发电的制造方法
【专利摘要】一种发电机（1），其用于将来自诸如风能的可再生能源转化为将被加入到本地或远程电网（R）中的电能，发电机包括旋转电机（2），旋转电机设有用于从可再生能源中提取能量并用于将其转换为电能的装置（3）；用于调整旋转电机（2）的运行参数的第一控制装置（4）；用于调整由旋转电机（2）产生的电能的参数的第二控制装置（5）；以及用于将第二控制装置（5）电连接至电网（R）的连接装置（6）；其中旋转电机（2）定位于设置在与基部（B）相距预定距离处的空间（V）内，所述基部（B）相对于地面（T）被固定或能被锚固。第一控制装置（4）被容纳在设置于空间（V）内的第一壳体（7）中，第二控制装置（5）被容纳在与第一壳体不同且相对于第一壳体在空间上偏置的第二壳体（8）中，第二控制装置（5）与第一控制装置（4）电连接，以便于发电机的安装及维护。
【专利说明】发电机
【技术领域】
[0001 ] 本发明通常应用于电机【技术领域】，特别涉及用于将来自可再生能源(例如风能)的动能转化为可注入到本地或远程分布电网中的电能的发电机。
【背景技术】
[0002]众所周知，已知的发电机基本上包括旋转电机，所述旋转电机用于将从可再生能源(例如风能、水能或地热能类型的可再生能源)提取的能量转化为将被加入到本地或远程分布电网中的电能。
[0003]发电机还具有控制装置，所述控制装置用于控制电机的电气运行参数以及与所产生的电相关的参数使得允许其被加入到电网中。
[0004]图1示意性地示出了风力设备E，其包括已知类型的发电机G，该发电机具有旋转机械A，该旋转机械直接地或通过机械式倍增器(在图中未示出)连接到风力涡轮机B，并通过电连接装置L电连接于控制装置M。
[0005]控制装置M包括一个或多个逆变器I以及一个或多个转换器C，所述逆变器和转换器是已知类型的并且通常容装在单个壳体P的内部。转换器C通常借助合适的电线S连接到配电板D，该配电板又连接到配电网和/或本地电网R。
[0006]如果发电机G的功率大于几千瓦，则控制装置M必须能够用相对较高的额定值调整电力参数。在这种情况下，通过焦耳效应由控制装置M、特别是由逆变器I和转换器C产生的热量是相当多的，并且必须通过与逆变器I或转换器C的电路相关联的合适的热耗散器或热交换器消除这些热量。
[0007]这种已知方案的一个缺点表现在，逆变器I和转换器C的电路具有带复杂线路的电子功率器件，这大大增加了控制装置M的总尺寸和体积。
[0008]另一个缺点表现在，与控制装置M相关联的热耗散器和/或热交换器具有相当大的尺寸和重量，这使得它们在特定类型的装备中(例如在风力发电机的机舱中)的定位非常困难。
[0009]另一个缺点表现在，控制装置M的体积使得需要使用相当大长度的连接装置L，以至于在发电机G运行期间产生了不期望频率的电磁发射。
[0010]另一个缺点表现在，特别是在平均功率水平的设备和高功率的设备中，控制装置M被容纳在被指派维护该控制装置的操作人员非常难以到达的空间内。
【发明内容】
[0011]本发明的一个主要目标在于通过提供一种具有高效且成本相对较低的特点的发电机来克服上述缺点。
[0012]本发明的另一具体目标在于提供一种甚至对于特殊的用户需求配置也能够减小控制装置的体积和重量的发电机。
[0013]本发明的一个具体目标在于提供一种具有在维护操作期间能够易于进入的电子控制装置的发电机。
[0014]本发明的另一目标在于提供一种能够减小与旋转机械电连接的长度以减少不期望的电磁发射的发电机。
[0015]本发明的另一具体目标在于提供一种能够减小冷却装置的重量和体积的发电机。
[0016]将在下文变得更加清楚的这些目标以及其他目标通过根据权利要求1的电能发电机来实现，所述发电机包括旋转电机，所述旋转电机设有用于从可再生源中提取动能的装置；第一控制装置，所述第一控制装置用于调整所述旋转电机的运行参数；第二控制装置，所述第二控制装置用于调整所产生的电能的参数；以及用于将第二控制装置电连接至电网的装置；其中所述旋转电机定位在位于与基部相距预定距离处的空间中，所述基部相对于地面固定或相对于地面能被锚固。
[0017]所述发电机特征在于，第一控制装置被容纳在设置于所述空间内的第一壳体中，所述第二控制装置被容纳在与第一壳体不同且在空间上远离第一壳体的第二壳体中，并且所述第二控制装置以便于发电机的安装和维护的方式与所述第一控制装置电连接。
[0018]这种特别的配置使得发电机已经减小了重量和体积，并且尤其在维护操作期间易于使用者进入。
