专利名称：用于风能设备的发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于风能设备的发电机，它具有由绕组包围的、 通过一些槽分开的各齿和构成励磁场的各极的永久磁铁。
背景技术：
在风能设备的进一步开发中， 一个重要的目标在于降低其在运行 中发出的噪声。当设备的塔柱或其他的部分以其固有频率被激励时， 则特别产生一个高的噪声电平。因此为了控制噪声首先必须抑制振动 激励。对于噪声的一个原因可以是在一个将转子的旋转传递到发电机上 的传动装置中的轮齿啮合。但发电机本身也构成一个振动激励源。对此主要原因是所谓的槽齿效应转矩(Nutrastmomente )。已知的用于 其抑制的措施在于各极和/或各齿的倾斜。由EP 0 995 257 Bl已知一种风能设备，为了降低噪声，采用一个 同步发电机，其转子具有n个极，它们关于一个包含转子的旋转轴线 的平面不对称地设置。其他的为降低发电机中的局部的振动激励的措发明内容本发明的目的在于，为降低风能设备中的噪声，开发其他的可能性。通过一种开头所述类型的发电机达到该目的，其特征在于，槽的 数目与极和绕组相位(Wicklungsphasen)的数目的乘积的比例被化成 小数(gebrochen ist)并且>1，和/或相继的各极或各极组的前边缘和/ 或后边缘相对于旋转轴线相反地倾斜。有利的是，在一种这样的发电机中，不是全部的齿槽效应转矩 (Rastmomente )同时石並到一个槽上，因此在相当大程度上抑制通过发电机的槽齿效应转矩继而抑制振动激励。作为备选方案或附加方案， 这样实现振动激励的抑制，即，通过使相继的各极或相继的各极组分 别产生相反的这样的力的方式，平衡在发电机运行中由各极产生的、 作用到各齿上的力。优选的是，所述比例在1与1.5之间。此外在本发明的优选的实 施形式中，各永久磁铁与发电机的转子连接。转子优选涉及一个外转 子。此外在本发明的优选的实施形式中，设定通过风能设备的转子直 接驱动发电机的转子而不需要中间连接的传动装置。在这种情况下， 特别有利地实现所述的措施，因为由于发电机在风能设备的塔柱中的 高的集成度，所以在发电机与塔柱壳体之间可以没有衰减连接元件。上述的组优选涉及包括两个极的组。作为降低噪声的其他的措施，可以设定，各极关于一个包含发电 机的旋转轴线的平面不对称地设置。
以下借助一些实施例和涉及这些实施例的附图更详细地说明本发 明。其中图l至3 本发明风能设备的发电机的不同实施例的示意局部视 图；图4至6 用于说明在图2发电机的定子上产生的力的不同的视 图；以及图7和8 本发明风能设备的发电机的其他实施例的示意局部视 图。
具体实施方式
图1示出在一个发电机定子的圆周上分布的各齿1的一部分的展 开的俯视图，这些齿通过一个槽2彼此分开。每一个齿由一个绕组3 包围。图1中示例性示出一个这样的绕组。按照三个存在的绕组相位， 每三个齿1的绕组3相互连接并且串联连接。各永久磁铁4径向上以 间距对置于各齿l的端面，同时形成发电机气隙，各永久磁铁与发电机的另外未示出的转子连接并且分别构成励磁场的一个极5。在所示 的实施例中，不仅各齿l的端面而且各极5的端面都具有一个矩形几 何形状。如图l可看出的那样，在一个极5上总是出现四个槽。这样在三 个绕组相位中，槽的数目与极和绕组相位的数目的乘积的比例为1.33。 通过发电机的这种几何形状明显地减小产生噪声的齿槽效应转矩。不同于图1的实施例，在图2的实施例中，由各永久磁铁4a构成 的各极5a不具有矩形形状而具有平行四边形形状。各极5a的相互平 行的边缘6和7相对于转子按箭头8的运动方向或相对于旋转轴线倾 斜。通过这种倾斜相对于图1的实施例实现齿槽效应转矩的一种进一 步减小，继而还实现风能设备的较小的噪声产生。相对于图1的实施例，在图3的实施例中产生一种类似的噪声降 低，该实施例具有一些永久磁铁4b，它们按人字形构成各极5b。同 样在这里通过各极的倾斜设置的边缘达到一种进一步的、抵制齿槽效 应转矩的"填补"。现在参照图4至6，在此说明，图2的在发电机的运行中哪些力 作用在发电机的各齿1上。各分图(a)分别示出一个通过一个包含发电机的旋转轴线9的平 面的剖面图，各分图(b)示出发电机的一个径向俯视图。