CN104712505B - 风力涡轮机的调谐液体阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力涡轮机中的液体阻尼器。公开了一种直驱式风力涡轮机的阻尼器系统，其中风力涡轮机包括机舱、转子轮毂和发电机。发电机包括转子和不旋转部分。转子轮毂连接至发电机的转子。发电机的不旋转部分连接至机舱。风力涡轮机包括阻尼器系统，用以至少部分地消除由风力负载引起的风力涡轮机的非所需运动，其中阻尼器系统包括液体阻尼器。阻尼器系统布置在发电机的不旋转部分处。

Description

风力涡轮机的调谐液体阻尼器

技术领域

本发明涉及风力涡轮机中的液体阻尼器。

背景技术

风力涡轮机包括塔、机舱和转子。转子可旋转地连接至风力涡轮机的机舱，并且机舱可旋转地连接至塔。

转子包括转子叶片和转子轮毂。风力与转子叶片相互作用。此相互作用导致转子轮毂旋转。旋转能量被传送至发电机，并且在那里被转化成电能。

风力在风力涡轮机中诱发振动。振动会缩短风力涡轮机的部件的寿命，因此在风力涡轮机中是非所需的。

风力涡轮机包括被动阻尼器系统，用以减少或消除风力涡轮机中的振动。被动阻尼器系统例如可为液体阻尼器，如液体晃动型阻尼器，也被称作调谐液体阻尼器。

在风力涡轮机的塔中或在机舱中安装调谐液体阻尼器是已知的。

这显示出以下缺点，即调谐液体阻尼器的容器在风力涡轮机的机舱的塔中占据空间。通常，在由人员进行的安装或维护期间需要这样的空间，或者在风力涡轮机中安装设备或部件也需要空间。

此外，调谐液体阻尼器在其连接至风力涡轮机中的负载传递结构时更有效。此连接通常由螺栓建立，因此在负载传递结构中需要用于螺栓的孔。这显示出以下缺点，即负载传递结构被孔削弱，因此需要以更多材料来构建负载传递结构，以提供与没有螺栓孔时相同的强度。这增加了风力涡轮机的重量，并且由此增加了花费在风力涡轮机的材料和运输上的成本。此外，这些细节增加了铸造结构的复杂性，并且由此增加了风力涡轮机的总体成本。

发明内容

因此本发明的目的在于提供改善概念的风力涡轮机的调谐液体阻尼器。

本发明的目的通过独立技术方案1而实现。本发明再一些特征在从属技术方案中公开。

公开了一种直驱式风力涡轮机的阻尼器系统，其中风力涡轮机包括机舱、转子轮毂和发电机。发电机包括转子和不旋转部分。转子轮毂连接至发电机的转子。发电机的不旋转部分连接至机舱。

风力涡轮机包括阻尼器系统，用以至少部分地消除由风力负载引起的风力涡轮机的非所需运动，其中阻尼器系统包括液体阻尼器。阻尼器系统布置在发电机的不旋转部分处。

直驱式风力涡轮机包括带有转子和定子的发电机。包括转子叶片的风力涡轮机的转子轮毂直接连接至发电机的转子。发电机的定子是发电机的不旋转部分的一部分，并且连接至风力涡轮机的机舱。

风力与风力涡轮机的转子叶片相互作用，并且使风力涡轮机的转子轮毂旋转。风力涡轮机的转子轮毂连接至发电机的转子。

因此，转子轮毂的旋转直接传递至发电机。在发电机中，转子的旋转被转化成电能。

当风力与风力涡轮机相互作用时，在风力涡轮机内诱发负载和振动。这些在风力涡轮机内引起的负载和振动导致风力涡轮机振动。振动会缩短风力涡轮机的寿命，尤其是在达到固有频率时。

因此，阻尼器系统被布置在风力涡轮机内。阻尼器系统包括液体容器，因此阻尼器系统包括液体阻尼器。

阻尼器系统布置在发电机的不旋转部分处。直驱式风力涡轮机的发电机相当大，并且显示出中空空间。液体阻尼器布置在此中空空间内。

因此，液体阻尼器不在风力涡轮机的机舱或塔内占据空间。

阻尼器系统在风力涡轮机中放置得越高，阻尼效果越有效。风力涡轮机的发电机布置在机舱的高度处。因此，位于发电机的不旋转部分中的阻尼器系统比处于风力涡轮机的塔中的阻尼器系统更有效。

因此，塔中的阻尼器系统比在风力涡轮机的塔中更有效。

阻尼器系统包括搁物架和至少两个液体容器。

阻尼器系统是液体阻尼器，从而包括液体容器。至少两个液体容器被布置来形成阻尼器系统。

所述至少两个液体容器安装至搁物架。因此，搁物架被使用来将液体容器连接在一起，并且连接至它们的发电机的不旋转部分。

搁物架包括磁体，并且搁物架通过磁力连接至发电机的不旋转部分。

至少一个磁体安装至液体阻尼器的搁物架。发电机的不旋转部分由金属制成，因此，该磁体能够与发电机的不旋转部分连接。

因此，搁物架通过磁力连接至发电机的不旋转部分。因此，不需要机械连接装置。

机械连接装置将需要在发电机的不旋转部分内钻孔，来将搁物架与发电机的不旋转部分连接。发电机的不旋转部分中的孔会削弱不旋转部分的结构。

通过采用磁力将搁物架连接至发电机的不旋转部分，避免了在发电机的不旋转部分中用于机械连接装置的孔。

搁物架通过磁力而不是机械连接装置连接至不旋转部分，因此避免了由于孔而引起发电机的不旋转部分的弱化。

液体容器是长方体，其中宽度小于长度，并且高度小于宽度。

因此，液体容器是扁平的长方体。风力涡轮机的转子轮毂和发电机的转子限定风力涡轮机的旋转轴线。

在风力涡轮机的运行期间，风力大体平行于风力涡轮机的旋转轴线与风力涡轮机相互作用。因此，大体平行于风力涡轮机的旋转轴线在风力涡轮机内诱发负载和振动。

液体容器的宽度小于长度。因此，液体容器包括略长的形状。液体容器的长边布置为大体平行于风力涡轮机的旋转轴线。

液体容器的长度根据应该被消除的风力涡轮机的振动频率以及能够在液体容器内运动的液体的性质而选择。

因此，液体容器的形状被选择为使由风力在风力涡轮机中诱发的振动的阻尼最佳化。

所述至少两个液体容器以堆叠方式布置。阻尼器的液体容器布置在搁物架中。它们以堆叠方式布置，因此，它们彼此叠置。

由于液体容器的高度小于宽度和长度，当它们彼此堆叠时，液体容器占据较少的面积。因此，在风力涡轮机内的空间使用得到最佳化。

发电机的不旋转部分包括定子和轴，并且搁物架布置在轴处。

发电机包括定子。定子安装至轴。

搁物架包括阻尼器系统的液体容器，并且连接至轴。发电机的轴支撑定子，并且连接至风力涡轮机的机舱。

搁物架连接至轴，因此，该轴支撑搁物架，并且连接搁物架至风力涡轮机的机舱。

轴包括空腔，并且搁物架布置在空腔内。

在直驱式风力涡轮机中，发电机相当大，并且包括高达数米的直径。发电机的定子布置在发电机的外部中。

定子被轴支撑。支撑结构可以布置在定子与轴之间。支撑定子的支撑结构是发电机的轴的一部分。

在发电机的定子与轴之间形成空腔。在直驱式风力涡轮机的情形下，轴可能具有大于一米的直径。因此，在中空轴的情形下，在发电机的轴内也形成空腔。

这些空腔未以其它方式被使用，从而是空闲的。搁物架包括阻尼器系统的液体容器，并且连接至发电机的轴。带有阻尼器系统的搁物架布置在发电机的空腔之一内。

因此，搁物架布置在发电机的中空轴内，或者在发电机的定子与轴之间的空腔内。

因此，搁物架布置在风力涡轮机内未以其它方式被使用的空间中，因此搁物架不占据其它设施所需的空间。

发电机的转子围绕发电机的不旋转部分可旋转地布置。

因此，发电机为外转子发电机的类型。因此，定子被布置在发电机的转子的内部。因此，轴和定子的支撑结构布置在定子的径向内侧。

因此，轴、支撑结构和定子形成发电机的内部部分。因此，发电机的整个内部部分是不旋转部分。

因此，带有液体容器和搁物架的阻尼器系统能够被容易地布置和连接至发电机的不旋转部分。

发电机的不旋转部分的轴是中空的，并且阻尼器系统布置在中空的轴内。

直驱式风力涡轮机的发电机包括高达数米的直径。此外，直驱式发电机的轴也具有超过一米的直径。

为了节省风力涡轮机的部件的重量，发电机的轴是中空的。因此，发电机的轴包括空腔，并且搁物架和阻尼器容器布置在空腔内。

发电机的转子和转子轮毂的旋转轴线穿过发电机的中空轴内的空腔。

因此，布置在轴内空腔中的搁物架和阻尼器容器被布置接近发电机的旋转轴线。

因此，由风力引入风力涡轮机中的振动能够被阻尼器轻松地消除，而不会向风力涡轮机中引入偏心质量。

此外，阻尼器因此被置于风力涡轮机中的高处。因此，风力涡轮机置于其上的地面与阻尼器系统之间的杠杆是大的，从而增加了阻尼效果。

搁物架安装至发电机的不旋转部分的侧壁。

带有阻尼器容器的搁物架例如以磁力方式安装至不旋转部分的侧壁。因此，带有阻尼器系统的搁物架不占据围绕发电机的旋转轴线的空间。因此，围绕旋转轴线的空间仍然可用于多种设施，例如电缆转向设备、液压连接件或测量风力涡轮机的旋转的设备等。

此外，过道在发电机内保持畅通。因此，维护人员能够穿过发电机，并且在沿着过道穿过发电机同时，能够容易地到达搁物架和阻尼器系统。

附图说明

本发明借助于附图被更详细地示出。附图示出了优选的构造，并且不限制本发明的范围。

图1显示带有阻尼器系统的风力涡轮机。

图2显示直驱式风力涡轮机的阻尼器系统。

具体实施方式

图1显示带有阻尼器系统的风力涡轮机。

图1显示带有阻尼器系统1的风力涡轮机。风力涡轮机包括机舱2和转子轮毂3。转子轮毂3连接至发电机4的转子5。转子轮毂3被制备为配设有转子叶片。

发电机4包括转子5和定子13。定子13被连接至轴14的支撑结构6支撑。定子13、支撑结构6和轴14形成发电机的不旋转部分。发电机4的轴14连接至风力涡轮机的机舱2内的支撑结构。

当风力涡轮机处于运行中时，风力与转子叶片相互作用并且转子轮毂3与发电机4的转子5一起旋转。发电机的转子5相对于发电机4的定子13旋转。

在发电机4的不旋转部分6内形成空腔。在轴14与定子13之间形成一个空腔，并且在中空轴14内形成另一个空腔。

阻尼器系统1布置在发电机4的中空轴14内。

在风力涡轮机的运行期间，风力诱发负载和振动通过风力涡轮机的转子和塔进入风力涡轮机。振动从发电机4的转子5和转子轮毂3传递至风力涡轮机的机舱2和轴14。此外，来自风力涡轮机的塔的振动经过风力涡轮机的支撑结构传递至风力涡轮机的轴14。阻尼器系统1被制备来消除由风力在风力涡轮机中引起的振动。

