排、 即正電勢(shì)和負(fù)電勢(shì)的直流電流匯流排的情況下，整個(gè)經(jīng)整流的電流流經(jīng)每個(gè)直流電流匯流 排。出于該原因，直流電流匯流線適當(dāng)?shù)貥?gòu)成為直流電流匯流排。適當(dāng)?shù)亟柚粋€(gè)軌道實(shí) 現(xiàn)位置固定局部地設(shè)置在定子上，其中不能夠排除其他類型的直流電流匯流線。
[0009] 因此，該解決方案提出，所產(chǎn)生的交流電流已經(jīng)在發(fā)電機(jī)上、即在定子上整流并且 首先將相加至相應(yīng)大的直流電流的經(jīng)整流的電流從其出現(xiàn)的位置處轉(zhuǎn)移。在此，尤其基于 下述思想：無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機(jī)具有大的局部的擴(kuò)展。在具有5m直徑的發(fā)電機(jī)的 情況下，得到超過(guò)15m的環(huán)周，必須借助相應(yīng)的線路沿著所述環(huán)周引導(dǎo)電流的一部分。即使 在三相電流中必須為此設(shè)有三個(gè)線路。在六相系統(tǒng)的情況下，甚至能夠設(shè)有六個(gè)線路，所述 線路根據(jù)電流大小也能夠設(shè)作為匯流排。通過(guò)在本地整流僅還需要設(shè)有兩個(gè)直流電流匯流 排。
[0010] 此外，當(dāng)直接在發(fā)電機(jī)上進(jìn)行整流時(shí)，能夠節(jié)省掉單獨(dú)的整流器。發(fā)電機(jī)的整流機(jī) 構(gòu)能夠分別至少由二極管對(duì)或由至少一個(gè)閘流管對(duì)形成，其中分別將二極管或閘流管相應(yīng) 地設(shè)置在定子繞組的交流電流接口和直流電流匯流排之間，并且將另一二極管或另一閘流 管設(shè)置在所述交流電流接口和第二直流電流匯流排之間。原則上以已知的方式利用已知的 整流機(jī)構(gòu)進(jìn)行整流，所述整流機(jī)構(gòu)在此尤其在尺寸方面匹配于所述發(fā)電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)。
[0011] 根據(jù)一個(gè)設(shè)計(jì)方案，發(fā)電機(jī)構(gòu)成為同步發(fā)電機(jī)，尤其構(gòu)成為他勵(lì)同步發(fā)電機(jī)并且 優(yōu)選在此構(gòu)成為外電樞。在同步發(fā)電機(jī)中，具有固定磁場(chǎng)的電樞旋轉(zhuǎn)，所述磁場(chǎng)在他勵(lì)同步 發(fā)電機(jī)的情況下通過(guò)相應(yīng)的直流電流或相應(yīng)的直流電流作為激勵(lì)電流來(lái)產(chǎn)生，并且定子中 的進(jìn)而定子繞組中的電樞通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并且由此產(chǎn)生多個(gè)交流電流。在外 電樞的實(shí)施方案中，定子相對(duì)于電樞位于內(nèi)部，由此朝內(nèi)部為定子的構(gòu)造保留大量空間。因 此，存在用于設(shè)置整流機(jī)構(gòu)和直流電流匯流排的空間和同樣用于設(shè)置冷卻裝置的空間，所 述冷卻裝置必要時(shí)也能夠用于冷卻整流器機(jī)構(gòu)。
[0012] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案提出，匯流排構(gòu)成為是環(huán)形的并且大致沿著定子延伸和/或整 流機(jī)構(gòu)和/或直流電流回流線、尤其是直流電流匯流排固定在發(fā)電機(jī)上、尤其固定在定子 上，尤其固定成使得直流電流匯流排與發(fā)電機(jī)一起被冷卻。在該情況下，直流電流匯流排位 于定子或冷卻裝置和/或定子的或發(fā)電機(jī)的冷卻體處或位于其上，使得設(shè)置用于發(fā)電機(jī)的 冷卻裝置也作用于直流電流匯流排和/或整流機(jī)構(gòu)。特別地，將該布置選擇成，使得用于冷 卻發(fā)電機(jī)的空氣流也承擔(dān)對(duì)于直流電流匯流排和/或整流機(jī)構(gòu)的冷卻。定子由此能夠尤其 一起承擔(dān)對(duì)于整流機(jī)構(gòu)的冷卻。
