专利名称：同步电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优选地具有凸极的同步电机，该凸极具有电连接在一起的磁极线圈。本发明还涉及一种风力设备以及一种监测风力设备的同步电机的方法。
背景技术：
同步电机通常是众所周知的。结构的一种类型是形成具有(凸出的)磁极的转子或者定子，每一个磁极具有至少一个磁极线圈，励磁电流通过该磁极线圈流动。在同步电机中该励磁电流总是直流。
在这个方面，所有的磁极线圈或者多数的单个凸极是电连接在一起的。但是，由于磁极线圈是被单个制造和装配的，所以利用合适的连接手段，例如，夹具，焊接连接等等，可实现该种连接。尤其是，那些连接位置，而且还有其它的，例如，在该位置处绕组线被损坏的位置，会受到电接头被中断的风险，例如，由于在机器的运行中发生了振动。
在所述中断处，由于高的电流强度的存在，形成了电弧，由于材料的除去，电弧增大了中断，并且因此它本身也变得更大，而且变得有几厘米长。在这个方面，周围的材料有被点燃的风险，并且因此产生的火会毁坏机器。
发明内容
因此，本发明的目的是研制一种同步电机和一种操作同步电机的方法，以使得可减少火灾发生的风险。
在说明书的开头部分阐述的同步电机和方法中，可实现上述的目的，这是因为磁极线圈(至少一个磁极线圈)的电接头被监测，并且在所述电接头中发生中断时，至少励磁电流会被减少。由于对电接头的监测，故可适时地识别出中断。随后，励磁电流的减少可防止电弧的产生，所以可有效地降低周围材料着火的风险。
在本发明的一较佳实施例中，为了确保熄灭可能存在的电弧，励磁电流被完全切断。那样，在适时地识别中断上，可靠地排除由于电弧所产生的火灾是可能的。
在本发明的一具体的较佳实施例中，例如，在磁极线圈组被并联地连接在一起的情况下，仅有其中发生了中断的组被切断。操作程序规定的仅是该组的磁极线圈不再被供以电流，而励磁电流仍然可通过其它的组流过，所以同步电机能继续运转。
为了能以一种简单的方式识别出中断，尤其是电弧，非常接近电接头的导线通过一预定的信号起作用，并且该信号的存在被监测。如果电弧产生，那么邻近的导线也被该电弧中断。那样，该信号被中断，并且按照本发明的方法，同步电机可被适当地控制。
为了使得该机械结构是一种最简单的可能的设计构造，提供一种导线(监测导线)是可能的，该导线与电接头平行地或者绕着电接头呈螺旋状地延伸，或者该导线缠绕在电接头的周围，或者被安装或者胶粘到电接头上。
在本发明的一具体的较佳实施例中，所述监测导线是一种导电体，例如，是一种传统的绝缘铜线。这种导线的获得并不昂贵，而且，根据本发明其可以一种简单的方式被安装。另外，当应用导电体时，以一种复杂程度低，并且费用少的方式引入一预定的信号是可能的。在一可选择的实施例中，所述监测导线是一种导光体。在该情况下，给所述导体提供信号无可否认地包含较高的复杂程度，但是，在另一方面，该信号相对于电磁影响并不灵敏，因此对干扰具有较高的自由度。
为了增强根据本发明所述的方法和同步电机的操作可靠性，特别地，为所述监测导线提供信号的第一设备和用于监测所述信号的第二设备可以备用的形式提供。那样，在部件发生故障的情况下，它的功能可被备用的现有部件取代。
通过参考附图，在下文中将对本发明进行更详细地描述，其中图1所示为极轮(pole wheel)的一扇形部分；图2所示为图1中一放大比例尺的零件示意图；图3所示为在本发明的第一实施例中，具有导电体的导线的简化示意图；图4所示为具有导光体的监测系统的一可选择的实施例；图5所示为没有附加导体的监测系统；和图6所示为具有电流母线的风力设备的示意图，其中保险丝缠绕在电流母线的周围。
具体实施例方式
