具有经改进冷却的风力涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种具有经改进冷却的风力涡轮机。描述一种风力涡轮机，其包括：(a)由塔架(120)支撑的机舱(110)；(b)发电机(130,131,132)；(c)可旋转前部组件(140)，其布置在所述发电机(130,131,132)的背对所述机舱(110)的一侧上；以及(d)冷却系统，其用于通过将冷却空气(144)从所述可旋转前部组件(140)进给到所述发电机(130,131,132)来冷却所述发电机(130,131,132)。此外，描述一种冷却风力涡轮机的发电机的方法。

Wind turbine with improved cooling

The present invention relates to a wind turbine with improved cooling. A description of a wind turbine, comprising: (a) from the tower (120) support the cabin (110); (b) generator (130131132); (c) can rotate the front component (140), which is arranged on the generator (130131132) on the back of the cabin (110) on one side; and (d) cooling system, which is used for the cooling air (144) rotatable front assembly (140) from the feed to the generator (130131132) for cooling the generator (130131132). In addition, a method of cooling a generator for cooling wind turbines is described.

【技术实现步骤摘要】
具有经改进冷却的风力涡轮机
本专利技术涉及风力涡轮机领域，尤其涉及包括用于在操作期间冷却风力涡轮机发电机的冷却系统的风力涡轮机。
技术介绍
已知通过将冷却空气从机舱（nacelle）进给到发电机中来冷却风力涡轮机发电机，在发电机处，冷却空气循环以冷却发电机的线圈或绕组。EP2615299B1公开了一种风力涡轮机的冷却系统，其经由轴向延伸穿过发电机定子室的空气管道将冷却空气从发电机定子的非驱动端轴向输送到驱动端侧。不幸的是，由于发电机定子室中的经加热空气使所述空气管道中的空气变暖，因此到达定子的驱动端侧端部绕组处的冷却空气比非驱动端侧端部绕组处的冷却空气更暖和。为防止发电机中的腐蚀，冷却空气足够干燥是至关重要的。如EP2806542A中所公开的，为降低冷却空气的湿度，经加热的返回空气的一部分可以与来自机舱的冷却空气混合。因此，可能需要风力涡轮机发电机的经改进冷却。
技术实现思路
该需要可以由根据独立权利要求的主题实现。本专利技术的有利实施例由从属权利要求描述。根据本专利技术的第一方面，提供一种风力涡轮机，其包括：(a)由塔架支撑的机舱；(b)发电机；(c)布置在发电机的背对机舱的一侧上的可旋转前部组件；以及(d)用于通过将冷却空气从可旋转前部组件进给到发电机来冷却发电机的冷却系统。本专利技术的该方面基于如下构思：将冷却空气从可旋转前部组件进给到发电机的驱动端中（即，发电机的离机舱最远的部分）。因此，可以获得发电机（尤其发电机的驱动端部分）的有效冷却。机舱由塔架支撑，塔架在其下端处紧固到地面或海底。机舱构成风力涡轮机的后部部分，而可旋转前部组件构成前部部分（相对于风向）。在发电机的一侧（非驱动端）面向或定位在机舱内、而发电机的相对侧（驱动端）面向可旋转前部组件的意义上来说，发电机实质上布置在机舱与可旋转前部组件之间。在直接驱动式（无齿轮）风力涡轮机的情况下，发电机通常定位在机舱与可旋转前部组件之间并且并不延伸到机舱中。在齿轮式风力涡轮机的情况下，发电机可以至少部分地延伸到机舱中。可旋转前部组件包括相互作用以将风能转换成旋转（机械）能（其继而由发电机转换成电能）的多个部件。