СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР БЕЗРЕДУКТОРНОЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2017 года по МПК H02K7/18 H02K19/16 H02K5/04 H02K5/20 

Данное изобретение относится к синхронному генератору безредукторной ветроэнергетической установки. Кроме того, изобретение относится к безредукторной ветроэнергетической установке. Дополнительно к этому, данная заявка относится к транспортировочной системе для транспортировки синхронного генератора безредукторной ветроэнергетической установки.

Ветроэнергетические установки, в частности, ветроэнергетические установки с горизонтальной осью, такая как показана на фиг. 1, широко известны. В случае безредукторной ветроэнергетической установки, показанной на фиг. 1, аэродинамический ротор непосредственно приводит в действие ротор генератора, так что этот генератор преобразует получаемую из ветра энергию движения в электрическую энергию. Таким образом, ротор генератора вращается также медленно, как и аэродинамический ротор. Для учета такой медленной скорости вращения генератор имеет сравнительно большой диаметр генератора относительно номинальной мощности, в частности, большой диаметр воздушного зазора. За счет этого, несмотря на медленную скорость вращения, может достигаться относительно большая разница скорости между ротором и статором в зоне воздушного зазора. Современные ветроэнергетические установки, такие как, например, Е126 фирмы ENERCON GmbH, имеет номинальную мощность 7,5 МВт. Эта ветроэнергетическая установка Е12 6 также является безредукторной ветроэнергетической установкой и нуждается в соответствующем большом относительно конструктивных размеров генераторе.

При этом проблематичным, в частности, является транспортировка такого генератора к месту установки. Во многих странах максимальная ширина транспортировки по дорогам составляет примерно 5 м. Это означает, что максимальный диаметр генератора при транспортировке может составлять 5 м, если генератор транспортируется в лежачем положении, то есть с перпендикулярной дороге осью вращения генератора. За счет этого де факто ограничен диаметр генератора. Даже когда эта проблема транспортировки может быть решена для некоторых мест установки, в частности, для мест вблизи места изготовления генератора или вблизи порта, однако стандартный генератор, который часто используется, ограничен этими транспортировочными габаритами.

Указанная ветроэнергетическая установка Е126 имеет генератор с диаметром воздушного зазора примерно 10 м. В этом генераторе проблема транспортировки решается тем, что генератор транспортируется в виде нескольких частей, а именно, за счет того, что ротор и статор разделяются на четыре части. Таким образом, ротор и статор поставляются в виде отдельных частей и соединяются вместе на месте установки или вблизи него.

Недостатком является то, что такие места разделения необходимо снова стыковать на месте и тем самым вне цехов изготовления генератора. Это требует больших затрат труда и связано с возможностью ошибок. Также проверка сборки, соответственно, проверка готового генератора на месте установки является более трудной и тем самым более трудоемкой, а также связанной с большей вероятностью ошибок, чем в месте изготовления.

Так, например, из других ветроэнергетических установок фирмы ENERCON GmbH известно, что предпочтительной является непрерывная обмотка во всяком случае статора. Это раскрывается, например, в европейском патенте ЕР 1419315 В1. Указанная в нем обмотка статора является очень трудоемкой и может быть в принципе надежно выполнена лишь в производственном цехе. Однако в результате получается очень надежно работающий генератор. При этом выполненная в производственном цехе непрерывная обмотка исключает возможность разделения на несколько частей для транспортировки.

Немецкое патентное ведомство в результате поиска в уровне техники обнаружило следующие документы: DE 19923925 A1, US 2010/0024311 A1, DE 102009032885 A1, DE 102010039590 A1.

Таким образом, в основу данного изобретения положена задача решения по меньшей мере одной из указанных выше проблем. В частности, должно быть предложено решение, которое обеспечивает возможно больший генератор ветроэнергетической установки, который выполнен с учетом указанных проблем транспортировки и одновременно имеет высокую надежность. Должно быть предложено по меньшей мере одно альтернативное решение.

Согласно изобретению, предлагается синхронный генератор в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. В соответствии с этим, такой синхронный генератор безредукторной ветроэнергетической установки содержит статор и ротор. Для разграничения от аэродинамического ротора, который состоит по существу из ступицы и одной или нескольких, в частности, трех роторных лопастей, понятие ротор применяется в последующем только для вращающейся части генератора. При этом в соответствии с изобретением применяется состоящий из нескольких частей наружный ротор. Таким образом, генератор является генератором с наружным ротором, содержащим расположенный внутри статор и расположенный снаружи ротор. Кроме того, ротор разделен, а именно, по меньшей мере на две части. Статор, в частности, не разделен.