[0019]从属权利要求阐释了本发明的有利实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]根据借助于附图作为非限定性示例示出的发电机的优选但非排他的实施方式的详细描述，本发明的进一步的特点和优势将更加明显，其中:
[0021]图1是【背景技术】的发电机的示意图；
[0022]图2是根据本发明的发电机的第一实施方式的示意图；
[0023]图3是根据本发明的发电机的第二实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0024]参照上述附图，总体上用附图标记I标记的根据本发明的发电机，可用于生产始于可再生能源(例如风能、水能或地热能等)的电能。
[0025]由发电机I生产的电能可被加入到本地或远程配电网R中。
[0026]根据本发明的发电机I基本上包括旋转机械2，该旋转机械具有用于从可再生源中提取能量以便产生电能的装置3 ;该旋转机械2定位在空间V中，所述空间设置在与基部B相距一段距离的位置处，所述基部固定到地面T或能被锚固到地面。
[0027]发电机I包括第一控制装置4，所述第一控制装置用于调整旋转机械2的运行参数；以及第二控制装置5，所述第二控制装置用于调整由所述旋转机械产生的电能的运行参数。
[0028]此外，发电机I还包括用于将第二控制装置5电连接至电网R的第一连接装置6。
[0029]根据本发明的一个特定特征，第一控制装置4被容纳在第一壳体7中，所述第一壳体设置在空间V内并靠近旋转机械2。
[0030]而第二控制装置5被容纳在与第一壳体7不同且在空间上远离该第一壳体的第二壳体8内，该第二控制装置5以便于发电机I的安装及维护的方式与第一控制装置4电连接。
[0031]第一壳体7和第二壳体8可具有不同的尺寸，以便分别适合于第一控制装置4和第二控制装置5的尺寸。
[0032]合适地，壳体7、8将以导致电中性的方式与相应的控制装置4、5电绝缘。
[0033]第一控制装置4可通过例如电线、棒材或类似导体的第二电连接装置9与第二控制装置5电连接。
[0034]可能地，第一壳体7可被设置成直接接触位于空间V内的金属表面10，而不产生任何类型的电接触。
[0035]有利地，如图中所示，发电机I可以是风力型，其具有设置在锚固到塔W的机舱N内的空间V。
[0036]在图2中所示的第一实施方式中，由风力涡轮机F组成的能量提取装置3被固定到动力轴11，该动力轴又直接或借助减速器/倍增器机械地连接到旋转机械2。
[0037]旋转机械2被容纳在机舱N的空间V内。第二壳体8也可被容纳在所述空间V内并且与第一壳体7相距一段距离d。
[0038]有利地，距离d将以使发电机I的重量在空间V中的整体分布最优化的方式被确定。
[0039]此外，第二壳体8的位置可以以便于第一电连接装置6通过的方式被确定。
[0040]在图3所示的第二实施方式中，第二壳体8可被设置在空间V外的、操作人员能容易地进入的位置中，例如设在塔W内接近基部B的位置处。
[0041]此外，第二连接装置9可被设置在塔W内。
[0042]可能地，不论第二控制装置5的位置如何，旋转机械2都可被容纳在第三壳体12内，该第三壳体被设置为以减少旋转机械2与第一控制装置4之间的电连接13的方式与第一壳体7几乎直接接触。
[0043]根据图2和图3所示的配置，电机2和第一控制装置4之间的电连接13的长度I可以以减少电磁波的发射(即以低于预先设定的限制值的值来限制不被期望的发射)的方式被选定。
[0044]第一控制装置4可包括至少一个逆变器14，第二控制装置5可包括至少一个转换器15。
[0045]如在图3中清晰可见的，仅逆变器14可定位在机舱N的空间V中，而转换器15可被容纳在支撑塔W的基部B处。
[0046]这种配置在发电机I被设置在具有减小的尺寸和/或旨在支撑具有有限重量的发电机I的空间V内的情况下将特别有利。
[0047]适当地，逆变器14可被配置成用于调整与旋转电机2相关的电力参数。
[0048]此外，如附图所示，旋转机械2、第一控制装置4以及第二控制装置5可包括用于消除在运行期间产生的热量的冷却装置16。
[0049]在发电机I电功率有限的情况下，所要消除的热量将不会特别高；可具有层压的或类似类型的空气冷却装置16 (未图示)。
[0050]在发电机I功率相对较高，例如高于5千瓦的情况下，冷却装置16可包括一个或多个热交换器(未图不)，具有被一种或多种冷却液体流过的多个冷却回路。[0051]在一替代性的配置(未图示)中，冷却装置16可包括旋转机械2、第一控制装置4和第二控制装置5共用的冷却回路。
