用于调节风能设备的转子叶片的调节装置的制作方法

本发明涉及用于调节风能设备的转子叶片的迎角的调节装置和方法。此外，本发明涉及一种具有这种调节装置的风能设备。

背景技术：

从风中产生电流且将该电流馈入到供电网中的风能设备是普遍知晓的。这种风能设备的实例在图1中示意性地示出。

通常，现代风能设备具有转子叶片调节装置，即用于调节转子叶片的迎角的装置。也可称作为浆距调节装置或简单地称作为浆距装置的这种调节装置能够通过调节迎角来调节风能设备的输出功率，而且在高风速的情况下限制风能设备的负荷。为了调节，该调节装置具有一个或多个马达，所述马达也称作为浆距马达。用于调节迎角的调节过程也称作为变浆距。

此外，对功率越来越强的风能设备的寻求也导致转子叶片变得过大。因此，也提高了对转子叶片调节装置提出的要求。尤其是，转子叶片调节装置的马达功率随转子叶片大小提高。

从文献ep1337755中已知用于调节风能设备的转子叶片的迎角的调节装置，其具有多个马达。对此，该文献还公开了多个马达的电气布线。在该解决方案中不利的主要是如下情况：会出现马达的电负荷不均匀，所述电负荷会导致马达不允许的发热和引起不期望的磁场削弱。

在作为优先权基础的德国专利申请中，德国专利和商标局检索到如下文件：de102004005169b3、de102007053613a1、de29722109u1、de69225995t2、de893962b、de1937306a、fr972025a和ep1337755a1。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，解决上述问题中的至少一个。尤其是，要改进已知的现有技术并且提出一种调节装置，所述调节装置实现使至少两个直流马达承受相同负载。至少要相对于至今为止已知的方案提出一种替选方案。

根据本发明，提出根据权利要求1的调节装置。

因此，提出用于调节风能设备的转子叶片的迎角的调节装置，其中调节装置具有至少两个直流马达并且至少两个直流马达彼此间至少分部段地串联电连接。

直流马达是旋转电机，所述旋转电机用直流运行并且具有不可动的部分、即定子和可动的部分、即转子。常规的直流马达构成为，使得转子形成直流电机的内部部分并且具有至少一个绕组、即电枢绕组，并且定子要么构成为是永磁的、即具有永磁体、或者构成有至少一个绕组、即励磁绕组。

所提出的调节装置的至少两个直流马达具有励磁和磁场绕组或电枢绕组，所述励磁和磁场绕组或电枢绕组能够完全地或至少分部段地串联电连接。串联电连接也能够称作为串联电路。对于分部段地连接至少两个直流马达例如能够将至少两个直流电机的励磁绕组和/或电枢绕组串联电连接。也考虑：绕组的仅各一部分串联连接。为了将至少两个直流马达完全地连接尤其将所有电枢-和励磁绕组彼此串联电连接。此外，也能够考虑：至少两个直流马达的电枢-和/或励磁绕组划分成部段、尤其绕组部段。于是，这些绕组部段刚好如电枢-和励磁绕组、尤其作为双极由电压源控制，尤其供给电流。

通过串联电连接，这尤其根据基尔霍夫节点定律，迫使相同的电流通过这种串联电路的绕组。因此，至少针对至少两个直流马达的串联电连接的绕组或绕组部段实现：相同的电流流过所述绕组或绕组部段。由此，至少两个直流马达基于直流马达的成比例的电流-转矩关系具有相同的机械力矩、尤其驱动力，而与至少两个直流马达中的例如一个直流马达由于例如直流马达发热是否具有改变的内阻无关。在并联电路中，至少两个直流马达的不同的内阻不利地引起至少两个直流马达之内的不同的电流并进而引起不同的机械力矩。现在避免这种情况。

优选地，至少两个直流马达机械地耦联。

因此，至少两个直流马达能够直接地或间接地机械地尤其相互耦联。在至少两个直流马达直接机械耦联的情况下，能够将转子设置在共同的轴上或者形成该共同的轴，对此例如将至少两个直流马达的电枢绕组设置在相同的轴上并且在运行中驱动所述轴。

