NO327276B1

NO327276B1 - Wind turbine with electric swivel

Info

Publication number: NO327276B1
Application number: NO20075720A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haarberg
Original assignee: Chapdrive As
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-06-02
Also published as: WO2009061209A1; NO20075720L

Abstract

Et vindturbin-energiproduksjonssystem med en lukket sløyfe hydrostatisk transmisjonssystem for overføring av mekanisk energi fra en vindturbinrotor til en elektrisk generator hvori det hydrostatiske transmisjonssystemet omfatter en lukket sløyfe med en pumpe og en motor sammenkoplet med slanger eller rør, hvori sammenstillingen av vindturbinrotoren og pumpen er innrettet til 'a rotere om en vertikal akse, over en elektrisk svivel som er innrettet til å overføre elektriske signaler.A wind turbine power generation system with a closed loop hydrostatic transmission system for transferring mechanical energy from a wind turbine rotor to an electric generator wherein the hydrostatic transmission system comprises a closed loop with a pump and a motor coupled to hoses or tubes, wherein the assembly of the wind turbine rotor and pump is arranged. to rotate about a vertical axis, over an electric swivel adapted to transmit electrical signals.

Description

VINDTURBIN MED ELEKTRISK SVIVEL WIND TURBINE WITH ELECTRIC SWIVEL

Fagområde Subject area

Oppfinnelsen omhandler et turbindrevet elektrisk kraftproduksjonssystem med et hydraulisk transmisjonssystem med lukket sløyfe for overføring av mekanisk energi fra en vindturbin til en elektrisk generator. I motsetning til konvensjonelle vindturbinsystemer som omfatter mekaniske hastighetsøkningsgir hvor generatoren er anbrakt i nacellen til vindturbin-kraftproduksjonssystemet, er generatoren i den foreliggende oppfinnelsen anbrakt på bakken eller nær bakken. Plasseringen og vekten av drivverket og generatoren blir stadig viktigere for installasjon og vedlikehold ettersom avgitt effekt og størrelsen på vindturbinen øker. The invention relates to a turbine-driven electric power generation system with a closed-loop hydraulic transmission system for transferring mechanical energy from a wind turbine to an electric generator. In contrast to conventional wind turbine systems that include mechanical speed increase gears where the generator is located in the nacelle of the wind turbine power generation system, the generator in the present invention is located on the ground or near the ground. The location and weight of the drive and generator are becoming increasingly important for installation and maintenance as the output power and size of the wind turbine increases.

Tatt i betraktning at omtrent 30% av nedetiden for konvensjonelle vindturbiner er relatert til den mekaniske girkassen, at vekten av en 5MW generator og det tilhørende mekaniske giret er typisk 50 000 til 200 000 kg, og at senteret til vindturbinens rotor strekker seg 100 til 150 m over bakken eller havnivået, er det enkelt å forstå at installasjon og vedlikehold av konvensjonelle systemer med mekaniske gir og generator i nacellen er både kostbart og vanskelig. Considering that approximately 30% of the downtime for conventional wind turbines is related to the mechanical gearbox, that the weight of a 5MW generator and the associated mechanical gearbox is typically 50,000 to 200,000 kg, and that the center of the wind turbine rotor spans 100 to 150 m above ground or sea level, it is easy to understand that the installation and maintenance of conventional systems with mechanical gears and generator in the nacelle is both expensive and difficult.

I tillegg kan kraftkablene fra den elektriske generatoren til termineringspunktet i bunnen av tårnet bli tvunnet når turbinrotoren og nacellen skal rettes mot vinden når generatoren er anbrakt i nacellen,. Etter noen omdreininger i en retning må turbinen bringes tilbake til sin startposisjon Dette kan kreve en planlagt, kostbar stopp og re-start av produksjonen. In addition, the power cables from the electric generator to the termination point at the bottom of the tower can be twisted when the turbine rotor and the nacelle must be directed towards the wind when the generator is placed in the nacelle. After a few revolutions in one direction, the turbine must be brought back to its starting position. This may require a planned, costly stop and restart of production.

Vindturbinsystemer med et variabelt gir basert på et hydrostatisk transmisjonssystem Wind turbine systems with a variable gear based on a hydrostatic transmission system

mellom vindturbinrotoren og den elektriske generatoren er kjent fra tidligere. Bruken av et hydrostatisk transmisjonssystem tillater mer fleksibel plassering av den hydrauliske motoren og den elektriske generatoren i vindturbin-kraftproduksjonssystemet enn med konvensjonell teknologi hvor anbringelsen av komponentene er begrenset av hvor drivverket og girkassen er plassert. between the wind turbine rotor and the electric generator is known from the past. The use of a hydrostatic transmission system allows more flexible placement of the hydraulic motor and electric generator in the wind turbine power generation system than with conventional technology where the placement of the components is limited by where the drive train and gearbox are located.

Når generatoren er plassert og anbrakt statisk på bakken eller nær bakken, er problemet relatert til tvinning av kablene løst. Imidlertid krever i det minste noen av komponentene i nacellen elektriske pådrag for å virke etter hensikten Likeledes, bør signalene fra et antall sensorer anbrakt i nacellen og turbinrotoren bh overført til en overvåknings- eller regulenngsenhet som kan befinne seg i tårnet nær bakken. When the generator is placed and placed statically on the ground or near the ground, the problem related to the twisting of the cables is solved. However, at least some of the components in the nacelle require electrical input to work as intended. Likewise, the signals from a number of sensors located in the nacelle and the turbine rotor bh should be transmitted to a monitoring or control unit that can be located in the tower near the ground.

Den foreliggende oppfinnelsen løser problemet med å overføre elektrisk energi og pådrag og målesignaler mellom nacellen og bunnen av tårnet ved å implementere en elektrisk svivel som er innrettet til å overføre elektriske signaler mellom komponentene over svivelen og komponentene under svivelen. Svivelen kan rotere et fritt antall runder om den vertikale aksen, og ingen vridningsteller og stopp og start av turbinrotoren er påkrevd under normal drift for å bringe turbinen tilbake til sin startposisjon. The present invention solves the problem of transmitting electrical energy and thrust and measurement signals between the nacelle and the base of the tower by implementing an electrical swivel which is arranged to transmit electrical signals between the components above the swivel and the components below the swivel. The swivel can rotate a free number of revolutions about the vertical axis, and no twist counter and stop and start of the turbine rotor are required during normal operation to return the turbine to its starting position.

Bakgrunnsteknikk Background technology

I konvensjonelle vindturbin-kraftproduksjonssystemer overføres energien fra vinden mekanisk, enten direkte eller ved et roterende hastighetsøkende gir til en elektrisk generator. In conventional wind turbine power generation systems, the energy from the wind is transferred mechanically, either directly or by a rotating speed-increasing gear to an electrical generator.

