專利名稱：風(fēng)力發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量獲取設(shè)備、尤其是風(fēng)力發(fā)電站，具有驅(qū)動軸、發(fā)電機(jī)和帶三個驅(qū)動端和從動端的差動機(jī)構(gòu)，第一驅(qū)動端與驅(qū)動軸連接，從動端與發(fā)電機(jī)連接，第二驅(qū)動端與差動驅(qū)動裝置連接，差動機(jī)構(gòu)是行星齒輪傳動裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電站逐漸成為越來越重要的發(fā)電設(shè)備。因此通過風(fēng)進(jìn)行發(fā)電的百分比份額持續(xù)提高。這點(diǎn)一方面由和電流質(zhì)量的新標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，另一方面和風(fēng)力發(fā)電站越來越大的趨向有關(guān)。同時海上風(fēng)力發(fā)電站也成為趨勢，這種風(fēng)力發(fā)電站要求至少5WM安裝容量的設(shè)備規(guī)模。由于海上區(qū)域中的風(fēng)力發(fā)電站的基礎(chǔ)設(shè)施和維護(hù)或者說安裝成本很高，所以這類設(shè)備的效率和可使用性都是特別重要的。W02004/109157A1示出了一種復(fù)雜的、流體靜力的“多通道”設(shè)計(jì)，其具有多個平行的差動級和多個可切換的離合器，由此可在單個通道間切換。借助所示技術(shù)方案可減小流體靜力的功率和由此流體靜力的損耗。但整個裝置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是一大缺點(diǎn)。此外，各單個級之間的切換在控制風(fēng)力發(fā)電站時也是問題。另外該公開文獻(xiàn)還示出了一種機(jī)械的制動器，其直接作用于發(fā)電機(jī)軸上。EP U83359A1示出了具有電差動驅(qū)動裝置的單級和多級差動機(jī)構(gòu)，單級方案具有圍繞輸入軸同軸定位的具有高額定轉(zhuǎn)速的特殊三相交流電機(jī)，其基于結(jié)構(gòu)形式具有極大的關(guān)于轉(zhuǎn)子軸的慣性矩。作為替換方案，多級差動機(jī)構(gòu)設(shè)有高速標(biāo)準(zhǔn)三相交流電機(jī)，該三相交流電機(jī)平行于差動機(jī)構(gòu)的輸入軸定向。已知設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)一方面在于差動驅(qū)動裝置中的高損耗，另一方面在于設(shè)計(jì)時用來解決該問題的復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)或者說特殊機(jī)電構(gòu)造以及由此的高昂成本?？傊梢源_定， 沒有充分考慮到對于控制重要的標(biāo)準(zhǔn)如差動驅(qū)動裝置的關(guān)于轉(zhuǎn)子的慣性矩(Jred)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是盡可能地避免上述缺點(diǎn)并且提供一種差動驅(qū)動裝置，其除成本盡可能低外，既保證了最大發(fā)電量又確保了風(fēng)力發(fā)電站的最佳控制。本發(fā)明解決該任務(wù)的方式是，差動驅(qū)動裝置與差動機(jī)構(gòu)的太陽輪連接，并且差動驅(qū)動裝置設(shè)置在發(fā)電機(jī)的遠(yuǎn)離差動機(jī)構(gòu)的一側(cè)上。由此該設(shè)備的極其緊湊且有效的結(jié)構(gòu)方式是可能的，通過這種結(jié)構(gòu)方式也最佳地解決了能量制造設(shè)備、尤其是風(fēng)力發(fā)電站的控制技術(shù)方面的任務(wù)。其余從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。


下面參考附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。圖1示出按現(xiàn)有技術(shù)的5麗風(fēng)力發(fā)電站的功率曲線、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和由此產(chǎn)生的特性
3值如葉尖速比和功率系數(shù)，圖2示出按現(xiàn)有技術(shù)的具有電差動驅(qū)動裝置的差動機(jī)構(gòu)的原理圖，圖3示出按現(xiàn)有技術(shù)的具有泵/馬達(dá)組合的流體靜力的差動驅(qū)動裝置的原理圖，圖4示出按現(xiàn)有技術(shù)的同軸于差動級的輸入軸定向的特殊三相交流電機(jī)的原理圖，圖5示出風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)速情況和由此產(chǎn)生的用于差動驅(qū)動裝置的最大輸入轉(zhuǎn)矩Iax，圖6示例示出電差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速和功率與風(fēng)速的關(guān)系，圖7示出對于單級差動機(jī)構(gòu)而言最大轉(zhuǎn)矩和比例因數(shù)y/x與額定轉(zhuǎn)速范圍的關(guān)系，圖8示出具有單級和替代地具有二級差動機(jī)構(gòu)的差動驅(qū)動裝置的傳動比和轉(zhuǎn)矩以及對Jral的作用，圖9示出單級或者說二級差動機(jī)構(gòu)的倍乘因數(shù)f (J)，差動驅(qū)動裝置的慣性矩J的值與該倍乘因數(shù)相乘，從而計(jì)算在最小的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(nmin)時關(guān)于轉(zhuǎn)子軸的Jral，圖10示出對于單級或二級差動機(jī)構(gòu)而言所需的轉(zhuǎn)矩，以便借助電差動驅(qū)動裝置能夠根據(jù)轉(zhuǎn)速補(bǔ)償轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)速跳躍，圖11示出包括磁場削弱范圍的電差動驅(qū)動裝置(PM-同步電機(jī))的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩特性與所需的用于差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩的比較，圖12示出用于差動驅(qū)動裝置的最大輸入轉(zhuǎn)矩和比例因數(shù)y/x與電差動驅(qū)動裝置的磁場削弱范圍的關(guān)系，圖13示出總發(fā)電量的差異率與磁場削弱范圍的關(guān)系，圖14示出在具有80%的磁場削弱范圍的電差動驅(qū)動裝置的情況下，在不同年平均風(fēng)速時對于不同額定轉(zhuǎn)速范圍而言的總發(fā)電量的差異率，圖15示出在液壓差動驅(qū)動裝置的情況下在不同年平均風(fēng)速時對于不同額定轉(zhuǎn)速范圍而言的總發(fā)電量的差異率，圖16示出對于單級差動機(jī)構(gòu)而言在不同的額定轉(zhuǎn)速范圍中電差動驅(qū)動裝置的發(fā)電成本，圖17示出對于二級差動機(jī)構(gòu)而言在不同的額定轉(zhuǎn)速范圍時電差動驅(qū)動裝置的發(fā)電成本，圖18示出三相交流電機(jī)，其利用在之間連接的電阻短路，圖19示出具有集成到主傳動裝置中的單級差動機(jī)構(gòu)的方案，圖20示出具有集成到同步發(fā)電機(jī)中的單級差動機(jī)構(gòu)的方案，圖21示出單級差動機(jī)構(gòu)的替代方案，其具有位于內(nèi)齒輪和差動驅(qū)動裝置之間的同軸連接。
