用于将空气提供到风力涡轮机的发电机中的过滤器系统的制作方法

本发明涉及风力涡轮机的领域，该风力涡轮机配备有发电机和被配置成用于为风力涡轮机的发电机提供空气的过滤器装置。具体地，本发明涉及一种过滤器装置，该过滤器装置被配置成用于为风力涡轮机的发电机提供空气，其中空气从风力涡轮机的外部通过过滤器装置被提供到发电机中。此外，本发明涉及一种用于布置过滤器装置的方法，该过滤器装置被配置成用于为风力涡轮机的发电机提供空气。

背景技术：

在许多风力涡轮机类型中使用的发电机必须以较高精度工作。在操作中，它们必须保持稳定的工作性能。在操作期间，发电机会由于过滤的产生而生成热量，必须限制该热量，以防止损坏发电机并确保稳定的工作性能。因此，发电机被流体尤其是空气冷却，该流体被引导到发电机中以进行冷却。用过的流体（空气）必须进行清洁，以免其产生污垢和颗粒，这些污垢和颗粒可能会限制冷却质量或可能对发电机内部造成损坏。当将冷却的流体（空气）插入发电机中时，受污染的流体尤其会导致电子故障和生产功率损失。

可能需要保护风力涡轮机的发电机免受受污染流体（特别是脏空气和脏水）的侵蚀，以确保发电机的适当冷却，使得发电机能够有效且可靠地操作。

技术实现要素：

根据独立权利要求的主题可以满足该需求。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种过滤器装置，该过滤器装置被配置成用于为风力涡轮机的发电机提供空气。过滤器装置包括：包括过滤器的壳体、至少一个附接元件，该至少一个附接元件被配置成用于将壳体附接到发电机的驱动端侧，使得空气可通过过滤器引导到发电机中。

根据本发明的另外的方面，提供一种用于布置过滤器装置的方法，该过滤器装置被配置成用于向风力涡轮机的发电机提供空气，该方法包括通过至少一个附接元件将过滤器装置的壳体附接到风力涡轮机的发电机的驱动端侧，使得空气可通过过滤器装置引导到发电机中。

在该文献中，术语“驱动端侧”可以特别地表示发电机的前侧，其中发电机的前侧是最接近风力涡轮机转子（其包括风力涡轮机的叶片）定位的一侧。换句话说，驱动端侧是发电机的一侧，发电机通过该侧联接到风力涡轮机的转子，用于接收风的机械能。发电机的驱动端侧面向风力涡轮机的旋转器和毂。旋转器可以是毂的玻璃纤维盖，并且旋转器可以安装在毂上。

在旋转器和毂之间设置了空间。该设置的空间内部的空气用于由附接在驱动端侧的过滤器装置过滤，并被引导到发电机中。过滤器系统可以位于转子的驱动端处，放置在旋转器和毂之间的空间中。

术语“附接元件”尤其可以表示能够在过滤器装置的壳体和发电机的驱动端侧之间提供连接的元件。通过附接元件，壳体联接到驱动端侧。附接元件可以是在壳体和驱动端侧之间提供刚性且可拆卸的连接的机械元件。根据本发明的过滤器装置可以包括至少一个附接元件，但是过滤器装置还可以包括多个附接元件。附接元件可以形成为使得过滤器装置可以可拆卸地安装到驱动端侧。因此，附接元件可以用于将过滤器装置的壳体附接到发电机的驱动端侧和从发电机的驱动端侧拆卸过滤器装置的壳体。

过滤器装置中使用的过滤器可以是从流体、特别是从空气中主动过滤出不期望的颗粒的部分。过滤器可能能够过滤应该被引导到发电机中的空气，使得可以为发电机提供清洁的空气。过滤器可以由一个部分组成，或者过滤器可以由多个过滤器元件组成。过滤器被设计成使得可以从空气中去除空气的有害颗粒和/或污染物，以确保发电机的可靠操作。过滤器可以由塑料材料或金属材料制成。