Generatoren må rotere ved en nominell hastighet for å være i stand til å levere elektrisitet til forsyningsnettet eller nettet tilkoplet kraftproduksjonssystemet. Dersom turbinen ikke leverer en passende mengde mekanisk dreiemoment til systemet ved lave vindhastigheter, vil den ikke klare å levere energi, og i stedet vil generatoren oppføre seg som en elektrisk motor og nettet vil drive generatoren og turbinen gjennom det mekaniske giret. The generator must rotate at a nominal speed to be able to supply electricity to the utility grid or the grid connected power generation system. If the turbine does not deliver an appropriate amount of mechanical torque to the system at low wind speeds, it will not be able to deliver energy, and instead the generator will act as an electric motor and the grid will drive the generator and turbine through the mechanical gear.

På den annen side kan rotasjonsfrekvensen til vindturbinen bli høyere enn at generatoren kan operere hensiktsmessig, eller den mekaniske anordningen kan bryte sammen på grunn av de sterke kreftene ved for sterk vind. On the other hand, the rotation frequency of the wind turbine can become higher than the generator can operate appropriately, or the mechanical device can break down due to the strong forces of too strong wind.

Flere løsninger finnes for å løse problemene relatert til varierende vindforhold. Den mest opplagte løsningen er å stoppe og /eller bremse turbinen eller dreie [pitche] turbinbladene når vinden er for sterk. Manuelle bremser og pitchregulering av turbinbladene benyttes i dag, imidlertid kan denne løsningen føre til lavere virkningsgrad i systemet. Several solutions exist to solve the problems related to varying wind conditions. The most obvious solution is to stop and/or brake the turbine or turn [pitch] the turbine blades when the wind is too strong. Manual brakes and pitch regulation of the turbine blades are used today, however, this solution can lead to a lower efficiency in the system.

En godt kjent løsning fra bakgrunnsteknikken er bruken av vekselrettere for å konvertere den elektriske generatorens utgangsfrekvens til en ønsket frekvens. Generatoren som er drevet av turbinen vil dermed tillates å kjøre ved varierende rotasjonsfrekvens avhengig av vindhastigheten. Bruken av vekselrettere kan være kostbart og kan redusere den totale virkningsgraden til systemet. A well-known solution from the background art is the use of inverters to convert the electrical generator's output frequency to a desired frequency. The generator which is driven by the turbine will thus be allowed to run at varying rotation frequency depending on the wind speed. The use of inverters can be expensive and can reduce the overall efficiency of the system.

Det er kjent fra bakgrunnsteknikken at mekaniske overføringssystemer basert på planetgir med variabel utveksling kan benyttes for å opprettholde rotasjonshastigheten til It is known from the background art that mechanical transmission systems based on variable ratio planetary gears can be used to maintain the rotational speed of

generatoren under varierende vindforhold. the generator under varying wind conditions.

I US patentsøknad 2005/194787 og internasjonal patentsøknad WO-2004/088132 er en vindturbin med mekanisk gir-drevet overføring av energi fra turbinen til generatoren beskrevet Girutvekslingen kan varieres ved å variere rotasjonshastigheten og retningen av den ytre ringen til planetgiret. I disse anvendelsene blir et hydrostatisk transmisjonssystem brukt for å styre planetgiret. In US patent application 2005/194787 and international patent application WO-2004/088132, a wind turbine with mechanical gear-driven transfer of energy from the turbine to the generator is described. The gear ratio can be varied by varying the rotational speed and direction of the outer ring of the planetary gear. In these applications, a hydrostatic transmission system is used to control the planetary gear.

Det har blitt foreslått i flere publikasjoner å benytte et hydrostatisk transmisjonssystem som omfatter en hydraulisk pumpe og en hydraulisk motor for å overføre energi fra turbinen til generatoren Ved å anvende en hydraulisk pumpe og/eller en hydraulisk motor med varierende forskyvning, er det mulig å raskt endre girutvekslingen til det hydrauliske systemet for å opprettholde den ønskede generatorhastigheten under varierende vindforhold. It has been proposed in several publications to use a hydrostatic transmission system comprising a hydraulic pump and a hydraulic motor to transfer energy from the turbine to the generator By using a hydraulic pump and/or a variable displacement hydraulic motor, it is possible to quickly change the gear ratio of the hydraulic system to maintain the desired generator speed under varying wind conditions.

I japansk patentsøknad JP 11287178 av Tadashi beskrives et hydraulisk transmisjonssystem benyttet for overføring av energi fra en vindturbinrotor til en elektrisk generator hvor generatorhastigheten opprettholdes ved å variere forskyvningen til den hydrauliske motoren i det hydrostatiske transmisjonssystemet. Japanese patent application JP 11287178 by Tadashi describes a hydraulic transmission system used for transferring energy from a wind turbine rotor to an electric generator where the generator speed is maintained by varying the displacement of the hydraulic motor in the hydrostatic transmission system.

Hydrostatiske transmisjonssystemer tillater mer fleksibilitet når det gjelder plassering av komponenter enn mekaniske overføringer. Hydrostatic transmission systems allow more flexibility in component placement than mechanical transmissions.

Flyttingen av generatoren vekk fra den øverste delen av tårnet i et vindturbin-kraftproduksjonssystem fjerner en betydelig del av vekten fra den øverste delen av tårnet. I stedet kan generatoren anbringes på bakken eller i den laveste delen av tårnet. En slik anbringelse av den hydrostatiske motoren og generatoren på bakkenivå vil ytterligere lette overvåkningen og driften av disse komponentene fordi de vil kunne være tilgjengelige fra bakkenivå. Moving the generator away from the top of the tower in a wind turbine power generation system removes a significant portion of the weight from the top of the tower. Instead, the generator can be placed on the ground or in the lowest part of the tower. Such placement of the hydrostatic motor and generator at ground level will further facilitate the monitoring and operation of these components because they will be accessible from ground level.

Internasjonal patentsøknad 94/19605A1 av Gelhard et al. beskriver et vindturbin-kraftproduksjonssystem som omfatter en mast hvor det er montert en propell som driver en generator. Kraften fra propellakselen overføres til generatoren hydraulisk. Propellen driver fortrinnsvis en hydraulisk pumpe som er tilkoblet med hydrauliske ledninger til en hydraulisk motor som driver generatoren. Den hydrauliske overføringen muliggjør å anbringe den svært tunge generatoren i et maskinhus på bakken. Dette reduserer belastningen på masten og gjør det dermed mulig å konstruere masten og fundamentet slik at dette blir lettere og billigere. International Patent Application 94/19605A1 by Gelhard et al. describes a wind turbine power generation system comprising a mast on which is mounted a propeller which drives a generator. The power from the propeller shaft is transferred to the generator hydraulically. The propeller preferably drives a hydraulic pump which is connected by hydraulic lines to a hydraulic motor which drives the generator. The hydraulic transmission makes it possible to place the very heavy generator in a machine house on the ground. This reduces the load on the mast and thus makes it possible to construct the mast and the foundation so that this becomes easier and cheaper.

