直驱式风力涡轮机的雷电防护制造技术

直驱式风力涡轮机（10）包括：毂（13）；固定到毂（13）的至少一个叶片（17）；机舱（14），所述毂（13）可旋转地安装在所述机舱（14）上以用于绕旋转轴线（Y）旋转，所述机舱（14）包括连接到所述毂（13）以便从所述毂（13）接收旋转能的发电机（15）；塔架（11），所述机舱（14）安装在所述塔架上；雷电防护装置（100），其包括在所述至少一个叶片（17）和所述塔架（11）之间延伸的多个防护导体（110），所述多个防护导体（110）包括安装在所述发电机（15）的外表面上的至少第一防护导体（111）。

【技术实现步骤摘要】
直驱式风力涡轮机的雷电防护
本专利技术涉及一种用于直驱式风力涡轮机的雷电防护装置。
技术介绍
风力涡轮机包括雷电防护装置，以引导雷击从叶片穿过毂、机舱和塔架并向下到地面。直驱式风力涡轮机通常包括：毂，多个叶片，机舱，所述毂可旋转地安装在所述机舱上，发电机，其具有刚性地附接到机舱的内定子以及直接地（即，没有齿轮箱）刚性地附接到毂的外转子，用于支撑所述毂和所述发电机的中空固定轴，主轴承插设在所述毂与所述中空固定轴的自由端之间，以用于允许包括所述毂和发电机转子的组件旋转，机舱的基架，用于支撑中空固定轴，塔架，所述机舱的所述基架安装在所述塔架上，使得所述机舱能够绕基本上垂直于地面的偏航轴线旋转。在上述结构中，通常存在雷电防护装置，其包括从叶片延伸到塔架和地面的多个导体，例如导电电缆。IEC61400-24标准定义了雷电防护区域（LPZ）概念。在毂和机舱中，限定了三个主要的LPZ（雷电防护区域）:毂，主轴承与基架之间的中空固定轴内部的空间，中空固定轴与发电机的转子壳体之间的环形空间。在区域之间的过渡处，必须安装浪涌防护装置（SPD），以将由雷击产生的高电流传递到地面。SPD的要求取决于雷电区域的分类，如IEC61400-24标准中所定义的。本专利技术的范围是提供一种用于直驱式风力涡轮机的雷电防护装置，其允许通过改变上文所限定的三个LPZ的分类来降低对根据IEC61400-24标准的SPD的要求。这导致成本节约。>
技术实现思路
该范围可以通过根据独立权利要求的主题来实现。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，提供了一种用于直驱式风力涡轮机的雷电防护装置。该风力涡轮机包括：毂，固定到所述毂的至少一个叶片，机舱，所述毂可旋转地安装在所述机舱上以用于绕旋转轴线旋转，所述机舱包括发电机，所述发电机连接到所述毂以便从所述毂接收旋转能，塔架，所述机舱安装在所述塔架上。雷电防护装置包括在至少一个叶片和塔架之间延伸的多个防护导体，多个防护导体包括安装在发电机的外表面上的至少第一防护导体。有利地，通过提供安装在发电机的外表面上的防护导体，中空固定轴内部的雷电防护区域以及中空固定轴与转子壳体之间的环形空间能够根据IEC61400-24标准被分类为“区域2”。在这种类型的区域之间的过渡处，根据IEC61400-24标准，不需要通过浪涌防护装置（SPD）的进一步防护。在本专利技术的实施例中，发电机包括转子壳体，转子壳体刚性地连接到毂以用于与毂一起绕旋转轴线旋转，第一防护导体安装在转子壳体的外表面上。转子壳体的外表面提供了用于安装防护导体的方便表面。在本专利技术的其它实施例中，多个防护导体包括至少第二防护导体，其安装在毂的外表面上并且电连接到第一防护导体。有利地，通过提供安装在毂的外表面上的防护导体，毂雷电防护区域根据IEC61400-24标准能够被分类为“区域2”，从而获得上述相同的优点，即，在被分类为“区域2”的LPZ之间的过渡处，根据IEC61400-24标准，不需要通过浪涌防护装置（SPD）的进一步防护。在本专利技术的实施例中，雷电防护装置包括从至少一个叶片到塔架串联布置的以下多个防护导体：沿着所述叶片安装的防护导体，防护导体，其安装在所述毂的外表面上并且在所述变桨轴承（pitchbearing）处电连接到沿着所述叶片安装的所述防护导体，所述变桨轴承设置在所述叶片和所述毂之间，防护导体，其安装在所述转子壳体的外表面上并且在所述风力涡轮机的主轴承处电连接到安装在所述毂的外表面上的所述防护导体，滑动接触件，其设置在制动盘和固定轴之间，并且电连接到安装在所述转子壳体的外表面上的所述防护导体，防护导体，其安装在机舱的固定轴上，并电连接到设置在制动盘和固定轴之间的滑动接触件，防护导体，其安装在所述机舱的基架上并且电连接到安装在所述固定轴上的所述防护导体，防护导体，其安装在所述风力涡轮机的所述塔架上并且电连接到安装在所述基架上的所述防护导体。本专利技术的上述方面和其它方面从要在下文描述的实施例的示例中是显而易见的，并且参考实施例的这些示例进行解释。下文将参考实施例的示例更详细地描述本专利技术，但是本专利技术不限于所述示例。附图说明图1示出了包括根据本专利技术的雷电防护装置的直驱式风力涡轮机的示意性侧视图。图2示出了图1的直驱式风力涡轮机的更详细的侧视图。图3示出了图1和图2的直驱式风力涡轮机的示意性截面图。具体实施方式附图呈示意性形式。相似或相同的元件由相同或不同的附图标记表示。图1和图2示出了用于发电的直驱式风力涡轮机10。风力涡轮机10包括在一个底端处安装在地面9上的塔架11。在塔架11的相对顶端处安装有机舱14。机舱14通常安装成可相对于塔架11绕基本垂直于地面9的偏航轴线Z旋转。机舱12包括发电机15，此外，风力涡轮机10包括毂13，其可旋转地附接到机舱14上，以用于绕旋转轴线Y旋转，旋转轴线Y是机舱14的纵向轴线。毂13是中空的，并且毂13内的空间限定了根据IEC61400-24标准的第一雷电防护区域。当没有不同地说明时，术语轴向或纵向、径向和周向在下文中参照纵向转子轴线Y来进行。发电机15连接到毂13以便从毂13接收旋转能。风力涡轮机1还包括安装在毂13上的至少一个叶片17（在图1的实施例中，风力转子包括三个叶片17，其中仅两个叶片17是可见的）。叶片17相对于旋转轴线Y基本上径向地延伸。毂13包括用于将相应的叶片17连接到毂13的三个凸缘。变桨轴承16插设在每个叶片凸缘与相应的叶片17之间。液压变桨致动回路与叶片17的变桨轴承16相关联，用于调节每个叶片的桨距角，即每个叶片绕相应的叶片纵向轴线X的角位置。风力涡轮机10包括雷电防护装置100，如在下文中更详细地描述的。参照图3，机舱14包括基架22，其具有用于将机舱14可旋转地连接到塔架11以用于允许机舱绕偏航轴线Z旋转的凸缘。机舱还包括相对于旋转轴线Y同轴延伸的中空固定轴20。中空固定轴20沿旋转轴线Y在两个纵向端之间同轴地延伸，其中一个纵向端刚性地附接到基架22。风力涡轮机10的主轴承21安装在中空固定轴20的另一纵向端上。毂13连接到主轴承21，以用于允许毂13绕旋转轴线Y旋转。中空固定轴20内部的中空空间23限定了根据IEC61400-24标准的第二雷电防护区域。发电机15沿着旋转轴线Y在邻近毂13的驱动端和邻近基架22的非驱动端之间延伸。发电机15包括由气隙5隔开的外转子4和内定子3。定子3由中空固定轴20刚性地支撑。在操作期间，使外转子4绕旋转轴线Y旋转以便将机械能转换成电能。转子包括外转子壳体40，其在毂接口（hubinterface）42与制动盘41之间沿着旋转轴线Y同轴地延伸。毂接口42刚性地连接到毂13，并且旋转地连接到主轴承21上，以用于允许包括毂13和转子壳体40的组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直驱式风力涡轮机（10）的雷电防护装置（100），所述风力涡轮机（10）包括：/n毂（13），/n至少一个叶片（17），其固定到所述毂（13），/n机舱（14），所述毂（13）可旋转地安装在所述机舱上以用于绕旋转轴线（Y）旋转，所述机舱（14）包括连接到所述毂（13）以便从所述毂（13）接收旋转能的发电机（15），/n塔架（11），所述机舱（14）安装在所述塔架上，/n其中，所述雷电防护装置（100）包括在所述至少一个叶片（17）和所述塔架（11）之间延伸的多个防护导体，所述多个防护导体包括安装在所述发电机（15）的外表面上的至少第一防护导体（111）。/n

