专利名称：风力涡轮机辅助单元、风力涡轮机及其装配方法
技术领域：
本发明涉及一种风力涡轮机辅助单元。
背景技术：
通常，风力涡轮机包括竖直结构；吊舱，该吊舱安装为在竖直结构的顶部上旋转；叶片组件，该叶片组件用于将风的动能转化为旋转；以及旋转电机，该旋转电机用于将旋转转化为供给到电力网(electric power grid)的电能。除了旋转电机以外,风力润轮机还包括多个例如电的、电子的以及机械装置以将产生的电能以正确的频率和相位供给到网中。吊舱内部可用的空间有时由于以下原因而很有限由于吊舱的最大允许宽度，其尺寸影响涡轮机的空气动力学轮廓；由于重量问题；并且由于与吊舱的构造以及涡轮机自身的结构的问题。而且，在涡轮机安装好以后为了增加涡轮机的电能，甚至要求更多的空间，超出了设计阶段计算的尺寸之外。换句话说，吊舱内部的空间通常不足以容纳对于操作涡轮机来说所需的所有装置。沿着竖直结构的内部安装装置的一种已知解决方案具有以下缺点，即，减小了用于工人进入、维修装置和备件的结构的内部空间。另一个已知解决方案是将装置安装在竖直结构的外部，靠近涡轮机的基部，该解决方案的缺点是，需要很长、很大横截面、低电压的缆线连接连接旋转电机。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种设计为用于消除现有技术中的缺点的风力涡轮机辅助单元。根据本发明，提供了一种用于包括吊舱和旋转电机的风力涡轮机的辅助单元，该辅助单元包括框架，该框架设计为连接至风力涡轮机的吊舱并且限定用于容纳用于调节由所述旋转电机产生的电能的至少一个装置的辅助室；以及桥式起重机，该桥式起重机用于在辅助室的内部和外部操作所述装置。根据本发明的辅助单元通过提供其中容纳涡轮机操作装置的辅助室而提供了靠近吊舱和旋转电机的空间。在辅助单元装配至吊舱后，该装置因此便定位在旋转电机附近，因此解决了由涡轮机内部的有限操作空间造成的问题，并且不需要长的电缆。此外，通过本发明，可以利用桥式起重机操作该装置，以便更快速、更容易地维修和安装。根据本发明的辅助单元还可以有利用于改进提高现有的风力涡轮机。在一个优选的实施方式中，该辅助单元包括底板；和形成在底板中的底部开口以允许装置的通过。借助于本发明，能够使用桥式起重机将该装置插入辅助单元中或者从辅助单元移除，而无需穿过竖直结构，而是直接地从该结构的外部经过，从而简化了首次安装、维修和装配。在一个优选的实施方式中，该框架包括相互平行的至少一个顶部梁和至少一个底部梁。在一个优选的实施方式中，该桥式起重机包括形成所述框架的整体部分的引导件。在一个优选的实施方式中，该引导件在底板上延伸，并且比所述底板更长以便部分地延伸到吊舱内部。借助于本发明，辅助单元可以被装配至吊舱以将辅助室邻近吊舱定位并且因此使至少一个装置邻近旋转电机定位。此外，可以在该装置装配在该辅助单元内部之前或之后装配该辅助单元。在一个优选的实施方式中，辅助室具有用于容纳多个装置的后座和侧座。借助本发明，在辅助单元装配至吊舱后，多个装置便邻近旋转电机定位，因此能量更有效地从旋转电机传导到所述多个装置。本发明的另一个目的是提供一种设计为用于消除现有技术中的缺点的风力涡轮机。根据本发明，提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括竖直结构；吊舱，该吊舱以旋转的方式安装至竖直结构；旋转电机；以及辅助单元，该辅助单元包括框架，所述框架可移除地连接至风力涡轮机的吊舱；辅助室，该辅助室用于容纳至少一个装置；以及桥式起重机，该桥式起重机用于在辅助室的内部和外部操作该装置。借助本发明，风力涡轮机具有用于将至少一个装置邻近旋转电机定位以增强涡轮机效率的辅助室。本发明还提供改进以便增强现有的风力涡轮机。