專利名稱：帶有直接連接的可變速鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的系統(tǒng)一般地涉及改善的冷卻系統(tǒng)。更具體地，該系統(tǒng)涉及用于風(fēng)力渦 輪機(jī)中的發(fā)電機(jī)和/或齒輪箱的改善的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)通常被認(rèn)為是由太陽對大氣的不均勻加熱、地球表面的不平整以及地球的轉(zhuǎn)動(dòng) 引起的一種形式的太陽能。風(fēng)流型被地球的地形、水體以及植物所改變。術(shù)語“風(fēng)能”或“風(fēng) 力”描述通過其使用風(fēng)來旋轉(zhuǎn)軸并隨后產(chǎn)生機(jī)械功或電力的過程。典型地，風(fēng)力渦輪機(jī)用來將風(fēng)中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。此機(jī)械功可用于特定的任 務(wù)(例如磨麥或泵水)或者發(fā)電機(jī)可將此機(jī)械功(即，軸的旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)換成電力。風(fēng)力渦輪機(jī) 常包括空氣動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)(例如，葉片)，用于將空氣的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))， 其然后用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電功率。來自發(fā)電機(jī)的功率輸出與風(fēng)速的立方成比例。當(dāng)風(fēng)速加倍 時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量幾乎增長八倍。大部分商業(yè)可獲得的風(fēng)力渦輪機(jī)采用齒輪傳動(dòng)系來將渦輪機(jī)葉片連接到電力發(fā) 電機(jī)上。風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)葉片，其使低速軸旋轉(zhuǎn)，低速軸饋入具有較高速度輸出軸的齒輪箱。 此較高速度輸出軸連接到產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)上。齒輪傳動(dòng)旨在提高機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度。用于大型(例如，> 1MW)風(fēng)力渦輪機(jī)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)系包括分離的齒輪箱和發(fā)電 機(jī)單元，其分別安裝到主體上(也通稱為底座或底板)。功率從齒輪箱通過柔性“高速”軸 聯(lián)接傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)。此布置迫使齒輪箱和發(fā)電機(jī)物理上彼此遠(yuǎn)離，并要求齒輪箱的輸出軸 和發(fā)電機(jī)的輸入軸都分別由齒輪箱軸承和發(fā)電機(jī)軸承各自支承。常使用熱交換器來耗散發(fā)電機(jī)和/或齒輪箱運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱。熱交換器可包括 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，其推動(dòng)熱交換器元件上的空氣。典型地，齒輪箱熱交換器(例如，油到水) 連接到齒輪箱上，而發(fā)電機(jī)熱交換器(例如，空氣到空氣)安裝到發(fā)電機(jī)上。這些熱交換器 以及它們的風(fēng)扇馬達(dá)消耗寶貴的功率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，風(fēng)力渦輪機(jī)提供成具有至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，并且至少一個(gè) 鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)連接到發(fā)電機(jī)上。鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)配置成使風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，用來使空氣流通到發(fā)電機(jī)上。 鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)連接到發(fā)電機(jī)上，以便發(fā)電機(jī)的可變功率輸出引起鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)的可變功率輸出 和風(fēng)扇的可變速度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，風(fēng)力渦輪機(jī)提供成具有齒輪箱以及至少一個(gè)發(fā)電機(jī)。 至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)連接到發(fā)電機(jī)上，并配置成使風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，用來使空氣流通到齒輪箱和 發(fā)電機(jī)的至少其中一個(gè)上。該鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)連接到發(fā)電機(jī)上，以便發(fā)電機(jī)的可變功率輸出引 起鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)的可變功率輸出和風(fēng)扇的可變速度。


圖1是一個(gè)示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視性圖示；圖2是一個(gè)已知的風(fēng)力渦輪機(jī)的簡化、橫截面圖示；圖3是一個(gè)已知冷卻系統(tǒng)的圖示，此處來自功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出被用來驅(qū)動(dòng)鼓 風(fēng)機(jī)馬達(dá)；根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，圖4是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)被直接 連接到發(fā)電機(jī)輸出端子上；圖5是圖表的圖示，該圖表顯示了對于圖3和圖4中圖示的系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)速度與發(fā) 電機(jī)速度之間的關(guān)系；圖6是圖表的圖示，該圖表顯示了對于圖3和圖4中圖示的系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)功率與發(fā) 電機(jī)速度之間的關(guān)系；根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，圖7是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)被直 接連接到發(fā)電機(jī)的繞組上；根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，圖8是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處可熔連接被連接 在鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)之間；根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，圖9是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處變壓器被聯(lián)接在鼓 風(fēng)機(jī)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)之間；以及根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)方面，圖10是改善的冷卻系統(tǒng)的圖示，此處多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬 達(dá)可被連接到發(fā)電機(jī)的輸出上。部件列表
