空气冷却设备、发电机、空气引导设备以及风能设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于风(W)对风能设备(100)的发电机进行空气冷却的空气冷却设备(200)，所述空气冷却设备包括发电机的冷却单元(210)，所述冷却单元具有冷却单元外面(210a)，风(W)在风能设备(100)运行时迎流所述冷却单元外面以用于对发电机进行空气冷却，其特征在于，空气导向设备(220)设置在冷却单元(210)的冷却单元外面处并且具有第一空气导向单元(221)，所述第一空气导向单元从冷却单元外面开始锐角式向外延伸并且与冷却单元形成会聚的第一空气导向通道(K1)，所述第一空气导向通道构成用于，在风能设备的运行状态中将风(W)朝向冷却单元导向以用于进行空气冷却。(W)朝向冷却单元导向以用于进行空气冷却。(W)朝向冷却单元导向以用于进行空气冷却。

【技术实现步骤摘要】
空气冷却设备、发电机、空气引导设备以及风能设备


[0001]本专利技术涉及一种用于借助于风对风能设备的发电机进行空气冷却的空气冷却设备，所述空气冷却设备包括发电机的冷却单元，所述冷却单元具有冷却单元外面，风在风能设备运行时迎流所述冷却单元外面以用于对发电机进行空气冷却。本专利技术还涉及一种风能设备的发电机。
[0002]本专利技术还涉及一种用于在风能设备的发电机的冷却单元处提供用于空气冷却的风的空气引导设备，所述空气引导设备包括风能设备的空气动力学转子的旋转单元，所述旋转单元具有旋转单元外面，风在风能设备运行时沿着所述旋转单元外面流动，其中旋转单元具有用于紧固空气动力学转子的转子叶片的连接部和/或用于贯穿引导空气动力学转子的转子叶片的贯通开口。本专利技术还涉及一种风能设备。
[0003]最后，本专利技术涉及一种用于制造风能设备的发电机的方法，所述发电机具有空气冷却设备，并且本专利技术涉及一种用于制造风能设备的方法。

技术介绍

[0004]风能设备是已知的。风能设备的当前最常见的类型是所谓的水平轴线风能设备，所述水平轴线风能设备通常具有三个转子叶片。这种风能设备越来越多地具有更大的结构形式，即尤其具有带有对应更大的发电机和更大的馈入功率的更高的轮毂高度或轴高度和更大的转子直径。更大的发电机需要更高的冷却功率，以便以最优的运行温度运行发电机。
[0005]已知的是，通过主动冷却单元借助于冷却介质、例如空气或冷却液来冷却风能设备的发电机。为此，主动冷却单元产生冷却介质流、例如空气流，所述冷却介质流沿着发电机的待冷却的面被引导。这种空气流例如借助于风扇来产生。替选地，为了冷却发电机，冷却液可以通过管被引导，所述管运走热量。借助于这种主动冷却单元，虽然发电机可以以最优的运行温度运行。然而，具有这种主动冷却单元的风能设备一方面在制造中并且另一方面在运行中、尤其在保养和维护工作方面是昂贵的。
[0006]也已知的是，通过风、即空气流被动地冷却风能设备的发电机。为此提出，由风迎流发电机的冷却单元，所述风也用于通过风能设备的能量产生。然而，常用的风能设备的发电机借助于风仅能够不充分地被动冷却。风通常不足以以最优的运行参数来运行发电机。
[0007]德国专利商标局在关于本申请的优先权申请中检索了如下现有技术：DE 103 51 844 A1、DE 10 2007 042 338 A1、US 8 047 774 B2、EP 2 546 595 A1、CN 104956075 A。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术所基于的目的在于，提供解决所提及的问题的空气冷却设备、发电机、空气引导设备、风能设备以及用于制造发电机和风能设备的方法。本专利技术所基于的目的尤其在于，提供可以实现以最优的运行温度运行风能设备的发电机的空气冷却设备、发电机、空气引导设备、风能设备以及用于制造发电机和风能设备的方法。此外，以优选的方式，本专利技术所基于的目的在于，提供可以实现风能设备的成本有利的制造和成本有利的运行的
空气冷却设备、发电机、空气引导设备、风能设备以及用于制造发电机和风能设备的方法。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述目的通过用于借助于风对风能设备的发电机进行空气冷却的空气冷却设备来实现，所述空气冷却设备包括空气导向设备，所述空气导向设备设置在冷却单元处并且从冷却单元外面开始在径向方向上向外延伸，并且构成用于，在风能设备的运行状态中将风在径向方向上向内朝向冷却单元导向以用于进行空气冷却。
[0010]本专利技术基于如下认知：迎流和环流风能设备的风可以通过空气导向设备朝向发电机的冷却单元导向。空气导向设备具有加速风的效果，因此，所述风以更高的速度沿着冷却单元流动并且实现更好的冷却作用。此外，空气导向设备尤其具有在径向方向上偏转风的效果，所述空气导向设备将风导向到冷却单元的内部。由此，发电机可以以最优的运行温度运行，但是无论如何更接近最优的运行温度运行。尤其地，通过空气导向设备，可以均匀地冷却冷却单元、即发电机。这尤其在轴向方向和环周方向上引起小的温度降，这再次提高发电机的效率。此外，这种被动冷却具有如下优点：最小化或甚至完全避免用于主动冷却的能量使用，这再次节省成本。