En trend innenfor fagområdet av såkalt alternativ energi er at det er behov for større vindturbiner med høyere effekt. For nåværende installeres 5MW systemer og 10 MW systemer er under utvikling. Spesielt for offshore installasjoner langt vekk fra bebodde områder kan store systemer være mer miljømessig akseptable og mer kostnadseffektive. I denne situasjonen blir vekten og tilgjengeligheten for vedlikehold av komponentene i vindturbinen nøkkelfaktorer Med tanke på at omtrent 30 % av nedetiden for konvensjonelle vindturbiner er relatert til den mekaniske girkassen, at vekten av en 5MW generator og det tilhørende mekaniske giret er typisk 50 000 til 200 000 kg og at turbinens sentrum strekker seg 100 til 150 m over bakken eller havnivå, er det enkelt å forstå at installasjon og vedlikehold av konvensjonelle systemer med mekaniske gir og generator i nacellen er både kostbart og vanskelig Når en generator er anbrakt i nacellen som beskrevet for bakgrunnsteknikken ovenfor, må kraftkablene fra generatoren passere gjennom tårnet og ned til et termineringspunkt nær tårnfoten. Fordi generatoren roterer med nacellen for å rettes mot vinden, må kraftkablene være fleksible nok til å tillate vridning når turbinen roterer om vertikalaksen. Etter noen omdreininger i en retning må turbinen bringes tilbake til sin startposisjon. Dette krever en planlagt, kostbar produksjonsstopp og re-start. I bakgrunnsteknikken er ofte vndningstellere benyttet for å telle antallet omdreininger fra startposisjonen til nacellen, og indikerer når det er på tide å tvinne tilbake kablene Elektriske svivler er kjent i bakgrunnsteknikken fra andre fagområder. I Europeisk patentsøknad EP1443678 av Moser er en induktiv svivel beskrevet Svivelen har et hus og en aksel som passer motsatt til huset for å rotere svivelen. Den har også første og andre vindinger så vel som første og andre halvdeler av en splittet kjerne. Den første vindingen er fast festet til huset og den andre vindingen til akselen. A trend within the subject area of so-called alternative energy is that there is a need for larger wind turbines with higher output. Currently, 5 MW systems are being installed and 10 MW systems are under development. Especially for offshore installations far away from inhabited areas, large systems can be more environmentally acceptable and more cost-effective. In this situation, the weight and availability for maintenance of the components of the wind turbine become key factors Considering that approximately 30% of the downtime of conventional wind turbines is related to the mechanical gearbox, that the weight of a 5MW generator and the associated mechanical gearbox is typically 50,000 to 200 000 kg and that the center of the turbine extends 100 to 150 m above the ground or sea level, it is easy to understand that the installation and maintenance of conventional systems with mechanical gears and generator in the nacelle is both expensive and difficult When a generator is placed in the nacelle as described for the background technique above, the power cables from the generator must pass through the tower and down to a termination point near the base of the tower. Because the generator rotates with the nacelle to face the wind, the power cables must be flexible enough to allow twisting as the turbine rotates about its vertical axis. After a few revolutions in one direction, the turbine must be brought back to its starting position. This requires a planned, costly production stop and re-start. In background engineering, turn counters are often used to count the number of revolutions from the starting position of the nacelle, and indicate when it is time to twist back the cables. Electric swivels are known in background engineering from other fields. In European patent application EP1443678 by Moser, an inductive swivel is described. The swivel has a housing and a shaft that fits opposite the housing to rotate the swivel. It also has first and second turns as well as first and second halves of a split core. The first winding is fixed to the housing and the second winding to the shaft.

Kort sammendrag av oppfinnelsen Brief summary of the invention

Et vindturbin-kraftproduksjonssystem med en lukket sløyfe hydrostatisk transmisjonssystem for overføring av mekanisk energi fra en vindturbinrotor til en elektrisk generator anbrakt på bakken eller nær bakken, hvor vindturbinrotoren er innrettet til å rotere om en vertikal akse, over en elektrisk svivel, hvor svivelen er innrettet til å overføre elektriske signaler. A wind turbine power generation system with a closed loop hydrostatic transmission system for transferring mechanical energy from a wind turbine rotor to an electrical generator located on or near the ground, the wind turbine rotor being arranged to rotate about a vertical axis, over an electric swivel, the swivel being arranged to transmit electrical signals.

Kort beskrivelse av figurene Brief description of the figures

Oppfinnelsen er illustrert i de tilhørende figurene. Illustrasjonene er ment å illustrere foretrukne og alternative utførelser av oppfinnelsen, og skal ikke oppfattes som en begrensning av oppfinnelsens omfang, som bare skal være begrenset av de tilhørende kravene. Fig. 1 illustrerer et forenklet vertikalsnitt av et vindturbin-kraftproduksjonssystem ifølge bakgrunnsteknikken hvor en mekanisk girkasse og en generator er anbrakt i nacellen, og hvor kraftkablene og signalkablene strekker seg fra nacellen til bunnen av tårnet. Fig. 2 illustrerer på en lignende måte som i Fig. 1 et snitt av et vindturbin-kraftproduksjonssystem ifølge bakgrunnsteknikken hvor et hydrostatisk transmisjonssystem og en generator er anbrakt i nacellen og et hydrostatisk transmisjonssystem benyttes som et variabelt gir. Som i Fig. 1 strekker kraftkablene og signalkablene seg fra nacellen til bunnen av tårnet. Fig 3 og 4 illustrerer skjematisk vertikale snitt av et vindturbin-kraftproduksjonssystem hvor generatoren er anbrakt i bunnen av tårnet eller nær bakken og en elektrisk svivel eller union er innrettet til å tillate nacellen å rotere fritt om en vertikal akse uten å tvinne de elektriske kablene og dermed tillater vindturbinrotoren kontinuerlig å rettes mot vinden Fig 5 illustrerer et forenklet tverrsnitt en elektrisk svivel med en sylindrisk kjerne Fig. 5a illustrerer en elektrisk svivel med spole og induktiv overføring, mens Fig. 5b viser en elektrisk svivel med elektrisk overføring basert på sleperinger og børster. Den nederste delen av Fig 5a og 5b viser et aksialt snitt av den elektriske svivelen. Fig. 6 illustrerer et forenklet tverrsnitt en plateformet elektrisk svivel. Fig. 6a illustrerer en elektrisk svivel med spole og induktiv overføring, mens Fig. 6b viser en elektrisk svivel med elektrisk overføring basert på sleperinger og børster. Fig. 6c viser et aksialt snitt av den plateformede elektriske svivelen med spoler. Fig 7 illustrerer eksempler på integrerte elektriske/hydrauliske svivler med sylindrisk kjerne. Fig. 7a illustrerer en integrert svivel med spole og induktiv overføring, mens Fig 7b viser en integrert svivel med elektrisk overføring basert på sleperinger og børster. Den nederste delen av Fig. 7a og 7b viser aksiale snitt av de elektriske svivlene. Fig. 8a illustrerer hvordan en plateformet elektrisk svivel og en hydraulisk svivel kan være innrettet til å frembringe felles egenskaper for overføring av hydraulisk fluid og The invention is illustrated in the accompanying figures. The illustrations are intended to illustrate preferred and alternative embodiments of the invention, and should not be understood as a limitation of the invention's scope, which should only be limited by the associated claims. Fig. 1 illustrates a simplified vertical section of a wind turbine power generation system according to the background technique where a mechanical gearbox and a generator are placed in the nacelle, and where the power cables and signal cables extend from the nacelle to the base of the tower. Fig. 2 illustrates in a similar way as in Fig. 1 a section of a wind turbine power production system according to the background technique where a hydrostatic transmission system and a generator are placed in the nacelle and a hydrostatic transmission system is used as a variable gear. As in Fig. 1, the power cables and signal cables extend from the nacelle to the base of the tower. Figs 3 and 4 schematically illustrate vertical sections of a wind turbine power generation system where the generator is located at the base of the tower or near the ground and an electrical swivel or union is arranged to allow the nacelle to rotate freely about a vertical axis without twisting the electrical cables and thus allowing the wind turbine rotor to be continuously directed towards the wind Fig 5 illustrates a simplified cross-section of an electric swivel with a cylindrical core Fig 5a illustrates an electric swivel with coil and inductive transmission, while Fig 5b shows an electric swivel with electrical transmission based on slip rings and brushes . The lower part of Fig 5a and 5b shows an axial section of the electric swivel. Fig. 6 illustrates a simplified cross-section of a plate-shaped electric swivel. Fig. 6a illustrates an electric swivel with coil and inductive transmission, while Fig. 6b shows an electric swivel with electrical transmission based on slip rings and brushes. Fig. 6c shows an axial section of the plate-shaped electric swivel with coils. Fig 7 illustrates examples of integrated electric/hydraulic swivels with a cylindrical core. Fig. 7a illustrates an integrated swivel with coil and inductive transmission, while Fig. 7b shows an integrated swivel with electrical transmission based on slip rings and brushes. The lower part of Fig. 7a and 7b shows axial sections of the electric swivels. Fig. 8a illustrates how a plate-shaped electric swivel and a hydraulic swivel can be designed to produce common properties for transferring hydraulic fluid and