具體實(shí)施例方式風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子的功率由下述公式計(jì)算出轉(zhuǎn)子功率=轉(zhuǎn)子面積X功率系數(shù)X空氣密度/2 X風(fēng)速3其中，功率系數(shù)與風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的葉尖速比(=葉尖速度與風(fēng)速的比值)有關(guān)。
4風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)基于隨發(fā)展待確定的葉尖速比(值大多在7和9之間)，以獲得最佳的功率系數(shù)。出于這個原因，在風(fēng)力發(fā)電站運(yùn)行時應(yīng)在部分負(fù)荷范圍中調(diào)節(jié)到相應(yīng)小的轉(zhuǎn)速，以便確保最佳空氣動力效率。圖1示出了轉(zhuǎn)子功率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、葉尖速比和用于轉(zhuǎn)子的給定最大轉(zhuǎn)速范圍的功率系數(shù)或8. 0-8. 5的最佳葉尖速比的功率系數(shù)的關(guān)系。從圖表中可以看出，當(dāng)葉尖速比偏離于其8. 0-8. 5的最佳值時，功率系數(shù)下降，因此根據(jù)上述公式轉(zhuǎn)子功率相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的空氣動力特性也降低。圖2示出用于風(fēng)力發(fā)電站的差動系統(tǒng)，其包括差動級3或11至13、適配傳動級4 和差動驅(qū)動裝置6。風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子1驅(qū)動主傳動裝置2，該轉(zhuǎn)子位于用于主傳動裝置2 的驅(qū)動軸上。主傳動裝置2為3級傳動裝置，其具有兩個行星齒輪級和一個圓柱齒輪級。差動級3位于在主傳動裝置2和發(fā)電機(jī)8之間，主傳動裝置2通過差動級3的行星架12驅(qū)動發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)8優(yōu)選是他勵同步發(fā)電機(jī)，在需要時也可具有大于20kv的額定電壓，發(fā)電機(jī)與差動級3的內(nèi)齒輪13連接并且由其驅(qū)動。差動級3的小齒輪11與差動驅(qū)動裝置6連接。調(diào)節(jié)差動驅(qū)動裝置6的轉(zhuǎn)速，以便一方面在轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)速變化時保證發(fā)電機(jī)8轉(zhuǎn)速恒定并且另一方面在風(fēng)力發(fā)電站的整個傳動系中控制轉(zhuǎn)矩。為了提高用于差動驅(qū)動裝置6的輸入轉(zhuǎn)速，在所示情況下選擇二級差動機(jī)構(gòu)，其在差動級3和差動驅(qū)動裝置6之間提供圓柱齒輪形式的適配傳動級4。差動級3和適配傳動級4因此構(gòu)成所述二級差動機(jī)構(gòu)。差動驅(qū)動裝置為三相交流電機(jī)，其通過變頻器7和變壓器5連接到電網(wǎng)上。作為替換方案，差動驅(qū)動裝置還可以如圖3所示被構(gòu)造成例如流體靜力泵/馬達(dá)組合9。在這種情況下第二泵優(yōu)選通過適配傳動級10與發(fā)電機(jī)8的驅(qū)動軸連接。圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差動機(jī)構(gòu)的另一種可能的實(shí)施方式。在此行星架12 以所示方式被主傳動裝置2驅(qū)動，發(fā)電機(jī)8與內(nèi)齒輪13連接或小齒輪與電差動驅(qū)動裝置6 連接。這種變型方案為單級方案，在此出于結(jié)構(gòu)原因使用特殊三相交流電機(jī)，與標(biāo)準(zhǔn)三相交流電機(jī)相比該特殊三相交流電機(jī)昂貴許多并且還具有特別大的慣性矩。差動驅(qū)動裝置6的關(guān)于轉(zhuǎn)子1的慣性矩這點(diǎn)對控制技術(shù)產(chǎn)生不利的影響。差動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速方程如下轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)=X *轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子+y *轉(zhuǎn)速差動驅(qū)動裝置，其中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是恒定的，因數(shù)χ和y可以從所選擇的主傳動裝置和差動機(jī)構(gòu)的傳動比中推導(dǎo)出。轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩通過待刮過的風(fēng)和轉(zhuǎn)子的空氣動力效率來確定。轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)矩和差動驅(qū)動裝置上的轉(zhuǎn)矩之間的比例是恒定的，所以傳動系中的轉(zhuǎn)矩可以通過差動驅(qū)動裝置來調(diào)整。差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩方程如下胃失巨差動驅(qū)動裝置失巨轉(zhuǎn)子女y/x，其中，比例系數(shù)y/x是差動驅(qū)動裝置的所需的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩的量度。