在至少两个直流马达间接机械耦联的情况下，所述直流马达具有独立的转子。至少两个直流马达的电枢绕组因此设置在不同的轴上，所述直流马达作用于所述轴上。这些转子的机械耦联例如能够经由共同的耦联元件、例如齿圈进行。例如，这种齿圈能够设置在转子叶片根部上，使得这两个转子经由该齿圈机械耦联，并且在此同时共同地作用于叶片根部上并且能够调节叶片的迎角。

通过至少两个直流马达的机械耦联，将驱动力以机械方式均匀地分配到至少两个直流马达上，并且通过串联电路实现：也施加相同的电转矩。

根据一个实施方式提出：每两个马达成对地作用于齿圈上，特别是使得每两个彼此串联电连接的马达形成马达对并且也局部彼此相邻地设置。优选地，将两个、三个或更多个这种马达对设置在齿圈上。每个马达对由此能够利用所描述的串联电路的优点。

优选地，马达容纳在马达容纳部中，以便从那里开始作用于齿圈上。在此，马达容纳部配置用于：能够尤其成对地改变浆距马达的位置。优选地，对此设有比浆距马达更多的容纳部，使得从一个或两个容纳部中取出各一个浆距马达或马达对，并且各一个浆距马达或马达对设置在至今为止空出的容纳部中的更有利的位置中，以便由此在齿圈的另外的、磨损较少的部段处作用。

优选地，至少两个直流马达的电枢绕组串联电连接。

因此，对于这两个或更多个马达而言确保大小相同地通过电枢绕组产生转矩，因为相同的电流流动经过这两个电枢绕组。串联电连接的电枢绕组的电气布线在此可以以部分地或完全地与至少两个直流马达的励磁绕组串联电连接和/或电并联的方式构成。例如，电枢绕组能够彼此串联电连接，而励磁绕组能够彼此电分离地且与电枢绕组电分离地连接。由此实现：串联电连接的电枢绕组能够与励磁绕组分离地馈电。因此，能够通过控制达到不同的特征曲线族、即力矩曲线、例如在静止状态下高转矩。同时，能够避免马达之间不同的转矩。

通过将至少两个直流马达的电枢绕组串联电连接，相同的电流流动经过至少两个直流马达的电枢绕组。由此至少两个直流马达在电枢侧承受相同负载。

根据另一设计方案提出：至少两个直流马达的励磁绕组串联电连接。

励磁绕组能够以部分地或完全地与至少两个直流马达的电枢绕组电并联和/或电串联的方式构成。例如，串联电连接的励磁绕组可低欧姆地构成并且与至少两个直流马达的电枢绕组串联电连接。由此实现：如此连接的直流马达具有串励特性、即与转速极为相关的转矩特性。也能够考虑的是：定子的铁芯以成叠片的方式构成并进而至少两个直流马达设计为串励马达、尤其具有交流电压的单相串励马达。

通过将至少两个直流马达的励磁绕组串联电连接，相同的电流流动经过所述直流马达的励磁绕组。由此在励磁侧至少两个直流马达承受相同负载。

此外根据本发明也可行的是：至少两个直流马达的电枢绕组和至少两个直流马达的励磁绕组共同地串联电连接。于是，这得到由至少两个电枢绕组和两个励磁绕组构成的串联电路。

通过至少两个直流马达的电枢和励磁绕组的完全且共同的连接实现：同一电流流动经过至少两个直流马达的不仅电枢绕组而且励磁绕组。因此，至少两个直流马达完全地彼此电耦合并且具有共同的串励特性。尤其是，对于这种布线提出：励磁绕组构成为是低欧姆的并且直流马达机械地耦联。由此实现：至少两个直流马达具有与转速极为相关的转矩特性。这尤其当如在转子叶片调节中需要高的起动力矩时是有利的。