过滤器布置在过滤器装置的壳体内部。壳体能够接收至少一个过滤器或多个过滤器元件。

过滤器装置的壳体可以保护过滤器，使得例如风力涡轮机内部进入的水不能与过滤器直接接触。例如，壳体可能能够用作滴水挑檐（dripcap），其中，撞击壳体的水将从壳体的表面流走，并从风力涡轮机的毂上掉落离开壳体。因此，进入的水被引导离开过滤器以防止污染。壳体可以由塑料材料或金属材料制成。

本发明的方面基于如下构思：由于通过冷却流体插入的污垢和颗粒，流体（空气）冷却的发电机易于损坏。此外，其基于如下构思：将过滤器装置的布置位置改变到发电机的驱动端侧，从而可以改善过滤器装置以及冷却系统。与布置在发电机的非驱动端侧的过滤器装置相比，流体（空气）流从发电机的一侧（驱动端侧）被提供至发电机的另一侧。因此，提供了通过发电机的空气流，而不是从一侧通过发电机并返回至同一侧的空气流。因此，可以简化空气流并同时可以改善发电机的功率输出。

为此目的，使用过滤器装置，该过滤器装置附接到发电机的驱动端，从而可以为发电机提供更好的冷却。通过使空气从发电机的前侧（驱动端侧）而不是从发电机的后侧（非驱动端侧）流入发电机中，可以实现更好的冷却，从而使空气被直接引导通过发电机。此外，作为有利效果，通过使用附接到发电机的驱动端的过滤器装置，可以从发电机生成更多的功率输出。

根据本发明的另外的实施例，附接元件可以是磁体元件。磁体元件可以紧固到壳体并且可以在过滤器装置的壳体与发电机的驱动端侧之间提供磁性接触。根据本发明的该方法，至少驱动端侧包括磁性材料，磁体元件可以附接到该磁性材料。例如，发电机的驱动端侧可以至少在磁体元件可附接到驱动端的位置处包括磁性材料，使得驱动端侧的仅一部分必须由磁性材料制成。驱动端侧也可以包括相应的磁体元件，该磁体元件附接到驱动端并且其可以被配置成用于接收过滤器装置的磁体元件。此外，驱动端侧可以由金属材料制成，从而可以产生与磁性附接元件的磁性相互作用。

通过使用磁体元件，可以不再使用夹具或螺钉，从而不会在驱动端侧产生应力。驱动端侧处的应力是由必须通过驱动端侧形成接触的夹具或螺钉引起的。通过使用磁性附接元件来克服这种应力。此外，当使用磁体时，壳体可以非常快速地附接，因为不必使用任何工具来通过磁性附接元件来附接过滤器装置的壳体。

根据本发明的另外的实施例，过滤器装置还包括适配器元件，该适配器元件包括至少一个附接元件，其中该适配器元件具有附接到壳体的第一侧。适配器元件具有第二侧，该第二侧可通过附接元件附接到风力涡轮机，其中第一侧和第二侧彼此相对。此外，适配器元件包括从第一侧延伸到第二侧的开口，并且被配置成用于将空气从过滤器引导至发电机。

适配器元件可以形成为能够在过滤器装置的壳体与发电机的驱动端侧之间提供机械连接的部分。待被过滤的空气被引导通过过滤器装置的壳体内部的过滤器。在经过过滤器之后，空气被引导通过适配器元件，特别是通过适配器元件的开口进入发电机中。适配器元件可以通过夹具和/或螺钉联接到壳体。特别地，适配器元件的第一侧可以通过夹具和/或螺钉联接到壳体。适配器元件的第二侧可以包括附接元件，过滤器装置可以通过该附接元件联接到发电机的驱动端。因此，过滤器装置可布置在风力涡轮机内部，在发电机和风力涡轮机的旋转器之间。特别地，过滤器装置可以布置在设置在风力涡轮机的旋转器和毂之间的空间内部。

适配器元件的开口可以是提供通过适配器的空气流的开口。例如，该开口可以被适配并对齐到发电机的驱动端侧的另外的开口。该另外的开口可以提供用于过滤后的空气到发电机内部的空气通道。通过使适配器元件的开口适应于另外的开口，可以确保过滤器装置和发电机之间的空气流。

根据本发明的另外的实施例，过滤器装置还包括联接到壳体的网，其中该网被配置成用于为发电机提供emf屏蔽。

网可以由导电材料制成，特别是该网可以是金属网。更具体地说，该网可以是钢网。网可以是由多个第一线和多个第二线组成的金属结构，其中多个第一线和多个第二线彼此交叉。通过使用导电网，可以确保为发电机提供电磁场（emf）屏蔽。过滤器装置的壳体可以具有用于引导空气流通过壳体的壳体开口，该壳体开口可以对应于发电机的驱动端侧的另外的开口（或对应于发电机壳体中的孔），以用于接收空气流。由于驱动端侧的另外的开口（或由于发电机壳体中的孔），电磁场可能会从发电机发出。为了防止电磁场的发射，过滤器装置的开口（或壳体的开口）可以被网覆盖。因此，可以满足与发电机的emf屏蔽有关的产品标准。

此外，网可以通过导电连接到发电机而接地，特别是通过将网连接到发电机的接地部分或风力涡轮机的机舱而接地。这意味着，当网连接到发电机时，网与发电机一起提供emf屏蔽。

根据本发明的另外的实施例，网布置在适配器元件处，其中，网被配置成用于覆盖适配器元件的开口。

为了防止电磁场的扩展，适配器元件的开口可以被网覆盖。网可以布置在适配器元件的第二侧处，使得可以覆盖适配器元件的开口。换句话说，驱动端侧的另外的开口被布置在另外的开口内部的网覆盖，使得保持由驱动端侧（以及其它发电机部分，如发电机壳体、转子壳体）生成的emf屏蔽。因此，可以保持发电机的emf屏蔽。

根据本发明的另外的实施例，过滤器装置还包括密封元件，其中密封元件布置在适配器元件的第二侧处。密封元件被配置成用于布置在适配器元件和发电机之间，使得过滤器和发电机之间的流体连接被密封。

一般而言，密封元件布置在过滤器装置与发电机之间，特别是在过滤器装置与发电机的驱动端之间。密封元件可以是由如下组成的组中的一种：o形环、平坦密封件、平坦垫圈、丙烯酸树脂密封剂、橡胶材料或硅树脂密封剂。密封元件可以形成为使得其适于适配器元件的开口的形式。这意味着，当开口可以具有椭圆形（或矩形）形状时，周围的密封元件也可以具有椭圆形（或矩形）形状。在一侧上，密封元件可以被布置成使得其直接围绕待密封的开口。在另一侧上，密封元件可以被布置成使得其围绕适配器元件和附接元件的开口。

根据本发明的另外的实施例，过滤器装置还包括用于将壳体紧固至适配器元件的紧固元件。

为了提供壳体和适配器元件之间的连接，可以使用紧固元件。紧固元件可以是夹具，特别是平坦弹簧夹具。平坦弹簧夹具可以与逆风侧分离。壳体和适配器元件两者可以形成为使得两者包括用于夹具的相应凹部。紧固元件可以是至少两个夹具。对于每个夹具，在壳体和适配器元件处均形成有相应的接合凹部以确保适当的夹持。当需要在壳体内部更换过滤器时，可以容易地移除夹具。

根据本发明的另外的实施例，可以使用另外的紧固元件来将过滤器紧固到适配器元件。这可以实现过滤器在适配器元件处的固定和紧固位置。另外的紧固元件也可以是夹具，尤其是弹簧夹具。

根据本发明的另外的实施例，在壳体和适配器元件之间可以布置另外的密封元件。紧固元件可以紧固壳体和适配器元件，并且另外的密封元件可以提供密封连接。因此，可以提供从壳体到适配器元件的密封的空气流，使得空气不会被污染。特别地，另外的密封元件可以抵靠壳体内部的过滤器密封适配器元件。

