專利名稱：帶有直接連接的可變速鼓風機的風力渦輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的系統(tǒng)一般地涉及改善的冷卻系統(tǒng)。更具體地，該系統(tǒng)涉及用于風力渦 輪機中的發(fā)電機和/或齒輪箱的改善的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風通常被認為是由太陽對大氣的不均勻加熱、地球表面的不平整以及地球的轉(zhuǎn)動 引起的一種形式的太陽能。風流型被地球的地形、水體以及植物所改變。術(shù)語“風能”或“風 力”描述通過其使用風來旋轉(zhuǎn)軸并隨后產(chǎn)生機械功或電力的過程。典型地，風力渦輪機用來將風中的動能轉(zhuǎn)換成機械功。此機械功可用于特定的任 務(wù)(例如磨麥或泵水)或者發(fā)電機可將此機械功(即，軸的旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)換成電力。風力渦輪機 常包括空氣動力學(xué)機構(gòu)(例如，葉片)，用于將空氣的運動轉(zhuǎn)換成機械運動(例如，旋轉(zhuǎn))， 其然后用發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電功率。來自發(fā)電機的功率輸出與風速的立方成比例。當風速加倍 時，風力發(fā)電機的容量幾乎增長八倍。大部分商業(yè)可獲得的風力渦輪機采用齒輪傳動系來將渦輪機葉片連接到電力發(fā) 電機上。風轉(zhuǎn)動渦輪機葉片，其使低速軸旋轉(zhuǎn)，低速軸饋入具有較高速度輸出軸的齒輪箱。 此較高速度輸出軸連接到產(chǎn)生電力的發(fā)電機上。齒輪傳動旨在提高機械運動的速度。用于大型(例如，> 1MW)風力渦輪機的工業(yè)標準傳動系包括分離的齒輪箱和發(fā)電 機單元，其分別安裝到主體上(也通稱為底座或底板)。功率從齒輪箱通過柔性“高速”軸 聯(lián)接傳輸?shù)桨l(fā)電機。此布置迫使齒輪箱和發(fā)電機物理上彼此遠離，并要求齒輪箱的輸出軸 和發(fā)電機的輸入軸都分別由齒輪箱軸承和發(fā)電機軸承各自支承。常使用熱交換器來耗散發(fā)電機和/或齒輪箱運行期間產(chǎn)生的熱。熱交換器可包括 馬達驅(qū)動的風扇，其推動熱交換器元件上的空氣。典型地，齒輪箱熱交換器(例如，油到水) 連接到齒輪箱上，而發(fā)電機熱交換器(例如，空氣到空氣)安裝到發(fā)電機上。這些熱交換器 以及它們的風扇馬達消耗寶貴的功率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，風力渦輪機提供成具有至少一個發(fā)電機，并且至少一個 鼓風機馬達連接到發(fā)電機上。鼓風機馬達配置成使風扇旋轉(zhuǎn)，用來使空氣流通到發(fā)電機上。 鼓風機馬達連接到發(fā)電機上，以便發(fā)電機的可變功率輸出引起鼓風機馬達的可變功率輸出 和風扇的可變速度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，風力渦輪機提供成具有齒輪箱以及至少一個發(fā)電機。 至少一個鼓風機馬達連接到發(fā)電機上，并配置成使風扇旋轉(zhuǎn)，用來使空氣流通到齒輪箱和 發(fā)電機的至少其中一個上。該鼓風機馬達連接到發(fā)電機上，以便發(fā)電機的可變功率輸出引 起鼓風機馬達的可變功率輸出和風扇的可變速度。


圖1是一個示例性風力渦輪機的透視性圖示；圖2是一個已知的風力渦輪機的簡化、橫截面圖示；圖3是一個已知冷卻系統(tǒng)的圖示，此處來自功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出被用來驅(qū)動鼓 風機馬達；根據(jù)本發(fā)明的一個方面，圖4是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處鼓風機馬達被直接 連接到發(fā)電機輸出端子上；圖5是圖表的圖示，該圖表顯示了對于圖3和圖4中圖示的系統(tǒng)鼓風機速度與發(fā) 電機速度之間的關(guān)系；圖6是圖表的圖示，該圖表顯示了對于圖3和圖4中圖示的系統(tǒng)鼓風機功率與發(fā) 電機速度之間的關(guān)系；根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，圖7是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處鼓風機馬達被直 接連接到發(fā)電機的繞組上；根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，圖8是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處可熔連接被連接 在鼓風機馬達和發(fā)電機之間；根據(jù)本發(fā)明的一個方面，圖9是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處變壓器被聯(lián)接在鼓 風機馬達和發(fā)電機之間；以及根據(jù)本發(fā)明的又另一個方面，圖10是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處多個鼓風機馬 達可被連接到發(fā)電機的輸出上。部件列表
權(quán)利要求
1.一種風力渦輪機，包括 至少一個發(fā)電機G80)；連接到所述至少一個發(fā)電機(480)上的至少一個鼓風機馬達G10)，所述至少一個鼓 風機馬達(410)配置成使至少一個風扇(415)旋轉(zhuǎn)，以使空氣流通到所述至少一個發(fā)電機 (480)上；其中所述至少一個鼓風機馬達(410)連接到所述至少一個發(fā)電機(480)上，以便所述 至少一個發(fā)電機(480)的可變功率輸出導(dǎo)致所述至少一個鼓風機馬達(410)的可變功率輸 出，以及所述至少一個風扇G15)的可變速度。
2.如權(quán)利要求1所述的風力渦輪機，其特征在于，所述風力渦輪機還包括 渦輪機控制器(440)；連接在所述至少一個發(fā)電機(480)和所述至少一個鼓風機馬達(410)之間的至少一個 開關(guān)G30)，所述至少一個開關(guān)(430)可操作以控制從所述至少一個發(fā)電機(480)到所述至 少一個鼓風機馬達G10)的功率輸送；其中所述渦輪機控制器(440)連接到所述至少一個開關(guān)(430)上，以控制所述至少一 個開關(guān)G30)的操作，從而啟動或停止所述至少一個鼓風機馬達G10)的運行。
3.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特征在于，所述至少一個鼓風機 馬達(410)在所述至少一個發(fā)電機的輸出和功率變換器(420)的輸入之間的點處連接到所 述至少一個發(fā)電機(480)上。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特征在于，所述至少一個發(fā)電機 (480)包括多個繞組(782)，并且其中所述至少一個鼓風機馬達(410)通過分接頭(784)連 接到所述繞組(782)的至少一部分上，以通過所述繞組獲得比最大電壓水平輸出更低的電 壓水平。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特征在于，所述至少一個鼓風 機馬達G10)為以下中的至少一個用于發(fā)電機熱交換器O90)的鼓風機馬達和用于齒輪箱熱交換器065)的鼓風機馬達。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特征在于，所述風力渦輪機還包括連接在所述至少一個發(fā)電機(480)和所述至少一個鼓風機馬達(410)之間的至少一個 可熔連接(850)；其中，所述至少一個可熔連接(850)起作用以在鼓風機馬達失效的情況下保護發(fā)電機 繞組(882)。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的風力渦輪機，其特征在于，所述風力渦輪機還包括連接在所述至少一個發(fā)電機(480)和所述至少一個鼓風機馬達(410)之間的至少一個 變壓器(960)；其中，所述至少一個變壓器(960)將來自所述至少一個發(fā)電機G80)的電壓轉(zhuǎn)換成所 述至少一個鼓風機馬達(410)所需的電壓。
8.一種風力渦輪機(100)，包括齒輪箱O60)； 至少一個發(fā)電機O80)；連接到所述至少一個發(fā)電機(觀0)上的至少一個鼓風機馬達G10)，所述至少一個鼓 風機馬達配置成使至少一個風扇(41 旋轉(zhuǎn)，以使空氣流通到所述齒輪箱(沈0)和所述至 少一個發(fā)電機O80)的至少一個上；其中所述至少一個鼓風機馬達(410)連接到所述至少一個發(fā)電機(觀0)上，以便所述 至少一個發(fā)電機(觀0)的可變功率輸出導(dǎo)致所述至少一個鼓風機馬達(410)的可變功率輸 出，以及所述至少一個風扇G15)的可變速度。
9.如權(quán)利要求8所述的風力渦輪機，其特征在于，所述風力渦輪機還包括連接在所述至少一個發(fā)電機(觀0)和所述至少一個鼓風機馬達(410)之間的至少一個 可熔連接(850)；其中，所述至少一個可熔連接(850)起作用以在鼓風機馬達失效的情況下保護發(fā)電機 繞組(782)。
10.如權(quán)利要求8所述的風力渦輪機，其特征在于，所述風力渦輪機還包括連接在所述至少一個發(fā)電機和所述至少一個鼓風機馬達之間的至少一個變壓器，其中 所述至少一個變壓器將來自所述至少一個發(fā)電機的電壓轉(zhuǎn)換成所述至少一個鼓風機馬達 所需的電壓；以及所述至少一個發(fā)電機包括多個繞組，并且其中所述至少一個鼓風機馬達通過分接頭 連接到所述繞組的至少一部分上，以通過所述繞組獲得比最大電壓水平輸出更低的電壓水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有直接連接的可變速鼓風機的風力渦輪機，具體而言，提供了一種風力渦輪機(100)，其具有至少一個發(fā)電機(480)，以及連接到該發(fā)電機(480)上的至少一個鼓風機馬達(410)。該鼓風機馬達(410)配置成使風扇(415)旋轉(zhuǎn)，以使空氣流通到該發(fā)電機(480)上。該鼓風機馬達(410)連接到發(fā)電機(480)上，以便發(fā)電機(480)的可變功率輸出引起鼓風機馬達(410)的可變功率輸出和風扇(415)的可變速度。
文檔編號F04D13/06GK102072095SQ201010571108
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者J·J·格蘭特, P·L·詹森 申請人:通用電氣公司