elektriske signaler I Fig. 8b er en integrert elektrisk/hydraulisk svivel illustrert. I dette eksempelet er den integrerte svivelen plateformet, omfattende spoler eller børster for overføring av elektriske signaler anbrakt rundt de hydrauliske fluidkanalene. electrical signals In Fig. 8b an integrated electrical/hydraulic swivel is illustrated. In this example, the integrated swivel is plate-shaped, comprising coils or brushes for transmitting electrical signals located around the hydraulic fluid channels.

Utførelser av oppfinnelsen Embodiments of the invention

Oppfinnelsen vil i det påfølgende bli beskrevet med referanse til de tilhørende figurene og vil beskrive et antall utførelser ifølge oppfinnelsen. Det bør påpekes at oppfinnelsen ikke skal bli begrenset av utførelsene beskrevet i denne redegjørelsen, og at enhver utførelse innenfor oppfinnelsens karakter, også skal betraktes som en del av fremvisningen. The invention will subsequently be described with reference to the associated figures and will describe a number of embodiments according to the invention. It should be pointed out that the invention shall not be limited by the embodiments described in this statement, and that any embodiment within the nature of the invention shall also be considered as part of the display.

Først henvises det til Fig. 1 blant tegningene hvor det er vist et tverrsnitt av et vindturbin-kraftproduksjonssystem (1) ifølge bakgrunnsteknikken. Vindturbin-kraftproduksjonssystemet (1)omfatter en vindturbmrotor (2) med en mekanisk girkasse (30) og en elektrisk generator (20) for overføring av mekanisk energi fra vindturbinrotoren (2) til elektrisk energi fra generatoren (20). Girkassen (30) og generatoren (20) er anbrakt i en nacelle (3) på toppen av tårnet (4) av kjent konstruksjon. Nacellen er anbrakt på et roterende lager (5) slik at vindturbinrotoren (2) og nacellen (3) kan dreie på toppen av tårnet (4), hvor krøjingen (eng: yaw) til nacellen er styrt av krøjekontrollsystemet (6). Hovedoppgaven til krøjekontrollsystemet (6) er å kontinuerlig rette vindturbinrotoren (2) mot vinden (eller vekk fra vinden). Den elektriske kraften fra generatoren (20) transporteres av kraftkablene (21) mellom generatoren (20) og de elektriske krafttermineringene (22). Systemet kan også omfatte elektriske signalkabler (63) som forsyner pådrag og kraft fra en nedre kontrollenhet (62) til en kontrollenhet i nacellen (61) eller direkte til komponentene i nacellen, og elektriske signalkabler (63) som forsyner målesignaler fra kontrollenheten i nacellen (61) eller direkte fra komponentene i nacellen til den nedre kontrollenheten (62). First, reference is made to Fig. 1 among the drawings, where a cross-section of a wind turbine power production system (1) according to the background technique is shown. The wind turbine power generation system (1) comprises a wind turbine rotor (2) with a mechanical gearbox (30) and an electrical generator (20) for transferring mechanical energy from the wind turbine rotor (2) to electrical energy from the generator (20). The gearbox (30) and the generator (20) are placed in a nacelle (3) on top of the tower (4) of known construction. The nacelle is placed on a rotating bearing (5) so that the wind turbine rotor (2) and the nacelle (3) can rotate on top of the tower (4), where the yaw of the nacelle is controlled by the yaw control system (6). The main task of the yaw control system (6) is to continuously direct the wind turbine rotor (2) towards the wind (or away from the wind). The electrical power from the generator (20) is transported by the power cables (21) between the generator (20) and the electrical power terminations (22). The system can also include electrical signal cables (63) that supply thrust and power from a lower control unit (62) to a control unit in the nacelle (61) or directly to the components in the nacelle, and electrical signal cables (63) that supply measurement signals from the control unit in the nacelle ( 61) or directly from the components in the nacelle to the lower control unit (62).

Fig 2 illustrerer et vertikalt snitt av et kraftproduksjonssystemet (1) med et hydrostatisk transmisjonssystem (10) brukt som et variabelt gir ifølge bakgrunnsteknikken, for overføring av elektrisk energi fra vindturbinrotoren (2) til elektrisk energi fra generatoren (20). I likhet med i Fig. 1 er nacellen anbrakt på et roterende lager med en vertikalakse, slik at vindturbinrotoren (2) og nacellen (3) kan dreie på toppen av tårnet (4), Fig 2 illustrates a vertical section of a power generation system (1) with a hydrostatic transmission system (10) used as a variable gear according to the background art, for transferring electrical energy from the wind turbine rotor (2) to electrical energy from the generator (20). As in Fig. 1, the nacelle is placed on a rotating bearing with a vertical axis, so that the wind turbine rotor (2) and the nacelle (3) can rotate on top of the tower (4),

Det er velkjent for fagpersoner på området at nedetiden til mekaniske girkasser benyttet i systemer ifølge bakgrunnsteknikken som vist i Fig. 1 kan utgjøre så mye som 30 % av nedetiden til en konvensjonell vindturbin. I tillegg er vekten av en 5 MW generator og det tilhørende mekaniske giret typisk 50 000 til 200 000 kg. Når turbinens senter strekker seg 100 til 150 m over bakken eller havnivå, som er tilfellet for offshore installasjoner eller installasjoner nær land, vil en fagmann forstå at konstruksjonen, installasjonen og vedlikehold av konvensjonelle systemer med mekaniske gir og generator i nacellen er både kostbart og vanskelig. It is well known to those skilled in the art that the downtime of mechanical gearboxes used in systems according to the background art as shown in Fig. 1 can amount to as much as 30% of the downtime of a conventional wind turbine. In addition, the weight of a 5 MW generator and the associated mechanical gear is typically 50,000 to 200,000 kg. When the center of the turbine extends 100 to 150 m above the ground or sea level, as is the case for offshore installations or installations close to land, a person skilled in the art will understand that the construction, installation and maintenance of conventional systems with mechanical gears and generator in the nacelle is both expensive and difficult .