[0013] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案提出：交流電流形成具有至少三個(gè)相的系統(tǒng)、即三相系統(tǒng)、尤其 形成六相系統(tǒng)。六相系統(tǒng)在此尤其由兩個(gè)三相系統(tǒng)組成的系統(tǒng)形成。三相系統(tǒng)的相彼此偏 移120°，并且兩個(gè)三相系統(tǒng)彼此偏移大致30°，使得因此存在六個(gè)相，所述六個(gè)相中的兩 個(gè)相鄰的相分別偏移30°。定子繞組分別對(duì)于每個(gè)相具有一個(gè)相繞組。
[0014] 相繞組優(yōu)選分成子相繞組。因此，對(duì)于六個(gè)相的示例而言，基本上存在一組定子繞 組、即定子的全部繞組的、六個(gè)相繞組的整體，并且對(duì)于整個(gè)定子而言總計(jì)存在至少12個(gè) 子相繞組、即對(duì)于所述示例而言對(duì)每個(gè)相而言存在至少兩個(gè)子相繞組。
[0015] 每個(gè)子相繞組經(jīng)由整流機(jī)構(gòu)中的一個(gè)與至少兩個(gè)匯流排連接。因此，為每個(gè)子相 繞組執(zhí)行整流并且將子相繞組的相應(yīng)的交流電流以整流為直流電流的方式饋送到這兩個(gè) 匯流排上。在上述示例中，因此設(shè)有至少12個(gè)整流機(jī)構(gòu)并且相應(yīng)地在發(fā)電機(jī)上分布的12 個(gè)位置上將直流電流導(dǎo)入到匯流排中。
[0016] 特別地，三個(gè)相分別經(jīng)由共同的星形中性點(diǎn)（Sternpunkt)互聯(lián)。在具有六個(gè)相和 六個(gè)相繞組和12個(gè)子相繞組的上述示例中，六個(gè)子相繞組分別具有一個(gè)共同的星形中性 點(diǎn)。因此，存在兩個(gè)共同的星形中性點(diǎn)，即對(duì)兩個(gè)三相系統(tǒng)中的每個(gè)存在一個(gè)星形中性點(diǎn)。
[0017] 因此，子相繞組的并聯(lián)是可行的，所述子相繞組的并聯(lián)對(duì)于具有兩個(gè)直流電流匯 流排的整個(gè)發(fā)電機(jī)而言是夠用的。通過(guò)星形中性點(diǎn)中的基本上常見(jiàn)的互聯(lián)在整流時(shí)僅分別 需要考慮每個(gè)子相繞組的一個(gè)連接點(diǎn)。
[0018] 有利的是設(shè)有至少六個(gè)整流機(jī)構(gòu)、優(yōu)選至少12個(gè)、至少24個(gè)或至少48個(gè)整流機(jī) 構(gòu)，并且在環(huán)周方向上分布在發(fā)電機(jī)上。在此有利的是，將相的數(shù)量的多倍用作為整流機(jī)構(gòu) 的數(shù)量，使得對(duì)于每個(gè)相而言分別設(shè)有多個(gè)整流機(jī)構(gòu)，即尤其也相應(yīng)地存在多個(gè)子相繞組。 原則上有利的是，設(shè)有極其多的整流機(jī)構(gòu)，所述整流機(jī)構(gòu)然后能夠分別相應(yīng)地變得小。因 此，一方面將熱源劃分成多個(gè)小的熱源，使得熱源在空間上分布。另一方面，與當(dāng)半導(dǎo)體器 件尤其大地構(gòu)造時(shí)相比，較小的半導(dǎo)體器件、例如二極管或閘流管原則上傾向于形成批量 生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)而低成本地并且經(jīng)證明是可獲得的。最后，還能夠避免用于整流機(jī)構(gòu)的自身 的殼體。因此，通過(guò)該變形方案能夠避免對(duì)發(fā)電機(jī)的整個(gè)電流進(jìn)行整流的緊湊的整流器。這 種單獨(dú)的整流器能夠變成極其大的，需要針對(duì)相應(yīng)大的電流設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體器件，并且為此 需要冷卻裝置。代替于此而提出，將交流電流直接在其形成的位置處整流進(jìn)而所述交流電 流在其匯總成大的交流電流之前被整流。