差動驅(qū)動裝置的功率基本上正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與其基本轉(zhuǎn)速的百分比偏差和轉(zhuǎn)子功率的乘積。因此原則上大轉(zhuǎn)速范圍要求相應(yīng)大尺寸的差動驅(qū)動裝置。圖5示出了例如對于不同轉(zhuǎn)速范圍的情況。轉(zhuǎn)子的_/+額定轉(zhuǎn)速范圍定義其與轉(zhuǎn)子基本轉(zhuǎn)速的百分比偏差，該范圍可借助差動驅(qū)動裝置(電動運(yùn)行時為負(fù)或在發(fā)電運(yùn)行時為正)的額定轉(zhuǎn)速在無磁場減弱的情況下實(shí)現(xiàn)。當(dāng)差動驅(qū)動裝置為電三相交流電機(jī)時，其額定轉(zhuǎn)速(η)定義最大轉(zhuǎn)速，在該最大轉(zhuǎn)速時電三相交流電機(jī)可持續(xù)產(chǎn)生額定扭矩(Mn)或額定功率(Pn)。在流體靜力驅(qū)動裝置如液壓的軸向活塞泵的情況下，差動驅(qū)動裝置的額定轉(zhuǎn)速是這樣的轉(zhuǎn)速，在該轉(zhuǎn)速時流體靜力驅(qū)動裝置能夠以最大轉(zhuǎn)矩(Tmax)提供最大持續(xù)功率 (P0max)。在此，泵的額定壓力(I3n)和標(biāo)稱尺寸(NG)或排液體量(V,x)決定最大轉(zhuǎn)矩(Tmax)。在額定功率范圍中，風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子以在Iimax和nmin_maxP極限之間的平均轉(zhuǎn)速 nrated在處于Iirated和nmin之間的部分負(fù)荷范圍中旋轉(zhuǎn)，這在該實(shí)施例中可以借助80%的磁場削弱范圍來實(shí)現(xiàn)。為了控制風(fēng)暴而選擇相應(yīng)大的Iimax和nmin_maxP之間的控制轉(zhuǎn)速范圍， 該轉(zhuǎn)速范圍可在無負(fù)荷減小的情況下實(shí)現(xiàn)。該轉(zhuǎn)速范圍的值與風(fēng)暴的大小和/或風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子慣性和所謂的變槳系統(tǒng)(轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整系統(tǒng))的動力學(xué)特點(diǎn)有關(guān)，并且通常約為。在所示實(shí)施例中，選擇的控制轉(zhuǎn)速范圍以便足夠用來借助差動驅(qū)動裝置控制極風(fēng)暴。但是帶極慢變槳系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電站可以設(shè)計(jì)約至的控制轉(zhuǎn)速范圍。在該控制轉(zhuǎn)速范圍中風(fēng)力發(fā)電站必須產(chǎn)生額定功率，這意味著，差動驅(qū)動裝置在此被加載以最大轉(zhuǎn)矩。也就是說，轉(zhuǎn)子的_/+額定轉(zhuǎn)速范圍必須大致相同，因?yàn)橹挥性谠摲秶胁顒域?qū)動裝置才能產(chǎn)生其額定轉(zhuǎn)矩。在具有差動級的電的和流體靜力的差動驅(qū)動裝置中，在差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速為0 時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速稱為基本轉(zhuǎn)速。因?yàn)楝F(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍較小時基本轉(zhuǎn)速超過nmin-maxP，所以差動驅(qū)動裝置在轉(zhuǎn)速為0的情況下必須產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)矩。而電或液壓的差動驅(qū)動裝置在轉(zhuǎn)速為 0時僅可產(chǎn)生明顯小于額定轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩，但這可以通過設(shè)計(jì)時相應(yīng)的超尺寸來補(bǔ)償。但因?yàn)樽畲笤O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩是差動驅(qū)動裝置的尺寸因數(shù)，所以小轉(zhuǎn)速范圍對于差動驅(qū)動裝置的尺寸的有利影響只是有限的。在具有多于一個差動級的或具有一個流體動力的差動驅(qū)動裝置的驅(qū)動裝置設(shè)計(jì)中，_/+額定轉(zhuǎn)速范圍可以替代地從下述公式計(jì)算出-/+ 額定轉(zhuǎn)速范圍="/+ (nmax_nmJ / (nmax+nmin)基本轉(zhuǎn)速=(nmax+nmin)* 0. 5。在這種情況下差動驅(qū)動裝置的額定轉(zhuǎn)速替代地可以借助其最大轉(zhuǎn)速nmax和最小轉(zhuǎn)速nmin來確定。圖6中例如可看出差動極的轉(zhuǎn)速或功率情況。發(fā)電機(jī)、優(yōu)選他勵中壓同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過連接到頻率固定的電網(wǎng)中為恒定的。為了可相應(yīng)很好地利用差動驅(qū)動裝置，該差動驅(qū)動裝置在小于基本轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)電動地運(yùn)行并且在大于基本轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)式運(yùn)行。從而在電動運(yùn)行時功率饋入差動級中，而在發(fā)電機(jī)式運(yùn)行時從差動級中取得功率。 該功率在電差動驅(qū)動裝置的情況下優(yōu)選從電網(wǎng)獲取或饋入到電網(wǎng)中。在液壓的差動驅(qū)動裝置中該功率優(yōu)選從發(fā)電機(jī)軸取得或輸入給發(fā)電機(jī)軸。發(fā)電機(jī)功率和差動驅(qū)動裝置的功率之和形成為電差動驅(qū)動裝置而輸出到電網(wǎng)中的總功率。差動驅(qū)動裝置的輸入轉(zhuǎn)矩除了與差動器輸入端上的轉(zhuǎn)矩有關(guān)之外，還主要與差動機(jī)構(gòu)的傳動比有關(guān)。如果以此分析為基礎(chǔ)(行星齒輪級的最佳傳動比在所謂的大約為6的固定傳動比時)，那么通過單級差動機(jī)構(gòu)，用于差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩不是正比于轉(zhuǎn)速范圍地變小。在技術(shù)上也可實(shí)現(xiàn)較大的固定傳動比，這可以最好地減小該問題，但不能消除它。圖7示出了對于單級差動機(jī)構(gòu)而言最大轉(zhuǎn)矩和比例因數(shù)y/x(出于顯示的原因乘以-5. 000)與轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速范圍的關(guān)系。在大約_/+14%至-/+17%的額定轉(zhuǎn)速范圍中