En betydelig ulempe med systemer ifølge bakgrunnsteknikken som vist i Fig. 1 og 2 er at vindturbinen helst skal rettes kontinuerlig mot vinden ved hjelp av krøjereguleringssystemet (6). Kraftkablene (21) og signalkablene (63) kan dermed bli mer og mer tvunnet dersom vindturbinen fortsetter å rotere i den samme retningen en stund. Etter noen runder i en retning må turbinen dreies tilbake til sin startposisjon. En vndningsteller (64) vil indikere til reguleringssystemet (62) når det er på tide å tvinne tilbake kablene. Dette kan kreve en planlagt produksjonsstopp og re-start. A significant disadvantage of systems according to the background technique as shown in Fig. 1 and 2 is that the wind turbine should preferably be directed continuously against the wind by means of the yaw control system (6). The power cables (21) and the signal cables (63) can thus become more and more twisted if the wind turbine continues to rotate in the same direction for a while. After a few rounds in one direction, the turbine must be turned back to its starting position. A turns counter (64) will indicate to the control system (62) when it is time to retwist the cables. This may require a planned production stop and re-start.

Fig. 3 illustrerer et vertikalsnitt av et vindturbin-kraftproduksjonssystem (1) ifølge oppfinnelsen med en lukket sløyfe hydrostatisk transmisjonssystem (10) for overføring av mekanisk energi fra en vindturbinrotor (2) til en elektrisk generator (20) hvor generatoren er anbrakt på bakken eller nær bakken. Fig. 3 illustrates a vertical section of a wind turbine power generation system (1) according to the invention with a closed loop hydrostatic transmission system (10) for transferring mechanical energy from a wind turbine rotor (2) to an electric generator (20) where the generator is placed on the ground or close to the ground.

I en utførelse av oppfinnelsen er vindturbinrotoren (2) innrettet til å rotere om en vertikal akse (8) over en elektrisk svivel (7e) hvor svivelen (7e) er innrettet til å overføre elektrisk kraft og/eller elektriske pådrag og målesignaler. In one embodiment of the invention, the wind turbine rotor (2) is arranged to rotate about a vertical axis (8) above an electric swivel (7e) where the swivel (7e) is arranged to transmit electrical power and/or electrical loads and measurement signals.

Et vindturbin-kraftproduksjonssystem med et hydrostatisk transmisjonssystem og en elektrisk svivel ifølge oppfinnelsen tillater flytting av generatoren og den hydrauliske motoren til fundamentet av tårnet Dette kan reduserer vekten av den øvre delen av tårnet betydelig. A wind turbine power generation system with a hydrostatic transmission system and an electric swivel according to the invention allows moving the generator and the hydraulic motor to the foundation of the tower This can significantly reduce the weight of the upper part of the tower.

Vekten av en 5MW generator og det tilhørende mekaniske giret er typisk 50 000 til 200 000 kg. Når senteret av turbinen strekker seg 100 -150 m over bakken eller havnivå kan installasjon av slike systemer bli en kritisk faktor. For å kunne montere de tunge komponentene i nacellen, kan store kraner som kan løfte de tunge komponentene opp til nacellen være nødvendig Dette problemet kan løses av den foreliggende oppfinnelsen hvor de tunge komponentene kan bh anbrakt hvor som helst i tårnet eller utenfor tårnet, over eller under tårnfundamentet (eller over eller under havnivået for offshore installasjoner eller installasjoner nær land.) For installasjoner nær land eller offshore installasjoner er dette spesielt fordelaktig på grunn av mindre problemer relatert til stabiliteten av både kranen og vindturbin-kraftproduksjonssystemet som avhenger av varierende miljøforhold. The weight of a 5MW generator and the associated mechanical gear is typically 50,000 to 200,000 kg. When the center of the turbine extends 100 -150 m above the ground or sea level, the installation of such systems can become a critical factor. In order to mount the heavy components in the nacelle, large cranes that can lift the heavy components up to the nacelle may be necessary. This problem can be solved by the present invention where the heavy components can be placed anywhere in the tower or outside the tower, above or below the tower foundation (or above or below sea level for offshore or near-shore installations.) For near-shore or offshore installations, this is particularly advantageous due to minor issues related to the stability of both the crane and the wind turbine power generation system which depends on varying environmental conditions.

En fagperson på området vil forstå at vekten av en 5 MW turbin, generator og tilhørende gir og støttesystemer i høyde med turbinsenteret som kan strekke seg 100 til 150 m over bakken eller havnivå er den viktigste faktoren for dimensjonering av tårnkonstruksjonen og fundamenteringen eller flyteunderstøttelsen til tårnet og turbinen. Ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan generatoren og /eller girkassen monteres på - eller under bakken eller havnivå for å redusere vekten ved turbinsenteret. Dimensjonene og tilhørende kostnader for tårnet og støttesystemene kan derfor reduseres tilsvarende. A person skilled in the art will appreciate that the weight of a 5 MW turbine, generator and associated gears and support systems at the height of the turbine center which may extend 100 to 150 m above ground or sea level is the most important factor in sizing the tower structure and the foundation or floating support of the tower and the turbine. According to the present invention, the generator and/or gearbox can be mounted on - or below ground or sea level to reduce the weight at the turbine center. The dimensions and associated costs for the tower and support systems can therefore be reduced accordingly.

Anbringelsen av generatoren nær bakken eller havnivå vil videre lette tilgjengeligheten og dermed overvåkningen og vedlikeholdet av disse komponentene betraktelig. Nedetiden til den mekaniske girkassen benyttet i systemer ifølge bakgrunnsteknikken som fremvist i Fig. 1 kan utgjøre så mye som 30 % av nedetiden for en konvensjonell vindturbin Manuell inspeksjon og overvåkning i nacellen er vanskelig og har vist seg å være risikofylt under kraftproduksjon. Imidlertid kan mer planlagt vedlikeholdsarbeid bli utført dersom komponentene er plassert på bakken som vist i Fig. 3 for den foreliggende oppfinnelsen. Reparasjoner og installasjon av reservedeler kan også bli vesentlig enklere når generatoren og den hydrauliske motoren er lett tilgjengelige nær bakken (eller nær havnivå). Dette blir stadig viktigere med økende nominell effekt levert fra kraftproduksjonssystemet og dermed økende diameter på turbinen og økende vekt av generatoren og komponentene i nacellen. The placement of the generator close to the ground or sea level will further facilitate the accessibility and thus the monitoring and maintenance of these components considerably. The downtime of the mechanical gearbox used in systems according to the background technology shown in Fig. 1 can amount to as much as 30% of the downtime of a conventional wind turbine Manual inspection and monitoring in the nacelle is difficult and has been shown to be risky during power generation. However, more planned maintenance work can be carried out if the components are placed on the ground as shown in Fig. 3 for the present invention. Repairs and installation of spare parts can also be significantly easier when the generator and hydraulic motor are easily accessible near the ground (or near sea level). This becomes increasingly important with increasing nominal power delivered from the power generation system and thus increasing diameter of the turbine and increasing weight of the generator and the components in the nacelle.

