專利名稱：具有整體設(shè)計的風力渦輪和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開特別地但非排它性地涉及適合于發(fā)電的風力渦輪。更特定而言，本文的公開描述了一種風力驅(qū)動渦輪，其預(yù)期用于很大轉(zhuǎn)子大小，諸如超過100米的轉(zhuǎn)子大小。
背景技術(shù)：
多兆瓦風力渦輪的領(lǐng)域在近些年經(jīng)歷了重要發(fā)展。特別地，多兆瓦風力渦輪的大小每五年大約加倍。這種發(fā)展的目標是為了降低電力成本(即，每千瓦時多少美分)，其可通過提供更高能量轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。為了實現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換，可改進渦輪的空氣動力效率或者可增加轉(zhuǎn)子大小。后者為增加風力渦輪的能量轉(zhuǎn)換的直觀方案。特別地，通過增加轉(zhuǎn)子大小，增加了掃掠面積且也因此增加了風力渦輪的功率輸出。但是，增加轉(zhuǎn)子大小通常涉及機械大小的顯著增加。特別有問題的是在大型風力渦輪中實施機艙，這歸因于其大質(zhì)量。另一問題在于在變槳和偏航軸承上的高載荷，這歸因于彎曲力矩或推力。在大型風力渦輪的情況下，這種載荷可超過軸承的承擔限度。此外，大型風力渦輪通常涉及軸承中滾動元件的高動態(tài)載荷。在大型風力渦輪的設(shè)計中，葉片與塔架的空隙也可為一問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上文所述，提供一種便于較大轉(zhuǎn)子大小的風力渦輪。另外，提供一種風力渦輪塔架。此外，還提供一種用于控制風力渦輪的偏航角的方法。在一方面，提供一種風力渦輪。該風力渦輪包括塔架，其包括偏航界面；帶葉片的轉(zhuǎn)子，其包括至少一個葉片，至少一個葉片能夠響應(yīng)于風沖擊于至少一個葉片上而旋轉(zhuǎn)； 以及梁結(jié)構(gòu)，其被配置成支承帶葉片的轉(zhuǎn)子。梁結(jié)構(gòu)包括至少兩個梁部件。至少兩個梁部件中的每一個由至少一個接頭元件聯(lián)接到偏航界面，使得帶葉片的轉(zhuǎn)子能夠繞風力渦輪的偏航軸線旋轉(zhuǎn)。接頭元件中的至少兩個沿著塔架的縱向軸線間隔開。在另一方面，提供用于通過風能生成電能的另一種風力渦輪。該風力渦輪包括塔架、安置于塔架上部的偏航界面。偏航界面包括沿著塔架的縱向軸線間隔開的多個軸承。該風力渦輪還包括環(huán)形結(jié)構(gòu)，其包括轉(zhuǎn)子部分和靜態(tài)部分；和帶葉片的轉(zhuǎn)子，其包括至少一個葉片，至少一個葉片能夠響應(yīng)于風沖擊于至少一個葉片上而旋轉(zhuǎn)。帶葉片的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子部分支承。環(huán)形結(jié)構(gòu)聯(lián)接到偏航界面使得帶葉片的轉(zhuǎn)子能夠繞偏航軸線旋轉(zhuǎn)。在又一方面，還提供一種用于控制風力渦輪的偏航角的方法。該風力渦輪包括塔架；帶葉片的轉(zhuǎn)子；梁結(jié)構(gòu)，其包括支承帶葉片的轉(zhuǎn)子的多個梁；以及放置于塔架中的多個軸承。軸承中的每一個沿著塔架的縱向軸線間隔開且多個軸承聯(lián)接到梁結(jié)構(gòu)。該方法包括測量偏航誤差，且調(diào)整帶葉片的轉(zhuǎn)子的偏航角以減小偏航誤差。通過多個軸承將扭力聯(lián)接到多個梁來調(diào)整帶葉片的轉(zhuǎn)子的偏航角。通過從屬權(quán)利要求、說明書和附圖，另外的方面、優(yōu)點和特征將顯而易見。