图1是一简化示意图，所示为同步电机(发电机)的极轮的一部分。参考数字10指代为凸极的单个极靴，而参考数字12指代为排列在凸极上的磁极线圈。
那些磁极线圈12通过电接头14被连接在一起，所以磁极线圈12以串联的形式连接，因此所有的磁极线圈都具有相同的流经它们的电流。由于磁极线圈12是被个别地制造，所以所述接头通过，例如，接线套管16，连接在一起。
图2是图1中一放大比例尺的零件示意图，所示为两个极靴10，这两个极靴10具有排列在其后的磁极线圈12。在所述磁极线圈12之间有一电接头14。该接头是由导体14制成，磁极线圈12从导体14处被缠绕，所述导体在连接位置16处通过，例如，连接套管16，或者焊接连接，或者另外合适的连接，被连接到邻近的磁极线圈12的导体上。该种连接位置16也可依次地位于在所示附图中图解的两个磁极线圈12之间和它们各自邻近的磁极线圈12(未图示)之间。然而，特别的是在所述电接头14中的那些连接位置16是结构弱点，所以在那儿会发生中断，例如，当在同步电机的运行中的产生振动的时候。
图示中环绕着电接头14和连接位置16的是导线18，它以螺旋状的方式被卷绕，并作为监测装置或者监测导线。
如果中断发生，例如，由于在连接位置16处产生振动，那么将在那儿形成电弧，这是因为中断最初非常小而励磁电流相对地高。材料由于电弧被除去，并因此引起中断在规模上的增加。但是，材料由于电弧的除去也可中断导线18，所以由于对导线18的合适的监测可以检测到该种中断，因此，可以得出结论，即电接头14现在被中断并且形成了电弧。于是，可以采取合适的措施，例如，为了熄灭电弧而切断励磁电流，并由此防止火灾的发生。
图3以简化的形式图示了一种利用导线18进行监测状况的可能的方法。导线18的一侧是位于地电位。假定导线的另一侧是一开关装置20，在该情况下是一继电器，其被供以足够的电压，所以它能止动。该继电器有一打开装置22，因此，当所述继电器20被操作时，该打开装置可被开启。如果现在在导线18中发生一中断，那么继电器20被释放，并且所述打开装置22关闭。该关闭动作可被检测到，例如，通过接线端子24处的一下游连接装置，并且可作适当地估计。
可以理解的是，所述继电器也可被排列在导线18的另一侧上。然后，所述导线被供以合适的电压，该电压可引起继电器20的操作，并且在这种情况下，所述导线18一被中断，继电器20也就自然地被释放了，这可直接导致励磁电流被切断。
图4所示为图3所图解的监测系统的可选择的实施例。图4中的导线18是光波导线或者光导纤维。光信号通过光源30被接入光波导线18中，在此以发光二极管的形式进行图解。在另一端处，光信号通过一接收器32被接收，在本情况下是光敏电阻器，该接收器又可是桥接电路的组成部分。
因此，通过光源30发出的光只要通过导线18被传输，接收器32就是一给定的电阻。如果在导线18中存在一中断，那么从光源30处传入的光就不再会到达接收器32，所述接收器32会在它的电阻中经历一变化，那样导线18中的中断就可被识别到。
可以理解的是，所述接收器也可是，例如，以光电晶体管或者任何其它的光敏元件的形式。
图5所示为用于监测所述电接头14的系统的一可选择的形式。在这种情况下，在耦合输入点36处，除了有励磁电流的流过，还有一小振幅和预定频率的交流电压被叠加。该交流电压在耦合输出点38处被监测。在这个方面，例如，可实现电容或者电感耦合输出。在这点上，附图所示为电容器的一电极40。另一个电极，例如，可通过所述电接头14本身被形成。
通过电容器40被耦合输出的交流电压可再次被一合适的下游连接电路监测到。如果在电接头14中发生中断，那么励磁电流无可否认地仍然通过电弧被传输，但是叠加的交流电压不再那样被传输，所以它在耦合输出点38处也不再被耦合输出。这就使得在电接头14中检测到中断成为可能。