根据本发明的另外的实施例，附接元件还包括由如下组成的组中的至少一个：卡扣（snapcatch）、夹具、螺栓、磁体和弹簧扣（snapcatch）。

通过使用附接元件中的至少一个，可以固定附接元件的位置，使得过滤器装置可以通过附接元件以正确的方式附接到驱动端侧。

根据本发明的另外的方面，提供了一种风力涡轮机，其包括过滤器装置、发电机，其中过滤器装置附接到风力涡轮机的发电机的驱动端侧。

本发明的该方面基于如下构思：即风力涡轮机中的发电机是流体冷却发电机。这些流体冷却发电机容易因通过冷却流体插入的污垢和颗粒而损坏。通过改变过滤器装置在发电机的驱动端侧的布置位置，可以改善过滤器装置以及还有冷却系统。此外，可以简化过滤器装置。

为此目的，应用了如上所述的过滤器装置。

根据本发明的另外的实施例，发电机的驱动端侧形成为发电机的轴向最外部分。

驱动端侧可以形成为在发电机的轴向最外部分处的周向延伸的环。此外，驱动端侧可以是发电机的壳体的面向风力涡轮机的毂的一部分。此外，驱动端侧可以是发电机的转子的壳体。转子的壳体可以具有面向风力涡轮机的毂的封闭侧，使得驱动端侧的另外的开口可以是转子的壳体中的另外的开口。这意味着，过滤器装置可以布置在发电机的转子的壳体处。根据该实施例，流体可以通过过滤器装置的壳体，通过适配器元件的开口，通过转子的壳体中的另外的开口从外部流入发电机中。因此，可以生成从发电机的前侧到发电机的后侧的直接流体流。

根据本发明的另外的实施例，风力涡轮机包括彼此间隔开地附接到发电机的驱动端侧的多个过滤器装置。

每个过滤器装置可以如上所述形成，并且可以包括具有过滤器的壳体，并且还包括用于将过滤器装置中的每个附接到发电机的驱动端侧的附接元件。此外，过滤器装置中的每个可包括适配器元件，该适配器元件被配置成用于提供过滤器装置的壳体与发电机的驱动端侧之间的连接。多个过滤器装置可以沿着驱动端侧在周向上成组地布置。另一种布置配置可以是：多个过滤器装置可以彼此间隔开地布置，彼此之间具有相同的距离。

根据本发明的另外的实施例，风力涡轮机包括旋转器，其中过滤器装置布置在发电机的驱动端侧与旋转器之间。

根据该实施例的旋转器可以是风力涡轮机的毂的玻璃纤维盖，使得旋转器覆盖毂。在旋转器和毂之间产生空间，其中在该产生的空间内部的空气被过滤器装置过滤，并将被提供到发电机中。过滤器装置可以布置在该空间中，使得过滤器装置可以布置在毂与旋转器之间，特别是在发电机与毂之间。

根据本发明的另外的实施例，发电机的驱动端侧包括另外的开口，该另外的开口被配置成用于接收过滤器装置的适配器元件，其中适配器元件的开口和发电机的驱动端侧的另外的开口形成用于将空气引导到发电机中的空气通道。

根据该方法的另外的实施例，在将过滤器装置附接到驱动端侧之前，将壳体附接到适配器元件。首先，适配器元件可以通过使用紧固元件紧固到壳体。其次，密封元件可以设置在适配器元件的一侧，特别是在适配器元件的第二侧。此后，可以通过附接元件将过滤器装置附接到发电机的驱动端侧。

必须注意，已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，已经参考方法类型的权利要求描述了一些实施例，而已经参考设备类型的权利要求描述了其它实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中得出，除非另行通知，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题有关的特征之间的任何组合，尤其是在方法类型的权利要求的特征和设备类型的权利要求的特征之间的任何组合也被认为与该文献一起公开。

从下文将描述的实施例的示例中，本发明的上面限定的方面和另外的方面将变得显而易见，并且将参考实施例的示例进行说明。在下文中将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不限于此。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的过滤器装置的第一视图。