此外，可以使用桥式起重机将该装置插入辅助室中或者从辅助室移除，无需穿过竖直结构，而是直接地从该结构的外部经过，从而简化了首次安装、维修和装配。在一个优选的实施方式中，吊舱具有至少一个开口，用于将辅助单元的部分容纳在吊舱中。借助本发明，该辅助单元可移除地连接至吊舱，以增强风力涡轮机的灵活性。实际上，在首次安装时，可在地面上将该装置安装至辅助单元，并且然后将该辅助单元装配至吊舱；或者可将辅助单元装配至吊舱，然后使用桥式起重机将该装置装配至辅助单元。风力涡轮机在维修方面也更加灵活，因此减小了停机时间和维修成本。在一个优选的实施方式中，桥式起重机包括限定框架的一部分并且部分地在吊舱内部延伸的引导件。借助本发明，桥式起重机能够移动，并且从而在吊舱内部操作该装置或其它单元，因此改进了操作性并且简化了首次安装和维修。在本发明的一个优选的实施方式中，所述弓I导件在竖直结构上延伸以使桥式起重机能够在竖直结构内部执行装载和卸载操作。借助于本发明，桥式起重机可以通过吊舱将该装置从竖直结构移动至辅助单元，并且反之亦然，因此大大地提高了装置在装配和维修阶段的可操作性，并且因此总体上简化了装配和操作工作。
本发明的另一个目的是提供一种设计为用于消除现有技术中的缺点的风力涡轮机装配方法。根据本发明，提供了一种风力涡轮机的装配方法，该风力涡轮机包括竖直结构；吊舱；以及辅助单元，该辅助单元包括设计为装配至吊舱的框架；该方法包括以下步骤将旋转电机装配至吊舱；将装置装配至框架；以及将辅助单元的框架装配至吊舱。本发明通过使得在设计上更模块化而提供风力涡轮机的简化装配，并且由于这提供的尺寸节约而减少构造成本。本发明还具有能够使所有的连接和测试都在地面上执行的优点，即，与离地面数米的情况相比，更快速、更容易、具有更多的工作空间，并且在更安全的工作条件中操作。
下面将通过实例参考附图来描述本发明的一些非限定性的实施例，在附图中图1示出了根据本发明的风力涡轮机和辅助单元的部分阴影线的侧视图，为了清楚起见移除了一些部件；图2示出了图1中的细节的立体图；图3示出了图1中的细节的俯视平面图；图4示出了图1替换实施例的立体图。
具体实施例方式在图1中用附图标记I表示作为整体的用于产生电能的风力涡轮机，所述风力涡轮机包括竖直结构2 ;吊舱3 ;旋转电机4 ;轮毂5 ;以及三个叶片6(图1中仅示出了两个)。吊舱3被安装成相对于竖直结构2围绕轴线Al旋转，并且轮毂5相对于吊舱3围绕轴线A2旋转。旋转电机4包括部分地限定吊舱3 (或者更确切地说，限定吊舱3的外壳)的定子7 ；以及刚性地连接至所述轮毂5的转子8。并且一轴承定位在定子7与转子8之间，靠近轮毂5与转子8的连接部。定子7包括管状本体10，以及围绕轴线A2布置且装配至管状本体10的多个主动定子部分；以及转子8，该转子8包括管状本体12，以及围绕轴线A2布置且装配至管状本体12的多个主动转子部分.主动定子部分和主动转子部分平行于轴线A2延伸，面向彼此定位且被一间隙分开，并且相对于相应的管状本体10和12轴向地可插入以及可移除。在示出的实例中，旋转电机4是同步的、永磁电机；每个主动定子部分均由耦接至线圈(未示出)的磁性引导件限定；并且每个主动转子部分均由耦接至永磁体的磁性引导件限定。如图2中所不，吊舱3包括外壳13,所述外壳又包括底部吊舱部分14和顶部吊舱部分15，在二者中均形成有开口 16。吊舱部分14和15可以被独立地运送并且在风力涡轮机I的安装位置处装配。吊舱3包括用于连接至竖直结构2的枢轴的凸缘18。更具体地说，吊舱3的底部部分14包括用于连接至枢轴的凸缘18，并且顶部15连接至底部部分14。参照附图，风力涡轮机I包括辅助单元30，其具有用于连接至风力涡轮机I的吊舱3的框架31 ;以及三个装置32、33、34，用于调节旋转电机4产生的用于供给到电力网的电能。辅助单元30包括形成在框架31中的辅助室，用以容纳装置32、33、34，并且所述辅助室包括后座35以及两个侧座36、37。