6對于差動驅(qū)動裝置而言得到最小的比例因數(shù)和由此最小的最大轉(zhuǎn)矩(Mmax)。該圖示出，對單級差動機(jī)構(gòu)而言當(dāng)額定轉(zhuǎn)速范圍變小時差動驅(qū)動裝置的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩變大。為了解決這一問題，可以使用例如二級差動機(jī)構(gòu)。這例如可以通過在差動級3和差動驅(qū)動裝置6或9之間設(shè)置適配傳動級4來實(shí)現(xiàn)。但主要決定差動級成本的差動級的輸入轉(zhuǎn)矩卻不能由此減小。圖8示出了用于單級差動機(jī)構(gòu)和二級差動機(jī)構(gòu)的差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩的對比以及因數(shù)J(red)，該因數(shù)是兩種方案的關(guān)于轉(zhuǎn)子軸的慣性矩的比值。由圖8中可以明確看出， 在自由選擇差動機(jī)構(gòu)的傳動比的情況下-在所示情況下差動驅(qū)動裝置的額定轉(zhuǎn)速為大約 1500rpm，差動驅(qū)動裝置所需的轉(zhuǎn)矩隨變小的轉(zhuǎn)速范圍相應(yīng)地變小。在大于約-/+16. 5%額定轉(zhuǎn)速范圍時，該實(shí)施例中采用的單級差動機(jī)構(gòu)的固定傳動比足夠用來實(shí)現(xiàn)1500rpm的差動驅(qū)動裝置的額定轉(zhuǎn)速，無需附加的適配傳動級。多級差動機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)在于較大的傳動損耗和較高的傳動成本。此外，雖然差動驅(qū)動裝置的慣性矩隨變小的額定轉(zhuǎn)矩也變小，但較高的傳動比引起差動驅(qū)動裝置關(guān)于風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子軸的較大的慣性矩(Jred)。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電站的可控性與Jred密切相關(guān)(與風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子的慣性矩相比越小，則差動驅(qū)動裝置的控制動力學(xué)就越好)，所以在所示情況中當(dāng)風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍較小時，二級差動機(jī)構(gòu)的Jral值約為單級差動機(jī)構(gòu)的2. 6倍，其缺點(diǎn)在于(a)要求相應(yīng)更大的尺寸的差動機(jī)構(gòu)，或(b)當(dāng)沒有采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施時，由于控制性能差會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電站負(fù)荷更大且電流質(zhì)量較差。因此并且也由于較高的傳動成本和傳動損耗，單級差動機(jī)構(gòu)相對于多級差動機(jī)構(gòu)只能有條件地并且在小額定轉(zhuǎn)速范圍中才可能作為技術(shù)上可能的替代方案。對Jral的說明通常在選擇轉(zhuǎn)速范圍時也有效。圖9示出了在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最小時的倍乘因數(shù)f (J)，其與差動驅(qū)動裝置的慣性矩的值相乘，以便計(jì)算在最小的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(nmin)時差動驅(qū)動裝置關(guān)于轉(zhuǎn)子軸的Jy。為了能夠控制風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速跳躍，差動驅(qū)動裝置必須相應(yīng)超尺寸設(shè)計(jì)，其隨著漸增的Jral、即漸增的額定轉(zhuǎn)速范圍或在多級差動驅(qū)動裝置的情況下業(yè)已在較小的轉(zhuǎn)速范圍時就表現(xiàn)為巨大的成本因素。圖10示出了差動驅(qū)動裝置為能夠控制風(fēng)暴所需的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)風(fēng)暴在2秒內(nèi)從4. 5m/ s加速到11. 5m/s時，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速范圍這可引起轉(zhuǎn)速從5. 6至10. 3rpm 跳躍到對所有額定轉(zhuǎn)速范圍來說相同的轉(zhuǎn)速11. 7rpm。差動驅(qū)動裝置跟隨該轉(zhuǎn)速跳躍，所需的加速力矩相應(yīng)于Jral和該轉(zhuǎn)速跳躍的值而降低?？擅鞔_看出，在此多級差動機(jī)構(gòu)基于更高的傳動比需要更大的轉(zhuǎn)矩。在差動機(jī)構(gòu)傳動比不變的情況下擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍并且因此提高發(fā)電量的可能性是利用電差動驅(qū)動裝置的磁場削弱范圍(FeldschwMchebereich )， 如在具有變頻器的例如永磁激勵式的同步三相交流電機(jī)的情況下。磁場削弱范圍是指超出電三相交流電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速范圍。為額定轉(zhuǎn)速還定義了額定轉(zhuǎn)矩或額定失步轉(zhuǎn)矩。在表格和其它說明中，磁場削弱范圍定義為轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的百分比——也就是說，例如1. 5倍轉(zhuǎn)速相應(yīng)于50%的磁場削弱范圍。圖11舉例示出了額定轉(zhuǎn)速為1500rpm的電差動驅(qū)動裝置的最大轉(zhuǎn)矩或失步轉(zhuǎn)矩的值。可明確看出，無論在轉(zhuǎn)速為零時還是在大于額定轉(zhuǎn)速時最大可達(dá)到的轉(zhuǎn)矩都變小。 但風(fēng)力發(fā)電站的一個主要特點(diǎn)是，在部分負(fù)荷范圍中——在該示例中該部分負(fù)荷范圍大約相當(dāng)于電動運(yùn)行——所需的轉(zhuǎn)矩大大小于最大允許轉(zhuǎn)矩。