Таким образом, установлено, что возможно увеличение диаметра генератора без разделения статора. Тем самым расположенный внутри статор может быть выполнен в виде одной части и иметь величину вплоть до максимальной транспортировочной ширины. В этом случае наружный диаметр статора соответствует примерно среднему диаметру воздушного зазора, соответственно, более точно, внутреннему диаметру воздушного зазора.

Однако наружный ротор имеет больший наружный диаметр, а именно, больше диаметра воздушного зазора, и поэтому может быть также больше максимальной транспортировочной ширины. В соответствии с этим, предлагается разделять наружный ротор. При этом в основе лежит понимание того, что разделение ротора, в частности, когда это наружный ротор, связано с меньшими проблемами. Даже когда генератор является синхронным генератором с независимым возбуждением, и тем самым ротор необходимо снабжать током возбуждения, разделение такого ротора связано с незначительными проблемами. А именно, для независимого возбуждения необходимо обеспечивать лишь постоянный ток, так что при разделении ротора и, соответственно, при повторной сборке ротора, необходимо снова соединять лишь соответствующие провода постоянного тока, в простейшем случае два провода постоянного тока. При этом вероятность ошибки мала, особенно по сравнению с затратами, необходимыми для 3-фазного или даже 6-фазного статора.

Дополнительно к этому, независимо возбуждаемый ротор, во всяком случае в обычных безредукторных ветроэнергетических установках, состоит из множества отдельных полюсов ротора, а именно, сердечников с соответствующими катушками. Поскольку каждый полюс ротора несет обмотку постоянного тока, то для ротора целесообразно иметь непрерывную обмотку, которая известна, например, для статора. Это облегчает возможность разделения.

Согласно одному варианту выполнения предлагается, что синхронный генератор выполнен в виде генератора с кольцевым ротором. Генератор с кольцевым ротором является генератором, в котором магнитно эффективная зона расположена по существу в кольцевой зоне концентрично вокруг оси вращения генератора. В частности, магнитно эффективная зона, а именно, ротора и статора, расположена лишь в радиально наружной четверти генератора. При этом в середине генератора может быть предусмотрена опорная конструкция для статора.

Предпочтительно, предусмотрено по меньшей мере 48, более предпочтительно по меньшей мере 72 и, в частности, по меньшей мере 192 статорных полюса. Таким образом, предлагается четырехполюсный генератор. Он подходит в качестве медленно вращающегося генератора и тем самым для использования в безредукторной ветроэнергетической установке.

Дополнительно к этому, предпочтительно предлагается выполнять синхронный генератор в виде 6-фазного генератора, а именно, в виде генератора, который имеет две 3-фазные системы, которые смещены относительно друг друга, в частности, примерно на 30°. За счет этого обеспечивается очень равномерно генерируемый, а именно, 6-фазный ток, который является предпочтительным для дальнейшей обработки. В частности, такой 6-фазный ток хорошо подходит для последующего выпрямления, а затем для обработки с помощью инвертора. В частности, он является предпочтительным при применении так называемого полного полупроводникового преобразователя, в котором генерируемый ток полностью, за исключением возможных потерь, выпрямляется и с помощью инверторов подготавливается для подачи в электросеть.

Дополнительно к этому, в качестве предпочтительного варианта выполнения предлагается предусмотрение для статора синхронного генератора непрерывной обмотки. Таким образом, статор может быть выполнен особенно надежным, в частности, без лишних точек электрического соединения, за счет чего достигается минимизация подверженности повреждениям. В частности, не могут размыкаться электрические контакты, поскольку электрические контакты отсутствуют.

В частности, статор выполнен неразделенным так, что имеется неразделенный листовой пакет статора, через который во время работы проходит магнитный поток и на котором размещена обмотка, соответственно, обмотки. Это не исключает возможности демонтажа отдельных элементов, таких как, например, крепежные элементы, элементы охлаждения, закрывающие элементы или тому подобные.

