用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法，所述風(fēng)能設(shè)備具有發(fā)電機(jī)（1），所述發(fā)電機(jī)具有：定子（2）；磁極轉(zhuǎn)子（4），所述磁極轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極（6），所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極分別具有磁極線圈（32，42）以用于產(chǎn)生在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極（6）中引導(dǎo)的磁場(chǎng)；并且具有在定子（2）和磁極轉(zhuǎn)子（4）之間的氣隙（8），所述方法包括下述步驟：-分別控制穿過每個(gè)磁極線圈（32，42）的勵(lì)磁電流，-將勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)相對(duì)于勵(lì)磁電流中的至少另一個(gè)改變和/或-根據(jù)磁極轉(zhuǎn)子（4）關(guān)于定子（2）的位置改變勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。
【專利說明】用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法。此外，本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能設(shè)備通常是已知的并且圖1示出風(fēng)能設(shè)備的通常構(gòu)造。空氣動(dòng)力學(xué)的轉(zhuǎn)子根據(jù)規(guī)定通過風(fēng)置于轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子。在此，本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)。因此，同步發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子相對(duì)于同步發(fā)電機(jī)的定子轉(zhuǎn)動(dòng)。通過磁極轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在定子中產(chǎn)生電流，使得風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
[0003]在磁極轉(zhuǎn)子和定子之間是氣隙，所述氣隙在磁極轉(zhuǎn)子和定子之間的磁回路中示出顯著的磁阻。所述磁阻尤其與氣隙的厚度相關(guān)并且氣隙的厚度因此選擇成盡可能小的。本發(fā)明尤其涉及無傳動(dòng)裝置的風(fēng)能設(shè)備，其中因此，磁極轉(zhuǎn)子在沒有中間接入的傳動(dòng)裝置的情況下與空氣動(dòng)力學(xué)的轉(zhuǎn)子連接并且以與空氣動(dòng)力學(xué)的轉(zhuǎn)子一樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于大型的風(fēng)能設(shè)備而言，通常的轉(zhuǎn)速在此位于大約5至15轉(zhuǎn)每分鐘的范圍中，所述風(fēng)能設(shè)備具有大于IMW的額定功率。這種發(fā)電機(jī)在其氣隙的區(qū)域中的直徑——也稱作氣隙直徑——通常為至少數(shù)米、即至少為2m或3m并且能夠在迄今已知的設(shè)備中達(dá)到直至10m。氣隙的厚度即使在這種大型的發(fā)電機(jī)中是小的并且通常具有僅幾毫米。
[0004]定子和磁極轉(zhuǎn)子的全部偏心距引起氣隙的不同厚度。構(gòu)件的、從而作為結(jié)果尤其磁極轉(zhuǎn)子的、必要時(shí)還有定子的偏心距同樣能夠引起氣隙在周向方向上的不同的厚度，即尤其在受到慣性力、重力和磁力的影響的情況下。
[0005]通過減小在特定區(qū)域中的氣隙厚度，在該區(qū)域中，磁阻減小并且磁通量密度增大。這在那里又引起增大的徑向的力密度并且能夠引起氣隙厚度的附加的減小，這也與分別相關(guān)的偏心距有關(guān)。因此，得出增強(qiáng)的效應(yīng)。
[0006]在任何情況下避免磁極轉(zhuǎn)子和定子的接觸。因此，機(jī)械地加固所述磁極轉(zhuǎn)子和定子，使得通過制造公差和安裝公差以及通過材料彈性不可避免地引起的磁力能夠被承載構(gòu)造吸收。隨著發(fā)電機(jī)的直徑增大，由此引起的材料使用大大增多并且顯著提高發(fā)電機(jī)質(zhì)量。由此，對(duì)發(fā)電機(jī)自身、以及對(duì)承載發(fā)電機(jī)的構(gòu)件、尤其是對(duì)機(jī)器承載件還有方位軸承出現(xiàn)高的材料成本，所述方位軸承必須支承包括機(jī)器支承件的發(fā)電機(jī)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)跟蹤。
[0007]作為常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)參照文獻(xiàn)DE102006056893A1并且參照C.Patsios, A.Chaniotis, E.Tsampouris 和 A.Kladas ;“Particular Electromagnetic FieldComputation for Permanent Magnet Generator Wind Turbine Analysis，，， Magnetics,IEEE Transactions on，第 46 卷，第 8 期，第 2751-2754 頁，2010 年 8 月。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明基于下述目的，消除、至少減少上述問題。尤其地，實(shí)現(xiàn)下述可能性，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的重量減小和/或發(fā)電機(jī)的額定功率和重量之間的改進(jìn)的關(guān)系。尤其地，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)重量節(jié)約。至少能夠提出替選的解決方案。[0009]根據(jù)本發(fā)明，提出根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。因此，對(duì)下述風(fēng)能設(shè)備進(jìn)行控制，所述風(fēng)能設(shè)備具有同步發(fā)電機(jī)，所述同步發(fā)電機(jī)具有定子和磁極轉(zhuǎn)子，所述磁極轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極，所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極分別具有磁極線圈以用于產(chǎn)生在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極中引導(dǎo)的磁場(chǎng)。在定子和磁極轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成氣隙。分別對(duì)穿過每個(gè)磁極線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。將勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)相對(duì)于勵(lì)磁電流中的至少另一個(gè)改變。因此，磁極線圈獲得不同的勵(lì)磁電流。所述改變能夠持久地、或僅暫時(shí)地進(jìn)行。在暫時(shí)的改變的情況下，所述改變周期性地和/或根據(jù)其他參數(shù)或測(cè)量值來進(jìn)行。附加地或替選地，勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)的改變能夠根據(jù)磁極轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置來進(jìn)行。因此，提出勵(lì)磁電流的單獨(dú)的控制。通過所述單獨(dú)的勵(lì)磁電流控制尤其考慮不同的氣隙厚度。尤其地，在所述轉(zhuǎn)子磁極情況下在氣隙的厚度大于平均氣隙厚度時(shí)，磁極的勵(lì)磁電流相對(duì)于平均勵(lì)磁電流增大。反之，在下述磁極中提出較小的勵(lì)磁電流，在所述磁極中，氣隙厚度小于平均氣隙厚度。