如各分图 (a)可看出的那样，构成各齿1的叠片组设置在一个基座上，该基座 具有一个垂直于旋转轴线9的圆盘10和一些与其垂直的支承板11。 各分图(a)的剖视图还可看出一个保持各永久磁铁4a的转子环12。图4示出的情况是， 一个永久磁铁4a朝运动方向(箭头8a)的 前边缘6的中心处在一个槽2的中心上方。由此永久磁铁4a或极5a 的一部分已到达下一个齿l'，而另一部分仍处于邻近的齿1上方。由 于邻近的齿1和l'的不同的位置，在齿l'在发电机的一侧A上的半部 中产生径向向外作用的力13,而在齿1位于发电机的另一侧B上的半 部中则产生径向向内定向的力14。此外在A侧的半部中的齿l'上产生 切向的、相反于运动方向(箭头8a)定向的力15，在齿1在B侧上的半部中产生指向运动方向的切向力16。图5示出的情况是，一个永久磁铁4a的一个边缘6以其中心处在 一个齿1的一个前边缘17的中心上。在该位置，在发电机的A侧上 的下一个齿l'的一个端部区域内产生径向向内作用的力18。在该齿1 的一个中心区域内产生径向向外作用的力19，并且在该齿在发电机B 侧上的端部区域内产生径向向内定向的力20。切向力21至23以类似 的方式分布。图6示出的情况是， 一个永久磁铁4a的前边缘6以其中心处在一 个齿1的中心上方。在齿1在发电机的A侧上的半部中产生径向向内 定向的力24，在其在发电机的B侧上的另一半部中产生径向向外定向 的力25。在齿l在A侧上的半部中产生朝运动方向的切向力，在另一 半部中产生与永久磁铁4a的运动方向相反的切向力。通过所述的力分配，在转子绕定子旋转时，在定子上不仅沿径向 方向而且沿切向方向产生倾覆力矩。由此周期性的激励导致振动，它 们可以由定子传到塔柱壳体和塔柱上并且构成对于风能设备的噪声的 另 一原因。因此相对于图2的实施例，通过图7和8中所示的用于一种风能 设备的发电机的实施例，可以实现一种附加的噪声降低。按图7,相继的永久/P兹4失4c和4c'的边缘6c和7c与边缘6c'和7c' 关于永久磁铁的运动方向或关于旋转轴线相反地倾斜。作用在相应的 永久磁铁上的力由此在相当大程度上相互抵消。在图8的实施例中也达到一种这样的效果，其中分别在两个相邻 的、相互平行的永久磁铁4d和4d'上接着一个倾斜于前面的永久磁铁 4d'的永久磁铁4d〃。
权利要求
1.用于风能设备的发电机，它具有由绕组(3)包围的、通过一些槽(2)分开的各齿(1)和构成励磁场的各极(5)的永久磁铁(4)，其特征在于，槽(2)的数目与极(5)和绕组相位的数目的乘积的比例被化成小数并且＞1，和/或相继的各极(5c、5c′)或各极组(5d、5d′，5d″、5d)的前边缘和/或后边缘(6c、7c)相对于转子的旋转轴线相反地倾斜。
2. 按照权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述比例在1 与1.5之间。
3. 按照权利要求1或2所述的发电机，其特征在于，各永久磁铁 (4)与发电机的转子连接。
4. 按照权利要求1至3之一项所述的发电机，其特征在于，发电 机的转子是一个外转子。
5. 按照权利要求1至4之一项所述的发电机，其特征在于，设定 通过风能设备的转子直接驱动发电机的转子而不需要中间连接的传动 装置。
6. 按照权利要求1至5之一项所述的发电机，其特征在于，所述 组分别包括两个极(5d、 5d'， 5d"、 5d'")。
7. 按照权利要求1至6之一项所述的发电机，其特征在于，各槽 和/或各极关于一个包含发电机的转子的旋转轴线的平面不对称地设 置。
全文摘要
本发明涉及一种用于风能设备的发电机，它具有由绕组(3)包围的、通过一些槽(2)分开的各齿(1)和构成励磁场的各极(5)的永久磁铁(4)。按照本发明，槽(2)的数目与极和绕组相位的数目的乘积的比例被化成小数并且＞1。作为备选方案或附加方案，相继的各极(5c、5c′)或各极组的前边缘和/或后边缘(6c、7c)相对于转子的旋转轴线相反地倾斜。
文档编号H02K3/12GK101299552SQ20081008345
公开日2008年11月5日 申请日期2008年3月5日 优先权日2007年3月6日
发明者S·约克尔 申请人:韦塞斯能量股份公司