[0019] 優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)具有至少500kW、至少1MW、尤其至少2MW的額定功率。這強(qiáng)調(diào)：應(yīng)用 大型的現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)，其中所提出的問(wèn)題能夠是尤其重要的。特別地，用于進(jìn)一步處理所產(chǎn) 生的電流的這種大型的發(fā)電機(jī)也需要相應(yīng)大的整流器，所述整流器為專用的進(jìn)而昂貴的并 且產(chǎn)生熱量的設(shè)備。因此甚至能夠在風(fēng)能設(shè)備的吊艙中省掉用于整流器的相應(yīng)的開(kāi)關(guān)柜。
[0020] 根據(jù)另一實(shí)施方案提出，發(fā)電機(jī)構(gòu)成為緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)和/或構(gòu)成為具有至少 48個(gè)、至少72個(gè)、至少96個(gè)、尤其至少192個(gè)定子極的多極發(fā)電機(jī)和/或構(gòu)成為三相或六 相發(fā)電機(jī)。尤其在這種多極發(fā)電機(jī)中能夠有效地采用所提出的解決方案，因?yàn)樵诖硕鄠€(gè)整 流機(jī)構(gòu)能夠分布在發(fā)電機(jī)上，以便分別將所產(chǎn)生的功率的電流的小部分整流。原則上也能 夠應(yīng)用已知的三相或六相發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)通過(guò)設(shè)置整流機(jī)構(gòu)和直流電流匯流排改型。
[0021] 此外，根據(jù)本發(fā)明，提出用于對(duì)多個(gè)由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電流進(jìn)行整流的環(huán)形整 流器。這種環(huán)形整流器包括用于對(duì)所產(chǎn)生的交流電流中的各一個(gè)進(jìn)行整流的至少三個(gè)整流 機(jī)構(gòu)并且其包括至少兩個(gè)環(huán)形設(shè)置的并且其大小匹配于發(fā)電機(jī)的直流電流匯流線、尤其直 流電流匯流排，以接收經(jīng)整流的交流電流。特別地，環(huán)形整流器如上述對(duì)于這兩個(gè)匯流排 連同整流機(jī)構(gòu)一起所描述的那樣構(gòu)成，其中整流機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備用于分別連接于相繞組或子相繞 組，以便在那里接收所產(chǎn)生的交流電流并且進(jìn)行整流。環(huán)形整流器尤其適合于與發(fā)電機(jī)連 接，使得環(huán)形整流器和發(fā)電機(jī)共同形成新型的發(fā)電機(jī)，因此如在上述實(shí)施方式中的至少一 個(gè)中所闡明的那樣。
[0022] 優(yōu)選地，環(huán)形整流器的特征在于，控制整流機(jī)構(gòu)并且與用于控制整流機(jī)構(gòu)的控制 線路連接。這種設(shè)計(jì)方案尤其涉及由必須被激勵(lì)的閘流管和/或IGBT形成的整流機(jī)構(gòu)。此 夕卜，這種控制線路也能夠設(shè)置為用于所描述的發(fā)電機(jī)，以便在那里激勵(lì)整流機(jī)構(gòu)。通過(guò)完全 或部分受控的整流機(jī)構(gòu)有時(shí)能夠改進(jìn)整流，例如在相應(yīng)的半導(dǎo)體器件的損耗方面改進(jìn)。此 夕卜，有時(shí)對(duì)于控制發(fā)電機(jī)有利的是，通過(guò)整流器、即在此通過(guò)整流機(jī)構(gòu)作用于從發(fā)電機(jī)所提 取的電流進(jìn)而作用于發(fā)電機(jī)，以便必要時(shí)部分地控制所述發(fā)電機(jī)。
[0023] 此外提出一種具有如在上述實(shí)施方式中的至少一個(gè)中描述的發(fā)電機(jī)的風(fēng)能設(shè)備。 所述發(fā)電機(jī)優(yōu)選具有如上面描述的環(huán)形整流器。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 下面，根據(jù)實(shí)施例參考所附的附圖詳細(xì)闡明本發(fā)明。
[0025] 圖1示出風(fēng)能設(shè)備的立體圖。
[0026] 圖2示出具有轉(zhuǎn)子、定子、直流電流匯流排和整流機(jī)構(gòu)的發(fā)電機(jī)的示意圖。