在說明書的其余部分中并參考附圖，向本領(lǐng)域技術(shù)人員更具體描述了全面并可實施的公開內(nèi)容，包括其最佳方式，在附圖中圖1示出根據(jù)本文所述的實施例的風力渦輪的示意圖；圖2從平面A-A(在圖1中示出)示出圖1的示范性風力渦輪的側(cè)視圖；圖3示出根據(jù)本文所述的實施例的另一風力渦輪的帶葉片的轉(zhuǎn)子的示意圖；圖4示出根據(jù)本文所述的實施例的又一風力渦輪的帶葉片的轉(zhuǎn)子的示意圖；圖5示出根據(jù)本文所述的實施例的再一風力渦輪的塔架的示意圖；圖6示出根據(jù)本文所述的實施例聯(lián)接到另一風力渦輪的梁結(jié)構(gòu)的環(huán)形發(fā)電機的截面的示意圖；圖7示出根據(jù)本文所述的實施例聯(lián)接到又一風力渦輪的梁結(jié)構(gòu)的環(huán)形發(fā)電機的一部分的示意圖；以及圖8示出根據(jù)本文所述的實施例的一風力渦輪的梁部件的空間分布的示意圖示。
具體實施例方式現(xiàn)將詳細地參考各個實施例，其一個或多個實例在附圖中示出。每個實例以說明的方式提供且并不意味著限制。舉例而言，說明或描述為一個實施例的部分的特征可用于其它實施例或者結(jié)合其它實施例使用以得到又一實施例。預(yù)期本公開包括這些修改和變型。如在本公開中所描述的風力渦輪涉及最佳地處置通常由轉(zhuǎn)子葉片的較大跨距和塔架的較大高度而產(chǎn)生的較大載荷。另外，如本文所述的風力渦輪通常預(yù)期向很大結(jié)構(gòu)設(shè)計來擴大傳統(tǒng)風力渦輪設(shè)計。風力渦輪包括具有偏航界面的塔架。一般而言，偏航界面用于相對風來轉(zhuǎn)動風力渦輪轉(zhuǎn)子構(gòu)件。根據(jù)某些實施例，偏航界面置于塔架上部。另外，風力渦輪包括帶葉片的轉(zhuǎn)子，其具有至少一個葉片，至少一個葉片能夠響應(yīng)于風沖擊于葉片上而旋轉(zhuǎn)。根據(jù)典型實施例的風力渦輪具有三葉片配置。但是，根據(jù)本公開的實施例的風力渦輪可配備任意數(shù)目的葉片。另外，根據(jù)本公開的實施例，風力渦輪具有典型地包括兩個梁部件的梁結(jié)構(gòu)?；蛘?，梁結(jié)構(gòu)可包括多于兩個梁部件。典型地，梁結(jié)構(gòu)包括三個或更多的上梁，和下梁。典型地，梁結(jié)構(gòu)用作風力渦輪轉(zhuǎn)子構(gòu)件的支承件。特別地，根據(jù)本公開的實施例中至少某些的梁結(jié)構(gòu)代表置于塔架頂部的標準機艙的輕重量結(jié)構(gòu)替代。另外，這種梁結(jié)構(gòu)典型地向置于風力渦輪頂部的構(gòu)件提供牢固的結(jié)構(gòu)支承。典型地置于風力渦輪頂部的構(gòu)件為帶葉片的轉(zhuǎn)子或者風力渦輪發(fā)電機。特別地，這種梁結(jié)構(gòu)能有效地吸收源自附連到其上的不同風力渦輪元件的較大彎曲力矩和扭矩。典型地，根據(jù)本公開的風力渦輪的梁結(jié)構(gòu)在風力渦輪的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線方向上與風力渦輪的塔架間隔開地延伸。