I denne utførelsen av oppfinnelsen er problemene knyttet til kontinuerlig å rette turbinen mot den skiftende vindretningen uten å måtte snu turbinen tilbake til en utgangsposisjon etter at man nærmer seg en rotasjonsvinkelgrense løst ved å anbringe generatoren på bakken. I bakgrunnsteknikken må turbinen roteres tilbake til sin utgangsposisjon etter noen omdreininger i én retning for å tvinne opp kraftkablene, som krever en planlagt og kostbar produksjonsstopp og re-start In this embodiment of the invention, the problems associated with continuously pointing the turbine towards the changing wind direction without having to turn the turbine back to an initial position after approaching a rotation angle limit are solved by placing the generator on the ground. In the background technique, the turbine must be rotated back to its starting position after a few revolutions in one direction to wind up the power cables, which requires a planned and costly production stop and re-start

Fig. 5 og 6 illustrerer forenklede elektriske svivler som kan benyttes i oppfinnelsen. I en utførelse av oppfinnelsen omfatter den elektriske svivelen spoler (90, 94) for induktiv overføring av elektriske signaler. Som man kan se av Fig. 5a og Fig 6a, omfatter den elektriske svivelen (7e) et første element (71) og et andre element (72) hvor det første elementet (71) og det andre elementet (72) omfatter spoler (90, 94) for induktiv overføring av elektriske signaler mellom spolene (90) anbrakt på det første elementet (71) og spolene (94) anbrakt på det andre elementet (72) Ett av elementene (71, 72) kan være anbrakt fast i forhold til nacellen (3) og det andre av elementene kan være anbrakt fast i forhold til tårnet(4). Induktiv overføring av elektriske signaler kan frembringe en elektrisk forbindelse som ikke er utsatt for slitasje mellom nacellen og tårnet Fig. 5 and 6 illustrate simplified electric swivels that can be used in the invention. In one embodiment of the invention, the electric swivel comprises coils (90, 94) for inductive transmission of electric signals. As can be seen from Fig. 5a and Fig. 6a, the electric swivel (7e) comprises a first element (71) and a second element (72), where the first element (71) and the second element (72) comprise coils (90) , 94) for inductive transmission of electrical signals between the coils (90) placed on the first element (71) and the coils (94) placed on the second element (72) One of the elements (71, 72) can be placed fixed in relation to the nacelle (3) and the other of the elements can be fixed in relation to the tower (4). Inductive transmission of electrical signals can produce an electrical connection that is not subject to wear between the nacelle and the tower

Videre, som det også kan sees av Fig. 5a, er, i en utførelse av oppfinnelsen det første elementet (71) innrettet til å rotere inne i det andre elementet (72). I denne utførelsen kan den indre diameteren av den elektriske svivelen være liten på grunn av den sylindriske utformingen av spolene (90, 94) på det første elementet (71) og det andre elementet (72). I en utførelse av oppfinnelsen kan de elektriske komponentene og/eller reguleringssystem i nacellen bli tilkoplet de elektriske ledningene (73) som er tilkoblet spolene (90) til det første elementet (71) og de elektriske komponentene og/eller reguleringssystemet i tårnet eller eksternt i forhold til tårnet kan bli tilkoblet de elektriske ledningene (74) som er tilkoblet spolene (94) til det andre elementet (72) Furthermore, as can also be seen from Fig. 5a, in one embodiment of the invention the first element (71) is arranged to rotate inside the second element (72). In this embodiment, the inner diameter of the electric swivel can be small due to the cylindrical design of the coils (90, 94) of the first member (71) and the second member (72). In one embodiment of the invention, the electrical components and/or regulation system in the nacelle can be connected to the electrical wires (73) which are connected to the coils (90) of the first element (71) and the electrical components and/or regulation system in the tower or externally in relative to the tower can be connected the electrical wires (74) which are connected to the coils (94) of the second element (72)

I en utførelse av oppfinnelsen er den er det første elementet (71) innrettet til å rotere over eller under det andre elementet (72) som vist i Fig. 6a. I denne plateformede utførelsen kan senteret i den elektriske svivelen være åpent, for å tillate andre komponenter, slik som slanger, rør, andre svivler, osv. å oppta denne plassen. I denne utførelsen av oppfinnelsen kan spolene (90, 94) også være anbrakt nær, eller integrert med det roterende lageret (5) som kan sees i Fig. 1. I en utførelse av oppfinnelsen kan de elektriske komponentene og/eller reguleringssystemet i nacellen være tilkoblet de elektriske ledningene (92) tilkoblet spolene (90) til det første elementet (71) og de elektriske komponentene og/eller reguleringssystemet i tårnet eller eksternt i forhold til tårnet kan være tilkoblet de elektriske ledningene (96) tilkoblet spolene (94) til det andre elementet (72) In one embodiment of the invention, the first element (71) is arranged to rotate above or below the second element (72) as shown in Fig. 6a. In this plate-like design, the center of the electric swivel can be open, to allow other components, such as hoses, pipes, other swivels, etc. to occupy this space. In this embodiment of the invention, the coils (90, 94) can also be placed close to, or integrated with, the rotating bearing (5) which can be seen in Fig. 1. In an embodiment of the invention, the electrical components and/or the control system in the nacelle can be connected to the electrical wires (92) connected to the coils (90) of the first element (71) and the electrical components and/or control system in the tower or externally to the tower may be connected to the electrical wires (96) connected to the coils (94) to the second element (72)

Spolene (90, 94) kan omfatte kjerner (91, 95) av ferromagnetisk materiale slik det er opplagt for en fagmann på området. The coils (90, 94) may comprise cores (91, 95) of ferromagnetic material as is obvious to a person skilled in the art.

