[发明专利]带有直接连接的可变速鼓风机的风力涡轮机

说明书

技术领域

本文描述的系统一般地涉及改善的冷却系统。更具体地，该系统涉及用于风力涡轮机中的发电机和/或齿轮箱的改善的冷却系统。

背景技术

风通常被认为是由太阳对大气的不均匀加热、地球表面的不平整以及地球的转动引起的一种形式的太阳能。风流型被地球的地形、水体以及植物所改变。术语“风能”或“风力”描述通过其使用风来旋转轴并随后产生机械功或电力的过程。

典型地，风力涡轮机用来将风中的动能转换成机械功。此机械功可用于特定的任务(例如磨麦或泵水)或者发电机可将此机械功(即，轴的旋转)转换成电力。风力涡轮机常包括空气动力学机构(例如，叶片)，用于将空气的运动转换成机械运动(例如，旋转)，其然后用发电机转换成电功率。来自发电机的功率输出与风速的立方成比例。当风速加倍时，风力发电机的容量几乎增长八倍。

大部分商业可获得的风力涡轮机采用齿轮传动系来将涡轮机叶片连接到电力发电机上。风转动涡轮机叶片，其使低速轴旋转，低速轴馈入具有较高速度输出轴的齿轮箱。此较高速度输出轴连接到产生电力的发电机上。齿轮传动旨在提高机械运动的速度。

用于大型(例如，＞1MW)风力涡轮机的工业标准传动系包括分离的齿轮箱和发电机单元，其分别安装到主体上(也通称为底座或底板)。功率从齿轮箱通过柔性“高速”轴联接传输到发电机。此布置迫使齿轮箱和发电机物理上彼此远离，并要求齿轮箱的输出轴和发电机的输入轴都分别由齿轮箱轴承和发电机轴承各自支承。

常使用热交换器来耗散发电机和/或齿轮箱运行期间产生的热。热交换器可包括马达驱动的风扇，其推动热交换器元件上的空气。典型地，齿轮箱热交换器(例如，油到水)连接到齿轮箱上，而发电机热交换器(例如，空气到空气)安装到发电机上。这些热交换器以及它们的风扇马达消耗宝贵的功率。

发明内容

根据本发明的一个方面，风力涡轮机提供成具有至少一个发电机，并且至少一个鼓风机马达连接到发电机上。鼓风机马达配置成使风扇旋转，用来使空气流通到发电机上。鼓风机马达连接到发电机上，以便发电机的可变功率输出引起鼓风机马达的可变功率输出和风扇的可变速度。

根据本发明的另一个方面，风力涡轮机提供成具有齿轮箱以及至少一个发电机。至少一个鼓风机马达连接到发电机上，并配置成使风扇旋转，用来使空气流通到齿轮箱和发电机的至少其中一个上。该鼓风机马达连接到发电机上，以便发电机的可变功率输出引起鼓风机马达的可变功率输出和风扇的可变速度。

附图说明

图1是一个示例性风力涡轮机的透视性图示；

图2是一个已知的风力涡轮机的简化、横截面图示；

图3是一个已知冷却系统的图示，此处来自功率转换器的功率输出被用来驱动鼓风机马达；

根据本发明的一个方面，图4是改善的冷却系统的图示，此处鼓风机马达被直接连接到发电机输出端子上；

图5是图表的图示，该图表显示了对于图3和图4中图示的系统鼓风机速度与发电机速度之间的关系；

图6是图表的图示，该图表显示了对于图3和图4中图示的系统鼓风机功率与发电机速度之间的关系；

根据本发明的另一个方面，图7是改善的冷却系统的图示，此处鼓风机马达被直接连接到发电机的绕组上；

根据本发明的又一个方面，图8是改善的冷却系统的图示，此处可熔连接被连接在鼓风机马达和发电机之间；

根据本发明的一个方面，图9是改善的冷却系统的图示，此处变压器被联接在鼓风机马达和发电机之间；以及

根据本发明的又另一个方面，图10是改善的冷却系统的图示，此处多个鼓风机马达可被连接到发电机的输出上。

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