电能调节装置33是容纳在辅助室中的后座35中的变压器(electrictransformer)。装置32和34是容纳在相应侧座36和37中的开关转换器(switch converter),并且用于转换来自旋转电机的用于供给到能量网的电能的电量(诸如电压和/或频率和/或电流)。辅助单元30包括用于操作装置32、33、34的桥式起重机39。并且框架31包括部分地安装在吊舱3内部的顶部中央梁40，并且其限定桥式起重机39的引导件38。引导件38沿着辅助单元30且延伸到吊舱3内部以便允许桥式起重机39在辅助室和吊舱3的内部操作装置32、33、34。换句话说，桥式起重机39可移动地连接至顶部中心梁40。框架31包括相互平行并且具有相应端部43和44的顶部梁41和底部梁42 ;顶部梁41通过开口 16固定在吊舱3的内部；并且底部梁42固定在吊舱的外部。吊舱3具有形成在吊舱3的顶部15中的开口 45，并且所述开口沿着吊舱3的整个长度平行于轴线A2延伸以容纳顶部中心梁40。换句话说，顶部中心梁40在吊舱3的整个长度上插入到开口 45内部，以使辅助单兀30大部分地在吊舱3的外部延伸。连接至顶部中心梁40的桥式起重机39被设计为从第一位置移动到第二位置，在第一位置中桥式起重机39位于吊舱3的内部并且邻近旋转电机4，在第二位置中桥式起重机39位于顶部中心梁40的一个端部处，位于吊舱3的外部且在后座35的上方。辅助单元30还包括底板46，该底板定位在辅助单元30的底侧上且连接至框架31以允许维修工人的通过。辅助单元30具有形成在底板46中且由可移除的舱盖封闭的底部开口 49，以允许使用桥式起重机39将装置32、33、34插入到辅助单元中以及移至辅助单元30之外。也能够使用桥式起重机39通过吊舱3和竖直结构2中的通道将装置32、33、34插入和移除。辅助单元30还包括连接至顶部中心梁40的外部可逆连接装置50，以利用起重机或类似装置操作辅助单元30。辅助单元30还包括外部壳体(未示出)，该外部壳体围住辅助室和框架31以保护装置32、33、34和辅助室内的其它装置远离外部因素。当构造辅助单元30时，在使用起重机将辅助单元30固定至吊舱3之前将装置32，33，34装配至框架31。这具有以下点使所有连接和测试都能够在地面上执行，与远离地面数米的情况相比较，允许工人具有更多的自由移动空间，并且因此简化了维修，并且减少了维修时间、停工时间和成本。根据在维修期间优选采用的另一个操作模式，在框架31装配至吊舱3以后装置32、33、34安装至框架31。更具体地说，装置32、33、34被附接至桥式起重机39并且通过底部开口 49被提升到框架31中。这简化了装置32、33、34的维修和替换。
在图4中示出的优选实施方式中，框架31被分成为顶部框架部分55 ;两个侧框架部分56、57，每侧一个；以及后框架部分58。顶部框架部分55通过紧固装置59连接至两个侧框架部分56、57 ;后部框架部分58通过紧固装置59连接至侧框架部分56，57 ;顶部框架部分55包括桥式起重机39、引导件38以及顶部中心梁41 ;后框架部分58限定后座35 ；并且侧框架部分56和57包括顶部梁41和底部梁42，且限定相应的侧座36和37。框架部分55、56、57、58被独立地运送并且随后在安装位置处装配至框架31中。借助于本发明，辅助单元30能够装配至吊舱3的外部，邻近旋转电机4，因此解决了由风力涡轮I内部的有限操作空间造成的问题，并且不需要长的电缆。更具体地说，使用外部起重机能够使得辅助单元30移动到位置中并且固定至吊舱3，并且还可以有利地改进以提闻现有的风力润轮机。显然，在不偏离所附权利要求的范围的情况下可以对本文中描述的装置和方法做出改变。
权利要求