由此，根據(jù)本公開的風力渦輪典型地允許相對于已知風力渦輪更大的葉片與塔架空隙(即，在葉片與塔架之間沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的距離)。在典型實施例中，梁結(jié)構(gòu)的梁部件由接頭元件附連到偏航界面，接頭元件沿著塔架的縱向軸線間隔開。因此，由渦輪轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的力矩可沿著塔架的縱向長度分布。由此，可延伸轉(zhuǎn)子直徑且因此延伸葉片跨距和渦輪掃掠面積。另外，由于塔架中的彎曲扭矩減小，可實現(xiàn)更大的塔架高度，這是由于i)通過使用諸如梁結(jié)構(gòu)的輕重量構(gòu)件而降低了總載荷分布；以及ii)通過使用多個接頭元件使作用于塔架頂部的較大彎曲力矩沿著其軸線分布。 更大塔架高度通常允許風力渦輪增加的功率輸出，因為風速通常隨著距地面更遠而增加。在某些特定實施例中，塔架被設(shè)計成具有較寬基部。較寬塔架基部便于承載大型風力渦輪典型的更大重量且支承塔架更大的彎曲力矩。由此，本公開的典型實施例提供具有延伸的掃掠面積和延長的塔架高度的風力渦輪。偏航界面可包括沿著塔架的縱向軸線間隔開的多個軸承裝置。特別地，塔架可包括上偏航軸承和下偏航軸承。在偏航界面中的多個軸承裝置使得能在特定情形下在軸承裝置中滾動元件的能力內(nèi)承載較大塔架頂部彎曲力矩。另外，根據(jù)本文所述的實施例的至少某些的風力渦輪便于梁結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計。 梁結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計顯著地簡化了風力渦輪的現(xiàn)場組裝。在典型實施例中，梁結(jié)構(gòu)支承帶葉片的轉(zhuǎn)子。梁結(jié)構(gòu)支承帶葉片的轉(zhuǎn)子在本公開中理解為表示轉(zhuǎn)子葉片的重量主要由該梁結(jié)構(gòu)承載。舉例而言，梁結(jié)構(gòu)可直接支承帶葉片的轉(zhuǎn)子，或者帶葉片的轉(zhuǎn)子可由梁結(jié)構(gòu)通過諸如環(huán)形結(jié)構(gòu)的中間結(jié)構(gòu)來支承。特別地，帶葉片的轉(zhuǎn)子可由梁結(jié)構(gòu)徑向支承。還設(shè)想到帶葉片的轉(zhuǎn)子還包括旋轉(zhuǎn)軸線，旋轉(zhuǎn)軸線連接到梁結(jié)構(gòu)。梁結(jié)構(gòu)典型地在三個空間方向上延伸。特別地，帶葉片的轉(zhuǎn)子還可包括旋轉(zhuǎn)軸線，諸如但不限于旋轉(zhuǎn)軸或旋轉(zhuǎn)輪轂。旋轉(zhuǎn)軸線可整合到能量發(fā)生器或者為能量發(fā)生器的部分。根據(jù)某些方面，旋轉(zhuǎn)軸線可連接到梁結(jié)構(gòu)。典型地，梁結(jié)構(gòu)具有至少兩個梁部件。同樣典型地，梁部件也在三個空間方向上延伸。梁結(jié)構(gòu)因此可向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線提供牢固且輕重量支承。梁結(jié)構(gòu)的強結(jié)構(gòu)性質(zhì)便于相對于塔架水平地延伸該帶葉片的轉(zhuǎn)子的放置。由此， 本文所述的實施例提供一種便于更大葉片與塔架空隙的風力渦輪。更大的葉片與塔架空隙得到更大空間用于使葉片響應(yīng)于風而彎曲。典型地，更大葉片直徑意味著其更大彎曲且因此需要更大的葉片與塔架空隙。因此，本公開的至少某些實施例提供一種能實施較大葉片直徑和因此較大渦輪掃掠面積的風力渦輪。而且，較大葉片與塔架空隙增添了以下有益結(jié)果減小了塔架對帶葉片的轉(zhuǎn)子的風影效應(yīng)。在本公開中，術(shù)語“徑向支承”應(yīng)被理解為包括特定元件的重量由與特定元件的中心軸線同心安置的元件承載。根據(jù)某些實施例，帶葉片的轉(zhuǎn)子被徑向支承，即，帶葉片的轉(zhuǎn)子的重量主要是在與帶葉片的轉(zhuǎn)子的中心軸線同心的位置處被承載。以此方式支承帶葉片的轉(zhuǎn)子不同于其中主軸附連到主轉(zhuǎn)子輪轂上的風力渦輪的標準配置。徑向支承帶葉片的轉(zhuǎn)子便于承載更大葉片彎曲力矩。此外，通過徑向支承帶葉片的轉(zhuǎn)子，改進了轉(zhuǎn)子抵抗惡劣風條件和源自較大葉片跨距的極端載荷的總體穩(wěn)定性。根據(jù)實施例中至少某些的風力渦輪便于相對于傳統(tǒng)風力渦輪概念擴大渦輪的尺寸的能力。特別地，根據(jù)某些實施例，轉(zhuǎn)子葉片具有至少大約50米或至少80米或更大的長度。另外，根據(jù)某些實施例，塔架高度為至少100米或至少180米或更大。一般而言，如上文所述，風力渦輪的能量俘獲與轉(zhuǎn)子大小成比例。典型地，考慮諸如材料性質(zhì)或制造技術(shù)的不同因素來確定渦輪的最佳大小。這些因素特別地與確定制造成本相關(guān)。典型地，發(fā)電機轉(zhuǎn)子和發(fā)電機定子都是用于通過第一葉片界面支承葉片的風力渦輪的主要加強裝置的部分。第一葉片界面可由軸承裝置組成或者包括軸承裝置。在典型實施例中，提供對環(huán)形發(fā)電機和中央軛狀件(yoke)的雙支承。這種配置的目標大體上為通過延伸的葉片跨距來延伸風力渦輪的掃掠面積。另外，當通過軸承裝置來實施雙支承時，那么偶爾在塔架頂部產(chǎn)生的較大彎曲力矩可在軸承裝置中滾動元件的能力內(nèi)承載。在下文附圖描述中，相同的附圖標記指代相同構(gòu)件。通常僅描述關(guān)于個別實施例的差別。圖1示出根據(jù)本文所述的實施例的風力渦輪5的示意圖。示范性風力渦輪5包括具有塔架基部50的塔架40。塔架基部50典型地建置于地基元件200上。典型地，塔架基部50被設(shè)計成比塔架上部顯著更寬。另外，具有葉片70的帶葉片的轉(zhuǎn)子10放置于塔架40 上部。塔架40的上部具備環(huán)形結(jié)構(gòu)60，環(huán)形結(jié)構(gòu)60具有轉(zhuǎn)子部分和靜態(tài)部分。典型地，帶葉片的轉(zhuǎn)子10可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到環(huán)形結(jié)構(gòu)60。根據(jù)某些實施例，環(huán)形結(jié)構(gòu)60是環(huán)形發(fā)電機 62。典型地，風力渦輪被設(shè)計成使得塔架高度并不超過最小操作高度。典型地，塔架的最小操作高度為葉片長度與相對于塔架地基的水平面的渦輪接近區(qū)高度之和。典型地，梁結(jié)構(gòu)通過環(huán)形結(jié)構(gòu)來支承帶葉片的轉(zhuǎn)子。在環(huán)形結(jié)構(gòu)為環(huán)形發(fā)電機的典型情況下，帶葉片的轉(zhuǎn)子通常聯(lián)接到環(huán)形發(fā)電機的發(fā)電機轉(zhuǎn)子部分。而且典型地，環(huán)形發(fā)電機的發(fā)電機靜態(tài)部分徑向支承發(fā)電機轉(zhuǎn)子。在典型實施例中，發(fā)電機定子由梁結(jié)構(gòu)徑向支承。特別地，梁部件典型地通過在發(fā)電機定子上的多個接頭而聯(lián)接到發(fā)電機定子，多個接頭沿著發(fā)電機定子間隔開。根據(jù)本公開的實施例，風力渦輪的某些元件由整流元件遮蓋。 舉例而言，圖1的示范性風力渦輪5包括外葉片整流罩，其遮蓋葉片70與環(huán)形結(jié)構(gòu)60的接頭。而且，示范性風力渦輪5還包括上整流罩36、下整流罩38和中央整流元件110，其將在下文中詳細地討論。圖2示出圖1的示范性風力渦輪5的側(cè)視圖。示范性風力渦輪5還包括梁結(jié)構(gòu) 20，梁結(jié)構(gòu)20典型地具有上梁22和下梁對。典型地，在梁結(jié)構(gòu)20中的梁中的每一個分別由上接頭元件32和下接頭元件34附連到塔架40。在典型實施例中，上接頭元件32和下接頭元件34沿著塔架40的縱向軸線間隔開。特別地，上接頭元件32和下接頭元件34可形成偏航界面30的部分，偏航界面30允許梁結(jié)構(gòu)20繞塔架40的偏航軸線170旋轉(zhuǎn)。典型地，偏航軸線基本上與塔架40的縱向軸線重合。上接頭元件32和下接頭元件34可為焊接接頭或類似物，夾持單元或類似物，或者軸承元件或類似物。上接頭元件32和下接頭元件34可個別地布置，使得在它們之間的塔架40的部分在渦輪構(gòu)件的偏航旋轉(zhuǎn)時保持固定?；蛘撸辖宇^元件32和下接頭元件34可通過沿著塔架40的縱向軸線安置的可旋轉(zhuǎn)元件連接。典型地，可旋轉(zhuǎn)的元件包括中空管，其封閉在上接頭元件32與下接頭元件34之間的塔架40的分段?？尚D(zhuǎn)元件通常通過軸承可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到塔架40。可旋轉(zhuǎn)元件可在特定情況下沿著塔架40的縱向軸線更好地分布載荷，從而減小材料應(yīng)力。典型地，上接頭元件32和下接頭元件34分別由上整流罩36和下整流罩38遮蓋。 上整流罩36和下整流罩38典型地被設(shè)計為形成流線型殼體，通常具有平滑線形狀。上整流罩36和下整流罩38在偏航角的調(diào)整中減小空氣動力阻力干擾。另外，上整流罩36和下整流罩38也有助于減小塔架40上部的空氣動力載荷，從而減小塔架40中的材料疲勞。另外，上整流罩36和下整流罩38典型地被設(shè)計成優(yōu)化帶葉片的轉(zhuǎn)子周圍的風場。一般而言， 上整流罩36和下整流罩38也被設(shè)計成避免由外部污染物玷污上接頭元件32和下接頭元件34中的元件，或者保護它們免于惡劣的外部條件。在典型實施例中，梁結(jié)構(gòu)20的每個梁剛性地附連到環(huán)形結(jié)構(gòu)60的外部。典型地， 梁中的每一個附連到環(huán)形結(jié)構(gòu)60上的不同位置?？傁到y(tǒng)更高的穩(wěn)定性典型地在梁到環(huán)形結(jié)構(gòu)60的附連位置沿著其外部等距分布時實現(xiàn)。在環(huán)形結(jié)構(gòu)60是環(huán)形發(fā)電機62 (參看圖 6)的情況下，梁典型地附連到環(huán)形發(fā)電機62的發(fā)電機定子120上。典型地，葉片70中的每一個具有雙支承件。典型地，這些支承件之一通過第一葉片界面90附連到環(huán)形結(jié)構(gòu)60上，環(huán)形結(jié)構(gòu)60在典型實施例中包括環(huán)形發(fā)電機62。典型地，葉片70的另一支承件通過第二葉片界面105聯(lián)接到中央軛狀件100 (在圖3中示出)。 