在發(fā)電機(jī)式運(yùn)行中對于大于大約 1730rpm的轉(zhuǎn)速，風(fēng)力發(fā)電站需要減小負(fù)荷，以便不超過允許的最大轉(zhuǎn)矩。圖10示出了 80% 的磁場削弱范圍，其達(dá)到1.8倍額定轉(zhuǎn)速，這對于為該例所選擇的電驅(qū)動裝置來說是技術(shù)上合理的上限。在此需要提出，例如永磁激勵式同步三相交流電機(jī)在磁場削弱范圍內(nèi)的效率非常好，這是與差動驅(qū)動裝置的效率相關(guān)聯(lián)的重要優(yōu)點(diǎn)。三相交流電機(jī)在磁場削弱范圍內(nèi)的運(yùn)行根據(jù)其設(shè)計(jì)最多至50%至60%、也就是說1. 5倍至1. 6倍額定轉(zhuǎn)速且無轉(zhuǎn)速反饋，此外需要使用如編碼器。因?yàn)榫幋a器的使用代表附加的誤差來源并且所謂的無傳感器的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速在力矩或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方面在動態(tài)性上更好，所以在確定磁場削弱范圍時可找到在調(diào)節(jié)動態(tài)性和最佳年均發(fā)電量之間的最佳點(diǎn)。也就是說，在平均風(fēng)速高并且在與之相關(guān)的極風(fēng)暴的情況下，可以選擇允許無傳感器控制的磁場削弱范圍，以便相應(yīng)控制風(fēng)暴。在待控制風(fēng)暴的小的平均風(fēng)速較的情況下，可以著重最佳年均發(fā)電量并且因此選擇盡可能大的具有轉(zhuǎn)速反饋的磁場削弱范圍。這也很好地適配風(fēng)力發(fā)電站的差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速特點(diǎn)，該差動驅(qū)動裝置在風(fēng)速低的情況下作為電動機(jī)使用盡可能大的轉(zhuǎn)速范圍。為了驗(yàn)證在不同的年均風(fēng)速時磁場削弱范圍的大小對差動驅(qū)動裝置的大小或風(fēng)力發(fā)電站的發(fā)電量的影響，可以在風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍固定的情況下改變差動驅(qū)動裝置的磁場削弱范圍，同時調(diào)整差動機(jī)構(gòu)的傳動比。圖12示出了差動驅(qū)動裝置的與磁場削弱范圍相關(guān)的最大輸入轉(zhuǎn)矩和比例因數(shù)y/ x(出于顯示目的乘以-5000)。從大約70%的磁場削弱范圍開始產(chǎn)生用于差動驅(qū)動裝置的最佳比例因數(shù)并且因此也產(chǎn)生最低的最大轉(zhuǎn)矩(Mmax)，絕對最小值在100%的磁場削弱范圍時存在。圖13示出了與用于不同的年均風(fēng)速的磁場削弱范圍相關(guān)的發(fā)電量的差異率。最佳值產(chǎn)生于100%至120%的磁場削弱范圍之間?；谠撨吔缯{(diào)節(jié)，根據(jù)使用條件選擇磁場削弱范圍，但必須選擇> 50%的磁場削弱范圍。年均風(fēng)速是在輪轂高度(相當(dāng)于轉(zhuǎn)子中心)上測得的風(fēng)速的年平均值。為10. Om/ s、8. 5m/s、7. 5m/s和6. Om/s的最大年均風(fēng)速相應(yīng)于所謂的IEC分級1、2、3、4。采用瑞利分布作為標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)上的頻率分布。此外還需提到，永磁激勵式同步三相交流電機(jī)作為差動驅(qū)動裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于， 與其它結(jié)構(gòu)類型的三相交流電機(jī)相比具有對額定轉(zhuǎn)矩而言較小的慣性矩，如上所述，這點(diǎn)被證明有利于控制風(fēng)力發(fā)電站，因此，用于差動驅(qū)動裝置的特別低慣性矩的設(shè)計(jì)的花費(fèi)總是值得的。作為替換方案，所謂的磁阻電機(jī)在典型的較高額定轉(zhuǎn)速的情況下也同樣具有非常小的慣性矩。已知磁阻電機(jī)極其堅(jiān)固，這特別有利于海上區(qū)域中的使用。差動驅(qū)動裝置的大小當(dāng)然也對風(fēng)力發(fā)電站的總效率有重要影響。通過觀察上述實(shí)施方式可以得出下述基本認(rèn)識，即風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的大轉(zhuǎn)速范圍可以改善空氣動力效率， 但另一方面也要求差動驅(qū)動裝置具有更大的尺寸，這會造成更高的損耗，這阻止取得更好的系統(tǒng)效率(系統(tǒng)效率由轉(zhuǎn)子的空氣動力性和差動驅(qū)動裝置的損耗確定)。圖14示出了根據(jù)風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速范圍的、不同年均風(fēng)速下的具有
8電差動驅(qū)動裝置的風(fēng)力發(fā)電站的總發(fā)電量的差異。在此，總發(fā)電量基于風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的扣除了差動驅(qū)動裝置(包括變頻器在內(nèi))和差動機(jī)構(gòu)損耗的輸出功率。根據(jù)本發(fā)明， 的額定轉(zhuǎn)速范圍是基礎(chǔ)，該轉(zhuǎn)速范圍由具有差動驅(qū)動裝置的風(fēng)力發(fā)電站的額定功率范圍中最小所需的控制轉(zhuǎn)速區(qū)域所要求，額定轉(zhuǎn)速范圍表示可以借助差動驅(qū)動裝置的額定轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍。此外，采取高于差動驅(qū)動裝置的額定轉(zhuǎn)速的直至80%的磁場削弱范圍。從附圖中不難看出，在約_/+20%的額定轉(zhuǎn)速范圍時達(dá)到最佳值，并且此外擴(kuò)大額定轉(zhuǎn)速范圍不再有益處。圖15示出了具有液壓差動驅(qū)動裝置的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備在不同的年均風(fēng)速時的總發(fā)電量的差異。在此，液壓差動驅(qū)動裝置中明顯更高的損耗對發(fā)電量產(chǎn)生不利影響，由此額定轉(zhuǎn)速范圍在用于控制目的的最小所需的-/+6%和在高年均風(fēng)速(大于8. 5m/s)時-/+10% 的發(fā)電量最佳值以及在較低年均風(fēng)速時_/+15%之間是合理的。