【技术特征摘要】
20190322 EP 19164682.71.一种用于直驱式风力涡轮机（10）的雷电防护装置（100），所述风力涡轮机（10）包括：
毂（13），
至少一个叶片（17），其固定到所述毂（13），
机舱（14），所述毂（13）可旋转地安装在所述机舱上以用于绕旋转轴线（Y）旋转，所述机舱（14）包括连接到所述毂（13）以便从所述毂（13）接收旋转能的发电机（15），
塔架（11），所述机舱（14）安装在所述塔架上，
其中，所述雷电防护装置（100）包括在所述至少一个叶片（17）和所述塔架（11）之间延伸的多个防护导体，所述多个防护导体包括安装在所述发电机（15）的外表面上的至少第一防护导体（111）。


2.根据权利要求1所述的雷电防护装置（100），其中，所述发电机（15）包括转子壳体（40），所述转子壳体刚性地连接到所述毂（13）以用于与所述毂（13）一起绕旋转轴线（Y）旋转，所述多个防护导体包括安装在所述转子壳体（40）的外表面上的第一防护导体（111）。


3.根据权利要求1或2所述的雷电防护装置（100），其中，所述多个防护导体包括安装在所述毂（13）的外表面上并且电连接至所述第一防护导体（111）的至少第二防护导体（112）。


4.根据权利要求3所述的雷电防护装置（100），其中，所述发电机（15）在刚性地连接到所述毂（13）的毂接口（42）与纵向相对的制动盘（41）之间纵向延伸，所述第一防护导体（111）在所述毂接口（42）与所述制动盘（41）之间。


5.根据权利要求4所述的雷电防护装置（100），其中，所述风力涡轮机（10）包括用于支撑所述毂（13）和所述发电机（15）的固定轴（20），所述多个防护导体包括安装在所述固定轴（20）上并且电连接至所述第一防护导体（111）的至少第三防护导体（113）。


6.根据权利要求5所述的雷电防护装置（100），其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：KT赫尔宁，AER延森，HA延森，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK