CN104179641B - 具有空气流控制布置的风力涡轮机及其空气流的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了具有空气流控制布置的风力涡轮机及其空气流的控制方法。用于具有包括转子(11)和定子(12)的发电机(14)的直接驱动的风力涡轮机(10)的空气流控制布置(100)包括布置成将离开空气流(AF_out)吸引通过离开管道(4)的出流风扇(1)，所述离开管道(4)从定子(12)的内部腔体(120)延伸至风力涡轮机(10)的外部。本发明还描述了一种包括这样的空气流控制布置(100)的直接驱动的风力涡轮机(10)。本发明还描述了一种控制具有包括转子(11)和定子(12)的发电机(14)的直接驱动的风力涡轮机(10)中的空气流(AF_in,AF_out)的方法。

Description

具有空气流控制布置的风力涡轮机及其空气流的控制方法
技术领域
本发明描述了用于直接驱动的风力涡轮机的空气流控制布置、直接驱动的风力涡轮机和控制直接驱动的风力涡轮机中的空气流的方法。
背景技术
在发电机的操作期间，磁场布置的磁极与电枢布置的绕组的相对旋转导致在绕组中感应的电流。诸如风力涡轮机发电机的大型发电机可包括具有强磁场的几百个磁极，并且在绕组中感应的电流相应地较大，从而使绕组变得非常热。高温会对磁体以及发电机中诸如线路、控制电路、传感器等的其它部件产生有害影响。为此，风力涡轮机发电机通常配有冷却布置以冷却发电机的较热部件。在一些设计中，热交换器用来将热传递到冷却流体，该冷却流体循环通过贯穿发电机布置的管或软管。然而，布置这样的流体冷却系统以便它从绕组高效地带走热量是复杂而昂贵的。另一种冷却布置可包括安装在风力涡轮机机舱后部的热交换器，使得它可以由经过风力涡轮机的空气冷却。热量可以使用管或管道中的冷却流体从热部件传递到热交换器外部。管、软管、热交换器等的大量布置增加了风力涡轮机的整体复杂性和成本，并且必须格外小心以避免泄漏。此外，这样的冷却系统的维护显著地增加了成本。在另一个方案中，空气可使用风扇吸引到机舱或舱罩中以在舱罩中产生过压，使得空气被驱使经过发电机，以便例如通过经浆毂和舱罩之间的间隙逸出而再次到达外部。这样的系统的缺点在于，当空气必须设法离开时，空气将始终沿着到外部的“最容易”或最宽的路径行进。因此，这样的已知系统在其降低热源(即，绕组)处的温度方面的能力是有限的，因为绕组周围的空间是狭窄的，绕组和磁极之间的气隙也是狭窄的。在到外部的途中的空气将趋于绕过这样的瓶颈。因此，这样的空气冷却系统通常是低效的。不能有效地冷却热的绕组意味着风力涡轮机可能不会始终在满功率下操作，因为所产生的高温将损坏发电机或发电机部件。
风力涡轮机必须设计成在不同类型的环境中且在不同的气候条件下可靠地操作。风力涡轮机中的空气的高的相对湿度可引起问题，特别是在水蒸汽应在发电机内部相对较冷的部件上冷凝时。例如，在直接驱动的风力涡轮机中，带有其磁极的外部转子开始可能是发电机的最冷部件，并且随着发电机内部的温度增加，磁体上可能形成冷凝。为了解决这个问题，在一个方案中，除湿器可用来从进入包封定子的封闭室中的空气提取水蒸汽。为了有效，还需要在转子和定子之间的空气密封，以使得干燥的空气也经过磁体。这样的系统实现和维护起来要复杂和昂贵得多，因为将转子和定子一起密封并不容易。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种控制直接驱动的风力涡轮机内部的环境的更经济而直接的方式，以避免上述问题。
该目的由根据本发明的空气流控制布置、直接驱动的风力涡轮机、以及控制直接驱动的风力涡轮机中的空气流的方法来实现。
根据本发明，空气流控制布置被实现以在带有包括转子和定子的发电机的直接驱动的风力涡轮机中使用，该空气流控制布置包括布置成将空气流吸引通过离开管道的出流风扇，该离开管道从定子的内部腔体延伸到风力涡轮机的外部。
根据本发明的空气流控制布置的优点在于，空气流被最佳地引导经过最需要冷却的发电机的部件。代替仅将空气引入发电机并让其自寻出路，根据本发明的空气流控制布置具体地驱使空气流沿着预定的路径行进通过风力涡轮机的空间上分离的区域。空气被出流风扇的抽吸或提取作用迫使沿着该路径行进。通过以涡轮机特有的方式限定路径，迫使空气通过定子内部腔体，可以实现发电机的某些区域的最佳冷却或加热。下面将更详细地解释这方面。
优选地，离开管道包括：第一离开开口，离开空气流可通过其排出到风力涡轮机的外部，例如排出到风力涡轮机的舱罩的外部；次离开开口，离开空气流中的一些或全部可通过其导向回风力涡轮机的内部，如下文将解释的那样。
根据本发明的一个优选实施例，带有包括转子和定子的发电机的直接驱动的风力涡轮机包括这样的空气流控制布置。
根据本发明的直接驱动的风力涡轮机的优点在于，发电机内的空气质量可以在风力涡轮机操作的任何阶段被优化。空气可用来以有利地高效的方式冷却相关且重要的发电机部件，并且风力涡轮机内的空气的相对湿度也可根据需要来调整。下文将更详细地解释这点。
根据本发明，控制直接驱动的风力涡轮机中的空气流的方法包括驱动出流风扇以将离开空气流吸引通过离开管道的步骤，该离开管道从定子的内部腔体延伸到风力涡轮机的外部。
根据本发明的方法的优点在于，能以刻意的方式限定空气流所遵循的路径。换言之，出流风扇的作用结合预定路径意味着空气流可被具体地导向经过最需要冷却、加热和/或干燥的发电机的部件。这允许以有利地直接且经济的方式调整经过发电机的这些部件的空气的质量。
本发明的特别有利的实施例和特征由在下面的描述中揭示的优选实施方案给出。不同的实施方案类别的特征可以在适当时结合以提供本文未描述的另外的实施例。
在直接驱动的风力涡轮机中，整个发电机比带有齿轮箱的发电机更紧凑。舱罩用来保护风力涡轮机的各种部件。例如，舱罩可被成形为配合在塔架头部上，使得偏航机构被包封并受到针对雨和灰尘的保护。发电机优选地不包封在舱罩下。术语“舱罩”通常是指保护由其包封的部件不受环境影响的罩壳或外壳。舱罩、诸如底架的支撑框架和偏航机构在下文中可统称为“机舱”。在本发明的上下文中，舱罩和机舱可以在功能方面视为等同的。在“外部转子”设计中，转子绕内部定子自由旋转。在下文中但不以任何方式限制本发明，可以假设空气流控制布置在这样的风力涡轮机构造中实现。在下文中还可以假设，外部转子是发电机的磁场，并且内部定子是电枢，以使得磁体布置在转子的内表面上，并且绕组布置在定子的外表面上。当然，外部转子也可以充当电枢，并且内部定子可以充当磁场。
大型发电机的绕组通常包括插入电枢的狭槽中的扁平金属带。通常，这样的发电机具有若干相，并且不同相的绕组必须彼此交叉。因此，在电枢的一端或两端处，绕组通常以不同的方式成形以彼此上下配合，从而能以紧凑而高效的方式实现交叉。在发电机的前端和后端处的腔体尺寸设计成容纳该绕组“端部”。这里，“前腔体”应理解为位于发电机的前侧或浆毂侧，而“后腔体”应理解为位于发电机的后侧或舱罩侧。由于发电机腔体在空间上与定子内部分离，为了进入定子内部，空气必须穿过绕组之间的任何间隙。例如，为了从发电机前腔体传送到定子内部，空气必须穿过相邻绕组或绕组部段之间的狭窄间隙或狭缝。因此，在本发明的特别优选的实施例中，空气流控制布置被实现为使得出流风扇将离开空气流通过在转子的磁极和定子的绕组之间的气隙从发电机腔体吸引到离开管道中。换言之，出流风扇的抽吸作用将空气具体地从在发电机的前部或后部处的腔体吸引到在转子和定子之间的气隙中，并且通过在相邻的定子绕组之间的间隙。
在本发明的另一优选实施例中，空气流控制布置包括多个定子管道，其中定子管道从发电机的后腔体延伸通过定子到发电机的前腔体，并且在这里，离开空气流的至少一部分由出流风扇吸引通过定子管道。利用这种非常有利的布置，空气流被驱使沿着在连结风力涡轮机的不同且空间上分离的区域的多个通道或管道上的预定的路径行进。例如，空气流路径可由定子管道、发电机的前腔体、定子内部和最终地离开管道限定。另一个空气流路径可由发电机后腔体、气隙、绕组之间的一个或多个间隙、定子内部和最终地离开管道限定。