曲線在大約-/+12%的額定轉(zhuǎn)速范圍的彎折是由轉(zhuǎn)速為0時風(fēng)力發(fā)電站的額定運(yùn)行區(qū)域中差動驅(qū)動裝置的高額定轉(zhuǎn)矩以及在適配傳動級4的低傳動比所造成的。最終目標(biāo)是研制一種傳動系，其使發(fā)電成本最小。對此在優(yōu)化差動驅(qū)動裝置時有以下幾個相關(guān)問題(a)總發(fā)電量，(b)差動驅(qū)動裝置的制造成本和(c)影響總制造成本的風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速控制的質(zhì)量。總發(fā)電量成比例地計(jì)入發(fā)電成本并且因此計(jì)入風(fēng)力發(fā)電區(qū)的經(jīng)濟(jì)性。制造成本與所謂的風(fēng)力發(fā)電區(qū)總成本有關(guān)，但僅為風(fēng)力發(fā)電站的按份額的資金成本占風(fēng)力發(fā)電區(qū)的包括維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用的總成本的百分比。風(fēng)力發(fā)電站所屬份額平均占所謂的岸上項(xiàng)目的約2/3，占海上項(xiàng)目的約1/3。因此平均來說百分比可以定義為約 50%。這意味著，年發(fā)電量的差異平均地雙倍于風(fēng)力發(fā)電站的制造成本的差異。也就是說， 當(dāng)在所示用于電差動驅(qū)動裝置的例子中在大約-/+14%至-/+17%的額定轉(zhuǎn)速范圍已經(jīng)出現(xiàn)最佳比例因數(shù)時，該決定成本的因數(shù)對發(fā)電成本的影響在百分比上小于從約-/+20%的額定轉(zhuǎn)速范圍起的最佳發(fā)電量對發(fā)電成本的影響。圖16示出不同轉(zhuǎn)速范圍對具有單級差動機(jī)構(gòu)和電差動驅(qū)動裝置的風(fēng)力發(fā)電區(qū)的發(fā)電成本的影響。在此可以看出，在所有風(fēng)速條件下較好的值位于約_/+15%和-/+20%之間的額定轉(zhuǎn)速范圍中并且最佳值約為-/+17. 5%。圖17示出不同轉(zhuǎn)速范圍對具有包含電差動驅(qū)動裝置的二級差動機(jī)構(gòu)(低于約-/+16. 5%的額定轉(zhuǎn)速)的風(fēng)力發(fā)電區(qū)的發(fā)電成本的影響。首先可以看出在較小的年均風(fēng)速時最佳值位于_/+15 %至-/+20 %之間的轉(zhuǎn)速范圍中。在年均風(fēng)速大于8. 5m/s時，出于控制原因最低為+/-6%直至約_/+10%的較小轉(zhuǎn)速范圍成為有利的替換方案。也就是說， 多級差動機(jī)構(gòu)在年均風(fēng)速很高的情況下與單級方案相比是具有競爭力的。但是在設(shè)計(jì)差動驅(qū)動裝置時還要考慮其它重要的特殊情況。例如由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和差動驅(qū)動裝置上的轉(zhuǎn)速比值恒定，差動驅(qū)動裝置故障可能引起很嚴(yán)重的損壞。例如差動驅(qū)動裝置在風(fēng)力發(fā)電站額定運(yùn)行時發(fā)生故障，由此同時傳動系上的可傳遞轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱?。風(fēng)力發(fā)電站轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在這種情況下優(yōu)選通過轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整裝置的快速調(diào)整迅速減小，并且將發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)分離。由于發(fā)電機(jī)慣性相對高，所以其只能緩慢改變其轉(zhuǎn)速。由此，如果差動驅(qū)動裝置不能立即至少部分地保持其轉(zhuǎn)矩，則差動驅(qū)動裝置的過度轉(zhuǎn)速是不可避免的。出于這個原因，例如在使用流體靜力差動驅(qū)動裝置時設(shè)置機(jī)械制動器，該機(jī)械制動器用于在差動驅(qū)動裝置故障時防止損壞傳動系的超速。為該目的W02004/109157A1示出一種機(jī)械制動器，其直接作用到發(fā)電機(jī)軸上并且由此可以相應(yīng)地制動發(fā)電機(jī)。上述多次提及的(可以與變頻器組合作為差動驅(qū)動裝置應(yīng)用的)永磁激勵式同步三相交流電機(jī)具有下述優(yōu)點(diǎn)它們高度防故障并且可簡單地通過初級繞組的短路-在其中接有或者不接有電阻的情況下-維持大約直至額定轉(zhuǎn)矩高度的轉(zhuǎn)矩。也就是說，例如在變頻器故障的情況下，同步三相交流電機(jī)可以通過簡單的電路自動(自動防止故障危害地) 短路并且由此維持轉(zhuǎn)矩，其在額定轉(zhuǎn)速的情況下可達(dá)額定值，并且隨變小的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地減小，從而在極小的轉(zhuǎn)速時歸零。因此以簡單的方式防止了差動驅(qū)動裝置的過度轉(zhuǎn)速。圖18示出了其中接有電阻的三相交流電機(jī)短路的可能性。在永磁激勵式同步三相交流電機(jī)發(fā)生故障時，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使得差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速不超過損壞該驅(qū)動裝置的臨界轉(zhuǎn)速?；谒鶞y得的風(fēng)力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，根據(jù)用于差動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速方程(轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)=X *轉(zhuǎn)速*轉(zhuǎn)速差_ |置)借助轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整裝置控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使得差動驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速不超過預(yù)給定的臨界極限值。在風(fēng)力發(fā)電站控制故障并且該故障可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片控制和差動驅(qū)動裝置的控制同時失效時，永磁激勵式同步三相交流電機(jī)的初級繞組的短路能夠維持一個防止其超速的轉(zhuǎn)矩。風(fēng)力發(fā)電站和永磁激勵式同步三相交流電機(jī)的控制不可能同時失效。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電站例如停止使用時，也可以通過永磁激勵式同步三相交流電機(jī)的短路來防止差動驅(qū)動裝置的不希望的加速。由于上述風(fēng)力發(fā)電站的最佳控制、總效率和差動機(jī)構(gòu)簡單或成本優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)的原因，單級差動機(jī)構(gòu)成為理想的技術(shù)方案。在此存在各種用于在結(jié)構(gòu)上結(jié)合差動驅(qū)動裝
