具有冷却系统的直接驱动式风力涡轮机技术方案

一种具有冷却系统（15）的直接驱动式风力涡轮机，其具有包括转子（12）和定子（13）的发电机（11），以及包括内圈（6）和外圈（7）的轴承（5），所述内圈和外圈分别可转动地连接所述转子（12）和所述定子（13）。所述冷却系统（15）包括与所述轴承（5）的内圈（6）热连通的至少一个热沉（16）和与所述热沉（16）热连通的热耗散器（21）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及风力涡轮机。具体地，本专利技术针对的是风力涡轮机轴承的冷却。
技术介绍
风力涡轮机的轴承具有约-0. I至0. 2_的余隙。为了控制发电机的寿命和气隙，有利的是控制该余隙。问题在于轴承内圈升温并膨胀，导致轴承的寿命减少。升温的原因是，与外圈的质量/结构相比，轴承的内圈和轴结构具有小的质量/刚度。这意味着内圈的平均温度高于外圈和外圈周围结构的平均温度。 通常不对风力涡轮机的轴承进行冷却。然而，一般性地已知，可用整体式油润滑系统冷却轴承，在该整体式油润滑系统中，油被冷却并且在轴承组件中被泵送到各处。油的更换受到限制，并且不足以使直接驱动式风力涡轮机的巨大的主轴承冷却下来。此外，进行整体冷却的油润滑系统复杂，在风力涡轮机中总是存在应被避免的漏油风险。对于脂润滑轴承而言，没有已知的冷却系统。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是要提供一种改进的对轴承的冷却。此目的分别由权利要求1、10和14的特征解决。从属权利要求给出了本专利技术进一步的细节和优点。本专利技术的一个方面针对一种具有冷却系统的直接驱动式风力涡轮机。该风力涡轮机具有包括转子和定子的发电机，包括内圈和外圈的轴承，内圈和外圈分别可转动地连接所述转子和所述定子。所述冷却系统包括与所述轴承的内圈热连通的至少一个热沉和与所述热沉热连通的热耗散器。冷却内圈使得在风力涡轮机操作期间可以控制并减小或消除轴承内圈和外圈之间的温度差异。因此避免了不受控制和不期望的内圈热膨胀。增加了轴承的可靠性和寿命。为了控制和维持发电机的寿命和气隙，现在可以控制轴承余隙(-0. I至0. 2mm) 该冷却系统也可以用于脂和油润滑轴承。直接驱动式风力涡轮机的热沉可包括用于冷却诸如水的冷却介质的冷却储器。这样，可以使用已经安装在机舱中的水冷却系统来提供对轴承的内圈的充分冷却。此方案可以容易地安装在不对轴承进行冷却的现有风力涡轮机中。热沉可以布置在内圈的内周表面处。该内周表面由于良好的尺寸和表面特性而为热沉提供良好的接触区域。热沉可以与内圈一体形成。至少部分热沉可以位于内圈内，这可以提高从内圈到热沉的热传递。热沉可包括一体形成的部分和布置在内圈表面的部分两者。冷却系统可以是用于标准轴承的易安装附加件方案，或者可以是以下述方式形成的内圈或外圈的整体式部分，即使得，例如冷却通道或腔室一体形成在轴承的内圈和/或外圈中。热沉可以经由导管与热耗散器连接。热沉，优选是冷却储器，可以与已经安置在机舱中用于冷却发电机等的风力涡轮机水冷却系统连接。水冷却系统的热耗散器也用于冷却轴承。导管可以配备有阀门，以控制流入和流出冷却储器的冷却介质的流量，从而控制轴承的冷却。另一方面，例如，可使用热沉如冷却翅片或珀耳帖元件来局部冷却内圈。也可以为外圈设置热沉。在外圈处具有热沉也提高了轴承的冷却能力。可以在轴承和热沉之间布置热界面材料。为了提供低热阻，可以在内圈的表面和热沉的表面之间应用铝片、温度传导浆料或其它合适的热界面材料。冷却系统可包括至少一个温度测量装置和用于控制轴承的温度的控制装置。温度测量装置可以安置在内圈处，均匀分布在多个测量点，以使得可以对内圈和轴承进行准确且可靠的测温。通过控制位于热沉和热耗散器之间导管中的阀门，控制装置可以用于控制内圈的冷却。发电机可以是外转子/内定子发电机。轴承的内圈可以与风力涡轮机的静止部件连接，并且轴承的外圈可以与风力涡轮机的转子轭连接。冷却系统可包括多个冷却储器，所述冷却储器具有与所述轴承内圈的内半径基本相同的外半径。冷却储器的长度可以仅覆盖部分周界，因此布置多个冷却储器来冷却内圈，这使得更容易在现有设备上安置冷却系统。另一方面，本专利技术针对一种包括内圈和外圈的轴承组件，其中，在内圈和/或外圈处布置至少一个冷却储器，并且其中，所述冷却储器包括用于更换冷却介质的至少一个开口。在轴承处直接设置冷却储器使得可以进行快速且彻底的温度调整。由此提高轴承的可靠性和寿命。可以沿内圈的内周均匀地分布多个冷却储器。此布置有助于安置到现有风力涡轮机中。此外，可以根据局部温度变化进行调整。冷却储器可以沿内圈的内周表面延伸，并且可以平行地布置两个冷却储器。此布置使得可以进行更加精密的温度修正。例如可以消除热点。为了测量圈或轴承的温度，可以在内圈和/或外圈布置至少一个温度测量装置。测量值可以提供给控制装置，从而使得可以进行良好的轴承温度调节。另一方面，本专利技术针对一种控制轴承温度的方法。测量轴承的温度，然后控制流过附接到轴承内圈的至少一个冷却储器的诸如水的冷却介质的流量。