1.一种用于风力涡轮机(I)的辅助单元，所述风力涡轮机包括吊舱(3)和旋转电机(4);所述辅助单元(30)包括框架(31)，所述框架被设计为连接至所述风力涡轮机(I)的所述吊舱(3)且限定有辅助室，所述辅助室用于容纳用于调节由所述旋转电机(4)产生的电能的至少一个装置(32、33、34);以及桥式起重机(39)，所述桥式起重机用于在所述辅助室的内部和外部操作所述装置(32、33、34)。
2.根据权利要求1所述的辅助单元，还包括底板(46);以及形成在所述底板(46)中的底部开口(49)，以允许所述装置(32、33、34)的通过。
3.根据权利要求1所述的辅助单元，其中，所述框架(31)包括相互平行的至少一个顶部梁(41)和至少一个底部梁(42)。
4.根据权利要求1所述辅助单元，其中，所述桥式起重机(39)包括形成所述框架(31)的整体部分的引导件(38)。
5.根据权利要求4所述的辅助单元，其中，所述引导件(38)在底板(46)上延伸，并且比所述底板(46)长以便部分地延伸到所述吊舱(3)的内部。
6.根据权利要求1所述的辅助单元，其中，所述辅助室具有用于容纳多个装置(32、33、34)的后座(35)和侧座(36、37)。
7.根据权利要求1所述的辅助单元，其中，所述框架(31)被分成为框架部分(55、56、57、58)，所述框架部分相互连接并且限定所述辅助室。
8.一种风力涡轮机，其包括竖直结构(2);吊舱(3)，所述吊舱以旋转的方式装配至所述竖直结构(2);旋转电机(4);以及辅助单元(30)，所述辅助单元包括可移除地连接至所述风力涡轮机(I)的所述吊舱(3)的框架(31);辅助室，所述辅助室用于容纳至少一个装置(32、33、34);以及桥式起重机(39)，所述桥式起重机用于在所述辅助室的内部和外部操作所述装置(32、33、34)。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机，其中，所述吊舱(3)具有至少一个开口(16，45)，以使所述辅助单元(30)的部分容纳在所述吊舱(3)中。
10.根据权利要求8所述的风力涡轮机，其中，所述桥式起重机(39)包括引导件(38)，所述引导件限定所述框架(31)的部分且部分地延伸至所述吊舱(3)内部。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机，其中，所述引导件(38)在所述竖直结构(2)上延伸以使所述桥式起重机(39)能够在所述竖直结构(2)内部执行装载和卸载操作。
12.根据权利要求8所述的风力涡轮机，其中，所述吊舱(3)被分成为相互连接的吊舱部分(14)和另一吊舱部分(15)。
13.一种风力涡轮机装配方法，所述风力涡轮机包括竖直结构(2);吊舱(3);以及辅助单元(30)，所述辅助单元包括设计为装配至所述吊舱(3)的框架(31);所述方法包括以下步骤将旋转电机(4 )装配至所述吊舱(3 );将装置(32、33、34 )装配至所述框架(31);以及将所述辅助单元(30 )的所述框架(31)装配至所述吊舱(3 )。
全文摘要
本发明提供了一种用于风力涡轮机(1)的辅助单元、以及风力涡轮机和风力涡轮机装配方法。该风力涡轮机包括吊舱(3)和旋转电机(4)；所述辅助单元(30)包括框架(31)，所述框架被设计为连接至所述风力涡轮机(1)的所述吊舱(3)并且限定有辅助室，所述辅助室用于容纳用于调节由所述旋转电机(4)产生的电能的至少一个装置(32、33、34)；以及桥式起重机(39)，所述桥式起重机用于在所述辅助室的内部和外部操作所述装置(32、33、34)。
文档编号F03D11/00GK102996365SQ20121033081
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者马特奥·卡萨扎 申请人:威力克有限公司