Согласно одному варианту выполнения предлагается, что статор имеет наружный диаметр больше 4,3 м. Тем самым возможен относительно большой диаметр воздушного зазора в случае, в частности, неразделенного статора, в котором учтены максимальные транспортировочные размеры. Предпочтительно, предусмотрен статор с наружным диаметром больше 4,7 м. В частности предлагается, что наружный диаметр статора составляет примерно 5 м. За счет этого может быть использована максимальная транспортировочная ширина и тем самым оптимизирован, соответственно, максимизирован синхронный генератор, без необходимости проблематичного разделения статора. За счет применения статора с наружным диаметром 5 м, тем самым достигается для неразделенного статора максимальный конструктивный размер, относительно диаметра, если эти 5 м рассматривать в качестве максимального транспортировочного размера.

Согласно одному варианту выполнения предлагается, что ротор в окружном направлении составлен из нескольких сегментов ротора, в частности, из двух или четырех сегментов ротора, при этом все и/или соответствующие два сегмента ротора имеют одинаковую величину, в частности, составляют одинаковый по величине круговой сегмент. За счет этого может быть упрощена и облегчена, а также часто также стандартизована возможность сборки и/или транспортировки.

Предпочтительно, предусмотрены сегменты ротора с разным количеством полюсов ротора. Такое выполнение также допускает симметричное разделение ротора, когда, например, предусмотрены два малых и два больших сегмента, которые имеют одинаковую величину, в частности, имеют одинаковое количество полюсов ротора. Например, ротор с 48 полюсами может быть разделен на четыре сегмента, из которых два имеют каждый 8 полюсов, а оба других имеют каждый 16 полюсов. За счет этого, например, обеспечивается возможность предусмотреть два больших сегмента, которые обеспечивают базовую стабильность ротора, при этом оба меньших сегмента при сборке по существу соединяют друг с другом оба больших сегмента.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения предлагается синхронный генератор с осью вращения, в котором для транспортировки предусмотрена возможность демонтажа по меньшей мере двух сегментов ротора. При этом этот синхронный генератор выполнен так, что если оба эти сегмента ротора демонтированы, то наибольшая протяженность синхронного генератора в одном направлении определяется статором, а в другом направлении - ротором. А именно, в частности, предлагается, что статор в первом поперечном к оси вращения направлении образует наибольшую протяженность синхронного генератора, и что в продольном направлении поперек оси вращения и поперек поперечному направлению ротор образует наибольшую протяженность синхронного генератора. Соответственно, синхронный генератор выполнен так, что два, в частности, расположенных противоположно друг другу сегмента ротора демонтируются и тем самым размер генератора уменьшается точно в этом месте, а именно, на диаметр статора. Эти демонтируемые сегменты ротора должны иметь такую величину, чтобы их демонтаж приводил к тому, что статор в данном случае образует наибольший размер. Дальнейшее уменьшение размера статора в этом направлении больше невозможно, поскольку статор не может быть демонтирован, во всяком случае, не существенно.

Это поперечное направление предпочтительно ориентировать при транспортировке поперек направления движения, в результате чего уменьшается транспортировочная ширина загруженного транспортного средства до наружного диаметра статора. В продольном направлении, а именно, тем самым также в направлении движения транспортного средства, нет необходимости уменьшать размеры генератора. В этом направлении ротор, соответственно, сегменты ротора могут оставаться на месте, и тем самым генератор имеет в этом направлении в качестве наружного размера наружный диаметр ротора.

Предпочтительно, применяется синхронный генератор, который имеет номинальную мощность по меньшей мере 500 кВт, по меньшей мере 1 МВт и, в частности, по меньшей мере 2 МВт. Таким образом, предлагается синхронный генератор для ветроэнергетической установки с большой номинальной мощностью. Он может быть предпочтительно реализован с помощью неразделенного статора и разделенного ротора.

Предлагается также ветроэнергетическая установка, которая имеет синхронный генератор по меньшей мере в соответствии с одним из указанных вариантов выполнения. В соответствии с этим, обеспечивается возможность создания ветроэнергетической установки с увеличенным до максимума генератором при одновременно высокой надежности, которая дополнительно к этому не создает излишних проблем при транспортировке.

Кроме того, предлагается транспортировочная система для транспортировки частично разделенного синхронного генератора, в частности, для транспортировки синхронного генератора, согласно одному из указанных выше вариантов выполнения. Этот синхронный генератор имеет статор и наружный ротор. Транспортировочная система содержит основной транспортировочный участок, который может называться также основной транспортировочной частью, и этот основной транспортировочный участок содержит статор синхронного генератора. Кроме того, транспортировочная система содержит по меньшей мере два демонтированных с синхронного генератора сегмента ротора. В соответствии с этим предлагается частичное разделение синхронного генератора для транспортировки, при этом статор транспортируется в виде единого целого.