[0027] 圖3示出具有直流電流匯流排和整流機(jī)構(gòu)的環(huán)形發(fā)電機(jī)的一部分的示意剖面圖。
[0028] 圖4示出具有圖3的整流機(jī)構(gòu)的直流電流匯流排的放大圖。
[0029] 圖5示出兩個(gè)直流電流匯流排中的部分的立體圖。
[0030] 圖6示出具有六個(gè)交流電流匯流排的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)的部分的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面，針對(duì)類似的但是必要時(shí)不相同的或由于示意圖而沒(méi)有相同示出的元件應(yīng)用 相同的附圖標(biāo)記。對(duì)于相同的或類似的元件能夠應(yīng)用不同的比例。
[0032] 圖1示出具有塔102和吊艙104的風(fēng)能設(shè)備100。在吊艙104上設(shè)置有具有三個(gè) 轉(zhuǎn)子葉片108和一個(gè)旋轉(zhuǎn)器110的轉(zhuǎn)子106。轉(zhuǎn)子106在工作時(shí)通過(guò)風(fēng)而處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并 且由此驅(qū)動(dòng)吊艙104中的發(fā)電機(jī)。
[0033] 圖2示出具有極度簡(jiǎn)化示出的電樞2或轉(zhuǎn)子2和定子4的發(fā)電機(jī)1的示意圖。電 樞2根據(jù)規(guī)定相對(duì)于定子4轉(zhuǎn)動(dòng)，所述定子根據(jù)規(guī)定至少相對(duì)于電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)是靜止的。 所圖不的定子4具有24個(gè)極6。具有24個(gè)極的視圖僅選擇用于圖解說(shuō)明。本發(fā)明更確切 地說(shuō)優(yōu)選設(shè)置用于顯著更多的極。在這里顯著大于在類似的真實(shí)系統(tǒng)中的極6之間的間距 也不是重要的并且所述間距僅是示意圖的結(jié)果。更確切地說(shuō)，圖2應(yīng)當(dāng)用于圖解說(shuō)明在發(fā) 電機(jī)的環(huán)周之上的位置上的分布和互聯(lián)。
[0034] 根據(jù)圖2,每個(gè)極6具有子相繞組8。在圖2的視圖中，每個(gè)子相繞組8與一個(gè)極 6相關(guān)聯(lián)。然而，這僅是圖解說(shuō)明的示例。同樣地，子相繞組8能夠是多個(gè)定子極的繞組的 串聯(lián)電路。
[0035] 根據(jù)圖2的圖解說(shuō)明的示例，同樣設(shè)有總共24個(gè)子相繞組8、即每個(gè)相各四個(gè)子相 繞組。相在圖2中以附圖標(biāo)記？ 1至？6標(biāo)記。兩個(gè)相鄰的相分別彼此偏移30°。因此，設(shè) 有兩個(gè)三相系統(tǒng)，即具有相Pi、P 3和P5的第一三相系統(tǒng)和具有相P2、P4和P6的第二三相系 統(tǒng)。在此，一個(gè)三相系統(tǒng)的相、即PpP 3和P5 -方和P2、P4和P6另一方分別經(jīng)由共同的但是 在圖2中未示出的星形中性點(diǎn)互聯(lián)。
[0036] 每個(gè)子相繞組8經(jīng)由整流機(jī)構(gòu)10與兩個(gè)直流電流匯流排12、14、即正的直流電流 匯流排12和負(fù)的直流電流匯流排14連接。每個(gè)整流機(jī)構(gòu)10具有兩個(gè)二極管16以用于整 流。在此，為了圖解說(shuō)明，將二極管用作為用于整流的傳統(tǒng)的元件。代替二極管例如也能夠 應(yīng)用閘流管或IGBT。