图2示出了根据本发明的实施例的过滤器装置的第二视图。

图3示出了根据本发明的实施例的过滤器装置的第三视图。

图4示出了根据本发明的实施例的过滤器装置到发电机的驱动端侧的附接。

图5示出了根据本发明的实施例的过滤器装置到发电机的驱动端侧的另外的附接。

图6示出了根据本发明的实施例的过滤器装置到发电机的驱动端的另外的附接。

图7示出了根据本发明的实施例的过滤器装置在风力涡轮机中的布置的示意图。

图8示出了根据本发明的示例性实施例的配备有除雾器的过滤器装置。

具体实施方式

图中的图示是示意性的。应注意，在不同的附图中，相似或相同的元件或特征设有相同的附图标记或仅在第一数位内与对应的附图标记不同的附图标记。为了避免不必要的重复，已经关于前面描述的实施例阐明的元件或特征在本说明书的后面的位置不再赘述。

此外，空间相对术语，诸如“前”和“后”、“上”和“下”、“左”和“右”等被用来描述一个元件与另一个（多个）元件的关系，如图中所示。因此，空间相对术语可以应用于使用中的取向，该取向不同于图中描绘的取向。显然，所有此类空间相对术语仅是为了便于描述而参考附图中所示的取向，并且不一定是限制性的，因为根据本发明的实施例的设备在使用时可以采取与附图中所示的取向不同的取向。

图1示出了用于为风力涡轮机的发电机提供空气的过滤器装置100。过滤器装置100包括壳体101，所述壳体101包括过滤器103；至少一个附接元件102，该至少一个附接元件102被配置成用于将壳体101附接到发电机的驱动端侧，使得空气可通过过滤器103引导至发电机中。从图1可以看出，过滤器装置100包括四个附接元件102。壳体101是长方体，其中四个附接元件102中的每个在壳体101的一侧布置在壳体101的一侧的一个角中。此外，过滤器装置100包括适配器元件104。适配器元件104具有在图1中看不到的第一侧，通过该第一侧，适配器元件104被附接到壳体101。适配器元件104具有第二侧105，其在图1中是可见的前侧。适配器元件104的第一侧和第二侧105彼此相对。适配器元件104包括从第一侧延伸到第二侧105的开口106。开口106被配置成用于将空气引导通过过滤器103进入发电机中。如在图1中可以看到的，开口106具有椭圆形的形状。壳体101内部的过滤器103包括过滤材料的肋。此外，过滤器装置100包括网107，其在图1中以更暗的点示出。网107联接到壳体101，使得其布置在适配器元件104的第一侧与壳体101之间，其中网107覆盖适配器元件104的开口106。换句话说，网107被布置在壳体101的联接到适配器元件104的一侧。在另一侧上，网107可以联接到适配器元件104的第一侧。此外，网107直接布置在适配器元件104处并且覆盖适配器元件104的开口106。网107可以布置在适配器元件104的第二侧105处，并提供到风力涡轮机的发电机或机舱的接地部分的导电连接。

此外，过滤器装置100包括密封元件109，其中密封元件109布置在适配器元件104与发电机之间，使得过滤器103与发电机之间的流体连接被密封。如图1中可见，密封元件109具有矩形形状。开口106和附接元件102被矩形密封元件109围绕。

此外，过滤器装置100包括紧固元件108。如从图1可见，过滤器装置100包括至少两个紧固元件108。过滤器装置可以包括四个紧固元件108，其中在壳体101的顶部上的仅两个紧固元件108在图1中可见。紧固元件108形成为夹具，其中夹具从壳体101的左侧（壳体101的延伸到毂的方向上的一侧）附接到适配器元件104。

图2示出了根据本发明的实施例的过滤器装置100。从延伸到风力涡轮机的毂和/或旋转器的方向上的一侧示出了过滤器装置10。在该图中，适配器元件104不是完全可见的。从该视图可以看到由肋元件形成的过滤器103。特别地，从该图可以看出，过滤器103包括四个肋，并且在这些肋之间形成三个凹部（或切口）。紧固元件108从壳体101的在整个壳体101上在毂的方向上延伸的一侧附接到适配器元件104。

图3示出了过滤器装置100的另一视图，其中过滤器装置100以侧视图示出。如图所示，紧固元件108布置在壳体101的顶部和底部处。此外，可以看到适配器元件104的第一侧310和第二侧105两者。