结果，空气被从发电机的腔体吸引到定子内部。优选地，除了由(多个)定子管道提供的路径之外，定子的内部空间与舱罩内部以气密方式分离。类似地，除了有意地致使空气沿其流动的具体空气流路径之外，定子的内部空间与发电机前腔体优选地以气密方式分离。因此，在舱罩和定子的上下文中，术语“气密的”应理解为表示除了预定的空气流路径之外，基本上不存在空气能通过其从风力涡轮机“逸出”的其它路径。可能通过迷宫密封或类似物逸出的少量空气是微不足道的，并且不降低根据本发明的空气流控制布置的效率。
舱罩可使用迷宫密封安装到外部转子以阻止雨水和气载颗粒进入。在根据本发明的空气流控制布置的简单实施例中，可以在风力涡轮机的适当区域处有意地保留一些间隙，以允许供应的空气进入舱罩，从而使出流风扇可以沿着由定子管道、发电机前腔体和离开管道限定的路径抽吸有利地有效量的空气。备选地，充当空气入口的多个单向阀可布置在舱罩周围的各个点处，以允许空气进入舱罩。然而，在本发明的特别有利的实施例中，空气流控制布置包括布置成将空气吸引到风力涡轮机的舱罩内部的入流风扇中。这样，可以确保为任何所需的冷却或加热过程始终提供有利地有效量的空气。在这样的实施例中，各种密封可用来实现相对气密的舱罩，例如在舱罩和塔架头部之间可存在密封。这种布置是基本上气密的，但未必是完全气密的，使得由空气流控制布置使用的基本上所有空气被入流风扇吸入，并且由密封包含，从而仅一小部分能从舱罩“逸出”。入流风扇优选地实现为在舱罩内部中形成过压，以使得空气被迫传送到定子管道内，定子管道有效地为从舱罩内部的唯一出口。
优选地，存在空气流可沿其行进的从发电机前腔体进入定子内部的有限数量的“路径”。例如，可能希望迫使所有空气流在其进入定子内部的途中经过绕组。为了达到这种效果，在本发明的优选实施例中，定子的内部腔体由后定子板和前定子板限定，后定子板和前定子板有效地密封定子内部与在一侧上的舱罩内部(后定子板或“定子后板”)以及定子内部与在另一侧上的发电机前腔体(前定子板或“定子前板”)。在使用流体冷却的常规发电机中，这些定子板可包括任何数量的开口或孔。为了用于根据本发明的空气流控制布置，后定子板和前定子板优选地包括封闭的表面，该表面除了容纳(多个)定子管道和(多个)离开管道所需的开口之外不具有任何开口。因此，在本发明的另一优选实施例中，定子管道被布置成穿过定子板中对应形状的开口。诸如气密密封的合适密封可围绕开口布置在定子管道和定子板的结合处，以确保引导通过定子管道的空气流从舱罩内部传送到发电机的前腔体，即，使得基本上没有空气直接从舱罩内部传送到定子内部。这样，可以驱使尽可能多的空气传送到发电机前腔体内，从这里，空气被吸引通过定子绕组并吸引通过在磁极和绕组之间的气隙。这允许最高效地使用空气，而不论是用于冷却(在风力涡轮机的操作期间)、用于加热(在启动风力涡轮机之前)、和/或用于干燥空气，如下文将解释那样。
在一种操作模式中，已被出流风扇为了冷却目的而吸或抽吸通过绕组和气隙的空气优选地从发电机附近被去除，因为到空气穿过绕组和/或气隙的时候，其温度会增加。因此，在本发明的优选实施例中，离开管道被布置成以基本上气密的方式延伸通过布置成将定子内部空间与外部分离的定子板。这样，已穿过绕组并穿过气隙的空气流被以高效方式从定子内部吸引到离开管道中并去除。在风力涡轮机的操作期间，例如在满功率时，热空气可被提取和排出到外部，从而可以实现发电机的重要区域的高效冷却。
已知在高相对湿度条件下露点接近实际空气温度。这对于在潮湿条件下操作的风力涡轮机来说可能是个问题。因此，在本发明的特别有利的实施例中，空气流控制布置包括离开出流布置，以用于将离开空气流从离开管道引导到舱罩的外部和/或返回到舱罩内部内。特别是在风力涡轮机在停机之后启动时，高的相对湿度可能意味着水蒸汽已冷凝在外部转子的磁体上，因为该部分是发电机的最冷部件。相对湿度取决于空气温度和空气压力。换言之，可以通过改变封闭系统中的温度和/或压力来改变系统中的相对湿度。根据本发明的空气流控制布置的优选实施例很好地利用了这种关系，其中出流风扇和离开出流布置的共同作用确保空气沿其在风力涡轮机中的预定路径循环。离开出流布置被致动以关闭到舱罩外部的路径并打开返回到舱罩内部内的路径，并且同时，空气被出流风扇的热耗散加热。空气流入量可被调整，从而保持过压，以补偿从风力涡轮机排出或逸出的空气的量。这样，空气流控制布置的操作可以继续，直到达到满意的状态为止，例如当在磁极上或在发电机的其它相对较冷的区域上露点已升高至水蒸汽将不再(或至少不以任何显著的程度)冷凝的水平时。
离开出流布置可以以多种方式实现。优选地，离开出流布置被实现为完成多个功能：用来将基本上所有离开空气流排出风力涡轮机之外；或者用来使基本上所有离开空气流转向回到舱罩内部内；或者用来使一部分离开空气流转向进入舱罩内部，并使剩余部分转向离开风力涡轮机。在本发明的特别有利的实施例中，离开出流布置包括用于调节到舱罩的外部的离开空气流的第一装置和用于调节进入舱罩内部的离开空气流的第二装置。第一和第二离开空气流调节装置可以彼此独立地致动，或者可以同步地致动。例如，空气流调节装置可包括舱口，以使得第一舱口调节离开风力涡轮机的空气流，并且第二舱口调节返回到舱罩内部内的空气流。在这样的实施例中，第一舱口可被布置成当第一舱口关闭时基本上完全覆盖离开管道的主离开开口。类似地，当第二舱口关闭时，它基本上完全覆盖离开管道的次离开开口。第一和第二舱口可以彼此独立地致动，或者可以同步地致动，以使得例如当一个舱口完全打开时，另一个舱口完全关闭。
在本发明的另一优选实施例中，舱口布置包括三通舱口，其具有用于调节到舱罩的外部的离开空气流的第一舱口部分和用于调节进入舱罩内部的离开空气流的第二舱口部分，使得一个舱口部分的动作导致另一个舱口部分的相应动作。优选地，舱口布置被控制，以使得舱口部分被同步地控制。例如，如果第一舱口部分完全“打开”，则第二舱口部分完全“关闭”，以便从风力涡轮机排出所有离开空气流；如果第一舱口部分完全“关闭”，则第二舱口部分完全“打开”，以使得所有离开空气流循环回到舱罩内部；如果第一舱口部分仅部分地打开，则第二舱口部分仅部分地关闭对应的量，以使得一部分离开空气流循环回到舱罩内部，并且剩余部分被从风力涡轮机排出。
备选地，离开空气流调节装置可包括风扇。在这样的实施例中，第一空气流调节装置可以是出流风扇，其功率足够将空气通过定子管道吸引到定子内部并吸引到离开管道中。第二空气流调节装置也可包括布置在二级管道中的二级出流风扇，二级管道在舱罩内部的方向上从离开管道分叉。吸回到舱罩内部的空气体积可取决于该二级风扇被驱动的速度。为了在所有离开出流都应从风力涡轮机排出时防止空气进入舱罩，二级风扇可以简单地被关断，以有效地关闭进入舱罩内部的路径。
出流风扇优选地定位在离开管道的合适区域中。例如，它可以被布置成靠近离开管道的“管头”或入口开口，或者更靠近离开开口。优选地，出流风扇定位成足够远离入口开口，以确保空气在其到达出流风扇的时候呈现为线性流；并且也足够远离离开开口，从而可以将在外部感知的风扇的噪音保持最低。优选地，离开管道被成形为围绕出流风扇紧密配合，以使得出流风扇可以将空气高效地吸引到离开管道中。
备选地，出流风扇可被定位成相对较远地返回到离开管道中，例如靠近舱罩中的开口，空气流通过该开口从风力涡轮机排出。当二级风扇被定位在二级管道中时，这样的布置可能是有效的。在这种情况下，出流风扇和二级风扇均可被致动，以将空气抽吸离开舱罩并最终通过绕组和气隙，并且从风力涡轮机排出或重新导入舱罩内部的空气的体积将取决于每个风扇的容量和每个风扇被驱动的速度。
离开出流布置优选地根据环境空气的质量和/或根据穿过风力涡轮机的空气的质量和/或根据风力涡轮机的操作状态而控制。例如，当以满功率操作时，发电机的最热部件(通常为绕组)需要高效的冷却。类似地，当环境空气具有高的相对湿度时，可能需要采取步骤来降低湿度。因此，在本发明的特别有利的实施例中，空气流控制布置包括：多个温度传感器，以用于测量在舱罩外部和/或在发电机中和/或在发电机磁体处和/或在发电机绕组处的温度；和/或多个湿度传感器，以用于测量在舱罩外部和/或在发电机中的湿度。由这样的传感器传递的信息可以被解释并用来调整空气流控制布置的性能。
因此，在本发明的另一优选实施例中，空气流控制布置包括控制单元，其被实现为在由一个或多个传感器提供的测量值的基础上控制至少离开出流布置和/或入流风扇和/或出流风扇。例如，定位在舱罩外部上或入流风扇附近的湿度传感器可测量环境空气的相对湿度。靠近转子的温度传感器可提供发电机的该部分的温度读数。控制单元可分析由这些传感器提供的数据，以决定是否应使空气流在风力涡轮机的内部再循环一会儿，以便在风力涡轮机从停机状态启动之前允许出流风扇加热该循环的空气。
在本发明的另一优选实施例中，空气流冷却布置被实现为将空气从前发电机腔体通过在发电机的磁极和绕组之间的气隙吸引到离开管道中。这样，空气流也可被导向经过磁体。这样的空气流也可用来在操作期间达到高温时冷却磁体。然而，通过在使空气在舱罩内部和发电机内循环的同时使用出流风扇来加热空气，变暖和干燥的空气流可被导向经过磁极，以降低例如当冷的发电机在停机之后被启用时在磁体上形成冷凝的可能性。通过使用用于入流和/或出流风扇的足够强的马达，可以将空气流吸引到狭窄的气隙中。同样地，发电机前腔体可被成形为有助于空气流传送到气隙中。例如，导向器或空气流成形元件可以被布置在绕组端部上，以允许空气经过绕组端部并进入气隙中。这可以通过最小化在定子板和绕组端部之间的过渡区中到定子内部的开口的数量来促进。
环境空气可包括灰尘、昆虫、花粉和其它气载颗粒。空气中的这些杂质在风力涡轮机内部可能出问题。因此，在本发明的另一优选实施例中，空气流控制布置包括布置在入流风扇之前或之后的过滤器布置，其具有实现为过滤来自空气的气载颗粒的一个或多个过滤器。这样，入流风扇将基本上仅将过滤后的空气吸引到舱罩内部。在本发明的另一优选实施例中，过滤器布置可包括实现用于从进入的空气去除气载盐颗粒的盐过滤器，这种颗粒可能非常细并且难以或不可能使用常规的筛网过滤器从空气中滤除。当其输入空气相对干燥时，盐过滤器可以高效地起作用。因此，在本发明的另一优选实施例中，舱口布置和入流风扇被相对于彼此布置，以使得返回到舱罩内部的“干燥”空气可以朝入流风扇的盐过滤器被导向。这样，来自发电机的低湿度空气可与从外部吸入的湿空气混合，从而可以确保盐过滤器的满意的性能。备选地或除此之外，过滤器布置可包括消雾器或与消雾器结合，以用于从进入的空气去除湿气。消雾器也可被称为分离器。
实现诸如从进入的空气去除薄雾和/或气载颗粒的各种功能的与消雾器结合的过滤器布置可被统称为过滤系统。消雾器可以以各种方式实现。例如，消雾器可实现为具有成角度的静叶的布置的分离器，静叶使吸入的空气偏转，从而使任何水分冷凝并收集在成角度的静叶上。冷凝的水蒸汽可被收集并通过某个合适的出口排出。一些分离器设计包括对着引入方向布置的“吊钩”，以捕集气载水滴。分离器静叶可由塑料、铝、碳纤维增强的聚合材料或其它合适的材料制成。
在非常冷的条件下，收集的水分会冻在这些吊钩上，从而阻塞分离器的入口通道。因此，在本发明的另一优选实施例中，过滤系统包括风扇，该风扇被布置成将空气流导向进入分离器或导向至分离器上，从而可以避免积冰。备选地或除此之外，如果分离器静叶由诸如碳或铝的导电材料制成，则可以将电流施加到静叶，以便加热它们并融化任何积冰。
在本发明的另一优选实施例中，过滤器布置包括多个入口过滤器。例如，第一入口过滤器可用来过滤来自进入的空气的砂石、灰尘、花粉等。第二入口过滤器可用来从空气去除盐。备选地，可以使用组合的入口过滤器，其能够从进入的空气去除若干种气载颗粒。入口过滤器可并排布置，但优选地被“堆叠”，以使得进入的空气在到达舱罩内部之前不得不穿过第一入口过滤器并且随后穿过第二入口过滤器。
过滤器布置或过滤系统优选地容纳在壳体中，该壳体可安装到舱罩的支撑部件，例如安装到底架或舱罩的某些其它合适区域。优选地，过滤系统被布置在舱罩的下部区域中，例如朝着后部。以对于过滤系统的部件来说优选的次序，分离器被置于外部以从进入的空气去除水分。在内部，即，朝着舱罩的内部，过滤器布置从空气去除气载颗粒。一个或多个入流风扇被布置在分离器和过滤器布置之间以将空气吸引到舱罩内部。过滤器布置和入流风扇优选地紧邻地布置在壳体内，从而将进入的空气有效地推过过滤器布置。当然，分离器在使用时可与过滤器布置和入流风扇间隔开。例如，分离器可安装在舱罩开口中，而入流风扇和过滤器布置被布置在舱罩内部的其它地方。
温度传感器或其它测量装置可用来监测分离器的性能。如果检测到结冻条件，则启用加热元件，只要结冻条件持续存在。温度传感器可用来确定何时可以再次关闭加热元件。加热元件可以是布置成将加热的空气流导向经过分离器的风扇加热器。例如，风扇加热器可代替过滤系统内部的入流风扇，或者风扇加热器可被布置在与入流风扇相同的水平处或在分离器和入流风扇之间。
代替风扇加热器，加热电路可用来将电流施加到分离器的静叶(如果它们是导电的)。优选地，分离器表面积的至少五分之一连接到用于以这种方式加热的电路。
吸引通过发电机的空气流可具有有益的冷却效应或有益的加热和干燥效应，具体取决于舱口布置和入流/出流风扇如何被驱动。单个定子管道可能足以吸入足够的空气以冷却或加热相关的发电机区域，特别是当风力涡轮机在操作时，因为转子的旋转也将用来促进空气在磁体和绕组附近以及气隙中的循环。然而，在本发明的特别有利的实施例中，空气流控制布置包括从舱罩内部延伸到发电机的前腔体的多个定子管道。优选地，定子管道以平行方式布置，即，基本上平行于彼此和/或平行于定子的纵向轴线敷设。然而，如果优选或者如果需要，定子管道可被布置成与定子的纵向轴线成角度。定子管道可以以任何适当方式绕定子分布。优选地，定子管道绕定子均匀地间隔开。例如，一对定子管道可以在定子的两侧上沿直径相对。一种这样的布置可包括在定子的左手侧上的第一定子管道和在右手侧上的另一个定子管道。在另一个实施例中，可存在绕定子或多或少等距地布置的三个定子管道。备选地，离开管道和三个定子管道可被布置成使得每一个敷设在定子的一个象限中。当然，可以使用任意数量的定子管道，并且该数量可取决于应当能够穿过的空气的体积以及定子腔体中的可用空间。
根据本发明的空气流控制方法可用来在启动或停止发电机之前“制备”或“调理”风力涡轮机内部的空气，或者响应于在风力涡轮机操作期间温度或湿度上的变化。为此，根据本发明的方法优选地包括从舱罩外部和/或发电机和/或发电机磁体和/或发电机绕组获得温度测量值的步骤。例如，绕组温度的增加可指示风扇功率应增加以增加经过绕组的空气流的速率，并且舱口应被控制以将空气排出到外部。一个或多个低温读数可能指示空气应被加热(例如使用由出流风扇耗散的热量)并且在启动风力涡轮机之前再循环适当的时间长度，或者直到温度读数满意为止。这样的温度测量值可以在必要时由湿度读数来扩增。为此，根据本发明的方法优选地包括从舱罩外部和/或在风力涡轮机的内部上的位置(例如发电机)获得湿度测量值的步骤。不利地高的湿度可通过增加风力涡轮机内部的空气的温度来“修正”。这可以通过使空气再循环并使用由出流风扇耗散的热量加热空气来实现，如上所述。温度增加导致相对湿度的降低。
在开发根据本发明的空气流控制布置的过程中进行的测量已证明，非绝缘的离开管道可以显著地有助于舱罩内部的加热。出于实用的原因，离开管道优选地由诸如钢的稳固、耐用而经济的材料制成。离开管道可具有几米的长度，并且其直径通常可以为约400mm至1000mm。根据离开管道尺寸和离开空气流的流量，从离开管道的壁传递到机舱内部的热能量可达到几千瓦的值。因此，在本发明的另一优选实施例中，离开管道至少部分地由热绝缘材料包封。优选地，使用具有有利地低的热导率的材料。例如，可以在离开管道周围包裹一层或多层绝缘包层。如果离开管道包括用于将离开出流的某些部分引导返回到舱罩内部(例如在启动程序期间)的空气流调节装置，则绝缘材料可围绕离开管道的次离开开口布置。
附图说明
根据结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。然而，应当理解，附图仅设计用于例示的目的，而不是作为对本发明的限制的限定。
图1示出了根据本发明的空气流控制布置的第一实施例；
图2示出了根据本发明的空气流控制布置的第二实施例；
图3示出了由根据本发明的空气流控制布置的实施例限定的空气流路径的示意图；
图4示出了在根据本发明的空气流控制布置中从定子内部朝定子后板的视图；
图5示出了根据本发明的空气流控制布置的第三实施例；
图6示出了用于在根据本发明的空气流控制布置中使用的过滤系统的实施例；
图7示出了根据本发明的空气流控制布置的第四实施例。
贯穿附图，相同的标记表示相同的对象。附图中的对象未必按比例绘制。特别地，在转子和定子之间的气隙或在定子绕组之间的间隙以夸张方式示出。为了清楚起见，附图仅指示风力涡轮机的相干部件，并且这些部件以非常简化的方式示出。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的空气流控制布置的第一实施例。该图示出了直接驱动的风力涡轮机10的内部，其中发电机14安装在轴20上。发电机包括外部转子11和内部定子12。浆毂和转子叶片(图中未示出)安装到轴20的前部，以使得浆毂的旋转导致外部转子11绕旋转轴线R的旋转。内部定子12相对于轴20保持静止。绕组121(参看图3和图4)被布置在定子12的外表面上，而磁极111(参看图3和图4)被布置在转子11的内表面上。狭窄的气隙150将磁极111与绕组121分离。出于设计原因，绕组121在定子12的一端或两端处具有一定量的端部。该端部被容纳在发电机前腔体140_F中。这样的风力涡轮机10的安装可通过将整个发电机14吊起并将其在安装到塔架17上的舱罩13前方安装就位而进行。
在该实施例中，舱罩13、塔架17和发电机14借助于舱罩13和塔架17之间以及舱罩13和发电机14之间的密封21、22以基本上气密的方式连接。舱罩13和发电机14之间的密封21可以是迷宫密封21。入流风扇2用来将空气AF_in吸引到舱罩内部130。入流风扇2可以是功率足够大的，以便在舱罩内部130中产生过压。以这种方式吸引到舱罩13中的空气AF_in接着被驱使或迫使沿着由从定子12的一端延伸至另一端的定子管道3、并且由离开管道4限定的具体路径行进，离开管道4从定子内部120延伸并且被实现为将空气排出到风力涡轮机外部或将空气再导向回舱罩内部130内。
定子管道3安装成使得到定子管道3的入口开口30位于定子后板123中或前方，并且其离开开口31位于定子前板122中或前方。入口开口30可向外敞开或呈会聚以将空气流AF_in引导至定子管道3内。可存在若干个布置在定子12中的这种定子管道3。
在离开定子管道3的离开开口31之后，空气传送到发电机14的前腔体140_F中。由出流风扇1产生的吸力将该空气通过绕组端部之间的间隙且通过在磁极111和绕组121之间的气隙吸引到定子内部12并且最终吸引到离开管道4中。由出流风扇1产生的吸力也将空气从发电机后腔体140_R通过绕组端部之间的间隙且通过在磁极111和绕组121之间的气隙吸引到定子内部12，然后也吸引到离开管道4中。结合足够大功率的出流风扇1，具有足够大的入口开口的离开管道4足以将空气流AF_out高效地吸引通过绕组121之间的间隙，并且也吸引通过在绕组121和磁体111之间的气隙150。离开管道4的离开开口40优选地布置在舱罩13的上部区域中，以便有利于从风力涡轮机排出空气。网片或格栅(图中未示出)可防止不期望的碎屑落入离开管道内。
在离开管道4中，离开空气流AF_out被抽吸通过出流风扇1且然后从风力涡轮机10排出和/或返回到舱罩内部130。为此，离开管道4具有两个离开开口：到风力涡轮机外部的主离开开口40和到舱罩内部的次离开开口41。排出或返回到内部130的空气量将取决于离开出流布置5的布局方式。这里，离开出流布置5包括第一舱口51和第二舱口52。舱口51、52由从控制单元发送的控制信号致动，其功能将借助于图2说明。
图2示出了根据本发明的空气流控制布置的第二实施例。这里，离开出流布置5包括三通舱口53(由抽象符号指示)，其被布置在离开管道4中以打开和关闭主离开开口40和次离开开口41，从而可以以特别高效的方式调节风力涡轮机内部和外部的空气流。三通舱口53可被控制，使得当返回到舱罩内部的途径趋于关闭时，到舱罩外部的途径趋于打开。
该实施例还示出置于入流风扇2前方的过滤器布置73，以便入流风扇2将过滤后的空气AF_in吸引到舱罩内部。过滤器布置73可包括各个过滤层，并且可与消雾器(未示出)结合以减少吸引到舱罩中的空气的水分，从而降低损坏风力涡轮机内部的部件的风险。
控制单元6基于由布置在关键位置的温度传感器60、61和湿度传感器62、63进行的测量来确定如何控制三通舱口。这里，温度传感器60测量靠近绕组121的温度；另一个温度传感器61测量进入舱罩13的环境空气的温度；湿度传感器62测量进入舱罩13的环境空气的湿度；并且另一个湿度传感器63测量吸引到定子内部120的空气的湿度。控制单元6可包括许多模块，以用于分析信息、用于从本地或远程处理的涡轮机控制器收集额外的信息，等等。来自传感器60、61、62、63的测量值经有线连接、经无线连接或使用任何其它合适的通信方式发送到控制单元6。类似地，控制单元6可将控制信号经任何合适的连接发送到舱口布置。
图3示出了根据本发明的空气流控制布置100的示意图，以及空气AF_in、AF_out在被导向以流过风力涡轮机的区域时所采用的路径。该图仅示出相关部件和区域。入流风扇2将空气AF_in吸引到舱罩内部130。出流风扇1将空气抽吸到离开管道4中。风力涡轮机的各个区域130、140_R、140_F、150、120被连结以得到空气必须沿其流动的预定路径。舱罩内部130通过定子后板123与定子内部120在物理上分离。空气AF_in因此被迫穿过从定子后板123延伸至定子前板122的管道3，空气可以在管道3中流入发电机前腔体140_F中。从这里，空气由出流风扇1抽吸通过绕组121之间的任何间隙和/或在磁体111和绕组121之间的气隙150，从而将空气吸引到定子内部120。从这里，空气AF_out被抽吸到离开管道中。
在发电机的操作期间，转子11的旋转增加空气流AF_out在气隙150和在绕组121之间的间隙160(参看图4)中的分布，以便空气可以有效地冷却热绕组。
即使在发电机停机(即定子12和转子11两者均静止)时，出流风扇1仍然可以确保空气流AF_out被有效地吸引通过气隙150，以便可以升高(开始较冷的)磁体111的温度，从而升高露点。如上文已说明的，舱口布置可被控制以使空气流在风力涡轮机内再循环，从而利用由出流风扇1耗散的热量来使空气变暖。
图4示出了从定子12内部朝定子后板123观察的视图，以及根据本发明的空气流控制布置100的实施例的各种元件。在左侧，空气AF_in被从舱罩内部130(朝读者)抽吸通过或吸引通过定子管道3，定子管道3与定子内部腔体120之间被密封。吸力由布置在离开管道4(远离读者)中的出流风扇1产生。一旦空气进入发电机前腔体(此处未示出)，它就被出流风扇1抽吸通过在磁体111和绕组121之间的气隙150，并且通过相邻绕组121之间的任何间隙160。这里，示出了公知的绕组布置，其中绕组121由间隔件122分离。在每个间隔件122和绕组之间留下狭窄的间隙160。空气被迫穿过该狭窄的间隙160。空气流也经由发电机后腔体(在定子后板123之后)从舱罩内部吸入，然后通过在磁体111和绕组121之间的气隙150，并且通过相邻绕组121之间的任何间隙160。
图5示出了根据本发明的空气流控制布置100的另一个实施例，其具有如在此前的附图中描述的用于将空气流AF_in、AF_out导向通过发电机的各个区域3、140_F、150、120、4的相同功能原理。这里，过滤系统70被布置在舱罩13的下部。过滤系统70包括：分离器71或消雾器71；为简单起见而由共同的符号统一指示的多个风扇2、72；以及过滤器布置73。
入流风扇2将空气AF_in从外部吸引到舱罩内部130。这里同样地，入流风扇2可以是功率足够大的，以便在舱罩内部130中产生过压。风扇加热器72可将暖空气导向至分离器71，以确保冰不会积聚在分离器71内部。过滤器布置73可包括一个或多个过滤器，用于过滤来自进入的空气的各种颗粒。
图6示出了在本发明的一个实施例中可用来过滤空气进流的过滤系统70。这里，过滤系统70实现了各种功能。它包括消雾器71或分离器71，用于从进入的空气去除水分。过滤器布置73具有多个入口过滤器73，入口过滤器73可基于其过滤来自进入的空气的砂石、灰尘、花粉、盐等的能力而进行选择。过滤系统70具有一个或多个风扇2、72，其中风扇可以是用于将空气吸引到或抽吸进舱罩内部的入流风扇2和/或用于将暖空气流导入分离器71或导向到分离器71上的风扇加热器72。空气可由加热元件(未示出)加热。这里，为简单起见仅示出两个风扇2、72，但可以使用任何数量的风扇2、72。分离器71可具有成角度的静叶的布置以偏转吸入的空气，并且使任何水分冷凝和收集在成角度的静叶上。冷凝的水蒸汽可被收集并通过某个合适的出口(未示出)排出。为了防止所收集的水分结冰和堵塞分离器的入口通道，在过滤系统70的该示例性实施例中，一个或多个风扇加热器72将暖空气导向至分离器71。暖空气流可以融化任何积冰或防止冰形成。过滤系统70的元件71、2、72、73被容纳在壳体74中，壳体74可以安装到舱罩的支撑部件(例如底架)或舱罩的某个合适区域处，从而使分离器71面向外，并且使入口过滤器73面向内进入舱罩内部，以将干燥和过滤后的空气导入舱罩内部。
图7示出了根据本发明的空气流控制布置的另一个实施例。这里，离开管道4由热绝缘材料400包封，从而使来自穿过离开管道40的空气AF_out的热量不被传递到舱罩内部130。热绝缘材料400可施加为包裹在离开管道40周围的一层或多层包层，或者以其它方式固定到离开管道40。该图未示出离开管道40中的次离开开口，但应当理解，热绝缘材料400可围绕这样的次离开开口施加，从而使空气流在启动程序期间可以在风力涡轮机的内部再循环一会儿。
当然，也可以使用由绝缘材料制成的离开管道，从而使离开管道的材料本质上为绝缘的，并且防止大量的热能传递到舱罩内部130中。
虽然已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以对其进行许多附加的修改和变型。
为清楚起见，应当理解，在本申请全文中“一”或“一种”的使用不排除多个，并且“包括”不排除其它步骤或元件。对一“单元”或一“模块”的表述不排除使用不止一个单元或模块。

Claims (13)

1.一种直接驱动的风力涡轮机(10)，其包括空气流控制布置(100)，所述风力涡轮机(10)具有包括转子(11)和定子(12)的发电机(14)，所述空气流控制布置(100)包括布置成将离开空气流(AF_out)吸引通过离开管道(4)的出流风扇(1)，所述离开管道(4)从所述定子(12)的内部腔体(120)延伸至所述风力涡轮机(10)的外部；其特征在于，所述空气流控制布置(100)还包括离开出流布置(5)，以用于将所述离开空气流(AF_out)从所述离开管道(4)引导至所述风力涡轮机(10)的所述外部和/或返回到舱罩内部(130)中，所述离开出流布置(5)包括用于调节到所述风力涡轮机(10)的所述外部的所述离开空气流(AF_out)的第一舱口(51)和用于调节进入所述舱罩内部(130)的所述离开空气流(AF_out)的第二舱口(52)，或所述离开出流布置(5)包括三通舱口(53)以用于调节到所述风力涡轮机(10)的所述外部和/或进入所述舱罩内部(130)的所述离开空气流(AF_out)。
2.根据权利要求1所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，实现为使得所述出流风扇(1)将所述离开空气流(AF_out)从发电机腔体(140_F, 140_R)通过在所述转子(11)的磁极(111)和所述定子(12)的绕组(121)之间的气隙(150)吸引到所述离开管道(4)中。
3.根据权利要求1或2所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，其中，所述离开管道(4)被布置成以基本上气密的方式延伸通过分离装置(123)，所述分离装置(123)被布置成将所述定子的内部腔体(120)从所述舱罩内部(130)分离。
4.根据权利要求1所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括多个定子管道(3)，其中，定子管道(3)从所述发电机(14)的后腔体(140_R)通过所述定子(12)延伸至所述发电机(14)的前腔体(140_F)，并且其中，所述离开空气流(AF_out)的至少一部分由所述出流风扇(1)吸引通过所述定子管道(3)。
5.根据权利要求1或2所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括入流风扇(2)，所述入流风扇(2)被布置成将输入空气流(AF_in)吸引到所述舱罩内部(130)中。
6.根据权利要求1或2所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括：多个温度传感器(60,61)，以用于测量在舱罩外部处和/或在所述发电机(14)中和/或在所述转子(11)的磁极(111)处和/或在所述定子(12)的绕组(121)处的温度；和/或多个湿度传感器(62, 63)，以用于测量在所述舱罩外部处和/或在所述风力涡轮机(10)的内部空间中的湿度。
7.根据权利要求5所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括控制单元(6)，所述控制单元(6)被实现为基于由传感器(60, 61, 62, 63)提供的测量值，至少控制所述离开出流布置(5)和/或所述出流风扇(1)和/或所述入流风扇(2)。
8.根据权利要求5所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括布置在所述入流风扇(2)处的过滤器布置(73)和/或消雾器(71)，其中，过滤器布置(73)被实现为过滤来自所述空气的气载颗粒，并且其中，消雾器(71)被实现为从所述空气去除湿气。
9.根据权利要求1或2所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括从所述舱罩内部(130)延伸至所述发电机(14)的前腔体(140)的多个定子管道(3)。
10.根据权利要求1或2所述的直接驱动的风力涡轮机(10)，包括在所述离开管道(40)和所述舱罩内部(130)之间的热绝缘层(400)。
11.一种控制在具有包括转子(11)和定子(12)的发电机(14)的直接驱动的风力涡轮机(10)中的空气流(AF_in, AF_out)的方法，所述方法包括以下步骤：
- 驱动出流风扇(1)以将离开空气流(AF_out)吸引通过离开管道(4)的步骤，所述离开管道(4)从所述定子(12)的内部腔体(120)延伸至所述风力涡轮机(10)的外部；和
- 致动离开出流布置(5)的舱口(51、52、53)，以将所述离开空气流(AF_out)从所述离开管道(4)引导至所述风力涡轮机(10)的所述外部和/或返回到舱罩内部(130)中，其中所述离开出流布置(5)包括用于调节到所述风力涡轮机(10)的所述外部的所述离开空气流(AF_out)的第一舱口(51)和用于调节进入所述舱罩内部(130)的所述离开空气流(AF_out)的第二舱口(52)，或其中所述离开出流布置(5)包括三通舱口(53)以用于调节到所述风力涡轮机(10)的所述外部和/或进入所述舱罩内部(130)的所述离开空气流(AF_out)。
12.根据权利要求11所述的方法，包括以下步骤：
- 测量在舱罩外部处和/或在发电机内部(140)中和/或在所述转子(11)的磁极(111)处和/或在所述定子(12)的绕组(121)处的温度；和/或
- 测量在所述舱罩外部处和/或在所述发电机前腔体(140)中和/或在所述舱罩内部(130)中和/或在所述定子的内部腔体(120)中的相对湿度；以及
- 基于测量值控制所述离开出流布置(5)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，包括以下步骤：
- 致动所述离开出流布置(5)以将基本上所有的所述离开空气流(AF_out)引导返回所述舱罩内部(130)中；以及
- 驱动所述出流风扇(1)以加热和/或再循环所述离开空气流(AF_out)，直到在所述风力涡轮机(10)的具体区域中达到所需的空气温度和/或所需的温度。
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Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2795108T3 (en) * 2011-12-21 2018-06-25 Wobben Properties Gmbh Wind turbine Nacelle