根据本专利技术的一实施例，可旋转前部组件包括前部组件进气口，并且冷却空气包括通过前部组件进气口吸入的空气。换句话说，冷却系统从可旋转前部组件进给到发电机的冷却空气包括通过前部组件进气口吸入的环境空气。根据本专利技术的另一实施例，可旋转前部组件包括毂、安装在毂上的至少一个转子叶片以及覆盖毂的旋转毂盖（spinner）。当进入的风撞击（多个）转子叶片时，该至少一个转子叶片致使毂围绕轴线旋转（并且从而驱动发电机）。旋转毂盖是覆盖毂以便防止其受到环境影响的外壳或护罩。根据本专利技术的另一实施例，前部组件进气口至少部分与旋转毂盖中的至少一个转子叶片延伸穿过其的开口重合。换句话说，环境空气可以通过旋转毂盖中的允许叶片从毂延伸的开口进入可旋转前部组件。根据本专利技术的另一实施例，前部组件进气口包括环绕至少一个转子叶片的环形开口。环形开口的宽度（即，环形开口的外径与内径之间的差）足够大以吸入大量空气，并且同时足够小以确保较大物体和大量水（雨）无法进入可旋转前部组件。所有进气口开口的总和（即，叶片周围的环形开口和定子与毂之间的可选的环形开口）可以优选地具有在0.4m2与1m2之间（尤其大约0.6m2）的总面积。进入可旋转前部组件的任何水都优选地被引导通过转子叶片并由于离心力而通过叶片尖端处的开口射出。根据本专利技术的另一实施例，前部组件进气口包括布置在旋转毂盖的外表面上的空气引导件。换句话说，环境空气可以通过布置在旋转毂盖的外表面上的空气引导件（例如管道）被引导到可旋转前部组件中。空气引导件的开口足够大以吸入大量空气，并且同时足够小以确保较大物体和大量水（雨）无法进入可旋转前部组件。空气引导件的开口可以优选地具有在0.1m2与0.3m2之间（尤其大约0.2m2）的总横截面积。根据本专利技术的另一实施例，前部组件进气口包括进气过滤器和/或进气风扇。进气过滤器可以例如是水分过滤器、灰尘过滤器、盐过滤器或此类过滤器的组合。根据本专利技术的另一实施例，塔架包括定位在塔架的基座部分处的塔架进气口和用于将电力从发电机传输到基座部分的电力电缆，其中所述冷却系统包括用于将空气从塔架进气口引导到可旋转前部组件以使该空气由电力电缆加热的构件，由此冷却空气包括通过所述塔架进气口吸入的空气。通常，电缆的电损耗通常在300瓦特与500瓦/米之间的范围内。电力电缆（尤其将电力从发电机向下传输通过塔架到变压器和定位在塔架的基座部分处的其它电气设备的电力电缆）将在通过所述塔架进气口吸入的环境空气由引导构件向上引导通过塔架时加热该空气。空气的该加热主要由电缆的电损耗产生并导致空气的相对湿度的减小。因此，一旦塔架空气到达可旋转前部组件，其便将比环绕风力涡轮机的空气更干燥（在其相对湿度更小的意义上来说）。因此，通过所述塔架进气口吸入并由引导构件向上引导的空气将相对干燥，并且因此非常适于通过自身冷却发电机或与来自其它源的可能较潮湿的冷却空气混合。此外，塔架空气可以有利地与可旋转前部组件中源自一个或多个不同进气口（诸如对应于上述前部组件进气口的进气口）的空气混合。在该情况下，干燥的塔架空气将减小由混合产生的冷却空气的相对湿度。因此，塔架空气可以有利地用于调节冷却空气的相对湿度，从而减小在定子绕组131中造成腐蚀的危险。根据本专利技术的另一实施例，冷却系统还包括布置在塔架内的塔架风扇。塔架风扇可以导致较大量的环境空气通过塔架进气口吸入。在一些实施例中，多于一个的塔架风扇可以布置在塔架内的各种位置处，例如在塔架进气口附近、靠近于塔架的上端等。根据本专利技术的另一实施例，可旋转前部组件包括面向发电机的一个或多个开口，这些开口适于将冷却空气进给到发电机。这些开口可以尤其形成在毂与发电机之间的转子前部板中。根据本专利技术的另一实施例，过滤器布置在一个或多个开口中的每一者附近，即，使得通过相应开口的冷却空气在进入发电机之前被过滤。根据本专利技术的另一实施例，布置在一个或多个开口中的每一者中的过滤器选自包括水分过滤器、灰尘过滤器和盐过滤器的群组。根据本专利技术的另一实施例，冷却系统还包括布置在一个或多个开口中的至少一者附近的一个或多个前部风扇。更具体来说，前部风扇可以布置在每一开口附近，即，在开口的发电机侧上、在开口的毂侧上或在开口自身内。