I en utførelse av oppfinnelsen, som det kan sees i Fig. 5b og Fig. 6b, omfatter den elektriske svivelen (7e) et første element (71) og et andre element (72) hvor ett av elementene (71, 72) omfatter sleperinger (75) og det andre elementet(71, 72) omfatter børster (76) for overføring av elektriske signaler mellom sleperingene (75) og børstene (76). Ett av elementene (71, 72) kan være anbrakt fast i forhold til nacellen (3) og det In an embodiment of the invention, as can be seen in Fig. 5b and Fig. 6b, the electric swivel (7e) comprises a first element (71) and a second element (72), where one of the elements (71, 72) comprises drag rings (75) and the second element (71, 72) comprise brushes (76) for transmitting electrical signals between the slip rings (75) and the brushes (76). One of the elements (71, 72) can be fixed in relation to the nacelle (3) and the

andre av elementene kan være anbrakt fast i forhold til tårnet(4) other elements can be fixed in relation to the tower (4)

Videre, som det også kan sees av Fig. 5b, er, i en utførelse av oppfinnelsen det første elementet (71) innrettet til å rotere inne i det andre elementet (72). I denne plateformede utførelsen kan diameteren av den elektriske svivelen være liten på grunn av den sylindriske utformingen av spolene (90, 94) på det første elementet (71) og det andre elementet (72). I en utførelse av oppfinnelsen kan de elektriske komponentene og/eller reguleringssystem i nacellen bli tilkoplet de elektriske ledningene (73) tilkoblet spolene (90) til det første elementet (71) og de elektriske komponentene og/eller reguleringssystemet i tårnet eller eksternt i forhold til tårnet kan være tilkoblet de elektriske ledningene (74) tilkoblet spolene (94) til det andre elementet (72). Furthermore, as can also be seen from Fig. 5b, in one embodiment of the invention the first element (71) is arranged to rotate inside the second element (72). In this plate-shaped embodiment, the diameter of the electric swivel can be small due to the cylindrical design of the coils (90, 94) of the first element (71) and the second element (72). In an embodiment of the invention, the electrical components and/or regulation system in the nacelle can be connected to the electrical lines (73) connected to the coils (90) of the first element (71) and the electrical components and/or regulation system in the tower or externally in relation to the tower may be connected to the electrical wires (74) connected to the coils (94) of the second element (72).

I en utførelse av oppfinnelsen er den er det første elementet (71) innrettet til å rotere over eller under det andre elementet (72) som vist i Fig. 6b. I denne utførelsen kan senteret i den elektriske svivelen være åpent, for å tillate andre komponenter, slik som slanger, rør, andre svivler, osv. å oppta denne plassen. I denne utførelsen av oppfinnelsen kan spolene (90, 94) også være anbrakt nær, eller integrert med det roterende lageret (5) som kan sees i Fig. 1.1 en utførelse av oppfinnelsen kan de elektriske komponentene og/eller reguleringssystemet i nacellen være tilkoblet de elektriske ledningene (92) som er tilkoblet sleperingene (75) til det første elementet (71) og de elektriske komponentene og/eller reguleringssystemet i tårnet eller eksternt i forhold til tårnet kan være tilkoblet de elektriske ledningene (96) som er tilkoblet børstene (76) til det andre elementet (72). In one embodiment of the invention, the first element (71) is arranged to rotate above or below the second element (72) as shown in Fig. 6b. In this embodiment, the center of the electric swivel can be open, to allow other components, such as hoses, pipes, other swivels, etc. to occupy this space. In this embodiment of the invention, the coils (90, 94) can also be placed close to, or integrated with the rotating bearing (5) which can be seen in Fig. 1.1 an embodiment of the invention, the electrical components and/or the regulation system in the nacelle can be connected to the the electrical wires (92) which are connected to the slip rings (75) of the first element (71) and the electrical components and/or the control system in the tower or externally to the tower may be connected to the electrical wires (96) which are connected to the brushes (76) ) to the second element (72).

Det vil være opplagt for en fagmann på området at svivelen ifølge oppfinnelsen kan være anbrakt opp-ned, med det første elementet (71) fast i forhold til tårnet, og det utvendige, andre elementet (72) fast i forhold til nacellen. It will be obvious to a person skilled in the field that the swivel according to the invention can be placed upside down, with the first element (71) fixed in relation to the tower, and the outer, second element (72) fixed in relation to the nacelle.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter kraftproduksjonssystemet (1) en hydraulisk svivel (7h) innrettet til å overføre fluid i den lukkede sløyfen til det hydrostatiske transmisjonssystemet (10) som vist i Fig. 8a. Den hydrauliske svivelen (7h) omfatter en ytre del (52) og en indre del (51) hvor den indre delen kan rotere inne i den ytre delen. En av den ytre delen (52) eller den indre delen (51) til den hydrauliske svivelen (7h) er fast i forhold til tårnet (4) og den andre delen (51, 52) er fast i forhold til nacellen (3). Tubulære elementer (53) er innrettet til kontinuerlig å overføre fluidet via periferiske kanaler (55, 56) gjennom svivelen (7h) når den indre delen av svivelen (51) roterer i den ytre delen (52) av svivelen Dimensjonene og antallet tubulære elementer i svivelen In one embodiment of the invention, the power production system (1) comprises a hydraulic swivel (7h) designed to transfer fluid in the closed loop to the hydrostatic transmission system (10) as shown in Fig. 8a. The hydraulic swivel (7h) comprises an outer part (52) and an inner part (51) where the inner part can rotate inside the outer part. One of the outer part (52) or the inner part (51) of the hydraulic swivel (7h) is fixed in relation to the tower (4) and the other part (51, 52) is fixed in relation to the nacelle (3). Tubular elements (53) are arranged to continuously transfer the fluid via peripheral channels (55, 56) through the swivel (7h) when the inner part of the swivel (51) rotates in the outer part (52) of the swivel. The dimensions and number of tubular elements in the swivel

avhenger av anvendelsen slik det vil være opplagt for en fagmann på området. depends on the application as will be obvious to a person skilled in the art.

I en utførelse av oppfinnelsen er den hydrauliske fluidsvivelen (7h) innrettet som en integrert del av den elektriske svivelen (7e) som illustrert i Fig. 7a, 7b og 8b. I den kombinerte elektriske/hydrauliske svivelutførelsen kan ett av det første elementet (71) eller andre elementet (72) til den elektriske svivelen være integrert med den indre delen (51) til den hydrauliske svivelen, og det andre elementet (71, 72) til den elektriske svivelen (7e) kan være integrert med den ytre delen (52) til den hydrauliske svivelen (7h). In one embodiment of the invention, the hydraulic fluid swivel (7h) is arranged as an integral part of the electric swivel (7e) as illustrated in Fig. 7a, 7b and 8b. In the combined electric/hydraulic swivel design, one of the first element (71) or the second element (72) of the electric swivel can be integrated with the inner part (51) of the hydraulic swivel, and the second element (71, 72) of the electric swivel (7e) can be integrated with the outer part (52) of the hydraulic swivel (7h).

Den integrerte svivelen kan være utstyrt med spoler eller sleperinger og børster for overføringen av elektriske signaler. The integrated swivel can be equipped with coils or slip rings and brushes for the transmission of electrical signals.