图2显示直驱式风力涡轮机的阻尼器系统。

图2显示直驱式风力涡轮机的阻尼器系统1。阻尼器系统1布置在发电机的不旋转部分6的中空轴14内。

阻尼器系统包括搁物架（rack）7和至少两个液体容器8。阻尼器容器8显示出一定的长度10、一定的宽度12和一定的高度11。阻尼器容器8的高度11小于宽度12。阻尼器容器的宽度12小于阻尼器容器8的容器长度10。

阻尼器容器8以堆叠方式布置在阻尼器系统的搁物架7内。

搁物架7连接至发电机的不旋转部分6的中空轴14的侧壁16。搁物架通过磁体9连接至轴的侧壁。

液体容器8沿着轴14的侧壁16布置，大体平行于发电机4的旋转轴线。

除了阻尼器系统1之外，在轴14内提供足够的自由空间来用于维护人员行走穿过发电机的中空轴14。

附图中的图示呈示意性的形式。应指出的是，在不同的图中，相似的或等同的元件被提供相同的附图标记。

尽管已经参考优选实施例详细描述了本发明，但是应该明白的是，本发明并不局限于所公开的示例，并且可以由本领域的技术人员对其做出众多附加的修改和变型，而不背离本发明的范围。

应当指出的是：贯穿本申请使用的“一”或“一个”不排除多个，并且“包括（包含）”并不排除其它步骤或要素。此外，关联于不同实施例描述的要素可以进行组合。还应指出的是，权利要求中的附图标记不应该被解释为限制权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种直驱式风力涡轮机的阻尼器系统（1），

- 其中风力涡轮机包括机舱（2）、转子轮毂（3）和发电机（4），

- 其中所述发电机（4）包括转子（5）和不旋转部分（6），

- 其中所述转子轮毂（3）连接至所述发电机（4）的转子（5），

- 其中所述发电机（4）的不旋转部分（6）连接至所述机舱（2），

- 其中所述风力涡轮机包括阻尼器系统（1），用以至少部分地消除由风力负载所引起的所述风力涡轮机的非所需运动，

- 其中所述阻尼器系统（1）包括液体阻尼器，

其特征在于

- 所述阻尼器系统（1）布置在所述发电机（4）的所述不旋转部分（6）处。

2.根据权利要求1所述的阻尼器系统，其特征在于，所述阻尼器系统包括搁物架（7）和至少两个液体容器（8）。

3.根据权利要求2所述的阻尼器系统，其特征在于，所述搁物架（7）包括磁体（9），并且所述搁物架（7）通过磁力连接至所述发电机（4）的所述不旋转部分（6）。

4.根据权利要求2或3所述的阻尼器系统，其特征在于，所述液体容器（8）是长方体，其中宽度（12）小于长度（10），并且高度（11）小于宽度（12）。

5.根据权利要求2或3所述的阻尼器系统，其特征在于，所述至少两个液体容器（8）以堆叠方式布置。

6.根据权利要求2或3所述的阻尼器系统，其特征在于，所述发电机（4）的所述不旋转部分（6）包括定子（13）和轴（14），并且所述搁物架（7）布置在所述轴（14）处。

7.根据权利要求6所述的阻尼器系统，其特征在于，所述轴（14）包括空腔（15），并且所述搁物架（7）布置在所述空腔（15）内。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的阻尼器系统，其特征在于，所述发电机（4）的所述转子（5）围绕所述发电机（4）的所述不旋转部分（6）可旋转地布置。

9.根据权利要求8所述的阻尼器系统，其特征在于，所述发电机（4）的不旋转部分（6）的所述轴（14）是中空的，并且所述阻尼器系统（1）布置在中空的所述轴（14）内。

10.根据权利要求2所述的阻尼器系统，其特征在于，所述发电机（4）的所述转子（5）围绕所述发电机（4）的所述不旋转部分（6）可旋转地布置，并且所述搁物架（7）安装至所述发电机（4）的所述不旋转部分（6）的侧壁（16）。