葉片70的雙支承結(jié)構(gòu)允許更好地處置典型地源自較大葉片跨距的較大載荷。特別地，葉片 70跨距上的雙支承(通常具有雙軸承系統(tǒng))便于風力渦輪的延伸的掃掠面積。在特定情況下，具有雙軸承系統(tǒng)的葉片70的雙支承件便于在軸承中滾動元件的能力內(nèi)承載較大葉片彎曲力矩。典型地，葉片70附連到環(huán)形結(jié)構(gòu)60使得它們能夠響應(yīng)于風沖擊于它們上而旋轉(zhuǎn)。 特別地，通常葉片70可繞水平轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)。在此情況下，通常葉片70附連到環(huán)形結(jié)構(gòu)60 的轉(zhuǎn)子部分上，此轉(zhuǎn)子部分由環(huán)形結(jié)構(gòu)60的靜態(tài)部分以可旋轉(zhuǎn)方式支承。由于環(huán)形結(jié)構(gòu)60 連接到梁結(jié)構(gòu)20，故帶葉片的轉(zhuǎn)子10可通常繞偏航軸線旋轉(zhuǎn)。在典型實施例中且如圖2所示，中央軛狀件100和第二葉片界面105由中央整流元件110遮蓋。中央整流元件110典型地被設(shè)計成形成中央軛狀件100和第二葉片界面 105上的流線型殼體。特別地，中央整流元件110典型地具有平滑線形狀以減小葉片70上的形狀阻力和干擾阻力、轉(zhuǎn)子的軸向載荷和在偏航角的調(diào)整中的干擾。另外，中央整流元件 110也被設(shè)計成避免由外部污染物玷污中央軛狀件100和第二葉片界面105，或者保護它們免于惡劣的外部條件。還典型地由外葉片整流罩96遮蓋第一葉片界面90。典型地，外葉片整流罩96被設(shè)計成形成流線型殼體，通常為平滑線形狀。由此，可減小在葉片70上的形狀阻力和干擾阻力。另外，第一葉片界面90和外葉片整流罩96被設(shè)計成優(yōu)化作用于葉片70上的推力載荷通過梁結(jié)構(gòu)20傳輸?shù)剿?。這樣導(dǎo)致的轉(zhuǎn)移的載荷便于風力渦輪的偏航操作。此外，外葉片整流罩96減小由作用于塔架40上部上的彎曲力矩所致的空氣動力載荷。在典型實施例中，外葉片整流罩96有助于避免封閉于第一葉片界面90中的元件的玷污。另外，外葉片整流罩96可被設(shè)計成優(yōu)化作用于葉片70上的風場。根據(jù)某些實施例，梁部件以錐形方式布置，S卩，在梁部件之間的距離在給定方向， 典型地在到塔架的方向上增加。以此方式，梁結(jié)構(gòu)的強度增加，在梁結(jié)構(gòu)中的力矩更好地分布，且可實現(xiàn)葉片力矩和推力到塔架的有效傳輸。圖8示出梁部件觀相對于偏航軸線170(即，帶葉片的轉(zhuǎn)子的豎直旋轉(zhuǎn)軸線)和垂直于帶葉片的轉(zhuǎn)子176的水平旋轉(zhuǎn)軸線的水平軸線172的定向。圖8示出梁部件觀與軸線170形成角度a。另外，梁部件與水平軸線172形成角度β，即，由其水平投影觀’與水平軸線172形成方位角β。