[0010]在氣隙厚度較小的情況下，得出轉(zhuǎn)子磁極和定子之間的較高的、吸引的力作用。通過如所描述的那樣減小勵(lì)磁電流對(duì)此進(jìn)行抵抗。根據(jù)外部情況，這能夠引起氣隙厚度的增大。至少在這種厚度減小的氣隙的區(qū)域中通過減小勵(lì)磁電流來抵抗增大的負(fù)荷。
[0011]各個(gè)勵(lì)磁電流的控制的具體類型也與不同的氣隙厚度的出現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)原因相關(guān)。
[0012]優(yōu)選地，勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)循環(huán)周期性地改變。所述勵(lì)磁電流例如始終對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的特定的位置、即在相關(guān)的磁極的特定的位置中采用其最大值。如果例如僅僅存在重量相關(guān)的彈性變形，其中以水平軸線風(fēng)能設(shè)備為出發(fā)點(diǎn)并且發(fā)電機(jī)的軸線也基本上是水平的，那么氣隙在發(fā)電機(jī)的下部區(qū)域中、即在所謂的六點(diǎn)鐘位置的區(qū)域中是最小的并且在發(fā)電機(jī)的上部區(qū)域中、即在所謂的十二點(diǎn)鐘位置的區(qū)域中是最大的。這適用于內(nèi)部轉(zhuǎn)子并且反之適用于外部轉(zhuǎn)子。這僅是對(duì)如下理想情況示例性的闡述，即在其他方面發(fā)電機(jī)并且尤其轉(zhuǎn)子、即磁極轉(zhuǎn)子最優(yōu)地構(gòu)成。所述描述也以轉(zhuǎn)子的彈性變形為出發(fā)點(diǎn)。在該情況下，因此，相關(guān)的磁極的勵(lì)磁電流在其六點(diǎn)鐘位置中可以具有最小值并且在其十二點(diǎn)鐘位置中可以具有最大值。電流的所提出的改變?cè)谠撌纠心軌蜻B續(xù)地進(jìn)行。所述示例一根據(jù)轉(zhuǎn)子的具體的結(jié)構(gòu)一能夠在定性方面以相同的程度適用于其他的、必要時(shí)所有的轉(zhuǎn)子磁極。在該情況下，每個(gè)勵(lì)磁電流可以循環(huán)周期性地變化并且分別在相關(guān)的磁極的六點(diǎn)鐘位置中具有其最小值并且在十二點(diǎn)鐘位置中具有其最大值。
[0013]替選地或附加地，將激勵(lì)電流中的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)激勵(lì)電流異步控制。那么，所描述的循環(huán)周期性的改變例如能夠在其適用于多個(gè)或所有轉(zhuǎn)子磁極時(shí)表示所述異步控制的示例。如所描述的那樣，在示例中，剛好位于六點(diǎn)鐘位置的轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流具有其最小值并且在該時(shí)刻處于十二點(diǎn)鐘位置的轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流具有其最大值從而可以相對(duì)于彼此異步地控制所述勵(lì)磁電流。但是，也要考慮的是，出于不同的原因不同地控制不同的轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流，至少在其數(shù)量方面。也能夠在定子恒定地變形的情況下設(shè)有循環(huán)周期性的改變。
[0014]附加地或替選地，勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)能夠以恒定的補(bǔ)償分量改變、即減小或增大。這種減小或增大一方面與應(yīng)用的類型無關(guān)地理解為相對(duì)于關(guān)于所有轉(zhuǎn)子磁極的平均勵(lì)磁電流在數(shù)量上增大。附加地或替選地，但是，所述減小或增大也通過下述方式涉及結(jié)構(gòu)的、控制技術(shù)的和/或線路技術(shù)的實(shí)施方案的可能性:結(jié)構(gòu)、控制和/或線路分別提供平均的或標(biāo)準(zhǔn)的勵(lì)磁電流并且此外分別對(duì)減小的或增大的勵(lì)磁電流部分進(jìn)行補(bǔ)充。因此，在結(jié)構(gòu)上在轉(zhuǎn)子磁極上存在補(bǔ)充的線圈，以便補(bǔ)充勵(lì)磁電流以用于增大總勵(lì)磁電流或者以便在符號(hào)相反時(shí)引起減小。在控制技術(shù)上，所述減小或增大例如能夠通過相應(yīng)地改變額定值來實(shí)現(xiàn)并且能夠相應(yīng)地在控制技術(shù)上識(shí)別。在線路技術(shù)上能夠設(shè)有線路元件以用于補(bǔ)充或?qū)С鲭娏鞑糠只蛞杂糜谠鰪?qiáng)或減弱勵(lì)磁電流。這僅是也能夠組合的示例。
[0015]當(dāng)磁極轉(zhuǎn)子在相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中具有變形和/或磁極轉(zhuǎn)子在所述轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中具有相對(duì)于平均半徑增大或減小的半徑從而氣隙在所述轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的厚度減小或增大時(shí)，恒定的補(bǔ)償分量例如是有利的。所述減小或增大的氣隙厚度在該情況下環(huán)繞轉(zhuǎn)子磁極。當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子磁極中的氣隙厚度減小的情況下，因此，始終在該轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中得出在磁極轉(zhuǎn)子和定子之間的增大的力作用，這能夠通過恒定的補(bǔ)償分量來抵抗。這種變形在所述區(qū)域中對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生影響并且在此也能夠通過所描述的恒定的補(bǔ)償分量受到持久調(diào)整的作用。
[0016]設(shè)有恒定的補(bǔ)償分量能夠與動(dòng)態(tài)可變的補(bǔ)償分量、例如循環(huán)周期性的改變組合。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)于定子的暫時(shí)的距離、尤其根據(jù)在相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的暫時(shí)的氣隙厚度對(duì)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。迄今闡述的考慮也以控制和/或勵(lì)磁電流的改變?yōu)榛A(chǔ)，針對(duì)不同的氣隙厚度的問題。但是，有利的是，直接考慮在相應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極中的相應(yīng)暫時(shí)的氣隙厚度。所述考慮能夠通過測(cè)量、尤其是連續(xù)的測(cè)量來進(jìn)行。將連續(xù)的測(cè)量就此而言至少理解成在磁極轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間的多次測(cè)量。但是，氣隙厚度也能夠通過一次或多次提前測(cè)量來測(cè)定并且隨后以計(jì)算的方式進(jìn)行考慮。也就是說，所述氣隙厚度一方面必要時(shí)能夠被外插或內(nèi)插并且另一方面由于之前所檢測(cè)的關(guān)系分別根據(jù)磁極轉(zhuǎn)子位置、即根據(jù)相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極的相應(yīng)的位置來計(jì)算。也能夠例如以相似的方式考慮直接使用氣隙厚度測(cè)量以用于控制勵(lì)磁電流。例如，在一個(gè)、多個(gè)或分別每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極中，與氣隙厚度相關(guān)的電壓能夠控制晶體管以用于控制或影響相應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流。