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括 至少一個(gè)發(fā)電機(jī)G80)；連接到所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)上的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)G10)，所述至少一個(gè)鼓 風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)配置成使至少一個(gè)風(fēng)扇(415)旋轉(zhuǎn)，以使空氣流通到所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī) (480)上；其中所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)連接到所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)上，以便所述 至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)的可變功率輸出導(dǎo)致所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)的可變功率輸 出，以及所述至少一個(gè)風(fēng)扇G15)的可變速度。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括 渦輪機(jī)控制器(440)；連接在所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)和所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)之間的至少一個(gè) 開關(guān)G30)，所述至少一個(gè)開關(guān)(430)可操作以控制從所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)到所述至 少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)G10)的功率輸送；其中所述渦輪機(jī)控制器(440)連接到所述至少一個(gè)開關(guān)(430)上，以控制所述至少一 個(gè)開關(guān)G30)的操作，從而啟動(dòng)或停止所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)G10)的運(yùn)行。
3.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī) 馬達(dá)(410)在所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出和功率變換器(420)的輸入之間的點(diǎn)處連接到所 述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)上。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī) (480)包括多個(gè)繞組(782)，并且其中所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)通過分接頭(784)連 接到所述繞組(782)的至少一部分上，以通過所述繞組獲得比最大電壓水平輸出更低的電 壓水平。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)鼓風(fēng) 機(jī)馬達(dá)G10)為以下中的至少一個(gè)用于發(fā)電機(jī)熱交換器O90)的鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)和用于齒輪箱熱交換器065)的鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括連接在所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)和所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)之間的至少一個(gè) 可熔連接(850)；其中，所述至少一個(gè)可熔連接(850)起作用以在鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)失效的情況下保護(hù)發(fā)電機(jī) 繞組(882)。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括連接在所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)和所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)之間的至少一個(gè) 變壓器(960)；其中，所述至少一個(gè)變壓器(960)將來自所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)G80)的電壓轉(zhuǎn)換成所 述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)所需的電壓。
8.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，包括齒輪箱O60)； 至少一個(gè)發(fā)電機(jī)O80)；連接到所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(觀0)上的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)G10)，所述至少一個(gè)鼓 風(fēng)機(jī)馬達(dá)配置成使至少一個(gè)風(fēng)扇(41 旋轉(zhuǎn)，以使空氣流通到所述齒輪箱(沈0)和所述至 少一個(gè)發(fā)電機(jī)O80)的至少一個(gè)上；其中所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)連接到所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(觀0)上，以便所述 至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(觀0)的可變功率輸出導(dǎo)致所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)的可變功率輸 出，以及所述至少一個(gè)風(fēng)扇G15)的可變速度。
9.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括連接在所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(觀0)和所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)之間的至少一個(gè) 可熔連接(850)；其中，所述至少一個(gè)可熔連接(850)起作用以在鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)失效的情況下保護(hù)發(fā)電機(jī) 繞組(782)。
10.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括連接在所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)和所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)之間的至少一個(gè)變壓器，其中 所述至少一個(gè)變壓器將來自所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)的電壓轉(zhuǎn)換成所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá) 所需的電壓；以及所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)包括多個(gè)繞組，并且其中所述至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)通過分接頭 連接到所述繞組的至少一部分上，以通過所述繞組獲得比最大電壓水平輸出更低的電壓水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有直接連接的可變速鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)，具體而言，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，其具有至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(480)，以及連接到該發(fā)電機(jī)(480)上的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)。該鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)配置成使風(fēng)扇(415)旋轉(zhuǎn)，以使空氣流通到該發(fā)電機(jī)(480)上。該鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)連接到發(fā)電機(jī)(480)上，以便發(fā)電機(jī)(480)的可變功率輸出引起鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)(410)的可變功率輸出和風(fēng)扇(415)的可變速度。
文檔編號F04D13/06GK102072095SQ201010571108
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者J·J·格蘭特, P·L·詹森 申請人:通用電氣公司