CN103016257A

CN103016257A - 旋转风力涡轮机的转子的方法和用于该方法的装置

Info

Publication number: CN103016257A
Application number: CN2012103679405A
Authority: CN
Inventors: P.L.法尔肯贝格; K.A.马杰; J.B.尼尔森; H.波尔森; B.拉斯姆森; H.施蒂斯达尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-04-03
Also published as: US20130243595A1; EP2574774B1; CA2790855A1; EP2574774A1; DK2574774T3

Abstract

本发明涉及旋转风力涡轮机的转子的方法和用于该方法的装置。直接驱动风力涡轮机（1）包括具有转子（9）和定子（10）的发电机（3）、被构造成接收转子叶片（6）的毂（4）以及致动器装置。毂（4）被连接到发电机（3）的转子（9），并且毂（4）和发电机（3）的转子（9）相对于发电机（3）的定子（10）被可旋转地安装。致动器装置被构造且设置成相对于发电机（3）的定子（10）旋转风力涡轮机（1）的毂（4）。致动器装置是发电机（3），其中风力涡轮机的发电机（3）被用作旋转风力涡轮机（1）的毂（4）的马达。

Description

旋转风力涡轮机的转子的方法和用于该方法的装置

技术领域

本发明涉及旋转风力涡轮机的转子的方法和用于该方法的装置。

背景技术

风力涡轮机将风能转换成电能。风力涡轮机包括被连接到塔的机舱以及被连接到机舱的转子。转子包括被可旋转地安装到机舱的毂和安装到毂的至少一个转子叶片。

风与风力涡轮机的转子叶片相互作用以使得转子旋转。转子的旋转可以被传输到发电机。

当风力涡轮机被架设时，塔被设立并且机舱被安装到塔上。毂被安装到机舱并且至少一个转子叶片被安装到毂。

所述至少一个转子叶片通过吊车被吊起并且被连接到毂。毂必须绕其旋转轴线处于预定角度旋转位置以便在毂和转子叶片之间建立连接。

这个位置对应于紧固所述连接期间叶片的方向。该位置例如能够是毂或转子叶片的水平或竖直设置。

毂必须被旋转成在毂和第一转子叶片之间建立连接。在必须安装多于一个的转子叶片的情况下，毂的位置必须被改变。毂必须从第一位置旋转到第二位置以便在毂和第二转子叶片之间建立连接。

US 2006/0147308 A1描述了一种将转子叶片安装到被连接于风力涡轮机动力设施的吊舱的转子毂的方法，包括下述步骤：将转子毂旋转到预定第一位置；装配转子叶片；借助于转子叶片将转子毂旋转到预定第二位置；以及安装第二转子叶片，其中沿已经安装的第一转子叶片的重力作用的方向实现转子毂的旋转。

这呈现了如下缺点，即在毂和第一转子叶片之间建立连接之前没有重力来支持旋转。此外，第一转子叶片的重力将仅支持旋转到第二位置的一部分旋转。在旋转的某个第二部分中，需要抵抗第一转子叶片的重力来实现旋转。因此，所述方法不足以可靠到实现转子叶片安装期间毂的旋转。

发明内容

本发明的目标是提供一种改进的方法和设备从而在安装转子叶片期间旋转风力涡轮机的毂。

该目标是通过独立权利要求的特征实现的。从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

直接驱动风力涡轮机1包括具有转子和定子的发电机、被构造成接收转子叶片的毂以及致动器装置。毂被连接到发电机的转子，并且毂和发电机的转子相对于发电机的定子被可旋转地安装。

致动器装置被构造且设置成相对于发电机的定子旋转风力涡轮机的毂。致动器装置是发电机，其中风力涡轮机的发电机被用作旋转风力涡轮机的毂的马达。

在直接驱动风力涡轮机中，发电机的转子或者被直接连接到风力涡轮机的毂，或者经由轴被连接到风力涡轮机的毂。

在架设风力涡轮机期间转子叶片被安装到毂。虽然大部分风力涡轮机包括三个转子叶片，不过具有一个或两个转子叶片的风力涡轮机也是已知的。

毂被连接到发电机的转子并且可与转子一起旋转。致动器装置被构造且设置成使得发电机转子与风力涡轮机的毂一起旋转。

因此，通过旋转发电机的转子来旋转毂。

风力涡轮机的发电机是电机并且显示出与马达相同的构造类型。大体而言，发电机也能够被用作马达。

而且，直接驱动风力涡轮机的发电机能够被用作旋转转子的马达。因此，不需要附加驱动来旋转毂和发电机的转子。因此不需要附加设备的安装时间。因此，在风力涡轮机的安装或维修期间节省了时间。