[0018]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式提出，根據(jù)在相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的暫時(shí)的磁場(chǎng)、尤其是根據(jù)在相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的氣隙中的磁場(chǎng)，對(duì)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。例如也能夠設(shè)有測(cè)量裝置，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)對(duì)所述測(cè)量裝置進(jìn)行控制。例如，霍爾傳感器的輸出電壓對(duì)晶體管的輸入電壓進(jìn)行控制。同樣能夠以計(jì)算的方式使用磁場(chǎng)的這種值。同樣或也能夠補(bǔ)充地以計(jì)算的方式檢測(cè)磁場(chǎng)的暫時(shí)值。對(duì)此，例如考慮狀態(tài)觀察器，以便僅提出示例。對(duì)相應(yīng)的勵(lì)磁電流的與氣隙厚度相關(guān)的和磁場(chǎng)相關(guān)的控制也能夠組合。優(yōu)選地，在轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流改變的情況下，考慮控制和/或改變一個(gè)或多個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子電流?？紤]基于下述內(nèi)容:尤其在磁極轉(zhuǎn)子具有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極、例如72個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的情況下，這種相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流的改變能夠影響也用于所述相鄰的另外的轉(zhuǎn)子磁極的氣隙厚度。因此，整體考慮是優(yōu)選的變型形式。整體考慮例如能夠通過多參數(shù)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，即具有在調(diào)節(jié)中實(shí)現(xiàn)整體考慮的多個(gè)輸入量和多個(gè)輸出量的調(diào)節(jié)。
[0019]根據(jù)另一個(gè)設(shè)計(jì)方案，方法的特征在于，根據(jù)定子、磁極轉(zhuǎn)子和/或氣隙的提前檢測(cè)的不對(duì)稱性對(duì)勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)進(jìn)行控制。不對(duì)稱性能夠提前通過測(cè)量同步發(fā)電機(jī)、例如幾何形狀的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)。尤其地，提前測(cè)量能夠通過測(cè)試過程或者在測(cè)試過程中進(jìn)行，其方式在于，例如發(fā)電機(jī)在均勻地激勵(lì)轉(zhuǎn)子的情況下轉(zhuǎn)動(dòng)并且在此通過對(duì)在定子線圈中產(chǎn)生的電流進(jìn)行測(cè)量并且將其與轉(zhuǎn)子在定子中的相對(duì)位置相關(guān)聯(lián)的方式被測(cè)量，并且/或者其中進(jìn)行識(shí)別，是否存在相對(duì)于轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系。如果不對(duì)稱性提前已知，那么尤其能夠以上述方式均衡所述不對(duì)稱性，其中能夠停止對(duì)不對(duì)稱性或其在運(yùn)行中的影響進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量。因此，優(yōu)選地相關(guān)地提前檢測(cè)激勵(lì)電流，因?yàn)橐哺鶕?jù)在運(yùn)行期間永久監(jiān)控的不對(duì)稱性來控制不對(duì)稱性。因此，優(yōu)選地，提出組合的運(yùn)行。
[0020]另一個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法的特征在于，對(duì)至少一個(gè)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，使得至少部分地抵抗氣隙厚度的循環(huán)周期性的改變和/或氣隙厚度在周向方向上的改變。
[0021]氣隙厚度的循環(huán)周期性的改變是周期性地在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的改變。這種循環(huán)周期性的改變尤其基于轉(zhuǎn)子的不對(duì)稱性。如果轉(zhuǎn)子在一個(gè)部位上與在另外的部位上相比具有更大的直徑，那么在此原則上氣隙更小。
[0022]氣隙厚度在周向方向上的改變是涉及氣隙的絕對(duì)位置的改變。這種改變尤其由不對(duì)稱的定子來決定。因此，提出對(duì)至少一個(gè)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，使得抵抗氣隙厚度的所述改變中的至少一個(gè)。在此，對(duì)于循環(huán)周期性的改變，為了補(bǔ)償，至少一個(gè)勵(lì)磁電流的恒定的補(bǔ)償電流部分能夠是有意義的。在周向方向上的不對(duì)稱性中，能夠有意義的是，為了補(bǔ)償而循環(huán)周期性地控制轉(zhuǎn)子中的一個(gè)、多個(gè)或所有的勵(lì)磁電流。
[0023]優(yōu)選地提出，測(cè)量在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的氣隙厚度和/或在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的氣隙中的磁通量密度，并且根據(jù)至少一個(gè)測(cè)量的氣隙厚度和/或根據(jù)至少一個(gè)測(cè)量的磁通量密度對(duì)勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)進(jìn)行控制。由此，當(dāng)前，相應(yīng)的勵(lì)磁電流能夠根據(jù)直接的情形被設(shè)定并且匹配于當(dāng)前測(cè)量的情形。在此，數(shù)值能夠被在線測(cè)量并且經(jīng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或微控制器被評(píng)估并且相關(guān)地協(xié)調(diào)地控制相應(yīng)的勵(lì)磁電流或勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。優(yōu)選地，測(cè)量值直接地作用于至少一個(gè)要控制的勵(lì)磁電流。尤其地，對(duì)此能夠設(shè)有模擬技術(shù)，在所述模擬技術(shù)中，例如根據(jù)測(cè)量的氣隙厚度和/或根據(jù)測(cè)量的磁通量密度設(shè)定測(cè)量電流，所述測(cè)量電流直接地控制相應(yīng)的勵(lì)磁電流或所述勵(lì)磁電流中的多個(gè)。這種控制例如能夠借助于晶體管來進(jìn)行。