DK2662952T3 (en) * 2012-05-11 2015-09-14 Siemens Ag Generator, especially for a wind turbine
US9528498B2 (en) * 2012-09-13 2016-12-27 Jaime Miguel Bardia On or off grid vertical axis wind turbine and self contained rapid deployment autonoous battlefield robot recharging and forward operating base horizontal axis wind turbine
EP2806542B1 (en) * 2013-05-22 2016-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Airflow control arrangement
EP2902619B1 (en) * 2014-01-29 2018-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Cooling arrangement for a direct drive wind turbine
DK2937562T3 (en) 2014-04-25 2017-10-16 Siemens Ag Device for attenuating acoustic noise caused by air cooling of at least one wind turbine component provided with the nacelle of a wind turbine
CN104600886B (zh) * 2015-01-27 2017-01-25 新疆金风科技股份有限公司 永磁直驱风力发电机、系统及其定子
EP3054565A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Cooling arrangement
CN104810942B (zh) * 2015-04-15 2017-03-01 新疆金风科技股份有限公司 永磁直驱风力发电机、系统及其定子
CN104810997B (zh) * 2015-04-15 2017-03-01 新疆金风科技股份有限公司 永磁直驱风力发电机系统及其密封协同干燥控制方法
FR3042327B1 (fr) * 2015-10-07 2019-08-02 Guillemot Corporation Systeme de refroidissement d'un moteur electrique
DE102015015338A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Munters Euroform Gmbh Windkraftanlage, Gondel und Kühleinrichtung für eine Windkraftanlage
DE102015122855A1 (de) * 2015-12-28 2017-06-29 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage und Kühlvorrichtung für eine Windenergieanlage
CN105736258B (zh) * 2016-03-02 2019-05-03 新疆金风科技股份有限公司 一种流体输运装置及多相流分离装置
CN105553182B (zh) * 2016-03-02 2018-09-14 新疆金风科技股份有限公司 一种风力发电机系统及流体输运装置
GB2558171A (en) * 2016-03-18 2018-07-11 Cummins Generator Technologies Adaptor with improved airflow
CN106014882A (zh) * 2016-06-03 2016-10-12 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组的冷却方法及冷却系统
DE102016111332B3 (de) * 2016-06-21 2017-06-29 Aerodyn Engineering Gmbh Modular aufgebaute Windenergieanlage
EP3270491A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Cooling arrangement of a wind turbine generator
EP3273578B1 (en) * 2016-07-21 2020-06-03 Siemens Aktiengesellschaft Cooling arrangement of a wind turbine generator
DK3279469T3 (da) 2016-08-05 2020-05-25 Siemens Gamesa Renewable Energy As Vindmølle med forbedret køling af generatoren og fremgangsmåde til køling af generatoren af en vindmølle
US20180038351A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine with improved cooling
CN106121940A (zh) * 2016-08-25 2016-11-16 优利康达（天津）科技有限公司 风电机舱温度调节系统
CN106089603A (zh) * 2016-08-25 2016-11-09 优利康达（天津）科技有限公司 风电机舱通风装置
CN109642553B (zh) * 2016-09-30 2021-02-05 弗兰德有限公司 冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置及方法
DE102016125218A1 (de) 2016-12-21 2018-06-21 Wobben Properties Gmbh Statorträger für einen Stator eines Windenergieanlagengenerators, sowie Stator, Generator und Windenergieanlage mit selbigem
DE102017100134A1 (de) * 2017-01-05 2018-07-05 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage und Verwendung eines Tropfenabscheiders in einem Windenergieanlagenrotor
EP3560080A1 (en) * 2017-02-02 2019-10-30 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Cooling arrangement
JP6474441B2 (ja) * 2017-03-10 2019-02-27 ファナック株式会社 電動機及び工作機械
CN106894955B (zh) * 2017-03-13 2019-01-04 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组的机舱风冷降温系统及风力发电机组
EP3382199B1 (en) * 2017-03-27 2023-12-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Nacelle for a wind turbine including a cooling circuit