[0052]这是为了减小冷却装置16的体积和重量，例如在发电机I必须定位在特别小尺寸的空间V内的情况下。
[0053]在图2所示的实施方式中，发电机部件(即旋转机械2、第一控制装置4和第二控制装置5)的各冷却装置16均可包括被相应的制冷剂流体流过的相应的热交换回路17、17’和 17”。
[0054]在图3所示的实施方式中，冷却装置16包括旋转机械2和第一控制装置4共用的第一冷却回路18，以及用于第二控制装置5的第二热交换回路18’。
[0055]在这样的实施方式中，第一共用热交换回路18减小了电机I位于空间V内的部分的体积，并且同时第二热交换回路18’可在靠近第二控制装置5处被容纳。
[0056]为了完整性起见，可以观察到旋转机械2可以是磁阻型，使得其能量输出大于包括已知类型的旋转机械2的发电机的能量输出。
[0057]根据本发明的发电机易于进行各种修改和变形，这些修改和变形全部落入所附的权利要求中表达的发明构思的范围内。在不偏离本发明的范围的情况下，所有细节可由技术上等效的元件进行替换，并且材料可根据需要而不同。
[0058]即使已经特别参照附图对发电机进行了描述，然而说明书和权利要求书中引用的附图标记是为了更好地理解本发明，而不构成对所要求保护的范围的任何限制。
【权利要求】
1.一种发电机(1)，所述发电机用于将来自诸如风能的可再生能源的能量转化为将被加入到本地或远程电网(R)中的电能，所述发电机包括:-旋转电机(2)，所述旋转电机设有用于提取来自可再生能源的能量并转化为电能的装置(3)；-第一控制装置(4)，所述第一控制装置用于调整所述电机(2)的操作参数；-第二控制装置(5)，所述第二控制装置用于调整由所述旋转电机(2)产生的电能的参数；-连接装置(6)，所述连接装置用于将所述第二控制装置(5)电连接至电网(R)；其中所述旋转电机(2)定位于空间(V)中，所述空间设置在与基部(B)相距预定距离(h)处，所述基部固定到地面(T)或能被锚固到地面；其特征在于，所述第一控制装置(4)被容纳在设置于所述空间(V)内的第一壳体(7)中，所述第二控制装置(5)被容纳在与第一壳体不同且相对于第一壳体在空间上偏置的第二壳体(8)中，所述第二控制装置(5)与所述第一控制装置(4)电连接以便于发电机的安装及维护。
2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第二壳体(8)设置在所述空间(V)内。
3.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第二壳体(8)设置在所述空间(V)外并且靠近所述基部(B)。
4.根据上述权利要求任意一项所述的发电机，其特征在于，所述旋转电机(2)被容纳在第三壳体(12)内，该第三壳体被设置成与第一壳体(7)直接接触，以减小所述旋转电机(2 )与所述第一控制装置(4 )之间的电连接(13 )的长度。
5.根据上述权利要求任意一项所述的发电机，其特征在于，所述第一控制装置(4)包括至少一个逆变器(14)，所述第二控制装置(5)包括至少一个转换器(15)。
6.根据上述权利要求的任意一项所述的发电机，其特征在于，所述旋转电机(2)、所述第一控制装置(4)和所述第二控制装置(5)包括用于消除在操作期间产生的热量的冷却装置(16)。
7.根据权利要求6所述的发电机，其特征在于，所述冷却装置(16)包括所述旋转电机(2 )、所述第一控制装置(4 )以及所述第二控制装置(5 )共用的冷却回路。
8.根据权利要求6所述的发电机，其特征在于，所述旋转电机(2)、所述第一控制装置(4)以及所述第二控制装置(5)均包括不同的冷却回路(17、17’、17”)。
9.根据权利要求6所述的发电机，其特征在于，所述冷却装置(16)包括:所述旋转电机(2)和所述第一控制装置(4)共用的第一冷却回路(18)，以及用于所述第二控制装置(5)的第二热交换回路(18’)。
10.根据上述权利要求任意一项所述的发电机，其特征在于，所述发电机为风力发电机，所述空间(V)由锚固于支撑塔(W)的机舱(N)构成。
11.根据上述权利要求任意一项所述的发电机，其特征在于，所述电机(2)为磁阻型。
12.根据权利要求11所述的发电机，其特征在于，所述电机(2)包括永磁体。
【文档编号】F03D7/04GK103443453SQ201280010107
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年2月21日 优先权日:2011年2月23日
【发明者】E·伯托托 申请人:雷埃尔有限责任公司