Предпочтительно, по меньшей мере два демонтированных сегмента ротора выполнены в виде двух половин ротора и укладываются со смещением относительно друг друга в положение транспортировки так, что они совместно в одном направлении имеют размер, который не превышает наружный диаметр статора. При этом, в частности, необходимо исходить из того, что эти обе половины ротора выполнены в виде кольцевых сегментов, и одно плечо каждого из обоих кольцевых сегментов расположено частично между двумя плечами соответствующего другого кольцевого сегмента. Для достижения при этом расположении по меньшей мере в одном направлении размера, который не превышает величину диаметра статора, кольцевые сегменты и тем самым кольцо собранного ротора должны быть выполнены, соответственно, тонкими.

Согласно другому варианту выполнения предлагается, что основной транспортировочный участок содержит по меньшей мере один сегмент ротора, в частности, два сегмента ротора, которые смонтированы на синхронном генераторе. При этом основной транспортировочный участок выполнен таким образом, и сегменты ротора, которые остаются монтированными на статоре, выбраны, соответственно, таким образом, что основной транспортировочный участок в первом направлении имеет ширину, которая соответствует наружному диаметру статора, и во втором направлении имеет длину, которая соответствует наружному диаметру ротора. При этом, в частности, первое направление ориентировано поперек направления движения при транспортировке, а ширина является, в частности, фактической шириной соответственно нагруженного транспортного средства. При этом второе направление ориентировано, в частности, в направлении движения. Первое и второе направление лежат предпочтительно примерно в одной плоскости и примерно перпендикулярно друг другу.

Предпочтительно, транспортировочная система содержит частично разделенный синхронный генератор, как описывается по меньшей мере в одном из вариантов выполнения. Дополнительно к этому предпочтительно, если основной участок транспортировочной системы содержит частичный синхронный генератор, согласно одному из указанных выше вариантов выполнения, но без сегментов ротора, которые демонтированы с синхронного генератора. Другими словами, основной участок транспортировочной системы соответствует по существу синхронному генератору в целом, с которого, однако, демонтированы сегменты ротора по меньшей мере так, чтобы по крайней мере в одном направлении ширина синхронного генератора могла бы быть уменьшена до величины, а именно, диаметра, статора. Таким образом, предлагается транспортировка синхронного генератора, при которой предлагается уменьшенный до минимума демонтаж сегментов ротора.

Кроме того, предлагается способ транспортировки синхронного генератора безредукторной ветроэнергетической установки к месту установки ветроэнергетической установки. При этом синхронный генератор частично разбирается посредством демонтажа по меньшей мере двух сегментов ротора. При этом транспортировка к месту установки ветроэнергетической установки включает также транспортировку к временному месту изготовления вблизи места установки ветроэнергетической установки, а именно, месту изготовления, в котором можно осуществлять сборку синхронного генератора, и транспортировка от него к месту непосредственной установки в принципе не имеет ограничений, в частности, относительно ширины транспортировки. Другими словами, транспортировка по общим дорогам при достижении такого временного места изготовления уже завершена.

Ниже в качестве примера приводится более подробное пояснение изобретения на основании вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - ветроэнергетическая установка, в изометрической проекции;

фиг. 2 - разрез синхронного генератора, в изометрической проекции;

фиг. 3 - разрез синхронного генератора, согласно фиг. 2, на виде сбоку;

фиг. 4 - статор, на виде сверху в осевой проекции;

фиг. 5 - частично разобранный синхронный генератор, на виде сверху в осевой проекции;

фиг. 6 - два уложенных для транспортировки с экономией места сегмента ротора, на виде сверху.

фиг. 7 - частично разобранный синхронный генератор, согласно другому варианту выполнения, на виде в осевой проекции;

фиг. 8 - частично разобранный синхронный генератор, согласно фиг. 7, в изометрической проекции;

фиг. 9 - разрез частично разобранного синхронного генератора, согласно фиг. 7 и 8, в изометрической проекции.

При этом одинаковые или аналогичные элементы одного и того же или различных вариантов выполнения могут быть изображены в различном масштабе.

На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен винт 106 с лопастями 108 винта и обтекателем 110. Винт 106 во время работы приводится ветром во вращательное движение и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104.