[0024]優(yōu)選地，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流在氣隙厚度在所述轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中增大時(shí)而增大并且/或者所述轉(zhuǎn)子磁極的勵(lì)磁電流在氣隙厚度在所述轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中減小時(shí)而減小。由此，考慮下述知識(shí):增大的氣隙厚度能夠引起減弱，這能夠通過增大相關(guān)的勵(lì)磁電流來至少部分地補(bǔ)償。此外，通過增大在相關(guān)的區(qū)域中的勵(lì)磁電流，增大轉(zhuǎn)子和定子之間的磁吸引力，這必要時(shí)能夠引起氣隙厚度的減小。在氣隙厚度的已知的減小的情況下，相應(yīng)地提出相反的措施，即減小至少一個(gè)相關(guān)的勵(lì)磁電流。
[0025]更優(yōu)選地提出下述方法，在所述方法中，至少一個(gè)勵(lì)磁電流的改變僅在相關(guān)的磁極線圈的一部分中進(jìn)行和/或至少一個(gè)勵(lì)磁電流改變成，使得相應(yīng)的磁極線圈的一部分電接通或電關(guān)斷。因此，磁極線圈基于:所述磁極線圈具有至少兩個(gè)區(qū)域、即至少兩個(gè)子線圈，所述子線圈中的至少一個(gè)設(shè)置用于基本勵(lì)磁電流，所述基本勵(lì)磁電流對(duì)于對(duì)氣隙的不對(duì)稱性等的可能的補(bǔ)償不變化。至少一個(gè)另外的子線圈設(shè)置用于進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電流分量。在最簡單的情況下，在此，進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電流分量接通或關(guān)斷。優(yōu)選地，所述進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電流部分的峰值根據(jù)需要改變。為此，設(shè)有相應(yīng)的線路，所述線路僅有效地與所述線圈部分連接。
[0026]此外，根據(jù)本發(fā)明，提出一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)能設(shè)備。這種風(fēng)能設(shè)備包括同步發(fā)電機(jī)、定子、磁極轉(zhuǎn)子和在定子和磁極轉(zhuǎn)子之間的氣隙。簡化地也能夠稱作轉(zhuǎn)子的磁極轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極，所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極分別具有磁極線圈以用于產(chǎn)生在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極中引導(dǎo)的磁場(chǎng)。此外，提出一種用于分別對(duì)穿過每個(gè)磁極線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制的控制裝置。所述控制裝置提供用于，將勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)相對(duì)于勵(lì)磁電流中的至少另一個(gè)改變和/或根據(jù)磁極轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置改變勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。
[0027]同步發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子在同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)在磁極轉(zhuǎn)子中提供磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在磁極轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)引起電壓感應(yīng)從而引起其電流。只要磁場(chǎng)沒有借助于永磁體來提供，所述磁場(chǎng)通常通過直流電流來提供，所述直流電流流過轉(zhuǎn)子磁極的磁極線圈從而產(chǎn)生相關(guān)的磁場(chǎng)。根據(jù)在其中運(yùn)行相關(guān)的同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能夠設(shè)有磁極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)的改變進(jìn)而勵(lì)磁電流的改變。但是，所述改變通常涉及整個(gè)磁極轉(zhuǎn)子并且在已知的風(fēng)能設(shè)備中，同步發(fā)電機(jī)在構(gòu)造上也根本不設(shè)置用于對(duì)一個(gè)或多個(gè)勵(lì)磁電流進(jìn)行有差別的控制。
[0028]相反地，現(xiàn)在提出，將轉(zhuǎn)子磁極的至少一個(gè)勵(lì)磁電流相對(duì)于同一磁極轉(zhuǎn)子的另一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的另一個(gè)激勵(lì)電流改變。因此，在磁極轉(zhuǎn)子之內(nèi)出現(xiàn)勵(lì)磁電流的有差別的改變進(jìn)而有差別的控制。所述控制能夠考慮磁極轉(zhuǎn)子之內(nèi)的不對(duì)稱性或磁極轉(zhuǎn)子的不對(duì)稱性并且在控制技術(shù)方面目的明確地作用。替選地或補(bǔ)充地，控制裝置準(zhǔn)備用于:根據(jù)磁極轉(zhuǎn)子的位置改變勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)，尤其由此能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)周期性的改變。這根本上不同于迄今已知的在任何情況下根據(jù)風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、尤其是根據(jù)存在的風(fēng)速對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的整個(gè)勵(lì)磁電流的設(shè)定。這種根據(jù)磁極轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行的控制必須明顯更快地進(jìn)行并且此外——替選地或附加地——考慮另外的輸入?yún)?shù)，至少一個(gè)另外的輸入?yún)?shù)。
[0029]尤其地，控制裝置準(zhǔn)備用于:如在上文中結(jié)合用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法實(shí)施的那樣對(duì)同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制。
[0030]優(yōu)選地，對(duì)于磁極線圈中的多個(gè)、尤其對(duì)于每個(gè)磁極線圈設(shè)有至少一個(gè)單獨(dú)控制機(jī)構(gòu)以用于對(duì)相關(guān)的勵(lì)磁電流進(jìn)行改變、尤其是扼流。由此，能夠單獨(dú)地對(duì)多個(gè)、尤其是每個(gè)磁極線圈分別控制勵(lì)磁電流。由此，總體上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的或同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流相應(yīng)有差別地控制進(jìn)而對(duì)磁場(chǎng)有差別地控制。這種單獨(dú)控制結(jié)構(gòu)能夠是開關(guān)，尤其是半導(dǎo)體開關(guān)，例如晶體管或晶閘管。