如果多数磁极线圈被集合在一起以组成一个组，并且有多数个这种磁极线圈的组，那么对每一个组而言，包含它们本身特定预备好的保险丝是适当的，因此，当保险丝中出现中断时，只有受到影响的组的励磁电流会被减少或者被切断，所以，为了允许发电机能继续运转，其它的组可照常继续运转。
所以，如果每一个磁极线圈组都具有它们自己的保险丝(当然具有适当的馈入和监测装置)，那么，关于磁极线圈组和各自的保险丝这将提供了一种明确的结合，并且，当保险丝被切断时，磁极线圈组的动作可被合适地中断。一种更进一步的可能的选择方案包含利用一种用于整个极轮的磁极线圈的单个保险丝，并且在保险丝中出现中断的情况下可切断励磁电流。当该中断被再次储备时，一合适的励磁电流能再次流过，为了确信熄灭了所述电弧，所述中断必须被保持一预定的时间段。然后只有其中产生了中断的磁极线圈组被从中排除出去。但是，在某些情况下，这种排列会受到不利条件的影响，即保险丝被中断，以致要么操作是在没有保险丝的情况下继续进行，要么操作因为操作安全的原因不能被继续进行。
本发明并不仅被局限在，例如，监测风力设备的发电机上，它还可以被应用在风力设备的其它部件中。因此，例如，电弧形式的问题不仅仅发生在磁极线圈中的中断上，还会发生在直流母线中的中断上，由发电机产生的电能通过直流母线从机器外壳被传输到电源配电盒，所述电源配电盒通常被排列在铁塔的基部或者在铁塔的外部。那些直流母线通常由金属，例如，铝构成，并在铁塔的内部被固定到它的壁上，在那里被向下保持。由于依靠加载在风力设备上的全部的风，铁塔可移动(在所述外壳的区域中，该移动可轻易地达到0.5米至2米的幅度范围)，所以电流母线也相应地被移动和加载，如果所述移动太大，或者如果所述电流母线没有被整齐地布线，那么在某一特定的最糟的情况下，这将导致在电流母线中产生中断，因此在独立的部件之间也将会形成电弧，并且由于在该位置上存在有很高的能量流，所以这将导致对风力设备十分严重的损坏，尤其是，由于产生的电弧也有某种可能会跳回到接地的铁塔，所以也不能排除发生火灾的情况。
图6中图解的结构所示为缠绕有保险丝的三线电流母线的部分的示意图，在这种情况下，利用图3-图5中所示的用于监测保险丝的监测设备是可能的。如果在电流母线中产生了中断，这也将导致在保险丝中产生中断，并且，在这种情况下，整个设备将停止运转且不能进一步被操作，尤其是，出于自我保护的目的，当在任何情况下，为了确保此后可靠的继续运转，母线(电流母线)不仅必须被修理，而且在某些情况下还不得不被更换的时候。图解实例中的电流母线照常用来将电能从风力设备的外壳中的发电机处传输到铁塔的基部或者布置在那儿的电气装置，例如，反相器或者变压器处。
权利要求
1.一种同步电机，其包括一具有多数个磁极的转子，每一个磁极都装配有至少一个相应的磁极线圈，其中，多数磁极的磁极线圈都是借助于一第一导线电连接在一起的，励磁电流通过该第一导线流动，其特征在于大致平行于第一导线布置的是一监测导线，该监测导线通过一预定信号被作用或者可被作用，所述监测导线被耦合或者被连接到一装置上，以用于检测信号，在所述第一导线中出现中断时，通过所述监测导线中的信号变化，相同的中断被检测到或者可被检测到，并且用于检测所述信号的装置被耦合到一控制装置上，然后，该控制装置至少可降低和优选地切断通过所述第一导线的励磁电流。
2.如权利要求1所述的同步电机，其特征在于监测导线以螺旋状绕着电接头延伸。
3.如权利要求1或2所述的同步电机，其特征在于所述监测导线是呈导电体和/或导光体的形式。
4.如前述权利要求中的任一项所述的同步电机，其特征在于用于通过信号作用于所述监测导线的装置采用的是备用设计，并且，优选地，包括一第一装置和一第二装置，以用于通过信号作用于所述导线。
