專利名稱：立軸風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電能的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
立軸風(fēng)力渦輪機(jī)已為人們所熟知，并且包括安裝成繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)翼 或葉片。翼在風(fēng)的作用下旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)(cause)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生電能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了立軸風(fēng)力渦輪機(jī)的另一種布局，該布局比現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)更有技術(shù) 優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)中，渦輪機(jī)葉片繞水平軸旋轉(zhuǎn)并且發(fā)電機(jī)安裝在豎直支撐塔的頂部。更具體而言，本發(fā)明提供下述立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)包括支撐塔；至少一個(gè) 翼，其安裝成繞支撐塔旋轉(zhuǎn)；以及發(fā)電機(jī)，其包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件，其中轉(zhuǎn)子組件位于 定子組件的徑向外側(cè)，并且所述至少一個(gè)翼固定于轉(zhuǎn)子組件，以便在翼繞支撐塔旋轉(zhuǎn)時(shí)帶 動(dòng)轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子組件旋轉(zhuǎn)。由于本發(fā)明中發(fā)電機(jī)優(yōu)選地布置在支撐塔的下部，因此與現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)相比， 本發(fā)明能提供某些優(yōu)點(diǎn)。由此，發(fā)電機(jī)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移到支撐塔的下部。由于降低了支撐塔的 重心，因此能提供更高的穩(wěn)定性，并且能夠簡(jiǎn)化支撐塔自身的構(gòu)造。將發(fā)電機(jī)布置在支撐塔的下部，更便于訪問以進(jìn)行維護(hù)和修理，這對(duì)于離岸風(fēng)力 渦輪機(jī)尤為重要。同時(shí)更容易訪問變流器、濾波器和用于將發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的電能 傳輸至供電網(wǎng)或電力網(wǎng)的電力連接件等。訪問平臺(tái)可以圍繞支撐塔設(shè)置在發(fā)電機(jī)附近。本發(fā)明轉(zhuǎn)子組件和定子組件的特殊布局具有其它益處。應(yīng)當(dāng)注意，具有適當(dāng)?shù)燃?jí) 的某些類型發(fā)電機(jī)(尤其是永磁發(fā)電機(jī))的定子組件的外徑接近支撐塔的外徑。因此，定 子組件形成為支撐塔的結(jié)構(gòu)部件。換句話說，定子組件可以與支撐塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)造在物理上 合成一體，并且可選地具有承載能力。定子組件可以限定穿過支撐塔的訪問通道的一部分。在本發(fā)明的尤其優(yōu)選方面中，定子組件形成為與支撐塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)造在物理上合成 一體的大致圓柱形結(jié)構(gòu)，并且定子組件具有能夠?qū)χ嗡纳喜亢?或定子組件自身的組 成部件進(jìn)行訪問的內(nèi)部空間。內(nèi)部空間可以與貫穿支撐塔的通用訪問通道對(duì)齊，并且可以 形成為它的一部分。至少一個(gè)翼的上端可以固定于軸環(huán)(collar)或者安裝為繞支撐塔旋轉(zhuǎn)的其它合 適的結(jié)構(gòu)。軸環(huán)優(yōu)選地布置在支撐塔的上部。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子組件和定子組件由徑向空氣間隙隔開，并且可以設(shè)置用于在轉(zhuǎn)子組 件相對(duì)于定子組件旋轉(zhuǎn)期間保持徑向空氣間隙的部件(例如，滾柱軸承或墊片)?？梢杂眠m 用的蓋子來遮擋轉(zhuǎn)子組件和用于保持徑向空氣間隙的部件，使它們不受氣候的影響。發(fā)電機(jī)可以是以下永磁發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子組件具有多個(gè)永久磁體(通常布置在轉(zhuǎn)子組 件的徑向內(nèi)表面)，并且定子組件包括多個(gè)定子繞組。然而，容易理解，可以根據(jù)特定要求來