对于安装叶片来讲，旋转毂是必要的，不过在安装叶片之前或之后这也可能是必要的。这可以是在安装发电机的至少一段期间、在维护和维修期间或者为了拆卸风力涡轮机。

在优选实施例中，发电机包括电连接，其被连接到电源从而使发电机作为马达运转。

为了使得风力涡轮机的发电机作为马达运转，发电机需要被电连接到电源。该电源能够例如是电池、应急发电机或电网。

因此发电机能够借助于电池或应急电源作为马达运行。因此，当风力涡轮机没有连接到电网时风力涡轮机的毂也能够旋转。因此，在安装风力涡轮机期间、在电力系统没有完全运转时毂能够旋转。

当风力涡轮机已经连接到电网时，电网能够用作电源。因此不需要额外的电源。因此，能够使用发电机的常态电连接，在常态操作期间其将动力从发电机传输到电网。因此，不需要额外的电连接。

在优选实施例中，控制器被连接到电源来控制发电机作为马达的运转。

在发电机用作马达时，发电机需要对被馈送到发电机的动力的特定控制。因此，发电机能够用作马达。

对于在毂处安装转子叶片，毂需要被正确定位。通过使用控制器，能够精确地起动和停止毂的旋转。因此，能够精确地控制毂的位置。

在优选实施例中，控制器是风力涡轮机的控制器。

风力涡轮机包括控制器。这种控制器还能够被用于控制用作旋转毂的马达的风力涡轮机的发电机。因此，不需要额外的控制器。因此，节省了材料和安装时间。

在另一优选实施例中，控制器是分离于涡轮机控制器的控制器。

在风力涡轮机的安装期间，风力涡轮机的控制器可能尚未被安装或者控制器尚未被连接到电源。

因此，控制器甚至可以是被设计用于发电机用作马达的控制器。因此，控制器被优化来控制发电机。因此，在结束了风力涡轮机叶片的安装之后，控制器能够被再次用于其他的风力涡轮机安装。

在优选实施例中，电源包括风力涡轮机的转换器。

风力涡轮机的转换器或变换器被用于转换发电机生成的动力以便使其与电网协调。这种转换器能够被用于转换电源的动力从而将发电机作为马达运行。

电源能够例如是电池、应急发电机或电网。

因此，不需要额外的转换器来转换动力以便将发电机作为马达运行。因此不需要安装额外的转换器。因此，节省了安装时间。

在优选实施例中，风力涡轮机包括制动盘和制动器，其中制动器作用在制动盘上以便制动发电机的旋转。

因此，能够减小用作马达的发电机的旋转速度。因此，能够停止旋转。因此提高了定位精度。

在优选实施例中，风力涡轮机包括锁止系统来锁定发电机的转子从而相对于定子固定转子的位置。

发电机的转子的位置相对于发电机的定子被固定。

因此，发电机的转子能够被锁定到定子。因此，防止了转子的意外旋转。

通过绕发电机的转子的旋转轴线将毂转动到预定位置，转子叶片被安装到直接驱动风力涡轮机的毂。通过使用发电机来转动转子，其中风力涡轮机的发电机被用作马达来旋转风力涡轮机的毂。转子叶片被安装到毂。

因此，转子叶片被安装到风力涡轮机的毂且同时用于安装叶片的吊车在安装多于一个的转子叶片期间保持在同一位置。

因此，节省了在不同部位设立吊车的时间。因此，节省了安装时间。

附图说明

借助于附图更具体地示出了本发明。

附图示出了优选构造并且不限制本发明的范围。

图1示出了转子叶片在风力涡轮机处的安装。

图2示出了通过直接驱动风力涡轮机的毂和发电机的截面图。

具体实施方式

图1示出了转子叶片在风力涡轮机处的安装。

直接驱动风力涡轮机1包括塔2、发电机3和毂4。毂4包括至少一个部位5来附接转子叶片6。

转子叶片6由升降装置7保持并且由吊车8提升。为了在毂4的部位5处附接转子叶片6，毂4被转动到特定的预定位置。

在这种示例中，提供三个部位5来附接转子叶片。

吊车8能够处于相同部位来在第二部位处附接第二叶片。为此，毂4被旋转120度。在旋转毂4之后，接收第二转子叶片的部位处于与当附接第一转子叶片6时第一转子叶片6的部位5所处的位置相同的位置。

