DE102012205310A1 - Emergency power supply unit for blade adjustment apparatus, has supporting units that are arranged between support structure and energy storage devices, to compensate relative movement between storage devices and support structure - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Notenergieversorgungseinheit für eine Blattverstellung bzw. eine Antriebsvorrichtung für ein Rotorblatt einer Windturbine. Solche Windturbinen umfassen einen an einem Maschinenhaus drehbar gelagerten Rotor mit einer Nabe, wobei der Rotor wenigstens eine Antriebsvorrichtung zur Verstellung des Anstellwinkels wenigstens eines an der Nabe befestigbaren Rotorblattes aufweist. Diese Antriebseinheit weist beispielsweise eine elektrische Maschine zum Verstellen des Rotorblatts, eine an der Antriebseinheit angeordnete, elektrisch betätigbare Bremse zum Festsetzen oder Abbremsen der Antriebseinheit und eine elektrische Versorgungsvorrichtung auf, über welche die elektrische Maschine mit einem Drehstromnetz verbindbar ist. Die Versorgungsvorrichtung kann einen Gleichrichter, einen Wechselrichter und Gleichspannungszwischenkreis aufweisen. Üblicherweise ist für jedes Rotorblatt einer Windturbine eine eigene Antriebsvorrichtung vorgesehen. Für Notfälle, wie Ausfall von Komponenten oder der Spannungsversorgung, ist in der Regel eine Notenergieversorgungseinheit mit einer Mehrzahl von gegebenenfalls in einem Gehäuse angeordneten Energiespeichern für das Verstellen der Rotorblätter in eine betriebssichere Position (z.B. Fahnenstellung) vorgesehen. The invention relates to a Notenergieversorgungseinheit for a blade adjustment and a drive device for a rotor blade of a wind turbine. Such wind turbines comprise a rotatably mounted on a nacelle rotor with a hub, wherein the rotor has at least one drive device for adjusting the angle of attack of at least one attachable to the hub rotor blade. This drive unit has, for example, an electrical machine for adjusting the rotor blade, an electrically actuatable brake arranged on the drive unit for locking or braking the drive unit, and an electrical supply device via which the electric machine can be connected to a three-phase system. The supply device may comprise a rectifier, an inverter and DC intermediate circuit. Usually, a separate drive device is provided for each rotor blade of a wind turbine. For emergencies, such as failure of components or the power supply, a Notenergieversorgungseinheit is usually provided with a plurality of optionally arranged in a housing energy storage for the adjustment of the rotor blades in a reliable position (for example, flag position).
Ein herkömmliche elektrische Antriebsvorrichtung ist in der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Notenergieversorgungseinheit anzugeben, welche besonders robust, langlebig und wartungsarm ist. Darüber hinaus soll eine Notenergieversorgungseinheit dargestellt werden, welche einen einfachen und wenig komplexen Aufbau aufweist, einfach montierbar und günstig in der Herstellung ist. It is an object of the invention to provide an improved Notenergieversorgungseinheit, which is particularly robust, durable and low maintenance. In addition, a Notenergieversorgungseinheit to be presented, which has a simple and less complex structure, easy to install and low in the production.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst, indem die Notenergieversorgungseinheit eine Grundplatte und eine an der Grundplatte angeordnete Leiterplatte aufweist. Dabei sind die Energiespeicher fest mit der Leiterplatte verbunden. Weiterhin umfasst die Notenergieversorgungseinheit eine mit der Grundplatte verbundene Tragstruktur zum Abstützen der Energiespeicher, wobei Abstützmittel zum Abstützen der Energiespeicher an der Tragstruktur vorgesehen sind. Die Abstützmittel sind derart wirksam zwischen der Tragstruktur und den Energiespeichern angeordnet und derart ausgebildet, dass die Energiespeicher in der Tragstruktur festgelegt sind. Auf diese Weise kann eine Relativbewegung zwischen den Energiespeichern und der Tragstruktur kompensiert werden bzw. Relativbewegung wird so von den Abstützmitteln aufgenommen. Dadurch wird verhindert, dass durch Vibrationen, zum Beispiel ausgelöst durch die Rotation der Nabe, zu einem Versagen der Notenergieversorgungseinheit führen. The object is achieved with the features of the main claim 1 by the Notenergieversorgungseinheit has a base plate and arranged on the base plate circuit board. The energy storage are firmly connected to the circuit board. Furthermore, the emergency energy supply unit comprises a supporting structure connected to the base plate for supporting the energy storage devices, wherein supporting means for supporting the energy storage devices are provided on the supporting structure. The support means are arranged so effectively between the support structure and the energy storage and designed such that the energy storage are fixed in the support structure. In this way, a relative movement between the energy stores and the support structure can be compensated or relative movement is absorbed by the support means. This prevents vibrations, for example caused by the rotation of the hub, from causing failure of the emergency energy supply unit.