3使用其它類型的發(fā)電機(jī)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的離岸風(fēng)力渦輪機(jī)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖1，離岸立軸風(fēng)力渦輪機(jī)包括具有基部加的豎直支撐塔2，通常，基部加 通過伸入海底一定深度的地基(未示出)而固定于海底。一對(duì)翼4安裝成繞支撐塔2旋轉(zhuǎn)。容易理解，可以根據(jù)環(huán)境使用適合數(shù)量的翼。各 個(gè)翼4包括固定于軸環(huán)6的上端如和固定于轉(zhuǎn)子組件8的下端4b。例如，通過諸如徑向軸 承等任何適用的部件將軸環(huán)6安裝成繞支撐塔2相對(duì)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子組件8在其徑向內(nèi)表面上包括多個(gè)永久磁鐵(未示出)。轉(zhuǎn)子組件8布置在 定子組件10的徑向外側(cè)，定子組件10包括多個(gè)定子繞組(未示出)。定子組件的徑向外表 面IOa通過小的徑向空氣間隙12與轉(zhuǎn)子組件8隔開。為了提高清晰度，圖1中放大地示出 了空氣間隙12。空氣間隙12由安裝在轉(zhuǎn)子組件8上的滾柱軸承結(jié)構(gòu)14與支撐塔2的外表面上的 環(huán)形支撐面(未示出)一起保持。因此，將轉(zhuǎn)子組件8安裝成繞支撐塔2相對(duì)于定子組件 10旋轉(zhuǎn)。也可以使用保持空氣間隙的其它方法。用固定于支撐塔2外表面的成角度的蓋16將轉(zhuǎn)子組件8和滾柱軸承結(jié)構(gòu)14遮住， 使其不受氣候影響。訪問平臺(tái)18設(shè)置在支撐塔2的下部周圍，以易于訪問轉(zhuǎn)子組件8，進(jìn)行維護(hù)和修理。定子組件10與支撐塔2的壁2b在物理上合成一體，并且是支撐塔的結(jié)構(gòu)部件和 承載部件。這在實(shí)踐中是能夠?qū)崿F(xiàn)的，因?yàn)榭梢允苟ㄗ咏M件10的外徑IOa與支撐塔2上特 定軸向位置處的外徑相同或非常相近。定子組件10具有限定內(nèi)部空間IOc的內(nèi)圓柱表面 10b。通用訪問通道2c豎直貫穿支撐塔2，并且定子組件10的內(nèi)部空間IOc與該訪問通 道對(duì)齊并形成該通道的一部分。訪問通道能夠使工作人員或工程師借助于諸如梯子和工作 臺(tái)等內(nèi)部結(jié)構(gòu)(未示出)到達(dá)支撐塔2的上部。訪問通道也能夠使材料或設(shè)備利用絞車或 電梯(未示出)貫穿支撐塔2而上升。因此，當(dāng)工作人員或工程師在支撐塔內(nèi)部利用通用 訪問通道2c向上爬時(shí)，將經(jīng)過定子組件10的內(nèi)部空間10c。由于可以從內(nèi)部空間IOc經(jīng)由 例如內(nèi)圓柱表面IOb上適用的嵌板或開口來訪問定子組件的各部件，因此有助于對(duì)定子組 件10進(jìn)行修理或維護(hù)。雖然圖1中示出了限定內(nèi)部空間IOc的內(nèi)圓柱表面IOb具有與通用訪問通道2c 的其余部分相同的直徑，但容易理解，在一些情況下可以通過定子組件10來進(jìn)一步限制訪 問。換句話說，根據(jù)定子組件的尺寸和構(gòu)造，通過定子組件10來提供訪問的部件可以比通 用訪問通道2c的其余部分窄。如果定子組件10的主要功能只是在對(duì)定子組件進(jìn)行修理或維護(hù)時(shí)提供對(duì)內(nèi)部空 間IOc的訪問，則通用訪問通道2c也可以在定子組件10處或剛好在其之上結(jié)束。
可以在支撐塔的壁2b上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)入口(未示出)，以使工作人員或工程師 能夠到達(dá)通用訪問通道2c和訪問平臺(tái)18。與傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)不同，本發(fā)明的所有各種變流器和與定子組件10有關(guān)的控制 電路(未示出)，以及用于將永磁發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能傳輸至供電網(wǎng)或電力網(wǎng)的電力連接件， 都布置在支撐塔2的底部，因而易于訪問。支撐塔2必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度來支撐滿足各種預(yù)期操作條件的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn) 部件(g卩，翼、軸環(huán)、轉(zhuǎn)子組件和滾柱軸承結(jié)構(gòu))。