[0037] 因此，在當(dāng)前的示例中，24個(gè)整流機(jī)構(gòu)10分布在發(fā)電機(jī)1的環(huán)周之上、尤其分布在 定子4的環(huán)周之上。每個(gè)相在該示例中分別分布在四個(gè)子相繞組8上進(jìn)而也對(duì)每個(gè)相在四 個(gè)不同的位置處、即例如以90°在發(fā)電機(jī)上間隔分布的方式執(zhí)行整流。因此，在所示出的 示例中，通過(guò)24個(gè)整流機(jī)構(gòu)10對(duì)24個(gè)交流電流整流并且所得到的子直流電流最后匯總為 一個(gè)直流電流或者匯總為一個(gè)正的和一個(gè)負(fù)的直流電流，其中存在這兩個(gè)直流電流軌道12 和14。這兩個(gè)直流電流匯流排12和14因此引導(dǎo)由發(fā)電機(jī)1產(chǎn)生的總的電功率并且將其提 供給具有相應(yīng)的直流電壓U D。的直立電流輸出端18。在所示出的示例中分別僅必須對(duì)功率 的1/24進(jìn)行整流的整流機(jī)構(gòu)10相應(yīng)地能夠構(gòu)成得小，所述功率最后由直流電流匯流排12 和14引導(dǎo)。相應(yīng)地也考慮使用類似的并且低成本的經(jīng)試驗(yàn)證明的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。
[0038] 圖2示出具有彼此間不同直徑且具有相對(duì)于定子4更大直徑的直流電流匯流排12 和14。然而圖2的視圖僅用于圖解說(shuō)明并且優(yōu)選地、定子4、正的直流電流匯流排12和負(fù) 的直流電流匯流排14不是徑向地、而是軸向地彼此隔開(kāi)。
[0039] 圖3以發(fā)電機(jī)1的環(huán)周方向的視角示出發(fā)電機(jī)的部分。在此，發(fā)電機(jī)1具有繞組 頭部20的定子4和電樞2。在定子4上，根據(jù)圖3在左側(cè)進(jìn)而在軸向方向上示出正的直流 電流匯流排12和負(fù)的直流電流匯流排14。在這兩個(gè)直流電流匯流排12、14之間設(shè)置有整 流機(jī)構(gòu)10并且經(jīng)由交流電流端子22與相應(yīng)的繞組、尤其子相繞組互聯(lián)，但是其在圖中沒(méi)有 詳細(xì)示出。
[0040] 因此，所示出的發(fā)電機(jī)1作用為使得轉(zhuǎn)子或電樞2相對(duì)于定子4轉(zhuǎn)動(dòng)，在定子4中 在此產(chǎn)生多個(gè)交流電流，所述交流電流分別經(jīng)由整流機(jī)構(gòu)10整流并且傳遞到這兩個(gè)直流 匯流排12、14上。因此，設(shè)有定子2或電樞2和定子4,同樣地，設(shè)有正的直流電流匯流排 12和負(fù)的直流電流匯流排14、但是設(shè)有極其多的整流機(jī)構(gòu)10,而在圖3中僅示出所述整流 機(jī)構(gòu)中的一個(gè)。
[0041] 圖2在此示意地示出這種直流電流機(jī)構(gòu)10在發(fā)電機(jī)1的環(huán)周之上的分布。此外， 正的直流電流匯流排12與負(fù)的直流電流匯流排14和多個(gè)整流機(jī)構(gòu)10和最終直流電流端 子18能夠視作為環(huán)形整流器。交流電流端子22能夠部分地設(shè)作為這種環(huán)形整流器的元件。 相應(yīng)地，這種環(huán)形整流器能夠與發(fā)電機(jī)1的其余部分分開(kāi)地進(jìn)行制備并且在與所述其余的 發(fā)電機(jī)1組裝時(shí)僅需要在其交流電流端子22處與相應(yīng)的子相繞組8電連接。
[0042] 在此，通過(guò)設(shè)置直流電流匯流排12、14也能夠?qū)崿F(xiàn)整體上機(jī)械穩(wěn)定的構(gòu)成物。
[0043] 圖4示出圖3的一部分，即正的直流電流匯流排12、負(fù)的直流電流匯流排14、整流 機(jī)構(gòu)10,圖4的視圖僅示出所述整流機(jī)構(gòu)中第一個(gè)，和交流電流端子22,圖4由于所選擇的 視圖而僅示出所述交流電流端子中的一個(gè)。整流機(jī)構(gòu)10能夠具有兩個(gè)閘流管16'分別作 為用于整流的器件。在兩個(gè)閘流管16'之間設(shè)置有交流電流端子22。閘流管16'能夠經(jīng)由 控制線路24進(jìn)行控制。也在應(yīng)用IGBT的情況下，能夠激勵(lì)所述閘流管，這能夠通過(guò)激勵(lì)線 24或多個(gè)相應(yīng)匹配的激勵(lì)線實(shí)現(xiàn)。
[0044] 圖3的在圖4中示出的這個(gè)部分因此示出環(huán)形整流器26。如果所述環(huán)形整流器與 發(fā)電機(jī)1、尤其與定子4連接，如這在圖3中示出的那樣，那么所述環(huán)形整流器26是發(fā)電機(jī) 1的一部分。此外，在圖4中還示意地標(biāo)明直流電流端子18。