[0031]根據(jù)一個(gè)設(shè)計(jì)方案，風(fēng)能設(shè)備包括至少一個(gè)用于測(cè)量在各個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的氣隙厚度的距離測(cè)量機(jī)構(gòu)和/或用于測(cè)量在各個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的區(qū)域中的氣隙中的磁通量密度的通量密度測(cè)量機(jī)構(gòu)，其中距離測(cè)量機(jī)構(gòu)或通量密度測(cè)量機(jī)構(gòu)與控制裝置連接，使得能夠根據(jù)測(cè)量的氣隙厚度和/或根據(jù)測(cè)量的磁通量密度對(duì)至少一個(gè)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。因此提出，用于測(cè)量氣隙厚度和/或氣隙中的磁通量密度的測(cè)量機(jī)構(gòu)與控制裝置聯(lián)接，使得氣隙厚度或磁通量密度影響勵(lì)磁電流控制裝置。尤其地，進(jìn)行控制，使得勵(lì)磁電流在——例如與平均的氣隙厚度相比——更大的氣隙厚度的情況下增大。同樣，相關(guān)的勵(lì)磁電流在——例如與平均的磁通量密度相比——更弱的磁通量密度的情況下同樣也能夠增大。由此，能夠以簡單的方式使用以補(bǔ)償?shù)姆绞阶饔玫膭?lì)磁電流控制裝置。
[0032]優(yōu)選地，同步發(fā)電機(jī)構(gòu)成為環(huán)形發(fā)電機(jī)。環(huán)形發(fā)電機(jī)是定子的和轉(zhuǎn)子的以磁性方式作用的元件大致環(huán)形的、即沿著氣隙構(gòu)成的發(fā)電機(jī)。一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)——根據(jù)觀察方式一基本上在所述環(huán)的區(qū)域中、即在氣隙的區(qū)域中構(gòu)成并且磁場(chǎng)線因此基本上沒有伸展穿過發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心。尤其地，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式涉及具有至少20個(gè)、至少30個(gè)、尤其至少40個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的多極轉(zhuǎn)子。這種環(huán)形發(fā)電機(jī)具有相對(duì)大的直徑并且通常為其穩(wěn)定性需要相應(yīng)大的進(jìn)而重的結(jié)構(gòu)。所提出的發(fā)明完成下述可能性，通過目的明確的控制技術(shù)方面的作用至少部分地均衡可能的不對(duì)稱性和/或取決于運(yùn)行的變形。相應(yīng)地，結(jié)構(gòu)為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)子或磁極轉(zhuǎn)子能夠更薄地構(gòu)成，這能夠?qū)崿F(xiàn)材料節(jié)約。此外，在應(yīng)用多極發(fā)電機(jī)的情況下，例如在磁極轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極中出現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁電流控制的多種作用可能性。
[0033]此外，根據(jù)本發(fā)明提出一種同步發(fā)電機(jī)，所述同步發(fā)電機(jī)具有結(jié)合風(fēng)能設(shè)備所描述的發(fā)電機(jī)特征、包括所應(yīng)用的控制裝置的特征并且優(yōu)選地準(zhǔn)備用于實(shí)施所描述的方法中的一個(gè)。也將用于風(fēng)能設(shè)備的同步發(fā)電機(jī)的額定功率的大小視為其特征。優(yōu)選地，這種同步發(fā)電機(jī)具有至少100kW、更優(yōu)選地至少250kW、并且尤其至少500kW、更優(yōu)選地至少IMW的額定功率。優(yōu)選地，同步發(fā)電機(jī)設(shè)有為2麗的額定功率或大于2麗的功率。這種同步發(fā)電機(jī)能夠設(shè)置用于應(yīng)用在現(xiàn)代的風(fēng)能設(shè)備中。
[0034]有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法和/或根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)能設(shè)備和/或根據(jù)本發(fā)明的同步發(fā)電機(jī)與具有大于2米、尤其大于3米并且尤其優(yōu)選地大于5米、例如為7米或10米的直徑的氣隙直徑的同步發(fā)電機(jī)一起使用或作為所述同步發(fā)電機(jī)使用。在決定相應(yīng)大的轉(zhuǎn)子直徑的這樣大的氣隙直徑的情況下，傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)的材料負(fù)荷是尤其大的，并且本發(fā)明因此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的節(jié)約潛能。此外，在這樣大的直徑的情況下，通過控制勵(lì)磁電流來考慮對(duì)當(dāng)前的幾何形狀相應(yīng)強(qiáng)的影響。
[0035]本發(fā)明尤其涉及同步發(fā)電機(jī)，在所述同步發(fā)電機(jī)中，借助于一個(gè)勵(lì)磁電流或多個(gè)勵(lì)磁電流在磁極轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁場(chǎng)。同樣，本發(fā)明能夠補(bǔ)充地用在同步發(fā)電機(jī)中，所述同步發(fā)電機(jī)具有帶有永磁體的磁極轉(zhuǎn)子。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]現(xiàn)在在下面參照附圖示例性地根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡明本發(fā)明。
[0037]圖1闡明發(fā)電機(jī)的定子和磁極轉(zhuǎn)子的中心的偏心距的示例的示意剖面圖。
[0038]圖2闡明由于轉(zhuǎn)子的偏心距引起的可能的不對(duì)稱性的示意軸視圖。
[0039]圖3示出由于同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的偏心距所引起的不對(duì)稱性的另一個(gè)示例的示意軸視圖。
[0040]圖4示意地示出在同步發(fā)電機(jī)中的磁力密度關(guān)于相應(yīng)的氣隙厚度的關(guān)系的示意軸視圖。
[0041]圖5示出風(fēng)能設(shè)備的環(huán)形發(fā)電機(jī)的一部分的立體圖。
[0042]圖6在同步發(fā)電機(jī)的示意子視圖中示意地示出在不同的磁極線圈中的勵(lì)磁電流的控制的關(guān)系和作用。
[0043]圖7示意地在解決方案的示例中示出單獨(dú)的轉(zhuǎn)子電流控制的儀器使用，所述解決方案應(yīng)用磁極轉(zhuǎn)子的相應(yīng)的磁極的整個(gè)線圈。
[0044]圖8不意地在僅將磁極轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極線圈的一部分用于改變相關(guān)的勵(lì)磁電流時(shí)示出執(zhí)行轉(zhuǎn)子電流控制。
[0045]圖9示意地示出風(fēng)能設(shè)備的立體圖。
【具體實(shí)施方式】[0046]下面根據(jù)一些示意圖來闡述本發(fā)明。許多相似的元件在不同的視圖中部分不同地示出。為了簡化可視性，對(duì)相同的、但是必要時(shí)不相同的元件、尤其是功能相同的元件使用相同的附圖標(biāo)記。
[0047]在圖1中作為環(huán)形發(fā)電機(jī)示出的同步發(fā)電機(jī)I具有定子2和轉(zhuǎn)子4。轉(zhuǎn)子4承載多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極6，僅示例性地示出所述轉(zhuǎn)子磁極中的一些。在其外部環(huán)周通過轉(zhuǎn)子磁極6確定的轉(zhuǎn)子4和定子2之間存在氣隙8，所述氣隙的厚度δ能夠發(fā)生改變。圖1闡明性地并且示例性地示出定子中心12和轉(zhuǎn)子中心14。理想地，這兩個(gè)中心12和14應(yīng)當(dāng)相互重疊。然而，如果這兩個(gè)中心沒有相互重疊，那么由此能夠產(chǎn)生不同的氣隙厚度S，如在圖1中闡明的那樣。中心的偏移能夠稱作偏心距Λ。為了能夠考慮所述偏心距Λ的不同的方向，在圖1中示例性地提出在第一方向上的偏心距Ax和在與第一方向垂直的第二方向上的偏心距Ay。轉(zhuǎn)子4也能夠稱作磁極轉(zhuǎn)子4。 [0048]圖2闡明氣隙厚度δ通過同步發(fā)電機(jī)的構(gòu)件的、尤其是轉(zhuǎn)子的偏心距所引起的改變。為了闡明，在圖2中基本上僅示出氣隙8，即轉(zhuǎn)子4的外部限界和對(duì)定子2的內(nèi)部限界。圖2的示例示出在主要方向上的偏心距，即根據(jù)視圖基本上向上和向下。由此造成氣隙8的變化，所述變化造成在一個(gè)區(qū)域中的小的氣隙厚度S !和在另一個(gè)區(qū)域中的大的氣隙厚度δ2。在圖1中示出的偏心距能夠?qū)е峦ㄟ^偏心距所引起的變化。由于偏心距所引起的變形能夠通過力的、例如慣性力、重力和磁力的影響而引起或增強(qiáng)。