置的方案。圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的變型方案。轉(zhuǎn)子1驅(qū)動主傳動裝置2并且主傳動裝置通過行星架12驅(qū)動差動級11至13。發(fā)電機(jī)8與內(nèi)齒輪13連接，或小齒輪11與差動驅(qū)動裝置6連接。差動機(jī)構(gòu)為單級差動機(jī)構(gòu)，并且差動驅(qū)動裝置6既同軸于主傳動裝置2 的輸出軸又同軸于發(fā)電機(jī)8的驅(qū)動軸布置。因?yàn)樾↓X輪11和差動驅(qū)動裝置6之間的連接通過圓柱齒輪級和主傳動裝置2的從動軸進(jìn)行，所以差動級優(yōu)選是主傳動裝置2的組成部分并且主傳動裝置優(yōu)選通過作用于轉(zhuǎn)子1的制動器15和通過離合器14與發(fā)電機(jī)8連接。圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種可能的變型方案。在此，轉(zhuǎn)子同樣驅(qū)動主傳動裝置2并且主傳動裝置通過行星架12驅(qū)動差動級11至13。發(fā)電機(jī)8與內(nèi)齒輪13連接，或小齒輪11與差動驅(qū)動裝置6連接。差動機(jī)構(gòu)為單級差動機(jī)構(gòu)，并且差動驅(qū)動裝置6既同軸于主傳動裝置2的輸出軸又同軸于發(fā)電機(jī)8的驅(qū)動軸布置。在此在發(fā)電機(jī)8上設(shè)置空心軸， 該空心軸允許將差動驅(qū)動裝置定位于發(fā)電機(jī)8的遠(yuǎn)離差動機(jī)構(gòu)的一側(cè)上。因此，差動級優(yōu)選是單獨(dú)的連接在發(fā)電機(jī)8上的組件，該組件優(yōu)選通過離合器14和制動器15與主傳動裝置2連接。在一種慣性矩特別低的變型方案中小齒輪11和差動驅(qū)動裝置6之間的連接軸 16可優(yōu)選構(gòu)造為例如具有玻璃纖維或碳纖維的纖維復(fù)合軸。這兩種變型方案的所示的同軸的單級實(shí)施方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于(a)差動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，(b)由此差動機(jī)構(gòu)的效率高和(c)差動驅(qū)動裝置6的關(guān)于轉(zhuǎn)子1的慣性矩相對小。此外，在按圖19的變型方案中，差動機(jī)構(gòu)可以作為單獨(dú)的組件制造并且與主傳動裝置無關(guān)地實(shí)施和維護(hù)。當(dāng)然也可用流體靜力驅(qū)動裝置來替代差動驅(qū)動裝置6，但對此必須優(yōu)選通過發(fā)電機(jī)8來驅(qū)動與該流體靜力驅(qū)動裝置處于相互影響的第二泵元件。
對于高年均風(fēng)速，可以在按圖19和20的實(shí)施方式中在差動級11至13和差動驅(qū)動裝置6之間設(shè)置適配傳動級4(原理如圖2和3所示)。按圖19和圖20的變型方案與按圖4的現(xiàn)有技術(shù)相比區(qū)別主要在于標(biāo)準(zhǔn)三相交流電機(jī)的可替換性和差動級的簡單且成本低廉的結(jié)構(gòu)(差動級無需用于三相交流電機(jī)和小齒輪的空心軸方案)以及在關(guān)于轉(zhuǎn)子軸的慣性矩(Jred)方面對風(fēng)力發(fā)電站控制的決定性優(yōu)點(diǎn)。按圖19和圖20的變型方案的區(qū)別主要在于風(fēng)力發(fā)電站借助制動器15的所謂的緊急制動的效果。出發(fā)點(diǎn)是，在激活制動器15時通常是2. 5倍于額定轉(zhuǎn)矩的制動力矩起作用，該制動力矩相應(yīng)于轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和差動驅(qū)動裝置的減小的慣性矩分配地作用于轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和差動驅(qū)動裝置上。這些慣性矩當(dāng)然與該風(fēng)力發(fā)電站的質(zhì)量比例有關(guān)。作為現(xiàn)實(shí)的例子，在5MW風(fēng)力發(fā)電站的額定運(yùn)行中可以為轉(zhuǎn)子1關(guān)于制動器15設(shè)定約1900kgm2，為同步發(fā)電機(jī)8設(shè)定約200kgm2，為差動驅(qū)動裝置6設(shè)定約10kgm2。也就是說，大部分制動力矩 (大約90%或2. 2倍的轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)矩)作用于風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子軸。因?yàn)樵诎磮D19的變型方案中差動驅(qū)動裝置位于處于制動器15和轉(zhuǎn)子1之間的轉(zhuǎn)矩流中能夠，所以其必須相應(yīng)于轉(zhuǎn)子和差動驅(qū)動裝置之間恒定的轉(zhuǎn)矩比也保持約2. 2倍的額定轉(zhuǎn)矩。按圖20的變型方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)制動器開始起作用(Einfall)時其制動力矩并不通過差動機(jī)構(gòu)作用于決定慣性矩的轉(zhuǎn)子。在該情況下，只有約9. 5%的制動力矩作用于發(fā)電機(jī)或約0. 5%作用于差動驅(qū)動裝置6。通過按圖19所示的制動器15和差動機(jī)構(gòu) 11至13的布置，永磁激勵式同步三相交流電機(jī)的用于維持差動驅(qū)動裝置中的轉(zhuǎn)矩的短路才有意義，因?yàn)榉駝t在緊急情況下會存在顯著超過其額定轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩。圖21示出了差動機(jī)構(gòu)的另一種可能的實(shí)施方式。