一个优选的实施方式的特征在于：至少两个直流马达分别具有第二励磁绕组，其中所述第二励磁绕组彼此串联电连接。

第二励磁绕组产生第二励磁场，其中第二励磁场例如与其余的或第一励磁场的方向相同并且方向性相同。

例如提出：相应的第二或相应的第一励磁绕组构成为相对于相应的电枢绕组的他励的绕组并且电枢绕组和相应的励磁绕组串联电连接。由此，至少两个直流马达具有用于调节转子叶片的迎角的尤其有利的运行特性，因为串联电路确保在全部马达中有相同电流并且经由他励能够有针对性地进行干预。也能够考虑：第二励磁绕组构成为，使得其起减速装置、尤其马达制动器作用。

一个特别优选的实施方式的特征在于：至少两个直流马达分别具有一个励磁绕组或第二励磁绕组，并且第二励磁绕组与至少两个直流马达的电枢绕组和/或其余的励磁绕组彼此串联电连接。

替选地，彼此串联电连接的第一励磁绕组与其余的绕组并联电连接，这根据一个实施方式提出。由此，至少两个直流马达具有串励特性和并励特性，并且由此如多重马达(mehrfachmotor)、尤其双重马达那样设计，其中每个直流马达尤其构成如复励马达。因此可以利用复励马达的优点，但是于是存在如下危险：这些马达表现不完全相同。

此外提出：第二励磁绕组分别构成为可接入的绕组，使得第二励磁绕组分别能够借助于开关接入和/或断开，尤其在对转子叶片进行紧急调节时，第二励磁绕组能够分别与电枢绕组串联地接入。于是，通过串联接入第二励磁绕组，直流马达具有串励特性，即能够产生用于调节转子叶片的特别高的起动力矩的特性。通过第二励磁绕组与电枢绕组的串联电路，所述第二励磁绕组补充地仅沿一个方向进行作用并且将该方向选择成，使得其对应于相关的转子叶片的紧急调节的方向。

在一个特别优选的实施方式中，第二励磁绕组在机械上位于第一励磁绕组中，尤其能够分别位于定子的相同的槽中。

因此，电压源对调节装置供电并且通过所提出的串联连接为相关的马达分别形成相同的电流。调节单元的马达并进而调节单元本身能够由此以简单且同时相同的方式和方法来控制。至少两个直流马达的特别优选的控制经由串联连接的电枢绕组来进行。对此，至少两个直流马达的第一和第二励磁绕组串联连接并且供给恒定的电压。至少两个直流马达的电枢绕组同样串联连接并且借助变化的、可调节的电压控制。在这种控制中特别有利的是：不需要电子调节装置，所述电子调节装置将两个马达的力矩平衡。

此外，提出一种风能设备，所述风能设备至少设有根据上述实施方式之一的调节装置。因此，调节装置的优点为该风能设备带来优点。在此，特别是为了实现冗余和/或为了分配所需要的功率而能够设有多个浆距马达。通过所提出的布线能够以相同且在此简单和可靠的方式和方法运行多个这种浆距马达。

提出用于运行用于调节风能设备的转子叶片的迎角的调节装置的方法，其中使用至少两个直流马达，并且控制所述至少两个直流马达，以进行调节，其中使用根据上述实施方式中的至少一个实施方式的调节装置和/或根据上面描述的风能设备。优选地，如上面尤其结合调节装置的至少一个实施方式所描述的那样来控制至少两个直流马达。

附图说明

现在，在下文中示例性地根据实施例参考所附的附图详细阐述本发明。

图1示出风能设备的示意图，

图2示意性地示出具有浆距马达的转子叶片根部的齿圈，和

图3示出串联电连接的两个浆距马达的示意性布线，和

图4示出浆距马达的一个优选的实施方式。

具体实施方式

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和导流罩110。转子106在运行时通过风置于旋转运动并从而驱动吊舱104中的发电机。