然而，與現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)相比，本文所提出 的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，機(jī)械上更簡(jiǎn)單，從而構(gòu)造起來更便宜，并且維護(hù)費(fèi)用更低。使用時(shí)，流經(jīng)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)使翼4繞支撐塔2旋轉(zhuǎn)(即，翼繞豎直軸旋轉(zhuǎn))。軸 環(huán)6和轉(zhuǎn)子組件8固定于翼4的端部并且隨著翼4旋轉(zhuǎn)。技術(shù)人員已熟知，當(dāng)轉(zhuǎn)子組件8 相對(duì)于定子組件10旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電能。然后，電能由整流器進(jìn)行調(diào)制、過濾并且 經(jīng)由電力連接件和外部傳輸線供應(yīng)至供電網(wǎng)或電力網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，包括 支撐塔⑵；至少一個(gè)翼G)，其安裝成繞所述支撐塔(2)旋轉(zhuǎn)；以及 發(fā)電機(jī)，其包括轉(zhuǎn)子組件(8)和定子組件(10)；其中，所述轉(zhuǎn)子組件⑶布置在所述定子組件(10)的徑向外側(cè)，并且所述至少一個(gè)翼 (4)固定于所述轉(zhuǎn)子組件(8)，以使所述翼(4)繞所述支撐塔( 旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)子組件 (8)相對(duì)于所述定子組件(10)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述定子組件(10)限定穿過所述支撐塔O)的訪問通道Oc、10c)的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中， 所述定子組件(10)是所述支撐塔O)的結(jié)構(gòu)部件。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中， 所述至少一個(gè)翼的下端固定于所述轉(zhuǎn)子組件(8)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子組件(8)和所述定子組件(10)布置在所述支撐塔O)的下部。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述至少一個(gè)翼的上端Ga)固定于軸環(huán)(6)，該軸環(huán)安裝成繞所述支撐塔(2)旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中， 所述軸環(huán)(6)布置在所述支撐塔O)的上部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中， 所述轉(zhuǎn)子組件(8)和所述定子組件(10)通過徑向空氣間隙(1 隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，還包括，在所述轉(zhuǎn)子組件(8)相對(duì)于所述定子組件(10)旋轉(zhuǎn)的期間，用于保持所述徑向空氣間 隙(12)的部件(14)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子組件(8)為永磁式轉(zhuǎn)子組件，并且所述定子組件(10)包括多個(gè)定子繞組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有豎直支撐塔(2)的立軸風(fēng)力渦輪機(jī)。至少一個(gè)翼或葉片(4)安裝成可繞支撐塔旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)，尤其是永磁發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子組件(8)和定子組件(10)。至少一個(gè)翼(4)固定于轉(zhuǎn)子組件(8)，以便在翼繞支撐塔(2)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子組件(10)旋轉(zhuǎn)。定子組件(10)形成為支撐塔(2)的結(jié)構(gòu)部件，并且限定了貫穿支撐塔的豎直訪問通道(2c、10c)的一部分，以便在維護(hù)和修理時(shí)進(jìn)行訪問。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102099574SQ200980124168
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者彼得·弗賴爾·溫特沃斯 申請(qǐng)人:科孚德機(jī)電技術(shù)有限公司