Показанный на фиг. 2 синхронный генератор 1 имеет разделенный наружный ротор 2 и состоящий из одной части статор 4. Статор 4 опирается с помощью радиальных несущих металлических листов 6 на приемную цапфу 8, которая может называться также гнездом для осевой цапфы.

Для применения синхронного генератора 1 в ветроэнергетической установке показана ступица 12 ротора, на которой размещены роторные лопасти, которые не изображены на фиг. 2. и которые закреплены через фланец 14 ступицы на наружном роторе 2, с целью вращения за счет этого наружного ротора 2 относительно статора 4.

Наружный ротор 2 имеет полюсные пакеты 16, которые вращаются относительно пакета 18 статора. За счет этого вращения генерируется ток, который создается, соответственно, направляется далее в обмотках, из которых на фиг. 2 показаны лишь лобовые части 20 обмотки. На фиг. 2 показан разрез синхронного генератора в изометрической проекции, при этом некоторые поверхности разреза, а именно, в частности, пакета 18 статора, а также приемной цапфы 8 изображены без штриховки. Однако изображенные полюсные пакеты 16 показаны на виде сбоку, который получается при действительном разделении наружного ротора 2.

От наружного ротора 2 на фиг. 2 показана лишь одна половина 22 наружного ротора. Половина 22 наружного ротора имеет для соединения с другой половиной 22 наружного ротора соединительный фланец 24. Этот соединительный фланец в показанном на фиг. 2 примере выступает за размеры в принципе имеющего кольцеобразную форму наружного ротора 2. При этом следует учитывать, что синхронный генератор 1 предусмотрен для безредукторной ветроэнергетической установки и тем самым является медленно вращающимся генератором. Таким образом, создаваемое этим выступающим соединительным фланцем 24 сопротивление ветру не создает проблем для работы этого синхронного генератора 1. Дополнительно к этому, наружный ротор 2 и тем самым также соединительный фланец 24 предусмотрены в колпаке ступицы, соответственно, в корпусе обтекателя, вместе с которым он вращается.

Дополнительно к этому, на фиг. 2 показана осевая цапфа 26 в положении использования, которая неподвижно соединена с приемной цапфой 8, соответственно, с гнездом 8 для осевой цапфы, и на которую может опираться с возможностью вращения ступица 12 винта в зоне, не изображенной на фиг. 3, с помощью соответствующих опор вращения. Поскольку ступица 12 ротора в собранном состоянии неподвижно соединена с наружным ротором 2 через фланец 14 ступицы, то за счет этого обеспечивается также опора наружного ротора 2.

На фиг. 3 синхронный генератор, согласно фиг. 2, показан на виде сбоку в разрезе, во всяком случае, статор 4 и другие неподвижные части, а именно, приемная цапфа 8 и осевая цапфа 26, показаны в разрезе. Между полюсными пакетами 16 ротора и пакетом 18 статора образован воздушный зазор 28, который определяет транспортировочный размер синхронного генератора 1. В показанном примере диаметр воздушного зазора составляет 5 м. При этом в качестве упрощения не учитывается, что сам воздушный зазор имеет толщину в несколько миллиметров. Поэтому определяющее значение для ширины транспортировки имеет наружный диаметр статора 4, который, при пренебрежении толщиной воздушного зазора, соответствует диаметру воздушного зазора. Таким образом, для транспортировки можно снимать с синхронного генератора 1 обе половины 22 наружного ротора, одна из которых показана, соответственно, на фиг. 2 и 3, ив качестве максимального размера остается наружный диаметр статора 4, а именно, наружный диаметр в зоне пакета 18 статора.

При сборке синхронного генератора 1 после транспортировки можно соединять друг с другом обе половины 22 наружного ротора с помощью соединительного фланца 24. Затем можно неподвижно закреплять ступицу 12 винта на фланце 14 ступицы с наружным ротором 2, который собран из обеих половин 22 наружного ротора. При этом может быть предусмотрена опора ступицы 12 винта на осевую цапфу 26, посредством которой одновременно, по меньшей мере частично, опирается также наружный ротор 2.

На фиг. 4 схематично показан статор 404 на виде в осевой проекции, при этом статор 404 аналогичен статору 4 на фиг. 2 и 3. На фиг. 4 изображен лишь статор 404, и его наружный диаметр 430 определяет максимальный размер и тем самым необходимую ширину при транспортировке на транспортном средстве.