[0045] 圖5示出環(huán)形整流器26的部分的立體圖。在此，標(biāo)明正的直流電流匯流排12相 對(duì)于根據(jù)圖5而位于其后方的負(fù)的直流電流匯流排14的布置。在這兩個(gè)直流電流匯流排 12、14之間為了闡明而繪制具有交流電流端子22的整流機(jī)構(gòu)10。將整流機(jī)構(gòu)10中的閘流 管16'作為基本上圓形的構(gòu)件示出。實(shí)際上，在圖5中位于前方的正的直流電流匯流排12 當(dāng)然覆蓋在此僅為了圖解說(shuō)明而示出的所述閘流管16'。
[0046] 圖6根據(jù)圖3中所選擇的角度示出具有電樞602和定子604的發(fā)電機(jī)601。在此 也設(shè)有多個(gè)子相繞組，所述子相繞組為了并聯(lián)而在相方面分別連接于交流電流匯流排L1 至L6。交流電流軌道L1至L6從定子604起根據(jù)該視圖向左進(jìn)而沿軸向方向設(shè)置。也能夠 識(shí)別的是，在此存在相當(dāng)顯著的空間需求，雖然沒(méi)有一次性地包括半導(dǎo)體器件。然而，根據(jù) 所示出的已知的解決方案，對(duì)每個(gè)相而言能夠設(shè)有分開(kāi)的交流電流匯流排，所述交流電流 匯流排能夠與另外的交流電流匯流排電絕緣。全部六個(gè)交流電流匯流排L1至L6也必須機(jī) 械充分地固定，這由于所示出的空間設(shè)計(jì)方案而能夠產(chǎn)生問(wèn)題。
[0047] 因此，圖6清楚地表明需要匯流排以將在大型的環(huán)形發(fā)電機(jī)中的預(yù)制成型線圈互 聯(lián)。相應(yīng)地，需要具有這種匯流排的對(duì)應(yīng)于多個(gè)相的多個(gè)環(huán)、即每個(gè)相一個(gè)環(huán)的發(fā)電機(jī)。因 此提出，構(gòu)建環(huán)形整流器，以便避免該問(wèn)題進(jìn)而尤其降低環(huán)的數(shù)量并且在此也更好地利用 現(xiàn)有的容積。該解決方案提供下述可行性：借以兩個(gè)直流電流匯流排12和14、即借以兩個(gè) 環(huán)而是夠用的。對(duì)于所提出的解決方案而言也能夠借助于預(yù)制成型線圈實(shí)現(xiàn)子相繞組。這 種預(yù)制成型線圈相應(yīng)地在定子中在相應(yīng)的定子極之上、例如在圖2的極6之上移動(dòng)。
[0048] 所示出的解決方案需要多個(gè)部件、尤其多個(gè)整流機(jī)構(gòu)。但是整流機(jī)構(gòu)本身在結(jié)構(gòu) 形式方面變得更小。較小的單元因此分別傳遞少量的能量。因此，該解決方案提供有利的 可行性：將定子中的預(yù)制成型線圈并聯(lián)。
[〇〇49] 相應(yīng)地提出，在定子繞組并聯(lián)的發(fā)電機(jī)中通過(guò)應(yīng)用環(huán)形整流器解決由匯流排產(chǎn)生 的容積問(wèn)題。所述環(huán)形整流器能夠構(gòu)造成使得繞組配設(shè)有由二極管、閘流管或IGBT構(gòu)成的 小的整流器并且經(jīng)由軌道在正極和負(fù)極處聯(lián)接到一起。當(dāng)經(jīng)由環(huán)將全部繞組互聯(lián)到星形中 性點(diǎn)上時(shí)，用于這種匯流排的環(huán)的數(shù)量由此能夠最小化至兩個(gè)，可能地最小化至三個(gè)。當(dāng)所 述整流器安裝在發(fā)電機(jī)上時(shí)，這種整流器能夠借助發(fā)電機(jī)冷卻裝置冷卻。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，不 需要設(shè)置附加的殼體或附加的冷卻裝置。相應(yīng)地，所提出的解決方案提供將整流器與發(fā)電 機(jī)集成的可行性。能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機(jī)冷卻裝置的使用并且該解決方案在此是節(jié)約空間的。