利用此方法可以控制轴承的温度，由此提高轴承的可靠性和寿命。至少一个冷却储器可以附接到轴承内圈，并且可以测量轴承内圈的至少一点处的温度。在许多设计中，内圈是轴承的最热部分并且优选直接测量和冷却此部分。附图说明包括了附图以提供对实施例的进一步理解。由于通过参照以下详细说明，其它实施例和许多预期的优点将变得更好理解，因此更容易领会这些其它实施例和许多企图的优 点。附图中的元件不一定是互相成比例的。相同的附图标记标示相应的类似部件。图I示出了根据本专利技术的包括有轴承和冷却系统的风力涡轮机的中心部分的示意图。图2示出了根据本专利技术的轴承和冷却系统的前视图。图3示出了根据本专利技术的轴承和冷却系统的透视图。具体实施例方式下面将参照附图进行详细描述，附图形成了本文的一部分，其中出于例示的目的示出了实施本专利技术的具体实施例。在这点上，所用方向性术语诸如“顶”或“底”等是针对所描述的附图的方位而言的。由于实施例的部件可以放置在许多不同方位，因此方向性术语用于例示目的而决不是限制目的。应该理解，可以利用其它实施例，并且在不脱离本专利技术范围的情况下可以进行结构上或逻辑上的改变。因此，以下详细说明不应被理解为限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求限定。风力涡轮机I具有固定到地面并且承载风力涡轮机I的整个结构的塔2。塔连接器3附接在塔2的顶部处。塔连接器3承载风力涡轮机I的主轴4。通常被称作主轴承的轴承5被固定到与塔连接器3相对的主轴4的一端。轴承5具有固定到主轴4的内圈6和外圈7。外圈7与转子轭8连接。转子轭8与承载风力涡轮机I的叶片的叶片轮毂9连接。为了清楚起见未示出叶片。机舱10围绕主轴4并且附接在主轴4处。风力涡轮机I是直接驱动式风力涡轮机，即，发电机11分别与主轴4和转子轭8直接耦连。不利用传动装置。发电机11包括附接到转子轭8的外转子12和经由承托结构14固定到主轴4的内转子13。附接有外圈7的转子轭8接触环境空气。因此，通过环境空气实现外圈7的冷却。然而，内圈6位于风力涡轮机I的结构内部，从而环境空气不能实现冷却。这导致内圈6和外圈7各自之间的温度不同。与外圈7和转子结构相比，轴承5的内圈6和主轴4具有较小的质量。因此，内圈6倾向于比外圈7升温快。此外，为例防止从转子12到定子13组件的电气通路，内圈6通常与主轴4电绝缘，但是电绝缘降低了内圈6和主轴4之间的热导率，导致更进一步加热内圈6。风力涡轮机I配备有从轴承5 (尤其是从内圈6)带走热量的冷却系统15。冷却 系统15具有附接到内圈6的内周表面的一个或多个热沉或冷却储器16。这里，多个冷却储器16附接到内圈6。将结合附图2和3讨论冷却储器16的布置的细节。每个冷却储器16与导管17连接，以便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.11 EP 10000194.01.一种具有冷却系统(15)的直接驱动式风力涡轮机，该直接驱动式风力涡轮机具有包括转子(12 )和定子(13 )的发电机(11)，具有包括内圈(6 )和外圈(7 )的轴承(5 )，所述内圈(6 )和外圈(7 )分别可转动地连接所述转子(12 )和所述定子(13 )， 其特征在于， 所述冷却系统(15)包括 至少一个热沉(16),其与所述轴承(5)的内圈(6)热连通；和 热耗散器(21 )，其与与所述热沉(16)热连通。2.根据权利要求I所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，所述热沉(16)包括用于冷却介质的冷却储器。3.根据权利要求I或2所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，所述热沉(16)被布置在所述内圈(6)的内周表面(6a)处。4.根据权利要求I至3之一所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，所述热沉(16)与所述内圈(6 ) —体形成。5.根据权利要求I至4之一所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，所述热沉(16)经由导管(17 )与所述热耗散器(22 )连接。6.根据权利要求I至5之一所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，为所述轴承(5)的所述外圈(7 )设置热沉(16 )。7.根据权利要求I至6之一所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，在所述轴承(5)和所述热沉(16)之间布置热界面材料。8.根据权利要求I至7之一所述的直接驱动式风力涡轮机，其中，所述冷却系统(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：U埃里克森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：