优选地，每一开口配备有至少一个风扇，以使来自可旋转前部组件的冷却空气被抽吸通过开口并抽吸到发电机中。根据本专利技术的另一实施例，冷却系统还包括布置在发电机的背对可旋转前部组件的一侧处的后部风扇（主风扇），并且该后部风扇适于从可旋转前部组件通过发电机并朝向机舱抽吸冷却空气。该后部风扇可以优选地在靠近于发电机的位置处布置在机舱内以从可旋转前部组件抽吸冷却空气通过发电机并抽吸到在机舱内延伸的排气管道中。根据本专利技术的另一实施例，冷却系统还适于将额外的冷却空气从机舱进给到发电机。在该实施例中，冷却空气被从两侧（即，从面向机舱的侧面并从面向可旋转前部组件的侧面）抽吸到发电机中。因此，可以获得发电机的均匀冷却。根据本专利技术的第二方面，提供一种冷却风力涡轮机的发电机的方法，所述风力涡轮机包括由塔架支撑的机舱、发电机以及布置在发电机的背对机舱的一侧上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机，其包括由塔架(120)支撑的机舱(110)，发电机(130, 131, 132)，可旋转前部组件(140)，其布置在所述发电机(130, 131, 132)的背对所述机舱(110)的一侧上，以及冷却系统，其用于通过将冷却空气(144)从所述可旋转前部组件(140)进给到所述发电机(130, 131, 132)来冷却所述发电机(130, 131, 132)。

【技术特征摘要】
2016.08.05 DE 102016214543.6;2016.08.05 EP 16182951.一种风力涡轮机，其包括由塔架(120)支撑的机舱(110)，发电机(130,131,132)，可旋转前部组件(140)，其布置在所述发电机(130,131,132)的背对所述机舱(110)的一侧上，以及冷却系统，其用于通过将冷却空气(144)从所述可旋转前部组件(140)进给到所述发电机(130,131,132)来冷却所述发电机(130,131,132)。2.根据前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述可旋转前部组件(140)包括前部组件进气口(141)，并且其中所述冷却空气(144)包括通过所述前部组件进气口(141)吸入的空气。3.根据前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述可旋转前部组件(140)包括毂(146)、安装在所述毂(146)上的至少一个转子叶片(140a)、以及覆盖所述毂(146)的旋转毂盖(147)。4.根据前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前部组件进气口(141)至少部分与所述旋转毂盖(147)中的开口(148)重合，所述至少一个转子叶片(140a)延伸穿过所述开口(148)。5.根据前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前部组件进气口(141)包括环绕所述至少一个转子叶片(140a)的环形开口。6.根据权利要求3所述的风力涡轮机，其中，所述前部组件进气口(141)包括布置在所述旋转毂盖(147)的外表面上的空气引导件(154)。7.根据权利要求2至6中的任一项所述的风力涡轮机，其中，所述前部组件进气口(141)包括进气过滤器(142)和/或进气风扇(143)。8.根据前述权利要求中的任一项所述的风力涡轮机，其中，所述塔架(120)包括定位在所述塔架(120)的基座部分处的塔架进气口和用于将电力从所述发电机传输到所述基座部分的电力电缆(127)，并且其中所述冷却系统包括用于将空气(122)从所述塔架进气口引导到所述可旋转前部组件(140)以使所述空气由所述电力电缆(127)加热的构件，由此所述冷却空气(141)包括通过所述塔架进气口吸入的空气(122)。9.根据权利要求2和8所述的风力涡轮机，其中，所述塔架空气减小所述冷却空气的相对湿度。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：BN雅各布森，PH索伦森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE