CN101688521A - 具有竖轴的风力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力装置，其具有风轮机、具有竖轴的发电机(8、9、10)。支柱(2)支撑风轮机，并且布置地基(3)以用于支柱(2)。根据本发明，发电机(8、9、10)的定子(8、9)与地基(3)成一体。本发明还涉及连接至根据本发明的风力装置的输电干线。本发明还涉及制造该地基的方法。根据该方法，将定子与具有地基的发电机构造在一起。本发明还涉及使用风力装置来产生电能。

Description

具有竖轴的风力装置
技术领域
本发明的第一方面涉及一种具有竖轴的风力装置，包括：风轮机具有与风轮机连接的竖轴的发电机、支撑风轮机的支柱、以及用于支柱的地基。
本发明的第二方面涉及一种输电干线。
本发明的第三方面涉及一种制造用于具有竖轴的风力装置的地基的方法，其中，在竖轴处布置用于支柱的地基，支柱支撑风力装置的风轮机。
本发明的第四方面涉及所发明的风力装置的应用。
背景技术
风能的回收利用已知晓了几千年。自很久以来，大体上一直从发电机问世以来，利用风力来产生电流也是知晓的。
但是，风力在经济方面难以与用于发电的其它能源成功地竞争。为此，风力的利用长期以来局限于本地能源供应和试验设备。即使在过去的几十年里用于干线的基于风力的电能的商业性制造已得到了相当大的发展，但是其占总电能制造的份额仍非常小。
鉴于在风力中存在潜在可用的大量能量，并且鉴于与来自其它类型能源的电能制造相关的不同缺陷，所以重要的是为基于风力的电能在商业上有竞争力的制造的增加量创造机会。
从风力装置中产生电能的主要技术已经以其中风轮机具有水平轴的装置为基础。也已经提出了不同类型的具有竖轴的风轮机。其中，可能会提到萨伏纽斯转子、Darrerius转子和H转子。作为后面提到类型的用于风力的转子的实例，参见US 6320273和WO03/058059。
为了实现风力装置应当能够产生有竞争力价格的电能，重要的是从技术和经济角度中的一个角度优化每个部件。
本发明目的是提供关于风力装置设置于其上的地基以及地基与邻近部件的配合方面的优化。
发明内容
在本发明的第一方面中所阐述的目的通过如下事实达到：通过导言示出的这种风力装置具有：发电机的定子与地基一体化的特定特征，以及与混凝土框架连接的绕组支撑部分，该框架也构成了地基的一部分，地基的所述部分径向地围绕发电机。
由于该一体化，在带来节省成本的风力装置结构的同时，为发电机定子提供了稳定且坚固的锚式固定。
由于同一个部件实现了双重作用(一方面构成了用于定子的框架，另一方面构成了地基的一部分)这个事实，因而实现了很大的费用节省。特别是，与使用传统的发电机相比，相当大地减少了用于发电机的总成本。
根据另一优选实施例，定子的绕组支撑部分通过在周向方向上分布的至少三个接头与框架连接。
通过与以该方式分布的三个不同点的连接，定子的绕组支撑部分变得整体固定且稳固锚定。
根据优选实施例，接头中的至少一个包括布置在定子的绕组承载部分处的接合件和布置在框架处的接合件，接合件中之一具有槽，而另一个接合件包括伸入槽中的夹具，并且接头还包括将夹具固定在槽中的楔形件。
以这样一种形状构成的接头变得非常简单，并且另外确保了定子的绕组承载部分的安全且位置固定的锚式固定。另外，该接头具有可制成可拆卸和可调整的优点。
根据可替代的优选实施例，接头中的至少一个是螺栓接头。
该替代方案具有与就最近的先前提及实施例所提到的优点相似的优点。
根据另一优选实施例，接头中的至少两个在径向方向上是可调整的。
因此，可以简单的方式在发电机的转子与定子之间实现准确的定心并且如果需要可以简单地进行定心的再调整。
本发明的风力装置的上述优选实施例在从属于权利要求1的权利要求中限定。
根据本发明的第二方面，输电干线连接至根据本发明的风力发电设备。
根据本发明的第三方面，所阐述的目的通过如下事实达到：根据权利要求13的前序部分的一种制造用于具有竖轴的风力装置的地基的方法包括：将用于发电机的定子与地基制成一体的特殊措施，该地基以混凝土铸造并且与定子的绕组支撑部分连接，从而使得地基形成定子的框架，并且使得地基径向地围绕发电机。
根据另一优选实施例，地基通过在周向方向上分布的至少三个接头与定子的绕组支撑部分连接。
根据另一优选实施例，所述接头为本发明的风力装置的优选实施例中限定的类型。
本发明方法的上述优选实施例限定在从属于权利要求13的权利要求中。
通过本发明的方法以及本发明方法的优选实施例，得到了上面已就本发明的风力装置以及其优选实施例给出的相应类型的优点。
根据本发明的应用，根据本发明的风力装置用于产生电能。
通过随后对本发明的优选实施例的详细描述来更详细地解释本发明。
附图说明
图1是根据本发明的风力装置的侧视图。
图2是穿过图1中风力装置的下部截取的纵截面。
图3是穿过图2中的细节截取的纵截面。
图4是沿着图3中的线IV-IV截取的截面。
图5是与图3中的截面对应的截面，示出了可替换的实施例实例。
具体实施方式
图1中，以侧视图示出了根据本发明的具有竖轴的风力装置。风力装置设置有所谓的H转子，所述转子具有通过支撑臂13固定于竖轴3处的竖直叶片12。风轮机4由支柱2承载，在所示的实例中所述支柱具有圆锥形形状。支柱2搁置并锚定在钢筋混凝土的地基1上，该地基1部分地挖掘到地面G中。
在图2中以横截面示出了支柱2的下部和地基1。地基1包括圆形底板14、从底板14向上延伸的圆柱形部分15以及设置在圆柱形部分15中的底板16。圆柱形部分15的上部8与底板16一起形成发电机室17，装置的发电机8、9、10布置于该发电机室中。地基的底板14以及地基的圆柱形部分15的下部挖掘到地面G中。
支柱2通过多个锚定件5锚定在地基1的上端处。
装置的转子轴3向下延伸到发电机室17中，并且与发电机的转子10旋转牢固地连接。转子轴安装在位于转子10上下的径向轴承6a、6b中，并且安装在转子下侧上的止推轴承7中。
发电机的定子被分成绕组支撑部分9和框架8。框架8由地基1的上部构成。定子的绕组支撑部分9及定子的框架8通过在周向方向上均匀分布的多个(适当地为三个)接头11互连。
在图3和4中，分别在垂直和水平截面中更详细地示出了该接头11。该接头包括嵌在框架8中的接合件18以及在定子的绕组支撑部分9处具有狭槽23的焊接钢踵状物19。接合件18延伸到踵状物19的狭槽23中。接合件18具有形成夹具的竖直通孔21。踵状物19同样在其设置有狭槽的部分处具有竖直通孔22，并且所述踵状物延伸穿过位于所述狭槽的上部以及下部的部分。夹具和踵状物19的各自的孔21、22正好处于彼此相对的位置。楔形件20穿过孔21、22钉入，以使得绕组支撑部分9和框架牢固地互连。
通过将楔形件20钉入不同深度，可调整绕组支撑部分9与框架8之间的距离，从而提供绕组支撑部分9围绕发电机转子的定心的可调节性。
图5中，示出了可替代的实施例，其中，使绕组支撑部分9与框架8相互连接的每个接头由螺栓31构成，所述螺栓以一定间隙延伸穿过框架8的孔33并进入绕组支撑部分9的螺纹钻孔32中。