На фиг. 5 показан на виде сбоку рядом со статором 404, состоящим из одной части разделенный наружный ротор с соответствующей одной половиной 422 наружного ротора. При этом фиг. 5 иллюстрирует сборку обеих половин 422 наружного ротора, которые в соответствии с показанными стрелками приближаются друг к другу и при этом охватывают статор 404. Для крепления соединительные фланцы 424 обеих половин 422 наружного ротора приближаются друг к другу и затем свинчиваются друг с другом. Уже с помощью фиг. 5 поясняется, как за счет этой простой меры, а именно, разделения наружного ротора на два демонтируемых сегмента, уменьшается потребность в пространстве для транспортировки статора 404. При этом обе половины 422 можно транспортировать в показанном демонтированном состоянии.

На фиг. 6 показана возможность размещения друг в друге обеих половин 422 наружного ротора по возможности с наибольшей экономией места. При этом обе половины 422 наружного ротора соответственно одним плечом 432 размещаются в наполовину окруженной внутренней зоне 434 соответствующей половины 422 наружного ротора. При этом плечо 432 является, в частности, участком половины 422 наружного ротора, который заканчивается у соединительного фланца 424.

За счет такого расположения можно выдерживать ширину 436 транспортировки такой, чтобы она соответствовала, по меньшей мере не превосходила величину наружного диаметра 4 30 статора 404.

Для достижения такого показанного на фиг. 6 размещения друг в друге, половины 422 ротора выполнены каждая в виде кольцевого сегмента с максимальной радиальной толщиной 438, которая в показанном примере определяется в конечном итоге размером соединительного фланца 424. Эта радиальная толщина 438 должна быть меньше внутреннего свободного диаметра 440 наружного ротора 402.

На фиг. 7 схематично показан другой вариант выполнения синхронного генератора 701 в осевой проекции. Этот синхронный генератор 701 имеет статор 704 и разделенный наружный ротор. Разделенный наружный ротор имеет большой сегмент 742 ротора и два малых сегмента 744 наружного ротора. Для транспортировки малые сегменты 744 наружного ротора демонтируют, и в соответствии с этим они изображены на фиг. 7 отдельно. За счет демонтажа этих обоих малых сегментов 744 наружного ротора, диаметр, соответственно, ширина синхронного генератора 701 ограничивается в одной зоне наружным диаметром 730 статора 704. Таким образом, достигается такое ограничение, соответственно, уменьшение ширины синхронного генератора 701 до значения диаметра 730, без необходимости демонтажа наружного ротора полностью. Может быть достаточным демонтаж двух малых сегментов наружного ротора. Статор 704 образует вместе с обоими большими сегментами 742 наружного ротора по существу основной транспортировочный участок. В показанном примере наружный ротор 702 имеет полюсы 746 ротора, при этом оба малых сегмента 744 наружного ротора имеют каждый 12 полюсов, а оба больших сегмента 742 наружного ротора - соответственно по 24 полюса.

Для крепления оба малых сегмента 744 наружного ротора имеют каждый секущий фланец 748. На остальном синхронном генераторе 701 предусмотрен, соответственно, ответный фланец 750. За счет этого синхронный генератор 701 уже может иметь относительно высокую стабильность даже при демонтированных малых сегментах 744 наружного ротора, поскольку ответные фланцы 750 и другие элементы даже без крепления с соответствующим малым сегментом 744 наружного ротора соединяют оба остающихся на синхронном генераторе 701 больших сегмента 742 наружного ротора. При этом секущий фланцы 748 и соответствующие ответные фланцы 750 образованы в виде плоских соединительных фланцев и за счет этого обеспечивают относительно простую возможность крепления малых сегментов 744 наружного ротора на остальном синхронном генераторе 701. При этом одновременно возникает стабильное соединение, которое можно также относительно просто контролировать, а именно, в частности, посредством осмотра.

На фиг. 8 в изометрической проекции показано также предпочтительное в принципе герметично закрытое выполнение наружного ротора 702. Таким образом, герметично закрытое выполнение представляет собой в целом предпочтительное выполнение, а не только в показанном варианте выполнения. Оба малых сегмента 744 наружного ротора образуют лишь очень небольшую долю всего наружного ротора 702. Показано, что во всяком случае для транспортировки синхронного генератора 701 демонтаж обоих малых сегментов 744 наружного ротора практически не оказывает влияния на стабильность конструкции наружного ротора 702. За счет в целом жесткой наружной оболочки 752 наружного ротора 702 уже обеспечивается высокая стабильность.