DE102017107897A1 (de) * 2017-04-12 2018-10-18 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Kühlen einer getriebelosen Windenergieanlage
CN107605666B (zh) * 2017-09-11 2019-01-11 北京金风科创风电设备有限公司 具有抑制涡激振动功能的围护结构及抑制涡激振动的方法
EP3477101B1 (en) * 2017-10-25 2020-06-03 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine with a nacelle including a water draining device
EP3482815B1 (en) 2017-11-08 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Operating a wind turbine generator cooling system
CN108019324B (zh) 2017-12-06 2019-07-09 北京金风科创风电设备有限公司 轴系的冷却系统及其控制方法以及风力发电机组
EP3508720B1 (en) * 2018-01-09 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine including a cooling circuit
EP3527820B1 (en) * 2018-02-20 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine cooling arrangement
CN108843524B (zh) * 2018-06-22 2020-04-10 北京金风科创风电设备有限公司 用于风力发电机组的散热系统及风力发电机组
CN109120104B (zh) 2018-09-28 2020-05-08 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组、电机、电机气隙的气流输送装置
CN109667732B (zh) * 2019-02-20 2020-08-04 浙江大学 风力发电机组
EP3719313A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Cooling arrangement for a wind turbine
DE102019117893B4 (de) * 2019-07-03 2021-10-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer direktgekühlten elektrischen Maschine und einem Getriebe, Kraftfahrzeug
CN110318958B (zh) * 2019-07-17 2022-02-08 上海电气风电集团股份有限公司 直驱发电机主轴承机构的冷却系统及直驱发电机
KR102390066B1 (ko) * 2020-09-21 2022-04-25 유니슨 주식회사 풍력터빈용 발전기
DE102021101937A1 (de) * 2021-01-28 2022-07-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Elektrische Maschine und Verfahren zur Reinigung eines Luftspalts in einer elektrischen Maschine
CN112922796B (zh) * 2021-03-02 2021-11-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种用于风力发电机组的冷却装置
EP4064555A1 (de) 2021-03-25 2022-09-28 Wobben Properties GmbH Windenergieanlage und verfahren zum steuern einer windenergieanlage
EP4083413B1 (en) * 2021-04-28 2024-05-15 General Electric Renovables España S.L. Back-up power supply for wind turbines
EP4125189A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-01 General Electric Renovables España S.L. Cooling of active elements of electrical machines
CN113898542B (zh) * 2021-09-27 2023-04-07 国网浙江省电力有限公司磐安县供电公司 用于风电发电机的散热装置
EP4160009A1 (en) * 2021-10-01 2023-04-05 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of controlling a wind turbine
EP4167447A1 (de) * 2021-10-15 2023-04-19 Wobben Properties GmbH Generator und windenergieanlage
EP4167449A1 (de) * 2021-10-15 2023-04-19 Wobben Properties GmbH Generator und windenergieanlage
EP4167448A1 (de) * 2021-10-15 2023-04-19 Wobben Properties GmbH Generator und windenergieanlage
EP4234929A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-30 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of controlling a wind turbine
US11829214B2 (en) * 2022-04-06 2023-11-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Device cooling

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932778A (en) * 1973-04-09 1976-01-13 Hitachi, Ltd. Cooling device for an electric rotary machine
CN101728901A (zh) * 2008-10-28 2010-06-09 西门子公司 用于冷却电机的装置

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5865977A (ja) * 1981-10-14 1983-04-19 Hitachi Ltd 風力発電装置の冷却機構
JP3715238B2 (ja) * 1999-07-14 2005-11-09 アロイス・ヴォベン 閉冷却回路を有する風力利用設備
FI108962B (fi) * 1999-08-20 2002-04-30 Nokia Corp Laitekaapin jäähdytysjärjestelmä
NL1013129C2 (nl) 1999-09-24 2001-03-27 Lagerwey Windturbine B V Windmolen.