在此，行星架12以已經(jīng)示出的方式被主傳動裝置12驅(qū)動，但發(fā)電機(jī)8與小齒輪11連接，或內(nèi)齒輪與由轉(zhuǎn)子17和定子18 構(gòu)成的電差動驅(qū)動裝置連接。該變型方案也是同軸的單級方案，其中，傳動裝置技術(shù)方面的邊界調(diào)節(jié)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子15的轉(zhuǎn)速相對低。這在控制技術(shù)方面對差動驅(qū)動裝置17至18的關(guān)于轉(zhuǎn)子1的慣性矩來說時特別有利的。上述實(shí)施方式也可用于相似的技術(shù)應(yīng)用中。這例如主要涉及利用水流和海流的水利發(fā)電站。對于這種應(yīng)用而言適用如對于風(fēng)力發(fā)電站的基本前提條件，即可變的流動速度。 在這種情況下驅(qū)動軸直接或間接由通過流體介質(zhì)如水驅(qū)動的裝置驅(qū)動。隨后該驅(qū)動軸直接或間接驅(qū)動差動機(jī)構(gòu)。
1權(quán)利要求
1.能量獲取設(shè)備、尤其是風(fēng)力發(fā)電站，其包含驅(qū)動軸、發(fā)電機(jī)(8)和帶三個驅(qū)動端和從動端的差動機(jī)構(gòu)(11至13)，第一驅(qū)動端與驅(qū)動軸連接，從動端與發(fā)電機(jī)(8)連接，并且第二驅(qū)動端與差動驅(qū)動裝置(6)連接，差動機(jī)構(gòu)(11至1 是行星齒輪傳動裝置，其特征在于， 所述差動驅(qū)動裝置(6)與差動機(jī)構(gòu)(11至13)的太陽輪(11)連接，并且所述差動驅(qū)動裝置 (6)設(shè)置在發(fā)電機(jī)⑶的遠(yuǎn)離差動機(jī)構(gòu)(11至13)的一側(cè)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述差動驅(qū)動裝置(6)同軸于發(fā)電機(jī) (8)的軸設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述能量獲取設(shè)備僅僅具有一個差動級(11至13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述能量獲取設(shè)備具有一個單級差動機(jī)構(gòu)(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述能量獲取設(shè)備具有一個多級差動機(jī)構(gòu)(3、4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動軸是風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，在小齒輪(11)和差動驅(qū)動裝置(6)之間的連接軸(16)設(shè)計(jì)成纖維復(fù)合軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的差動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述差動驅(qū)動裝置(6)是電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的差動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述電機(jī)(6)是三相交流電機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的差動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述電機(jī)(6)是永磁激勵式同步三相交流電機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一的差動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述電機(jī)(6)能夠被短路。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述電機(jī)(6)能夠在磁場削弱范圍中運(yùn)行，并且所述電機(jī)(6)至少暫時在為至少50%的磁場削弱范圍中運(yùn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12之一的能量獲取設(shè)備，其中，所述與驅(qū)動軸連接的第一驅(qū)動端以基本轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述第一驅(qū)動端的轉(zhuǎn)速范圍至少為基本轉(zhuǎn)速的-/+6.0%且最多為基本轉(zhuǎn)速的_/+20.0%，而電機(jī)(6)則以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的差動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述差動驅(qū)動裝置(6)是液壓驅(qū)動裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動軸是風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子軸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15之一的能量獲取設(shè)備，其特征在于，作用于驅(qū)動軸的制動器 (15)設(shè)置在差動機(jī)構(gòu)(11至13)的設(shè)有第一驅(qū)動端的一側(cè)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能量獲取設(shè)備，尤其是風(fēng)力發(fā)電站，具有驅(qū)動軸、發(fā)電機(jī)(8)和帶三個驅(qū)動端和從動端的差動機(jī)構(gòu)(11至13)，第一驅(qū)動端與驅(qū)動軸連接，從動端與發(fā)電機(jī)(8)連接，并且第二驅(qū)動端與差動驅(qū)動裝置(6)連接。差動機(jī)構(gòu)(11至13)是行星齒輪傳動裝置。差動驅(qū)動裝置(6)與差動機(jī)構(gòu)(11至13)的太陽輪(11)連接，并且差動驅(qū)動裝置(6)設(shè)置在發(fā)電機(jī)(8)的遠(yuǎn)離差動機(jī)構(gòu)(11至13)的一側(cè)上。
文檔編號F16H47/04GK102177339SQ200980139960
公開日2011年9月7日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者格拉爾德·黑亨貝格爾 申請人:格拉爾德·黑亨貝格爾