[0049]圖3示出由于偏心距在兩個(gè)主要方向上出現(xiàn)的變形的不同的氣隙厚度61和δ2的另外的示例。因此，轉(zhuǎn)子4——通過夸大的視圖闡明地——具有趨于正方形的變形。
[0050]在足夠相同地對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的磁極線圈通電的情況下，在氣隙中出現(xiàn)磁通量密度，所述磁通量密度也稱作磁感應(yīng)強(qiáng)度，所述磁感應(yīng)強(qiáng)度與氣隙δ的局部厚度相關(guān)。氣隙的厚度的所述局部相關(guān)性的直接后果在氣隙厚度非恒定的情況下是在構(gòu)件的表面上的不同的徑向力密度i)Fmr/aA。在此，3Fmi.—清楚指明地一描述面部段的徑向力，所述面部段作為aA提出。因此，在氣隙厚度較小的情況下，得出較高的力密度。
[0051 ] 圖4闡明在示意性地大大簡化地示出的同步發(fā)電機(jī)I中的磁力Fmr。根據(jù)圖4的視圖，轉(zhuǎn)子4以其轉(zhuǎn)子中心14相對(duì)于定子中心12偏移，由此產(chǎn)生具有不同的氣隙厚度δ的氣隙8。氣隙8對(duì)此夸大地示出，以便根據(jù)原理闡述不同的氣隙厚度δ。圖4以對(duì)磁極線圈均勻地通電為出發(fā)點(diǎn)，使得在幾何形狀對(duì)稱的情況下也得出力密度的均勻的分布。然而，由于不同的氣隙厚度，得出不同的大的徑向力從而得出不同的大的徑向力密度aFmr/aA。在圖4中闡明貫穿力箭頭16的相應(yīng)長度的力。沿著力箭頭16的箭頭的虛線能夠闡明不對(duì)稱地圍繞轉(zhuǎn)子4構(gòu)成的力場(chǎng)。通過夸大的視圖，圖4闡明:氣隙厚度δ越小，磁力就越大。
[0052]在氣隙厚度較小的情況下產(chǎn)生較高的徑向的力密度的效應(yīng)引起氣隙8的厚度δ的差異的增大，所述差異參考圖1至3闡明，即通過偏心距和彈性所引起的差異。在此，所述效應(yīng)引起定子和磁極轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子上的未被補(bǔ)償?shù)拇帕?。從通過圖4中的力箭頭16闡明的徑向的、磁力密度aFmr/aA中通過將徑向的磁力密度aFmr/aA在整個(gè)面積上根據(jù)下式積分得出未被補(bǔ)償?shù)拇帕?:
[0053]
[0054]為了介紹用于風(fēng)能設(shè)備的同步發(fā)電機(jī)的大小，在圖5中示出同步發(fā)電機(jī)I的一部分。圖5的視圖示出定子支架18，所述定子支架具有多個(gè)定子承載臂20并且從而看上去大概是星形的并且也稱作星形的支架或以英語標(biāo)記“star-carrier,星狀支架”表示。圖5也示出具有位于外部的定子2和位于內(nèi)部的轉(zhuǎn)子4、即所謂的內(nèi)部轉(zhuǎn)子的同步發(fā)電機(jī)I。氣隙8在圖5中雖然不可見，但是其大概的位置也在那里通過附圖標(biāo)記8示出。為了闡明同步發(fā)電機(jī)I的大小，示出人員22，所述人員從事于風(fēng)能設(shè)備的安裝。在工作筐的區(qū)域中，可能存在定子中心12還有轉(zhuǎn)子中心14。示出的同步發(fā)電機(jī)I在氣隙處例如具有IOm的直徑——也稱作氣隙直徑——從而氣隙厚度S僅為幾毫米。
[0055]因此清楚的是，雖然氣隙的變化沒有以如同根據(jù)圖1至4的夸大的視圖的數(shù)值推出的那樣的量出現(xiàn)，氣隙的厚度的例如為一毫米的變化仍然能夠在氣隙直徑為IOm的情況下根據(jù)涉及的構(gòu)件的加固而出現(xiàn)，氣隙的厚度的為Imm的變化在該實(shí)例中測(cè)量的情況下相應(yīng)于氣隙的直徑的萬分之一，即直徑僅以0.01%變形。
[0056]為了避免磁極轉(zhuǎn)子和定子的接觸，機(jī)械地加固這兩個(gè)構(gòu)件，使得通過制造公差和安裝公差以及通過材料彈性不可避免地引起的未被補(bǔ)償?shù)拇帕δ軌蛴沙休d構(gòu)造吸收。這種承載構(gòu)造形成圖5的定子支架18，所述定子支架也稱作定子的發(fā)電機(jī)星形件。在此，圖5示出名稱為Enercon股份有限公司的E112的風(fēng)能設(shè)備的定子的發(fā)電機(jī)星形件。
[0057]隨著環(huán)形發(fā)電機(jī)的直徑增大，由此產(chǎn)生的材料使用大大增多并且顯著提高發(fā)電機(jī)質(zhì)量。本發(fā)明意在減少環(huán)形發(fā)電機(jī)的所述缺點(diǎn)，尤其即在同步發(fā)電機(jī)進(jìn)而風(fēng)能設(shè)備整體的可靠性和安全性盡可能不減小的情況下減少材料的可能性。
[0058]為了抵抗不對(duì)稱性和由此產(chǎn)生的結(jié)果和危險(xiǎn)，根據(jù)各個(gè)局部的氣隙厚度δ來控制所有的或一些磁極線圈的電流I，使得關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的差異盡可能小。這在圖6中示例性地在第一轉(zhuǎn)子磁極30和第二轉(zhuǎn)子磁極40上闡明。所述轉(zhuǎn)子磁極30和40僅示例性且代表性地對(duì)其他的沒有示出的磁極示出，尤其地，根據(jù)圖6的視圖在第一和第二轉(zhuǎn)子磁極
30、40之間也存在另外的轉(zhuǎn)子磁極。尤其地，本發(fā)明還有圖6的視圖也涉及具有四極的轉(zhuǎn)子4的同步發(fā)電機(jī)I。在這兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極30和40的每個(gè)之間構(gòu)成氣隙8，所述氣隙具有不同的厚度，即在第一轉(zhuǎn)子磁極30中的氣隙厚度S1和在第二轉(zhuǎn)子磁極40中的厚度δ2。相應(yīng)地，出現(xiàn)具有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1或B2的第一或第二磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子磁極30和40中的每個(gè)分別具有磁極線圈32或42,所述磁極線圈包圍相應(yīng)的芯34或44,所述芯在相關(guān)的轉(zhuǎn)子磁極30或40中引導(dǎo)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)通過相應(yīng)的勵(lì)磁電流Il或12產(chǎn)生，所述勵(lì)磁電流流過磁極線圈32或磁極線圈42。
[0059]磁感應(yīng)強(qiáng)度B1或B2與氣隙厚度δ i或δ 2相關(guān)并且此外能夠通過相應(yīng)地控制相應(yīng)的勵(lì)磁電流Il或12受到影響。由此，根據(jù)本發(fā)明對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1或B2從而還對(duì)氣隙厚度
Si或S 2產(chǎn)生影響。如果例如第一轉(zhuǎn)子磁極30的氣隙厚度δ i小于第二轉(zhuǎn)子磁極40的氣隙厚度S2，那么提出，將勵(lì)磁電流Il設(shè)定成小于勵(lì)磁電流12。優(yōu)選地，進(jìn)行設(shè)定，使得在兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極30和40中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是相等的，使得因此盡可能滿足方程B1=B215