Vorteilhafterweise weisen die Energiespeicher eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt aufweisen auf und sind insbesondere als zylinderförmige Kondensatoren oder sogenannte Supercaps ausgebildet. Advantageously, the energy stores have a substantially cylindrical shape and are in particular designed as cylindrical capacitors or so-called supercaps.
Günstiger Weise haben die Abstützmittel mit der Form der Kondensatoren korrespondierende Bereiche. Diese als Ausnehmungen ausgebildeten Bereiche umschließen die Kondensatoren zumindest teilweise in der Art, dass damit zweidimensionale, im Wesentlichen bezüglich einer Längsachse der Kondensatoren, radiale Relativbewegung zwischen den Energiespeichern und der Tragstruktur aufgenommen und kompensiert werden können. Auf diese Weise wird erstmalig effektiv verhindert, dass Vibration auf die Kondensatoren übertragen werden, wodurch die Kondensatoren vor Beschädigung geschützt sind und insbesondere die Lötstellen der Kondensatoren mit der Leiterplatte entlastet werden. Diese Anordnung überkommt das technische Vorurteil, die Kondensatoren weitest möglich frei von direktem Körperkontakt hinzuhalten, um eine optimale Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Conveniently, the support means having the shape of the capacitors corresponding areas. These areas formed as recesses enclose the capacitors at least partially in such a way that two-dimensional, essentially relative to a longitudinal axis of the capacitors, radial relative movement between the energy stores and the support structure can be accommodated and compensated. In this way, for the first time effectively prevents vibration are transmitted to the capacitors, whereby the capacitors are protected from damage and in particular the solder joints of the capacitors are relieved with the circuit board. This arrangement overcomes the technical prejudice, the capacitors as far as possible keep free of direct body contact in order to allow optimal heat dissipation.
Vorteilhafter weisen die Kondensatoren auf einer der leiterplatten zugewandten Stirnseite elektrische Kontakte auf, über diese die Kondensatoren an der Leiterplatte befestigt sind und mit dieser elektrisch verbunden sind. Dabei sind die Kondensatoren nebeneinander auf der Leiterplatte angeordnet. Advantageously, the capacitors on one of the circuit boards facing the front side electrical contacts, via which the capacitors are fixed to the circuit board and are electrically connected thereto. The capacitors are arranged side by side on the circuit board.
Die Kondensatoren weisen eine End-Stirnseite auf, welche gegenüber der Kontakt-Stirnseite angeordnet ist. Die Abstützmittel können zylinderförmige auf Ausnehmungen aufweisen, welche einen Bereich an der End-Stirnseite der Kondensatoren abstützend aufnimmt. Die Abstützmittel sind mit einer Anzahl von Ausnehmungen versehen, welche der Anzahl der Kondensatoren entspricht. Dadurch wird ermöglicht, dass die Abstützung der Kondensatoren durch die Tragstruktur mittels der Abstützmittel besonders Platz sparend und effektiv ermöglicht wird. The capacitors have an end face, which is arranged opposite the contact end face. The support means may have cylindrical recesses which receive supporting a region on the end face of the capacitors. The support means are provided with a number of recesses, which corresponds to the number of capacitors. This makes it possible that the support of the capacitors is made possible by the support structure by means of the support means particularly space-saving and effective.