图2说明机械耦联200，所述机械耦联具有齿圈210作为机械耦联元件，两个浆距马达220和230作用于所述齿圈上，所述浆距马达由此机械地耦联。在此，这种直流马达能够用作为浆距马达220和230，其中应用根据至少一个实施方式的串联连接。机械的耦联元件210因此构成为具有外齿部的齿圈210并且固定地固定在转子叶片根部上，使得通过由这两个浆距马达220和210来驱动齿圈210能够旋转相关的转子叶片。这两个浆距马达220和210以相同的间距设置在齿圈210的环周上，并且通过相应的小齿轮接合到齿圈的外齿部中，所述小齿轮分别与浆距马达220或230的转子轴连接。在常规的直流马达中，直流马达的可转动支承的部分、即转子也称作为电枢，并且内置地设置在轴上。也能够考虑：直流马达设计为外转子和/或转子叶片构成有内齿部并且直流马达设置在内齿部之内。

图3示出第一和第二直流马达320或330的特别优选的电气布线300，所述直流马达能够用作为根据图2的第一或第二浆距马达220或230。此外，电气布线300具有电压源310，其中电压源310设有引导电压的三个输出端312、314和316。直流马达320和330分别具有电枢绕组322和332,、第一励磁绕组324和334和第二励磁绕组326和336。与直流马达330的电枢绕组332和第二励磁绕组336一样，直流马达320的电枢绕组322和第二励磁绕组326串联电连接。如此连接的电枢绕组和励磁绕组322和326或332和336同样彼此串联电连接，并且连接到电压源310的引导电压的输出端312上，使得这四个绕组一起连接成共同的串联电路。直流马达320和330的第一励磁绕组324和334同样串联电连接并且连接到电压源310的引导电压的输出端314上。串联电连接的电枢绕组和第二励磁绕组322、326或332和336共同地与串联连接的第一励磁绕组324和334并联。

优选地，这两个第二励磁绕组326和336分别通过开关接入或断开。优选地，与其有关地使用不同的电压源，所述电压源也能够称作为电流调节器。就此而言，在图3的所示出的实施方式中，电压源310是用于借助第二励磁绕组326和336运行的、尤其用于紧急调节的电流调节器。

因此，两个直流马达320和330部分地串联电连接并且设计为复励电机，其中如此连接的两个直流马达将并励马达和串励马达的特征统一、即复合。根据绕组的设计和经由电压源310对其的控制，两个直流马达320和330具有不同的运行特性。如果电气布线300例如过复励地构成，那么两个直流马达320和330主要具有串励特性、即高的起动力矩。而如果电布线300欠复励地构成，那么两个直流马达320和330主要具有并励特性，即高的转速稳定性。

在图3中示出的电气布线中特别有利的是如下可行性：这两个直流马达320和330经由电压源310控制。由此能够达到良好的运行特性。通过所提出的串联电路能够确保这两个浆距马达320和330有相同的转矩，使得在图2中示出的耦联也能够良好地运行并且不存在如下危险：即根据图3的浆距马达320和330或根据图2的浆距马达220和230中的一个由于例如热引起的低的非精确性而承担大部分的调节工作。此外有利的是：在转子叶片尺寸提高的情况下，能够对调节装置扩展一个直流马达或另外的直流马达，其中尤其提出：在此全部直流马达是相同类型的。

图4示出能够用作为根据图2的浆距马达220或230的直流马达430的一个优选的实施方式。除了励磁绕组434和436和电枢绕组432之外，浆距马达430具有电动制动器438和电风扇440。构成为场制动器的电动制动器438和电风扇440通过电压源410来控制。在此，场制动器438构成为，使得其能够减弱直流马达430的励磁场，使得对直流马达的电枢进行制动。场制动器438的控制经由引导电压的输出端416和418进行。直流马达430的电风扇440通过电压源410控制，使得在直流马达430静止的情况下，能够通过风扇440进一步冷却所述直流马达。电风扇440的控制经由引导电压的输出端420和422进行。