Claims (16)

1.一种具有竖轴的风力装置，包括：风轮机(3、4)；具有与所述风轮机(3、4)连接的竖轴的发电机(8、9、10)；支柱(2)，支撑所述风轮机(3、4)；以及地基(1)，用于所述支柱，其特征在于，由于如下事实使得所述发电机的定子(8、9)与所述地基(1)成一体：所述定子(8、9)具有与混凝土的框架(8)连接的绕组支撑部分(9)，所述框架(8)也构成所述地基(1)的一部分，并且其中，地基的所述部分径向地围绕所述发电机。
2.根据权利要求1所述的风力装置，其特征在于，所述定子的绕组支撑部分(9)通过在周向方向上分布的至少三个接头(11)与所述框架(8)连接。
3.根据权利要求2所述的风力装置，其特征在于，所述接头(11)中的至少一个包括布置在所述定子的所述绕组支撑部分(9)处的接合件(19)和布置在所述框架(8)处的接合件(18)，所述接合件中的一个接合件(19)具有狭槽(23)，而另一个接合件(18)包括伸入所述狭槽(23)中的夹具(21)，并且所述接头进一步包括用于将所述夹具(21)固定在所述狭槽(23)中的楔形件(20)。
4.根据权利要求2所述的风力装置，其特征在于，所述接头(11)中的一个是螺栓接头(31、32、33)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的风力装置，其特征在于，所述接头(11)中的至少两个在径向上是可调整的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的风力装置，其特征在于，所述地基(1)包括具有下部的混凝土结构，所述下部具有腔(37)，所述腔(37)装满如石头、砂砾、土、或混凝土和加强件的混合物的填充砂。
7.根据权利要求6所述的风力装置，其特征在于，所述地基(1)布置成用于设置在海底，所述地基的高度被适配为使得所述地基(1)的位于所述腔(37)上方的部分位于海面之上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力装置，其特征在于，所述发电机(8、9、10)为同步发电机。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的风力装置，其特征在于，所述发电机(8、9、10)为永久磁化的。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的风力装置，其特征在于，所述发电机(8、9、10)与交流或直流干线连接。
11.根据权利要求10所述的风力装置，其特征在于，所述发电机(8、9、10)经直流媒介物与50或60Hz干线连接。
12.一种输电干线，其特征在于，其连接至根据权利要求1至11中任一项所述的风力装置。
13.一种制造用于具有竖轴的风力装置的地基的方法，将所述地基布置在所述竖轴处以用于支柱，所述支柱支撑所述风力装置的风轮机，其特征在于，发电机的定子与所述地基由于如下事实而成一体：用混凝土铸造所述地基，并且所述地基与所述定子的绕组支撑部分连接，以使得所述地基构成所述定子的框架，并且使得所述地基的部分径向地围绕所述发电机。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述地基通过在周向方向上分布的至少三个接头与所述定子的绕组支撑部分连接。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述接头是被限定为根据权利要求3至5中任一项所述的接头的类型。
16.一种用于产生电能的根据权利要求1至11中任一项所述的风力装置的应用。
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