In einer bevorzugten Ausführung umschließen die Ausnehmungen der Abstützmittel die Kondensatoren derartig, dass damit bezüglich einer Längsachse der Kondensatoren axiale Relativbewegung zwischen den Energiespeichern und der Tragstruktur aufgenommen und kompensiert werden können. Auf diese Weise werden die Energiespeicher bzw. die Kondensatoren effektiv von den Abstützmitteln in der Tragstruktur gehalten. In a preferred embodiment, the recesses of the support means enclose the capacitors in such a way that axial with respect to a longitudinal axis of the capacitors Relative movement between the energy storage and the support structure can be added and compensated. In this way, the energy storage or the capacitors are effectively held by the support means in the support structure.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Abstützmittel derart ausgebildet sind, dass die Kondensatoren in der Tragstruktur unter einer positiven Vorspannung festgelegt sind. In diesem Zusammenhang gilt eine positive Vorspannung als Druckspannung bzw. Druckkraft, welche zwischen der Tragstruktur und den Kondensatoren wirksam vorhanden ist. Dadurch werden eventuelle Fertigungstoleranzen ausgeglichen und die Energiespeicher sind in jedem Zustand festgelegt. Diese neuartige Festlegung bewirkt, dass die Kondensatoren und zwei Bereichen bzw. an beiden Stirnseiten in der Notenergieversorgungseinheit gelagert sind. It is particularly advantageous if the support means are designed such that the capacitors are fixed in the support structure under a positive bias. In this context, a positive bias voltage is used as compressive stress which is effectively present between the support structure and the capacitors. As a result, any manufacturing tolerances are compensated and the energy storage are set in each state. This novel determination causes the capacitors and two areas or are mounted on both end faces in the Notenergieversorgungseinheit.
Eine besonders günstige Ausprägung der Lagerung der Kondensatoren unter Vorspannung wird erreicht, indem die Abstützmittel elastische, verformbare Kunststoffe, Dämmstoffe oder Gummimaterialen aufweisen. Zum Beispiel sind die Abstützmittel aus Moosgummi oder ähnlich geeigneten Materialien hergestellt. A particularly favorable expression of the storage of the capacitors under bias is achieved by the support means have elastic, deformable plastics, insulating materials or rubber materials. For example, the support means are made of sponge rubber or similar suitable materials.
Die beschriebene Ausprägung einer Notenergieversorgungseinheit wird bedingt durch den besonderen Einsatzbereich in einer rotierenden Nabe einer Windturbine. Die Anmelderin investierte viele Ressourcen in Forschung und Entwicklung, um diese speziellen Bedürfnisse einer Notenergieversorgungseinheit in einer Nabe einer Windturbine zu identifizieren. Dabei wurde überraschenderweise der unkonventionelle Weg einer zweiten stirnseitigen Lagerung der Kondensatoren in den Abstützmittel gewählt, welcher der bekannten Lagerung von Kondensatoren ausschließlich über eine Leiterplatte widersprach. The described embodiment of a Notenergieversorgungseinheit is due to the particular application in a rotating hub of a wind turbine. The Applicant has invested many resources in research and development to identify these particular needs of an emergency power supply unit in a hub of a wind turbine. Surprisingly, the unconventional way of a second end-side mounting of the capacitors was selected in the support means, which contradicted the known storage of capacitors exclusively via a circuit board.
Die Notenergieversorgungseinheit kann ein Gehäuse aufweisen, welches mit der Grundplatte fest aber lösbar verbunden ist. Das Gehäuse bildet mit der Grundplatte einen Hohlraum, der die Leiterplatte und die Energiespeicher aufzunehmen vermag. Das Gehäuse wirkt schützend auf die Energiespeicher gegen unerwünschte Umwelteinflüsse. The Notenergieversorgungseinheit may have a housing which is firmly but detachably connected to the base plate. The housing forms with the base plate a cavity which is able to accommodate the printed circuit board and the energy storage. The housing has a protective effect on the energy storage against undesired environmental influences.
Eine positive Ausprägung der Erfindung offenbart, dass das Gehäuse als Tragstruktur fungiert. Damit wird eine als eigenes Bauteil ausgebildete Tragstruktur überflüssig, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können. In diesem Fall stützt das Gehäuse über die Abstützmittel die Energiespeicher bzw. Kondensatoren ab. A positive aspect of the invention discloses that the housing acts as a support structure. Thus, a support structure formed as a separate component is unnecessary, whereby the manufacturing cost can be reduced. In this case, the housing supports the energy storage devices or capacitors via the support means.