【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)變速器的風(fēng)能設(shè)備（100)的發(fā)電機(jī)（1)，其具有定子（4)和電樞（2)，所述發(fā) 電機(jī)包括： -定子繞組（8)，所述定子繞組用于產(chǎn)生多個(gè)交流電流、尤其是用于產(chǎn)生至少三個(gè)彼此 相移的交流電流； -整流機(jī)構(gòu)（10)，所述整流機(jī)構(gòu)用于對(duì)所述交流電流整流；和 -至少兩個(gè)直流電流匯流排（12,14)，其用于收集經(jīng)整流的交流電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)（1)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)（1)構(gòu)成為同步發(fā)電 機(jī)，尤其構(gòu)成為他勵(lì)同步發(fā)電機(jī)和/或構(gòu)成為外電樞。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機(jī)（1)，其特征在于，所述匯流排（12,14)構(gòu)成為是 環(huán)形的并且大致沿著所述定子（4)延伸和/或所述整流機(jī)構(gòu)（10)和/或所述直流電流匯 流排（12,14)固定在所述定子（4)上，尤其固定成使得所述直流電流匯流排在熱學(xué)上與所 述發(fā)電機(jī)（1)的冷卻裝置連接。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)（1)，其特征在于，所述整流機(jī)構(gòu)（10) 在所述發(fā)電機(jī)（1)的環(huán)周方向上沿著所述定子（4)和/或沿著所述匯流排（12,14)分布。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)（1)，其特征在于，設(shè)有六個(gè)整流機(jī)構(gòu) (10)并且沿環(huán)周方向分布在所述發(fā)電機(jī)（1)上，尤其設(shè)有至少為匯流排（12,14)的六倍的 整流機(jī)構(gòu)（10)。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)（1)，其特征在于設(shè)有至少一個(gè)MW、尤 其至少兩個(gè)MW的額定功率。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)（1)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)（1)構(gòu) 成為緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)（1)和/或構(gòu)成為具有至少48個(gè)、至少72個(gè)、至少96個(gè)、尤其至少 192個(gè)定子極（6)的多極發(fā)電機(jī)（1)和/或構(gòu)成為6相發(fā)電機(jī)（1)。
8. -種用于對(duì)由發(fā)電機(jī)（1)產(chǎn)生的多個(gè)交流電流整流的環(huán)形整流器（26)，其包括： -至少三個(gè)整流機(jī)構(gòu)（10)，其用于分別對(duì)所產(chǎn)生的交流電流整流；和 -至少兩個(gè)環(huán)形設(shè)置的且其大小匹配于所述發(fā)電機(jī)（1)的直流電流匯流排（12,14)，以 用于接收經(jīng)整流的交流電流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)形整流器（26)，其特征在于，控制所述整流機(jī)構(gòu)（10)并且 將其與用于控制所述整流機(jī)構(gòu)（10)的控制線路（24)連接。
10. -種風(fēng)能設(shè)備（100)，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)（1)和 /或具有根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的環(huán)形整流器（26)。
【文檔編號(hào)】H02K11/04GK104067486SQ201280063965
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】沃伊切赫·京格爾 申請(qǐng)人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司