5.如权利要求4所述的同步电机，其特征在于通过信号作用于所述监测导线的第一和第二装置形成一结构单元。
6.一种风力设备，其具有如前述权利要求中的任一项所述的同步电机。
7.一种监测同步电机操作的方法，该同步电机具有一转子，该转子包括多数个具有磁极线圈的磁极，其中，多数磁极的磁极线圈被电连接在一起，并且励磁电流通过所述磁极线圈流动，其中具备有用于监测所述磁极线圈的电接头的装置，并且在所述电接头中发生中断时，所述励磁电流至少被减少，并优选地被切断。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于当具有多数个并联的磁极线圈组时，在具有电中断的磁极线圈的组中励磁电流被切断，但是相反地，在其它的组中将优选地保持励磁电流。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于为了识别电中断，一具有预定频率和/或振幅的交流电压在所述电接头的至少一个预定的第一位置处与励磁电流叠加，并且上述交流电压的存在可借助于合适的监测装置在至少一个第二预定位置处被监测。
10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于为了识别电中断，一非常接近所述电接头的监测导线通过一预定信号被作用，且所述预定信号的存在是可被监测的，并且在预定信号中出现故障或者大的变化时，一控制装置可被用来减少和/或完全地切断励磁电流。
11.一种风力设备，其包括一转子和一结合在其上的发电机，在风力设备的操作中，发电机产生电能，借助于电流母线，该电能从外壳的区域中的发电机处被传输到铁塔的基部区域，并且在那儿被加工，以被供应到电力供应网上，其中大致平行于所述母线的是一监测导线，该监测导线通过一预定的信号被作用或者可被作用，其中所述监测导线(保险丝)被耦合到或者被连接到一装置上，以用于检测信号，当在所述母线中发生中断时，该中断被或者可被所述监测导线中的信号变化检测到，并且用于检测所述信号的设备被耦合到一控制装置上，随后，该控制装置可至少减少和优选地切断通过上述母线的电流。
12.一种具有如从属权利要求2-5中的任一项所述的特征的风力设备。
13.如权利要求11所述的风力设备，其特征在于所述监测导线被缠绕在一单个的电流母线或者一组电流母线的周围，并且基本上平行地从所述电流母线的起点延伸到其末端处。
全文摘要
本发明涉及一种优选地具有凸极的同步电机，该凸极具有磁极线圈，所述磁极线圈被电连接在一起。本发明还涉及一种风力设备和一种监测风力设备的同步电机的方法。本发明的目的是研制一种同步电机和一种操作同步电机的方法，以使得可以降低发生火灾的风险。一种同步电机，其包括一具有多数个磁极的转子，每一个磁极都装配有至少一个相应的磁极线圈，其中，多数磁极的磁极线圈都是借助于一第一导线电连接在一起的，励磁电流通过该第一导线流动，其中大致平行于第一导线布置的是一监测导线，该监测导线通过一预定信号被作用或者可被作用，所述监测导线被耦合或者被连接到一装置上，以用于检测信号，在所述第一导线中出现中断时，通过所述监测导线中的信号变化，相同的中断被检测到或者可被检测到，并且用于检测所述信号的装置被耦合到一控制装置上，然后，该控制装置至少可降低和优选地切断通过所述第一导线的励磁电流。
文档编号H02K19/36GK1518789SQ02812296
公开日2004年8月4日 申请日期2002年6月6日 优先权日2001年6月20日
发明者艾劳埃斯·乌本, 艾劳埃斯 乌本 申请人:艾劳埃斯·乌本, 艾劳埃斯 乌本