В этой жесткой оболочке 752 выполнены оба ответных фланца 750 и подготовлены для соединения с секущими фланцами 748. Как показано также на фиг. 8, для монтажа и демонтажа секущие фланцы 748 хорошо доступны. Также стабильность обоих малых сегментов 744 наружного ротора усилена с помощью участка 754 оболочки.

Для монтажа синхронного генератора 701 в ветроэнергетической установке предусмотрен фланец 714 ступицы, на котором простым образом может быть закреплен аэродинамический винт.

На фиг. 9 схематично показан на виде сбоку разрез синхронного генератора 701, из которого следует, что его конструкция аналогична конструкции, показанной на фиг. 2 и 3. В данном случае также предусмотрен статор 704 со пакетом 718 статора и лобовыми частями 720 обмотки. Также наружный ротор 702 имеет на фиг. 9 полюсные пакеты 716, которые вращаются относительно статорного пакета 718. Для размещения предусмотрены также приемная цапфа 708 и закрепленная на ней осевая цапфа 726. Показанный на фиг. 7-9 вариант выполнения отличается от показанного на фиг. 2 и 3 по существу видом разделения наружного ротора 2, соответственно, 702. В показанном на фиг. 2 и 3 варианте выполнения предлагается разделение на две по существу одинаковые половины 22 наружного ротора, в то время как в варианте выполнения на фиг. 7-9 предлагается лишь демонтаж двух малых сегментов 744 наружного ротора.

Таким образом, предлагается синхронный генератор с возможно большим диаметром воздушного зазора при соблюдении заданной максимальной ширины транспортировки, в частности, при соблюдении транспортировочной ширины 5 м. При этом затраты на разделение компонентов генератора остаются небольшими. Кроме того, предлагается оптимизированное относительно транспортировки разделение компонентов генератора.

Отпадают большие затраты на подключение обмотку в месте разделения статора, в котором, в частности, система трехфазного тока или даже две системы трехфазного тока необходимо разделять, а затем вновь объединять в месте установки ветроэнергетической установки. В соответствии с этим, могут быть уменьшены затраты в одном или соответственно нескольких соответствующих местах разделения. Дополнительно к этому, уменьшается также количество возможных мест разделения.

При этом статор может быть выполнен без разделения. Ротор, а именно, электромагнитный ротор синхронного генератора, разделяется по меньшей мере на два элемента, предпочтительно на несколько элементов. В принципе предлагается ротор и последовательное включение полюсов, соответственно, полюсных наконечников, когда он имеет независимое возбуждение. При этом уменьшаются расходы на разделение при разделении такого ротора, во всяком случае по сравнению с разделением многофазной системы переменного тока на статоре. Как результат предлагается оптимизированное относительно транспортировки разделение, в частности, в показанных на фиг. 7-9 вариантах выполнения предлагается совместная транспортировка статора и части ротора, при которой лишь две боковые части ротора транспортируются отдельным транспортным средством.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции синхронного генератора с наружным ротором для безредукторной ветроэнергетической установки. Синхронный генератор с наружным ротором содержит статор и состоящий из нескольких частей ротор с независимым возбуждением в виде сегментов, представляющих сердечники с катушками. Изобретение относится к ветроэнергетической установке, содержащей такой генератор, а также к транспортировочной системе для доставки синхронного генератора безредукторной ветроэнергетической установки к месту сборки. Технический результат состоит в облегчении разделения и стыковки частей генератора, транспортировки, сборки и проведения контроля на месте установки. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Синхронный генератор (1) безредукторной ветроэнергетической установки (100), содержащий

- статор (4) и

- в качестве ротора (2) состоящий из нескольких частей наружный ротор (2), при этом ротор (2) состоит из сегментов с отдельными полюсами ротора, представляющими собой сердечники с катушками,

причем ротор (2) имеет независимое возбуждение.

2. Синхронный генератор (1) по п. 1, отличающийся тем, что статор (4) не разделен.

3. Синхронный генератор (1) по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что синхронный генератор (1) выполнен в виде кольцевого генератора, и/или имеет по меньшей мере 48, по меньшей мере 72, в частности, по меньшей мере 192, статорных полюса, и/или выполнен в виде 6-фазного генератора (1), и/или что статор (4) синхронного генератора (1) имеет непрерывную обмотку.