图2示出了通过直接驱动风力涡轮机的毂和发电机的截面图。

图2示出了通过直接驱动风力涡轮机的毂4和发电机3的截面图。该截面图是沿着发电机3的旋转轴线的。发电机3包括转子9和定子10。定子10被附接到支撑结构14。制动盘12被附接到发电机3的转子9。制动器11被附接到支撑结构14。

制动器11被用于制动发电机3的转子9的旋转。制动器11包括锁止机构，其相对于定子10锁定发电机3的转子9的位置。

在这种实施例中，发电机3的转子9装备有永磁体，并且发电机的定子10装备有绕组。在风力涡轮机的常态操作期间，定子的绕组被连接到风力涡轮机的电力系统以及被连接到电网。

发电机3的定子10经由电连接16被连接到电力系统。该电力系统包括电源13。在这种实施例中，该电源是安装风力涡轮机期间使用的辅助电源。

辅助电源向发电机3的定子10馈送动力从而允许使用发电机3作为马达。电力系统还包括控制来自电源13的动力的控制器15。

当毂4旋转时，控制器15将动力从电源13馈送到定子10中从而加速电机3的转子9。

毂4被连接到转子9并且随转子9绕发电机3的旋转轴线旋转。毂4旋转到预定位置从而例如附接转子叶片。

在风力涡轮机安装期间为了其他目的，毂的旋转也会是必要的。在维护和维修期间毂的旋转也会是必要的。

当到达预定位置时，借助于制动器11和制动盘12来减小毂4的旋转并且通过锁止机构来锁定转子9的位置。

Claims

1.一种直接驱动风力涡轮机（1），

包括具有转子（9）和定子（10）的发电机（3）、被构造成接收转子叶片（6）的毂（4）以及致动器装置，

其中所述毂（4）被连接到所述发电机（3）的所述转子（9），

其中所述毂（4）和所述发电机（3）的所述转子（9）相对于所述发电机（3）的所述定子（10）被可旋转地安装，

其中所述致动器装置被构造且设置成相对于所述发电机（3）的所述定子（10）旋转所述风力涡轮机（1）的所述毂（4），

其中所述致动器装置是所述发电机（3），其中所述风力涡轮机的所述发电机（3）被用作旋转所述风力涡轮机（1）的所述毂（4）的马达。

2.根据权利要求1所述的直接驱动风力涡轮机（1），其中所述发电机（3）包括电连接（16），该电连接（16）被连接到电源（13）以使得所述发电机（3）作为马达来运转。

3.根据权利要求2所述的直接驱动风力涡轮机（1），其中控制器（15）被连接到所述电源（13）以控制作为马达的所述发电机（3）的运转。

4.根据权利要求3所述的直接驱动风力涡轮机（1），其中所述控制器（15）是所述风力涡轮机（1）的控制器。

5.根据权利要求3所述的直接驱动风力涡轮机，其中所述控制器（15）是分离于所述涡轮机控制器的控制器。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的直接驱动风力涡轮机，其中所述电源（13）包括所述风力涡轮机的转换器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的直接驱动风力涡轮机（1），其中所述风力涡轮机（1）包括制动盘（12）和制动器（11），其中所述制动器作用在所述制动盘（12）上以便制动所述发电机（3）的旋转。

8.根据权利要求7所述的直接驱动风力涡轮机（1），其中所述风力涡轮机（1）包括锁止系统从而将所述发电机（3）的所述转子（9）锁定到所述定子（10）。

9.一种将转子叶片安装到直接驱动风力涡轮机（1）的毂的方法，该直接驱动风力涡轮机（1）根据前述权利要求中的任一项来构造，该方法包括步骤：

通过使用所述发电机（3）使所述毂（4）绕所述发电机（3）的所述转子（9）的旋转轴线转动到预定位置，其中所述风力涡轮机（1）的所述发电机（3）被用作马达来旋转所述风力涡轮机（1）的所述毂（4），以及

将转子叶片（6）安装到所述毂（4）。