[0060]在圖7中繪制技術(shù)應(yīng)用的可能性。因此，在一些轉(zhuǎn)子磁極上、優(yōu)選在每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極上能夠設(shè)置厚度傳感器和/或磁場(chǎng)傳感器，所述磁場(chǎng)傳感器也稱作“B”傳感器。作為磁場(chǎng)傳感器例如考慮霍爾探頭。圖7例如為第一轉(zhuǎn)子磁極30示出磁場(chǎng)傳感器50，所述磁場(chǎng)傳感器測(cè)量磁場(chǎng)，即測(cè)量在所述第一轉(zhuǎn)子磁極30中的氣隙8中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。結(jié)果提供給控制單元52，所述控制單元也能夠稱作“控制器”。所述控制單元對(duì)磁場(chǎng)傳感器50的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估并且將控制信號(hào)提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)54，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠構(gòu)成為晶體管或者能夠具有至少一個(gè)晶體管以作為用于實(shí)施電流控制的主要器件。控制信號(hào)能夠傳送占空比TV，所述占空比為電流控制提供脈沖-間隔比，即脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)周期的整個(gè)持續(xù)時(shí)間、即脈沖和間隔的總和的比。那么，執(zhí)行機(jī)構(gòu)54根據(jù)磁場(chǎng)傳感器50的測(cè)量結(jié)果對(duì)流過第一轉(zhuǎn)子磁極30的磁極線圈32的場(chǎng)電流Il進(jìn)行控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)54對(duì)此能夠經(jīng)由直流端子56由直流電流供給。在轉(zhuǎn)子4圍繞其轉(zhuǎn)子中心14轉(zhuǎn)動(dòng)期間，控制單元52附加地能夠從轉(zhuǎn)角傳感器58獲得關(guān)于轉(zhuǎn)子4的當(dāng)前轉(zhuǎn)角的信息。由此，能夠應(yīng)用附加的信息，所述信息提前被記錄并且與轉(zhuǎn)子4的進(jìn)而示例性示出的第一轉(zhuǎn)子磁極30的絕對(duì)位置相關(guān)。也能夠從轉(zhuǎn)角傳感器中推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)速，并且在控制器中相應(yīng)地設(shè)定控制。
[0061]例如，在控制單元52中執(zhí)行的調(diào)整器的動(dòng)態(tài)、即調(diào)整快速性與轉(zhuǎn)速相關(guān)。此外，借助于分別測(cè)定的轉(zhuǎn)角和磁場(chǎng)傳感器50的——或厚度傳感器的——結(jié)果能夠記錄轉(zhuǎn)角相關(guān)的數(shù)值、尤其是轉(zhuǎn)角相關(guān)的非對(duì)稱性，以便對(duì)控制進(jìn)行改進(jìn)，尤其是隨著轉(zhuǎn)子4的執(zhí)行的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量的增大進(jìn)行改進(jìn)。
[0062]圖8示出另外的實(shí)施形式，因此第一轉(zhuǎn)子磁極30’具有磁極線圈32’，所述磁極線圈劃分成第一線圈部分60和第二線圈部分62。恒定的電流部分I。流過第一線圈部分60，并且可變的電流部分Iv流過第二線圈部分62。這兩個(gè)電流一起形成總勵(lì)磁電流Ip根據(jù)所述設(shè)計(jì)方案，因此，僅可變的電流Iv由執(zhí)行機(jī)構(gòu)54’控制。由此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)54的尺寸與當(dāng)總電流I1必須流過所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)54’時(shí)相比能夠更小地設(shè)計(jì)。同時(shí)，勵(lì)磁電流I1的過強(qiáng)的、尤其有缺陷地過強(qiáng)的變化通過恒定的電流部分L受到阻礙。在此也能夠根據(jù)借助于磁場(chǎng)傳感器50’對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量并且在另外應(yīng)用同樣能夠設(shè)計(jì)成微處理器并且稱作控制器的控制單元52’的情況下進(jìn)行控制?？刂茊卧?2’相應(yīng)地將控制信號(hào)提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)54’。圖8的控制單元52’也能夠處理其他的信息，例如對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器和/或提前確定的測(cè)量值或在運(yùn)行過程中繼續(xù)測(cè)定的測(cè)量值的測(cè)量。
[0063]因此，提出不同的變型形式，提出用于各個(gè)轉(zhuǎn)子磁極或用于轉(zhuǎn)子磁極組的個(gè)體化的勵(lì)磁電流控制裝置。能夠考慮連接磁極轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極的全部線圈或者磁極轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極的部分線圈。為了控制，能夠應(yīng)用降壓或升壓變換器，所述降壓或升壓變換器例如能夠形成圖7的執(zhí)行機(jī)構(gòu)54或圖8的執(zhí)行機(jī)構(gòu)54’。這種降壓或升壓變換器能夠設(shè)為用于單個(gè)磁極或用于磁極組。優(yōu)選地，提出應(yīng)用計(jì)算單元和/或應(yīng)用厚度傳感器和/或感應(yīng)傳感器。優(yōu)選地，此外，提出轉(zhuǎn)角傳感器。
[0064]圖9示出風(fēng)能設(shè)備的立體視圖。所述風(fēng)能設(shè)備具有吊艙，所述吊艙具有帶有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子，所述吊艙以其位置可變的方式設(shè)置在塔上。根據(jù)本發(fā)明的同步發(fā)電機(jī)并且相應(yīng)地同步發(fā)電機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的控制裝置位于吊艙中例如在轂或轂蓋的區(qū)域中，所述轂或轂蓋基本上表示風(fēng)能設(shè)備的不帶有轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法，所述風(fēng)能設(shè)備具有發(fā)電機(jī)(1)，所述發(fā)電機(jī)具有:定子(2);磁極轉(zhuǎn)子(4)，所述磁極轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)，所述轉(zhuǎn)子磁極各自具有磁極線圈(32，42)以用于產(chǎn)生在相應(yīng)的所述轉(zhuǎn)子磁極(6)中引導(dǎo)的磁場(chǎng)；和在定子(2)和磁極轉(zhuǎn)子(4 )之間的氣隙(8 )，所述方法包括下述步驟: -分別控制穿過每個(gè)磁極線圈(32，42)的勵(lì)磁電流， -將所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)相對(duì)于所述勵(lì)磁電流中的至少另一個(gè)改變和/或 -根據(jù)所述磁極轉(zhuǎn)子(4)關(guān)于所述定子(2)的位置改變所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，循環(huán)周期性地改變所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)和/或相對(duì)于另一個(gè)勵(lì)磁電流非同步地控制所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)和/或以恒定的補(bǔ)償分量減小或增大所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)相關(guān)的所述轉(zhuǎn)子磁極(6)相對(duì)于所述定子(2)的暫時(shí)距離、尤其根據(jù)在相關(guān)的所述轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的暫時(shí)氣隙厚度對(duì)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)在相關(guān)的所述轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的暫時(shí)磁場(chǎng)、尤其是在相關(guān)的所述轉(zhuǎn)子磁極(6)和所述定子(2)之間的區(qū)域中的氣隙中的暫時(shí)磁場(chǎng)對(duì)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述定子(2)、所述磁極轉(zhuǎn)子(4)和/或所述氣隙的提前測(cè)定的不對(duì)稱性對(duì)所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)至少一個(gè)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，使得至少部分地抵抗所述氣隙厚度的循環(huán)周期性的改變和/或所述氣隙厚度在周向方向上的改變。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， -測(cè)量在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的氣隙厚度和/或 -測(cè)量在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的氣隙中的磁通量密度并且 對(duì)所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè) -根據(jù)至少一個(gè)所測(cè)量的氣隙厚度和/或 -根據(jù)至少一個(gè)所測(cè)量的磁通量密度 進(jìn)行控制。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的氣隙厚度增大時(shí)，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的勵(lì)磁電流增大，和/或當(dāng)在所述轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的氣隙厚度減小時(shí)，所述轉(zhuǎn)子磁極(6)的勵(lì)磁電流減小。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 至少一個(gè)所述勵(lì)磁電流的改變僅在相關(guān)的磁極線圈(32，42)的一部分中進(jìn)行和/或至少一個(gè)勵(lì)磁電流改變成，使得相應(yīng)的磁極線圈(32，42)的一部分電接通或電關(guān)斷。
10.一種風(fēng)能設(shè)備，包括 -發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)具有 -定子(2)，-磁極轉(zhuǎn)子(4)，所述磁極轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)，所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極分別具有磁極線圈(32，42)以用于產(chǎn)生在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極(6)中引導(dǎo)的磁場(chǎng)，和-在定子(2)和磁極轉(zhuǎn)子(4)之間的氣隙， -控制裝置，用于分別對(duì)穿過每個(gè)所述磁極線圈(32，42 )的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制， -所述控制裝置準(zhǔn)備用于: -將所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)相對(duì)于所述勵(lì)磁電流中的至少另一個(gè)改變和/或 -根據(jù)所述磁極轉(zhuǎn)子(4)關(guān)于所述定子(2)的位置改變所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于， 為所述磁極線圈(32，42)中的多個(gè)、優(yōu)選為每個(gè)磁極線圈(32，42)設(shè)有用于對(duì)相關(guān)的勵(lì)磁電流進(jìn)行改變、尤其是扼流的單獨(dú)控制機(jī)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備包括用于對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的所述氣隙厚度進(jìn)行測(cè)量的至少一個(gè)距離測(cè)量機(jī)構(gòu)和/或用于對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)的區(qū)域中的所述氣隙中的磁通量密度進(jìn)行測(cè)量的至少一個(gè)通量密度測(cè)量機(jī)構(gòu)，其中所述距離測(cè)量機(jī)構(gòu)或所述通量密度測(cè)量機(jī)構(gòu)與所述控制裝置連接，使得能夠根據(jù)測(cè)量的氣隙厚度和/或根據(jù)測(cè)量的磁通量密度來控制至少一個(gè)勵(lì)磁電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(I)構(gòu)成為環(huán)形發(fā)電機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述風(fēng)能設(shè)備準(zhǔn)備用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種使用在風(fēng)能設(shè)備中、尤其是在根據(jù)權(quán)利要求10至14中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)能設(shè)備中用于將通過風(fēng)引起的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成電能的同步發(fā)電機(jī)，包括: -定子(2)， -磁極轉(zhuǎn)子(4)，所述磁極轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(6)，所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極分別具有磁極線圈(32，42)以用于產(chǎn)生在相應(yīng)的所述轉(zhuǎn)子磁極(6)中執(zhí)行的磁場(chǎng)， -在定子(2 )和磁極轉(zhuǎn)子(4 )之間的氣隙， -用于分別對(duì)穿過每個(gè)所述磁極線圈(32，42)的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制的控制裝置，并且其中 -所述控制裝置準(zhǔn)備用于: -將所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)相對(duì)于所述勵(lì)磁電流中的至少另一個(gè)改變和/或 -根據(jù)所述磁極轉(zhuǎn)子(4)關(guān)于所述定子(2)的位置改變所述勵(lì)磁電流中的至少一個(gè)。
【文檔編號(hào)】F03D7/02GK103609017SQ201280029591
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月16日
【發(fā)明者】沃爾克·迪德里希斯 申請(qǐng)人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司