Günstiger Weise korrespondieren die Abstützmittel mit der Form der Innenseite des Gehäuses derart, dass die Abstützmittel in das Gehäuse unter Vorspannung eingeschoben werden können und auf diese Weise mit dem Gehäuse fest aber lösbar verbindbar sind. Dies ermöglicht eine schnelle Montage, wobei sichergestellt ist, dass kein Spiel zwischen den Abstützmitteln und dem Gehäuse vorhanden ist. Conveniently, the support means correspond to the shape of the inside of the housing such that the support means can be inserted into the housing under bias and in this way with the housing are firmly but detachably connectable. This allows for quick assembly while ensuring that there is no play between the support means and the housing.
Die Abstützmittel können zweistückig ausgebildet sein, wobei sie eine Stirnplatte und eine damit flächig verbundene Lochplatte umfassen. Dies erleichtert die Fertigung der Abstützmittel. Die Stirnplatte und die Lochplatte sind dabei gegebenenfalls Vorteilhafterweise verklebt ausgeführt. The support means may be formed in two pieces, wherein they comprise a front plate and a so-connected area perforated plate. This facilitates the manufacture of the support means. The front plate and the perforated plate are optionally carried out advantageously glued.
Um die Montage und das Handling der Notenergieversorgungseinheit zu verbessern, weist das Gehäuse ein oder mehrere Griffe zum Transport oder Montage auf. To improve the mounting and handling of the emergency power supply unit, the housing has one or more handles for transport or mounting.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen anhand der Beschreibung hervor. Further details of the invention will become apparent from the drawings with reference to the description.
In den Zeichnungen zeigt In the drawings shows
In
Der Rotor
Die Blattverstellvorrichtung setzt sich aus einer elektrischen Maschine, einer Energieversorgung, einer Steuereinheit und weiteren Komponenten zusammen. Die elektrische Maschine greift über ein Getriebe in einen Zahnkranz des Rotorblatts
Im Normalfall wird die Blattverstellvorrichtung von einem Stromnetz versorgt, wobei die elektrische Verbindung beispielsweise durch die Rotorwelle erfolgen kann. Im Falle eines Netzfehlers muss sichergestellt werden, dass die Rotorblätter
Dafür umfasst die Blattverstellvorrichtung eine Notenergieversorgungseinheit
Eine Anzahl von langen Tragbolzen
Die in
Die geometrische Ausprägung der Abstützmittel
Indem die Abstützmittel
Die beschriebene Notenergieversorgungseinheit
Die in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmalskombinationen sollen nicht limitierend auf die Erfindung wirken, vielmehr sind auch die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungen miteinander kombinierbar. The feature combinations disclosed in the exemplary embodiments are not intended to limit the invention, but rather the features of the different embodiments can also be combined with one another.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Notenergieversorgungseinheit emergency power supply
- 2 2
- Grundplatte baseplate
- 3 3
- Tragbolzen support bolts
- 4 4
- Leiterplatte circuit board
- 5 5
- Schrauben screw
- 6 6
- Anschlussklemmen terminals
- 7 7
- langen Tragbolzen long carrying bolts
- 8 8th
- Gehäuse casing
- 9 9
- Abstützmittel support means
- 10 10
- Ausnehmung recess
- 11 11
- Lochplatte perforated plate
- 12 12
- Stirnplatte faceplate
- 13 13
- Energiespeicher/Kondensator Energy storage / condenser
- 14 14
- Längsachse longitudinal axis
- 15 15
- Leiterplatte abgewandte Stirnseite PCB facing away from the front side
- 16 16
- Griffe handles
- 20 20
- Windturbine wind turbine
- 21 21
- Turm tower
- 22 22
- Turmachse tower axis
- 23 23
- Maschinenhaus power house
- 24 24
- Rotor rotor
- 25 25
- Nabe hub
- 26 26
- Rotorblatt rotor blade
- 27 27
- Längsachse longitudinal axis
- 28 28
- Blattwurzel blade root
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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