风力涡轮机制动产生能量制造技术

本发明专利技术涉及风力涡轮机制动产生能量，风力涡轮机(2)包括：塔架(4)，其用于支承机舱(6)；齿轮箱(14)，其连接到设置于机舱(6)内的发电机(16)；多个叶片(10)，用于旋转该齿轮箱(14)和驱动该发电机(16)；制动盘(102)，其用于阻止齿轮箱(14)和发电机(16)中至少一个的旋转；以及辅助能源(104、106)，其由所述制动盘(102)驱动，用于产生能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体而言涉及风力涡轮机，且更具体而言，涉及利用风力涡轮机制动产生 能量(power) O
技术介绍
风力涡轮机是将风的动能转变成机械能的机器。如果机械能直接由机械使用，例 如用于抽水或磨麦，那么风力涡轮机可被称作风车。同样，如果将机械能转变成电，那么该 机器可被称作风力发电机或者风力发电站。风力涡轮机通常根据叶片旋转所绕的竖直轴线或水平轴线分类。在图1中示意 性地示出一种所谓的水平轴线风力发电机，其可购自通用电器公司(General Electric Company)。用于风力涡轮机2的特定配置包括塔架4，塔架4支承机舱6，机舱6封闭传动 系8。叶片10布置于轮毂12上以在机舱6的外部在传动系8的一端形成“转子”。旋转叶 片10驱动齿轮箱14，齿轮箱14连接到发电机16，发电机16位于机舱6内传动系8的另一 端。控制系统18接收自风速计20和/或其它传感器的输入，用于控制风力涡轮机2的操 作。图2是图1所示风力涡轮机2顶部的放大剖视图，且自名称为“Methods and Apparatus for Wind Turbine Braking”(“用于风力涡轮机制动的方法和设备”)的共同转 让的美国专利第7，488，155号部分地复制。在图2中，控制系统18包括控制面板内的一个 或多个控制器，其用于监视风速计20和/或各种其它传感器22，用于管理涡轮机操作的各 个方面。例如，控制系统18可提供信号给可变叶片节距促动器(blade pitch actuator)24, 可变叶片节距促动器M调整叶片10的节距。同样，控制系统18也可提供信号给偏转驱动 促动器(yaw drive actuator) 24，偏转驱动促动器M接合偏转台(yaw deck)观且使机舱 6绕大致垂直于转子轴线32的偏转轴线30旋转。风力涡轮机2通常具有由电池供电的许多装置以便在停电期间操作。如果涡轮机 2自由自旋但不发电，例如在空转或在冷启动期间加快速度时，对那些电池再充电通常是不 可能的。风力涡轮机2还通常包括冗余制动系统用于锁定传动系8和/或叶片10。那些制 动系统中的至少一个通常包括制动盘，制动盘能克服整个风扭矩来阻止涡轮机2。这些风力 涡轮机制动系统通常还包括液压蓄能器、弹簧或者其它储能装置，其能在断电事件下使制 动器操作。
技术实现思路
通过在各种实施例中提供风力涡轮机来解决与这些常规方法相关联的这些和其 它方面，这种风力涡轮机包括塔架，其支承机舱；齿轮箱，其连接到设置于机舱内的发电 机；多个叶片，其用于旋转齿轮箱和驱动发电机；制动盘，其用于阻止齿轮箱和发动机中至 少一个的旋转；以及，辅助能源，由制动盘驱动，用于产生能量。附图说明现将参考附图描述本技术的各个方面，这些附图未必按照比例绘制，但在所有附 图中的每个附图中使用相同附图标记来表示相对应的部件。图1是常规风力发电机的示意侧视图；图2是图1所示风力涡轮机的上部的局部剖视图。图3是用于图1和图2所示的风力涡轮机的齿轮箱系统的示意图。图4是用于图1和图2所示的风力涡轮机的齿轮箱系统的示意图。图5是用于图1和图2中所述的风力涡轮机的齿轮箱系统的示意图。部件列表2.风力涡轮机4.塔架6.机舱8.传动系10.叶片12.轮毂14.齿轮箱16.发电机18.控制系统20.风速计22.传感器24.叶片节距促动器26.偏转驱动促动器28.偏转台30.偏转轴线32.转子轴线100.齿轮箱系统102.制动盘104.第二(辅助)发电机106.压缩机108.电枢110.永久磁体112.电池114.气瓶116.节距控制促动器118.齿轮箱油加热器120.气动马达122.电池充电器124.手工工具具体实施例方式图3至图5为齿轮箱系统100的示意图，其包括齿轮箱14和各种辅助能源以及能 量储存装置。齿轮箱系统100可用于图1和图2所示的风力涡轮机2，和/或任何其它岸上 或离岸风力涡轮机或利用合适齿轮箱14的其它装置。例如，齿轮箱系统100的齿轮箱14 可连接到设置于塔架4上的发电机16，如图1和图2所示。齿轮箱14具有制动盘102，制动盘102由制动器(未图示)启动用于阻止齿轮箱 14的旋转。在此图示的制动盘102设置于齿轮箱14的高速侧上，在齿轮箱14与(主)发 电机16之间。