I en utførelse av oppfinnelsen kan spolene (90,94) eller børstene (76) og sleperingene (75) og periferiske kanaler (55, 56) til den hydrauliske/elektriske svivelen (7e, 7h) være anbrakt sylindrisk som vist i Fig. 7a og 7b In an embodiment of the invention, the coils (90, 94) or the brushes (76) and the slip rings (75) and peripheral channels (55, 56) of the hydraulic/electric swivel (7e, 7h) can be arranged cylindrically as shown in Fig. 7a and 7b

I en utførelse av oppfinnelsen er den integrerte svivelen plateformet og de periferiske kanalene (55, 56) kan være anbrakt i sentrum av platen, og spolene (90, 94) eller børstene (76) og sleperingene (75) kan være anbrakt rundt de periferiske kanalene (55, 56) til den integrerte svivelen som vist i Fig. 8b. In one embodiment of the invention, the integrated swivel is the plate and the peripheral channels (55, 56) may be located in the center of the plate, and the coils (90, 94) or brushes (76) and slip rings (75) may be located around the peripheral the channels (55, 56) of the integrated swivel as shown in Fig. 8b.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter de elektriske signalene elektrisk kraft til elektriske kraftforbrukende komponenter over svivelen In one embodiment of the invention, the electrical signals comprise electrical power to electrical power-consuming components above the swivel

Når generatoren har blitt flyttet til bakken eller nær bakken ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan komponenter i nacellen som drives av elektrisitet mates fra kraften som er tilgjengelig i bunnen av tårnet. I dette tilfellet kan den elektriske svivelen være innrettet til å overføre den nødvendige elektriske kraften fra foten av tårnet til komponentene i nacellen. Antallet ledere og konstruksjonen av sleperingene og børstene vil være selvsagt for en fagmann på området. Once the generator has been moved to the ground or near the ground according to the present invention, components of the nacelle that are powered by electricity can be fed from the power available at the base of the tower. In this case, the electrical swivel may be arranged to transmit the necessary electrical power from the base of the tower to the components of the nacelle. The number of conductors and the construction of the slip rings and brushes will be obvious to a person skilled in the art.

I en utførelse av oppfinnelsen er de elektriske signalene pådrag fra en kontrollenhet (62) i foten av tårnet til en eller flere styrte enheter (61) over den elektriske svivelen (7e). Kontrollsystemet til kraftproduksjonssystemet kan være innrettet som et sentralisert regulerings og overvåkningssystem eller et distribuert regulerings og overvåkningssystem. I det tilfellet hvor det sentraliserte reguleringssystemet er anbrakt i foten av tårnet, kan pådrag bli sent til aktuatorer og andre komponenter i nacellen for å aktuere eller styre komponentene. Som et eksempel kan pådrag for pitchkontrollaktuatoren, bremseaktuatoren, den hydrauliske pumpen, forskyvningsaktuatoren osv. bh overført av den elektriske svivelen. In one embodiment of the invention, the electrical signals are sent from a control unit (62) at the foot of the tower to one or more controlled units (61) above the electrical swivel (7e). The control system of the power production system can be designed as a centralized regulation and monitoring system or a distributed regulation and monitoring system. In the case where the centralized control system is located at the base of the tower, commands can be sent to actuators and other components in the nacelle to actuate or control the components. As an example, thrusts for the pitch control actuator, brake actuator, hydraulic pump, displacement actuator, etc. can be transmitted by the electric swivel.

I en utførelse av oppfinnelsen er de elektriske signalene ett eller flere målesignaler fra en eller flere sensorer over svivelen (7e) til et kontrollsystem (62) under svivelen (7e). Kontrollsystemet til kraftproduksjonssystemet kan være innrettet som et sentralisert regulerings og overvåkningssystem eller et distribuert regulerings og overvåkningssystem I det tilfellet hvor det sentraliserte reguleringssystemet er anbrakt i foten av tårnet, kan målesignaler sendes fra sensorer i nacellen til det sentraliserte regulerings og overvåkningssystemet. Som et eksempel kan målesignaler for pitchvinkel av rotorbladene, vindhastighet, oljetrykk, turbinhastighet osv. bli overført av den elektriske svivelen. In one embodiment of the invention, the electrical signals are one or more measurement signals from one or more sensors above the swivel (7e) to a control system (62) below the swivel (7e). The control system of the power production system can be arranged as a centralized regulation and monitoring system or a distributed regulation and monitoring system. In the case where the centralized regulation system is placed at the foot of the tower, measurement signals can be sent from sensors in the nacelle to the centralized regulation and monitoring system. As an example, measurement signals for pitch angle of the rotor blades, wind speed, oil pressure, turbine speed, etc. can be transmitted by the electric swivel.

Pådragene og målesignalene kan overføres på en hvilken som helst analog eller digital signalprotokoll slik som RS232, RS422, RS485, CANbus osv. slik det vil være selvsagt for en fagmann på området The commands and measurement signals can be transmitted on any analog or digital signal protocol such as RS232, RS422, RS485, CANbus, etc., as would be obvious to a person skilled in the field

Den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes i alle typer vindturbin-kraftproduksjonssystemer med et hydrostatisk overføringssystem, slik som i landbaserte kraftproduksjonsanlegg, kraftproduksjonsanlegg nær land, og offshore kraftproduksjonsanlegg. The present invention can be used in all types of wind turbine power generation systems with a hydrostatic transmission system, such as in land-based power generation facilities, power generation facilities close to land, and offshore power generation facilities.

Claims

1. A wind turbine power generation system (1) with a closed loop variable displacement hydrostatic transmission system (10) for transferring mechanical energy from a wind turbine rotor (2) to an electrical generator (20) located on or near the ground, where the wind turbine rotor (2) is arranged to rotate about a vertical axis (8) above an electric swivel (7e) comprising coils (90, 94) arranged for inductive transmission of electrical signals, where the electrical signals comprise one or more measurement signals from one or several sensors above the swivel (7e) to a regulation system below the swivel (7e).

2. The power production system (1) according to claim 1, where the electric swivel (7e) comprises a first element (71) and a second element (72), where the first element (71) and the second element (72) comprise coils (90, 94) for inductive transmission of electrical signals between the coils (90) placed on the first element (71) and the coils (94) placed on the second element (72).

3. The power production system (1) according to claim 2, where the first element (71) is arranged to rotate inside the second element (72).

4. The power production system (1) according to claim 2, where the first element (71) is arranged to rotate above or below the second element (72).

5. The power production system (1) according to claim 1, where the electric swivel (7e) comprises a first element (71) and a second element (72), where one of the elements (71, 72) comprises slip rings (75) and the other element ( 71, 72) comprise brushes (76) for the transmission of electrical signals between the slip rings (75) and the brushes (96).

6. The power production system (1) according to claim 3, where the first element (71) is arranged to rotate inside the second element (72).

7. The power production system (1) according to claim 3, where the first element (71) is arranged to rotate above or below the second element (72).

8. The power production system (1) according to claim 1, where the power production system (1) comprises a hydraulic fluid swivel (7h) arranged to transfer fluid in the closed loop to the hydrostatic transmission system (10).

9. The power production system (1) according to claim 8, where the hydraulic fluid swivel (7h) is arranged as an integral part of the electric swivel (7e).

10. The power production system (1) according to claim 1, where the electrical signals comprise electrical power to electrical power-consuming components above the swivel.

11. The power production system (1) according to claim 1, where the electrical signals comprise commands from a control unit (62) to one or more controlled units (61) over the electrical swivel (7e).