US6882068B2 (en) * 2002-10-08 2005-04-19 General Electric Company Forced air stator ventilation system and stator ventilation method for superconducting synchronous machine
JP2004301094A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Ebara Corp 風力発電装置
US20050092384A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-05 Superior Air Ducts Semi-flexible air duct
DE102004014876B4 (de) * 2004-03-22 2010-06-10 Mdexx Gmbh Ventilatorummantelung, Ventilator mit einer Ventilatorummantelung und Windenergieanlage mit einem Ventilator
DE102004018758A1 (de) * 2004-04-16 2005-11-03 Klinger, Friedrich, Prof. Dr.-Ing. Turmkopf einer Windenergieanlage
DE102004064007B4 (de) * 2004-09-24 2009-08-20 Aloys Wobben Windenergieanlage mit einer Generatorkühlung
JP2007002773A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Fuji Heavy Ind Ltd 水平軸風車
DE202006009355U1 (de) * 2006-06-13 2006-09-07 Pfannenberg Gmbh Filterlüfter mit einer Schnellbefestigungseinrichtung
EP2123139B1 (en) * 2007-02-14 2010-08-04 Vestas Wind Systems A/S A system for recirculation of air in a component of a wind turbine
JP4994944B2 (ja) * 2007-05-18 2012-08-08 三菱重工業株式会社 風力発電装置
JP4796039B2 (ja) * 2007-11-22 2011-10-19 三菱重工業株式会社 風力発電装置
ITMI20081122A1 (it) * 2008-06-19 2009-12-20 Rolic Invest Sarl Generatore eolico provvisto di un impianto di raffreddamento
JP5123780B2 (ja) * 2008-07-28 2013-01-23 三菱重工業株式会社 風力発電装置
WO2010022724A2 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Vestas Wind Systems A/S Filtering of debris in wind turbines
KR101021333B1 (ko) * 2008-09-01 2011-03-14 두산중공업 주식회사 풍력터빈의 나셀 냉각 시스템
US8047774B2 (en) 2008-09-11 2011-11-01 General Electric Company System for heating and cooling wind turbine components
US7843080B2 (en) * 2009-05-11 2010-11-30 General Electric Company Cooling system and wind turbine incorporating same
ES2377696B1 (es) * 2009-07-06 2013-02-14 Gamesa Innovation & Technology S.L. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador.
US8360715B2 (en) * 2009-07-09 2013-01-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator
US20110204652A1 (en) * 2009-08-18 2011-08-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generator
JP5455508B2 (ja) 2009-08-28 2014-03-26 三菱重工業株式会社 風力発電用風車
CN102577044B (zh) * 2009-10-21 2015-04-29 西门子公司 发电机
JP5072994B2 (ja) * 2010-03-17 2012-11-14 三菱重工業株式会社 風力発電装置
JP5511549B2 (ja) * 2010-06-30 2014-06-04 三菱重工業株式会社 風力発電装置
DE102010043435A1 (de) 2010-11-04 2012-05-10 Aloys Wobben Windenergieanlage
DK2466128T4 (en) * 2010-12-20 2017-10-02 Siemens Ag Wind turbine and method for controlling a wind turbine
ITMI20110376A1 (it) * 2011-03-10 2012-09-11 Wilic Sarl Aerogeneratore raffreddato a fluido
CN202096855U (zh) * 2011-05-25 2012-01-04 国电联合动力技术有限公司 一种海上或近海风力发电机机舱盐雾过滤通风装置
EP2546515B1 (en) * 2011-07-14 2013-09-18 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine cooling arrangement
FI123727B (fi) * 2011-09-01 2013-10-15 Abb Oy Järjestely ja menetelmä sähkökoneen jäähdyttämiseksi
CN102748244A (zh) * 2012-07-13 2012-10-24 国电联合动力技术有限公司 一种海上用风力发电机组通风过滤换热装置及方法
EP2806542B1 (en) * 2013-05-22 2016-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Airflow control arrangement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932778A (en) * 1973-04-09 1976-01-13 Hitachi, Ltd. Cooling device for an electric rotary machine
CN101728901A (zh) * 2008-10-28 2010-06-09 西门子公司 用于冷却电机的装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140138062A (ko) 2014-12-03
CN105210273B (zh) 2019-07-09
US9624908B2 (en) 2017-04-18
DK2806542T3 (en) 2016-12-19
JP6478485B2 (ja) 2019-03-06
DE102014208791A1 (de) 2014-11-27
EP2806542A1 (en) 2014-11-26
BR102014012259A2 (pt) 2015-05-26
EP2976829B1 (en) 2017-01-18
EP2806543A1 (en) 2014-11-26
EP2981714A1 (en) 2016-02-10
CN105210273A (zh) 2015-12-30
WO2014187507A1 (en) 2014-11-27
DK2981714T3 (da) 2020-06-02
EP2806542B1 (en) 2016-09-14
CN105229301A (zh) 2016-01-06
US20160084226A1 (en) 2016-03-24
CN104179641A (zh) 2014-12-03
EP2981714B1 (en) 2020-04-01
IN2014DE00953A (zh) 2015-06-05
EP2976829A1 (en) 2016-01-27
US20140346781A1 (en) 2014-11-27
JP2014230487A (ja) 2014-12-08
WO2014187577A1 (en) 2014-11-27
KR102175644B1 (ko) 2020-11-09

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