[发明专利]风能设备和用于风能设备的同步发电机的极组以及同步发电机

说明书

本发明涉及一种同步发电机以及用于风能设备(100)的同步发电机的转子的极组(10)。极组(10)具有多个极组板(22)，其中每个极组板(22)包括极杆区域(20)和极端头区域(18)。极端头区域(18)侧向地伸出超过极杆区域(20)，并且所述极端头区域(18)具有朝向极杆区域(20)的侧(32)和背离极杆区域(20)的侧(30)。极端头区域(18)的轮廓至少在背离极杆区域(20)的侧(30)上是椭圆形的。

技术领域

本发明涉及一种风能设备以及风能设备的同步发电机的极组和尤其极组的极组板以及风能设备的同步发电机。

背景技术

根据现有技术，已知风能设备，尤其还已知无传动机构的风能设备。风能设备通过气动的转子驱动，所述转子直接与发电机的转子连接。通过在发电机中的转子的运动，由风中获取的运动能转换为电能。然后，发电机的转子以与气动的转子相同的缓慢的转速转动。

为了考虑这种缓慢的转速，发电机具有关于额定功率而相对大的发电机直径连同大的气隙直径。气隙在转子侧上由极组限界，其中所述极组由多个冲压的极组板构成，所述极组板彼此叠层并且例如彼此焊接成极组。

根据现有技术，极组的极组板具有极杆区域和极端头区域，所述极端头区域侧向地伸出超过极杆区域。极组的极组板的相继设置的极杆区域设有绕组并且励磁电流输送到所述绕组中。由此，借助于极组和相应的绕组与励磁流共同地产生励磁。所述励磁造成，具有绕组的极组用作同步发电机的转子的磁极。

对此已知的是，将极端头区域通常成形为，使得在极端头区域和同步电机的定子之间存在基本上恒定的且尽可能窄的气隙，从而在转子中产生的磁力的数值被最大化，所述磁力作用到用于产生能量的发电机的定子上。

然而，这种发电机具有如下问题，即由于设置在转子上的极组以及由于在极组之间的空隙产生扭矩波动，因为由此产生磁场的不连续的分布，所述磁场仅通过极靴和绕组产生。

所述扭矩波动通常具有与转子的转速相关的频率并且在发电机中引起振动，所述振动也能够传递到动力传动系的或风能设备的其他部件上或者与这些部件的其他振动叠加。这种振动能够在持续运行中造成设备的损坏以及造成不期望的噪音产生。

已经作出努力以使这些振动最小化，其中为此进行绕组的几何形状以及布置的改变。然而，这种努力至今为止没有导致期望的结果。

发明内容

因此，本发明的目的是：平滑发电机的扭矩波动进而平滑所产生的振动，所述扭矩波动和振动造成设备的损坏以及造成不期望的噪音产生；或者至少对从振动中产生的叠加的振动的频率产生影响，以至于使振动的在此包含的不期望的频率最小化。

德国专利和商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：WO 2012/168238 A2、US 2012/0080973 A1、WO 2012/107109 A1和DE 10 2013 206 121 A1。

根据本发明，所述目的通过用于风能设备的同步发电机的极组实现，所述极组具有多个极组板。每个极组板具有极杆区域和极端头区域。极端头区域侧向地伸出超过极杆区域。此外，极端头区域具有朝向极杆区域的侧和背离极杆区域的侧，其中极端头区域至少在背离极杆区域的侧上的轮廓是椭圆形的或者具有椭圆形的伸展，即相当于或类似于椭圆轨道的一部分。

椭圆具有长轴。长轴对应于如下直线，所述直线伸展穿过椭圆的中心并且将椭圆轮廓或椭圆轨道的主顶或主顶点连接，即所述主顶或主顶点对应于椭圆轮廓或椭圆轨道的如下点，所述点在椭圆轮廓或椭圆轨道上彼此间具有最大间距。长轴通过中心被分为两个半长轴。

短轴垂直于长轴并且伸展穿过椭圆的中心。短轴通过中心被分为两个半短轴。与之相应，短轴在如下部位处具有副顶或副顶点，在所述部位处短轴碰到椭圆轮廓或椭圆轨道。