[0011]在运行状态中，风能设备从具有塔的基础件开始延伸直至吊舱，在所述吊舱处设置有具有转子叶片的空气动力学转子。风能设备或塔在运行状态中在基本上竖直的方向上延伸。就此而言，基础件形成风能设备的下端部，并且具有空气动力学转子的吊舱形成上端部。在吊舱内设置有发电机，所述发电机与空气动力学转子耦联。
[0012]在风能设备的运行状态中，吊舱可以围绕吊舱轴线可旋转地支承。吊舱轴线通常基本上竖直地定向。由于吊舱围绕吊舱轴线的可旋转的支承，风能设备的空气动力学转子可以根据风向定向。设置在吊舱中的发电机具有带有旋转轴线的定子，发电机的转子围绕所述旋转轴线相对于发电机的定子可旋转地支承，以便从动能中产生电能。在一个优选的实施方式中，发电机构成为多极的、尤其他励的同步发电机。在风能设备的运行状态中，旋转轴线优选地基本上正交于吊舱轴线定向。旋转轴线尤其相对于吊舱轴线略微倾斜地定向。
[0013]在风能设备的运行状态中，冷却单元优选地设置在发电机处。在风能设备的运行状态中，冷却单元尤其设置在发电机的外面处。此外，优选的可以是，冷却单元在风能设备的运行状态中紧固在吊舱上。在任何情况下优选的是，在风能设备的运行状态中，冷却单元与发电机热耦联。
[0014]在当前的文本中，位置和方向说明、例如“上部”和“下部”或“外部”和“内部”或“径向”、“轴向”或“环周”只要未另外说明就涉及风能设备的运行状态、尤其发电机的旋转轴线。尤其应理解，轴向方向基本上对应于发电机的旋转轴线的定向或取向。
[0015]在运输时和/或在风能设备和/或发电机和/或空气冷却设备和/或塔处的维护和/或保养工作时，轴线的定向、尤其相对于彼此的定向可以与在风能设备的运行状态中的轴线的定向不同。
[0016]冷却单元在轴向方向上在第一端部与第二端部之间以冷却单元长度延伸。轴向方向优选地对应于发电机的旋转轴线的取向。在正交于轴向方向的环周方向上，冷却单元尤其在第一侧部与第二侧部之间以冷却单元宽度延伸。正交于轴向方向和环周方向，冷却单元在冷却单元内面与冷却单元外面之间以冷却单元高度延伸。
[0017]优选地，冷却单元高度小于冷却单元宽度。此外优选的是，冷却单元宽度小于冷却
单元长度。冷却单元优选地构成为部分环形的冷却部段。优选的也可以是，冷却单元包括一个或多个部分环形的冷却部段。
[0018]冷却单元外面优选地平坦地构成。优选的也可以是，冷却单元外面以特定型廓的方式构成。冷却单元外面尤其可以具有在径向方向上向外延伸的隆起部或延伸部和/或具有在径向方向上向内延伸的凹部。冷却单元外面尤其可以具有肋形的和/或波形的和/或管形的型廓和/或通道形的型廓。
[0019]在运行状态中，冷却单元设置在发电机的外侧处。为了冷却发电机，所述发电机与冷却单元热耦联。吊舱以优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于借助于风(W)对风能设备(100)的发电机进行空气冷却的空气冷却设备(200)，所述空气冷却设备包括：
‑
所述发电机的冷却单元(210)，所述冷却单元具有冷却单元外面(210a)，所述风(W)在所述风能设备(100)的运行状态中迎流所述冷却单元外面以用于对所述发电机进行空气冷却，其特征在于，
‑
在所述冷却单元(210)处设置有空气导向设备(220)，所述空气导向设备从所述冷却单元外面(210a)开始在径向方向上向外延伸，并且构成用于，在所述风能设备(100)的运行状态中将所述风(W)在所述径向方向上向内朝向所述冷却单元(210)导向以用于进行空气冷却。2.根据权利要求1所述的空气冷却设备(200)，其中
‑
所述空气导向设备(220)具有第一空气导向单元(221)，所述第一空气导向单元从所述冷却单元外面(210a)开始在所述径向方向上锐角式向外延伸和/或与所述冷却单元(210)形成会聚的第一空气导向通道(K1)，所述第一空气导向通道构成用于，在所述风能设备(100)的运行状态中将所述风(W)在所述径向方向上向内朝向所述冷却单元(210)导向以用于进行空气冷却，和/或
‑
所述冷却单元(210)具有多个冷却肋，所述多个冷却肋具有在轴向方向(A)上的主延伸，所述多个冷却肋在正交于所述轴向方向(A)的环周方向(U)上间隔开地设置，并且所述空气导向设备(220)具有基本上在所述环周方向(U)上的主延伸。3.根据权利要求1或2中任一项所述的空气冷却设备(200)，其中所述空气导向设备(220)具有：
‑
第二空气导向单元(222)，所述第二空气导向单元在所述轴向方向(A)上相对于所述第一空气导向单元(221)错开地设置，并且所述第二空气导向单元从所述冷却单元外面(210a)开始在所述径向方向上锐角式向外延伸和/或与所述冷却单元(210)形成会聚的第二空气导向通道(K2)，所述第二空气导向通道构成用于，在所述风能设备(100)的运行状态中将所述风(W)在所述径向方向上向内朝向所述冷却单元(210)导向以用于进行空气冷却，和/或