图4示出了根据本发明的实施例的过滤器装置100，其附接到发电机412的驱动端侧411。适配器元件104的第二侧105联接到驱动端411。适配器元件104通过驱动端411的另外的开口（不可见）被接收，其中适配器元件104的第二侧105延伸通过驱动端411的另外的开口。壳体101的在风力涡轮机的毂的方向上延伸的一侧可以另外配备有除雾器和/或加热器，以从过滤器装置100去除水和湿气。

图5示出了在发电机的驱动端511处的多个过滤器装置100的布置。多个过滤器装置100彼此间隔开地附接到发电机的驱动端511。可以看出，形成了四组过滤器装置100，其中至少两组包括至少三个过滤器装置100，并且至少另外两组仅包括一个过滤器装置100。过滤器装置100和过滤器装置100的部分必须足够小，以使它们可以通过毂中的孔递送。此外，过滤器装置100的部分必须很小，使得它们可以在风力涡轮机内部的小空间中被附接和移除。从图5可以看出，驱动端511是周向延伸的环，其中，该环形成发电机的壳体的一部分。过滤器装置100附接在发电机壳体的周向最外部分处。

图6示出了过滤器装置100的布置，其中过滤器装置100通过卡扣620附接到驱动端611。卡扣620是附接元件102的一部分并且被形成为适配器元件104的一部分。卡扣620卡在发电机的驱动端611上，使得适配器元件104固定在驱动端的另外的开口内部。适配器元件104以这样的方式形成，使得其通过另外的开口配合，特别是使得适配器元件104具有与另外的开口相同的形状。适配器元件104的第二侧105定位在驱动端611的背离毂（旋转器）的一侧（左侧）。过滤器装置100的所有其它部分位于驱动端611的面向风力涡轮机的毂（旋转器）的一侧（右侧）。此外，如图6中可以看到的，驱动端611形成了发电机壳体的一部分。具体地，壳体的侧壁形成驱动端611并在径向方向上延伸。

图7示出了在风力涡轮机770内部的过滤器装置100的布置。风力涡轮机770包括机舱774。在机舱774中布置有发电机712。机舱774放置在风力涡轮机770的塔架775上。由旋转器773覆盖的毂772位于前部（图7中的左侧）处。叶片771布置在毂772处。发电机712由定子713和转子714组成。过滤器装置100附接在发电机712的外部驱动端侧。过滤器装置100布置在发电机712的周向最外部分处并且过滤器装置100在朝向毂772的方向上延伸。可以看出，过滤器装置100被布置在发电机712与毂772之间。过滤器装置100被布置在发电机712的转子714处，尤其是过滤器装置100布置在转子714的转子壳体处。此外，过滤器装置100布置在转子714的驱动端711处，位于旋转器773与毂772之间的空间中。根据该实施例，发电机712的驱动端711是发电机712的面向毂772的一侧。从图7中可以看出，发电机712从与机舱接触的驱动端711封闭，使得只有过滤器装置100在发电机的面向毂772的一侧和发电机的背离毂772的一侧之间形成流体连接。

图8示出了根据本发明的示例性实施例的过滤器装置100，其配备有除雾器815。除雾器815形成用于过滤器装置100的包封件，使得过滤器装置100的壳体101被除雾器815覆盖。除雾器815具有适合于过滤器装置100的壳体101的流体入口的第一流体出口。除雾器815在顶侧上包括流体入口，例如椭圆形的流体入口。空气通过除雾器815从流体入口流到流体出口，进入过滤器装置100中。除雾器815的流体入口和流体出口之间的流体通道以这样的方式形成，使得流体经过流体入口的流体入口方向垂直于流体经过流体出口的流体出口方向。除雾器815还可包括用于去除水和湿气的加热器。除雾器815从发电机轴线径向向外延伸，使得除去水和湿气。

应当注意，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且冠词“一”或“一个”的使用不排除多个。而且，可以组合与不同实施例相关联描述的元件。还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

应当注意，在本发明的进一步改进中，也有可能组合来自本文所述的不同说明性实施例的特征。还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。