4. Синхронный генератор (1) по п. 1, отличающийся тем, что наружный диаметр статора (4) составляет больше 4,3 м, в частности больше 4,7 м, в частности примерно 5 м.

5. Синхронный генератор (1) по п. 1, отличающийся тем, что ротор (2) в окружном направлении составлен из нескольких сегментов (22) ротора, в частности из двух или четырех сегментов (22) ротора, и/или что ротор (2) имеет внутреннее свободное пространство со свободным внутренним диаметром и сегменты (22) ротора выполнены в виде кольцевых сегментов с радиальной толщиной (438), которая меньше свободного диаметра (430), при этом радиальная толщина (438) меньше 0,8 свободного внутреннего диаметра (440), в частности меньше 0,7 свободного внутреннего диаметра (440).

6. Синхронный генератор (1) по п. 5, отличающийся тем, что предусмотрены сегменты (22) ротора с разным количеством полюсов ротора.

7. Синхронный генератор (1) по п. 5, отличающийся тем, что

- синхронный генератор (1) имеет ось вращения, и

- предусмотрена возможность демонтажа по меньшей мере двух сегментов (22) ротора синхронного генератора (1) для транспортировки синхронного генератора (1), и что, когда эти по меньшей мере два сегмента (22) ротора демонтированы,

- в поперечном направлении поперек оси вращения наибольшую протяженность синхронного генератора (1) образует статор (4),

- в продольном направлении поперек оси вращения и поперек поперечного направления ротор (4) образует наибольшую протяженность синхронного генератора (1).

8. Синхронный генератор (1) по п. 1, отличающийся тем, что имеет номинальную мощность по меньшей мере 500 кВт, по меньшей мере 1 МВт, в частности по меньшей мере 2 МВт.

9. Ветроэнергетическая установка (100), содержащая синхронный генератор (1) по любому из пп. 1-8.

10. Транспортировочная система для транспортировки частично разобранного, имеющего статор (4) и имеющего независимое возбуждение наружный ротор (2) синхронного генератора (1) безредукторной ветроэнергетической установки (100), содержащая

- включающий статор (4) синхронного генератора (1) основной транспортировочный участок и

- по меньшей мере два демонтированных с синхронного генератора сегмента ротора.

11. Транспортировочная система по п. 10, отличающаяся тем, что по меньшей мере два демонтированных сегмента (22) ротора выполнены в виде двух половин ротора и выполнены таким образом и укладываются со смещением друг в друга в положение транспортировки таким образом, что они совместно в одном направлении имеют размер, который не превышает наружный диаметр статора (4).

12. Транспортировочная система по п. 10, отличающаяся тем, что основной транспортировочный участок включает по меньшей мере один сегмент (22) ротора, в частности два сегмента (22) ротора, которые смонтированы на синхронном генераторе (1), при этом основной транспортировочный участок

- в первом направлении имеет ширину, которая соответствует наружному диаметру статора (4), и

- во втором направлении имеет длину, которая соответствует наружному диаметру ротора (2).

13. Транспортировочная система по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что

- транспортировочная система содержит частично разобранный синхронный генератор (1) по любому из пп. 1-8 и/или

- основной участок соответствует синхронному генератору (1) по любому из пп. 1-8, однако без демонтированных с него сегментов (22) ротора.

14. Способ транспортировки синхронного генератора (1) безредукторной ветроэнергетической установки (100), содержащий ротор (2), имеющий независимое возбуждение, причем способ содержит этапы

- демонтажа по меньшей мере двух сегментов (22) ротора с синхронного генератора (1), в частности так, что синхронный генератор (1) в одном направлении уменьшают до ширины, которая соответствует наружному диаметру статора (4) синхронного генератора (1),

- погрузки уменьшенного на сегменты (22) ротора синхронного генератора (1) на транспортное средство,

- транспортировки синхронного генератора (1) к месту установки ветроэнергетической установки (100), при этом демонтированные сегменты (22) ротора транспортируют отдельно на том же транспортном средстве или отдельно на отдельном транспортном средстве к месту установки, и

- монтажа демонтированных сегментов (22) ротора на синхронном генераторе (1) в месте установки ветроэнергетической установки (100).

15. Способ по п. 14, в котором транспортируют синхронный генератор (1) по любому из пп. 1-8 и/или транспортируют синхронный генератор (1) в транспортировочной системе по любому из пп. 10-13.