‑
第三空气导向单元(223)，所述第三空气导向单元在所述轴向方向(A)上相对于所述第一空气导向单元和/或所述第二空气导向单元(221，222)错开地设置，并且所述第三空气导向单元从所述冷却单元外面(210a)开始在所述径向方向上锐角式向外延伸和/或与所述冷却单元(210)形成会聚的第三空气导向通道(K3)，所述第三空气导向通道构成用于，在所述风能设备(100)的运行状态中将所述风(W)在所述径向方向上向内朝向所述冷却单元(210)导向以用于进行空气冷却。4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气冷却设备，其中所述第一空气导向单元和/或所述第二空气导向单元和/或所述第三空气导向单元(221，222，223)由一个或多个部分环形部段构成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气冷却设备(200)，其中
‑
从所述冷却单元外面(210a)开始，所述第一空气导向单元(221)以第一锐角延伸，所述第二空气导向单元(222)以第二锐角延伸，并且所述第三空气导向单元(223)以第三锐角
延伸，其中
○
所述第一锐角和/或所述第二锐角和/或所述第三锐角相等，和/或
○
所述第一锐角小于所述第二锐角和/或所述第三锐角，和/或
○
所述第一锐角大于所述第二锐角和/或所述第三锐角，和/或
‑
从所述冷却单元外面(210a)开始，所述第一空气导向单元(221)在所述径向方向(R)上以第一高度延伸，所述第二空气导向单元(221)在所述径向方向(R)上以第二高度延伸，并且所述第三空气导向单元在所述径向方向(R)上以第三高度延伸，其中
○
所述第一高度和/或所述第二高度和/或所述第三高度相等，和/或
○
所述第一高度小于所述第二高度和/或所述第三高度，和/或
‑
从所述冷却单元外面(210a)开始，所述第一空气导向单元(221)在所述轴向方向(A)上以第一长度延伸，所述第二空气导向单元(221)在所述轴向方向(A)上以第二长度延伸，并且所述第三空气导向单元(223)在所述轴向方向(A)上以第三长度延伸，其中
○
所述第一长度和/或所述第二长度和/或所述第三长度相等，和/或
○
所述第一长度小于所述第二长度和/或所述第三长度，和/或
○
所述第一长度大于所述第二长度和/或所述第三长度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气冷却设备(200)，其中所述冷却单元(210)在所述轴向方向(A)上在第一端部(211)与第二端部(212)之间延伸，所述第一端部在所述风能设备(100)的运行状态中关于所述风(W)的风向设置在上游，所述第二端部在所述风能设备(100)的运行状态中关于所述风(W)的风向设置在所述第一端部的上游，其中
‑
所述第一空气导向单元(221)关于所述冷却单元(210)从所述第一端部(211)开始在所述轴向方向上的延伸设置在所述冷却单元(210)的第一个三分之一和/或第一个二分之一处，和/或
‑
所述第二空气导向单元(222)关于所述冷却单元(210)从所述第一端部(211)开始在所述轴向方向(A)上的延伸设置在所述冷却单元(210)的第二个三分之一或第三个三分之一和/或第二个二分之一处，和/或
‑
所述第三空气导向单元(223)关于所述冷却单元(210)从所述第一端部(211)开始在所述轴向方向(A)上的延伸设置在所述冷却单元(210)的第一个三分之一、第二个三分之一或第三个三分之一和/或第一个二分之一或第二个二分之一处。7.根据权利要求1至6中任一项所述的空气冷却设备(200)，所述第一空气导向单元和/或所述第二空气导向单元和/或所述第三空气导向单元(221，222，223)分别具有：
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基本元件(224)，所述基本元件构成用于将相应的所述空气导向单元(221，222，223)设置在所述冷却单元(210)处，和/或
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空气导向元件(225)，所述空气导向元件从所述基本元件(224)开始锐角式延伸并且与所述冷却单元(210)形成会聚的空气导向通道(K1，K2，K3)，所述空气导向通道构成用于，在所述风能设备(100)的运行状态中将风朝向所述冷却单元(210)导向以用于进行空气冷却，和/或
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法兰(226)，所述法兰从所述基本元件(224)开始以一定角度延伸并且构成用于连接在环周方向(U)上相邻设置的空气导向单元(221，222，223)。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡萨姆，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：