制动盘102通常连接在齿轮箱14的轴上，但可替代地连接到齿轮箱14的发 电机侧上。其它制动盘布置也是可能的。一个或多个辅助能源可安装于主齿轮箱14上或附近，且由制动盘102驱动以产生 能量。辅助能源可包括交流发电机或第二(辅助)发电机104(如图3和图4所示)，或者 压缩机106 (如图5所示)。第二发电机104、压缩机106和/或其它辅助能源也可设于同 一齿轮箱系统100上。在图3和图5中，第二发电机104或压缩机106(分别)直接接合制动盘102。在 这些实例中，第二发电机104和压缩机106都在各自轴上具有小齿轮，小齿轮接合制动盘 102上的齿轮齿。但是，第二发电机104和/或压缩机106也可由接合制动盘102的其它装 置驱动，例如齿轮、轮、链条、皮带、联轴器、离合器和/或其它装置。这些接合可由持久紧固 装置实现，或可替代地，可由在需要时接合的紧固装置实现。如图4所示的实施例所示，第二发电机104可包括电枢108，电枢108包围制动盘 102的一部分，制动盘102的一部分具有磁场电感器(inducer)，例如永久磁体110或场线 圈(未图示)。这种情况下，制动盘102不需要齿。电枢108和永久磁体110的位置也可相 反。来自一个辅助能源的能量也可用于驱动另一辅助能源。例如，来自压缩机106的压缩 空气可用于运行气动马达，气动马达可驱动第三发电机和/或其它装置。能量储存装置可连接到任何辅助能源或全部辅助能源，用于接收和储存来自这些 能源的能量。例如，如图3和图4所示，一个或多个电池112、电容器113(例如超级电容器)、 和/或其它储能装置可连接到第二发电机104，用于接收和储存来自第二发电机104的电。 同样地，如图5所示，一个或多个气瓶114或其它储存器可连接到压缩机106，用于接收和 储存来自压缩机106的空气或其它的加压流体。然后来自这些能量储存装置的能量可用于 多种任务。例如，来自电池112的能量可用于向节距控制促动器M或116、加热器，例如齿 轮箱油加热器118、和/或其它辅助装置供电。同样，来自气瓶114的能量可用于向气动马 达120、电池充电器122、手动工具IM和/或其它装置提供能量。能量还可直接自第二发 电机104和/或压缩机106向这些负载提供。上文公开的技术提供了优于常规方法的各种优点。例如，辅助能源从制动盘102 轮吸收最小的扭矩，大部分扭矩然后被输送到发电机16，发电机16发电用于电网。即使当 发电机16脱机时这些辅助能源也可提供能量。在第二发电机104的输出用于对电池再充 电的情况下，此储存的能量以后能用于提供能量用于各种目的，包括节距控制促动器M或 116和齿轮箱油加热118。这种加热在极冷的天气下对使风力涡轮机2准备发电尤其重要， 且因此能帮助快速使风力涡轮机2发电，因而增加了涡轮机2的总发电量。在压缩机106 的输出用于压缩空气的情况下，此储存的能量以后能用于向维护风力涡本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风力涡轮机（２），包括：塔架（４），其用于支承机舱（６）；齿轮箱（１４），其连接到设置于所述机舱（６）中的发电机（１６）；多个叶片（１０），其用于旋转所述齿轮箱（１４）和驱动所述发电机（１６）；制动盘（１０２），其用于阻止所述齿轮箱（１４）和所述发电机（１６）其中至少一个的旋转；以及辅助能源（１０４、１０６），其由所述制动盘（１０２）驱动，用于产生能量。

【技术特征摘要】
2009.12.31 US 12/6507861.一种风力涡轮机0)，包括 塔架G)，其用于支承机舱(6)；齿轮箱(14)，其连接到设置于所述机舱(6)中的发电机(16)；多个叶片(10)，其用于旋转所述齿轮箱(14)和驱动所述发电机(16)；制动盘(102)，其用于阻止所述齿轮箱(14)和所述发电机(16)其中至少一个的旋转；以及辅助能源(104、106)，其由所述制动盘(10 驱动，用于产生能量。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其中所述辅助能源包括第二发电机(104)。3.根据权利要求2所述的风力涡轮机，其中所述第二发电机(104)接合所述制动盘 (102)。4.根据权利要求书2或3所述的风力涡轮机，其中所述第二发电机(104)和所述制动 盘(106)中的其中一个包括电枢(108)，且所述第二发电机和所述制动盘中的另一个包括 磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·S·巴格帕利，A·D·加德雷，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US