梁部件可相對于帶葉片的轉(zhuǎn)子的水平旋轉(zhuǎn)軸線以對稱布局或以非對稱布局布置。 在梁部件以對稱布局布置的情況下，典型地，梁與帶葉片的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線形成至少3度， 更典型地至少5度，或小于55度，更典型地小于45度的角度a。在梁部件以非對稱布局布置的情況下，典型地，放置于帶葉片的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線上方和下方的梁部件形成士α和士(π/2-α)的余角，α為至少5度，或典型地小于45度。典型地，形成梁結(jié)構(gòu)的部分的梁部件的至少一個的縱向軸線相對于帶葉片的轉(zhuǎn)子的水平旋轉(zhuǎn)軸線形成至少5度的角。梁部件可相對于偏航軸線以對稱或非對稱布局布置。在梁部件以對稱布局布置的情況下，典型地，梁形成至少3度，更典型地至少5度，或小于55度，更典型地小于45度的方位角β。在梁部件以非對稱布局布置的情況下，梁部件中的至少兩個被布置成使得它們中的每一個形成不同的方位角。在不對稱配置中的典型方位角為至少3度，更典型地至少 5度，或小于55度，更典型地小于45度。在梁結(jié)構(gòu)20中的梁的錐角典型地導(dǎo)致帶葉片的轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)平面與塔架40的外表面之間的顯著偏移。由此，根據(jù)本文所述實施例的風力渦輪便于在正常操作載荷下以及在導(dǎo)致葉片相對于中央軛狀件100較大偏斜的極端操作載荷下足夠的空隙。還設(shè)想到葉片70可不連接到中央軛狀件100。舉例而言，葉片70可僅在靠近水平旋轉(zhuǎn)軸線的葉片部分或者在任何中間葉片分段處連接到環(huán)形結(jié)構(gòu)60?；蛘?，中央軛狀件 100可由放置于環(huán)形結(jié)構(gòu)60或其外部的額外環(huán)形主體替換，葉片70可通過第二葉片界面 105聯(lián)接到該額外環(huán)形主體。在典型實施例中，塔架基部50比塔架上部42更寬。由此，塔架基部50和塔架40 的地基可更好地承載大型風力渦輪的典型大質(zhì)量以及可在風力渦輪的操作期間產(chǎn)生的較大力矩。典型地，塔架40和塔架基部50被設(shè)計成中空的以減小風力渦輪結(jié)構(gòu)的重量。因此，塔架40可被設(shè)計成中空殼的形式。典型地，風力渦輪還包括在塔架與塔架基部之間的第一界面。典型地，塔架被設(shè)計為中空殼，塔架基部是中空殼的延伸部，且第一界面具有至少兩個不同的曲率值。還設(shè)想到風力渦輪可包括塔架地基和在塔架基部與塔架地基之間的第二界面。另外，塔架基部可被設(shè)計為塔架地基的延伸部。第二界面的外表面可具有至少兩個不同的曲率值。典型地，塔架基部可為塔架地基的整體部分?；蛘撸芑靠裳刂v向軸線以分段方式構(gòu)造。典型地，根據(jù)帶葉片的轉(zhuǎn)子的靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷考慮在塔架殼中的強度分布和在塔架基部與塔架地基之間的界面中的力分布來設(shè)計塔架基部的分段。典型地，基于具有柱形、錐形、多邊形、雙曲面形、懸鏈曲面形、指數(shù)形或類似的輪廓函數(shù)使用主要分段輪廓來設(shè)計塔架基部截面。此外，塔架基部截面可形成有上文所列出的輪廓函數(shù)的任何組合?？墒褂蒙衔乃谐龅妮喞瘮?shù)來優(yōu)化在塔架殼中的強度分布。根據(jù)本公開的方面，界面可插置于塔架與塔架基部之間。典型地，界面表面的曲率沿著其軸線變化。由此可優(yōu)化塔架和塔架基部的表面的過渡使得塔架基部牢固地承載來自塔架的重量和載荷。典型地，當塔架被設(shè)計為中空殼時采用這種界面。塔架和基部的軸向截面可被設(shè)計為軸對稱或非軸對稱。典型地，軸向截面與三維表面放樣組合以獲得沿著高度軸線的輪廓函數(shù)。典型地，塔架高度至少為塔架直徑的十倍或者至少為特征性塔架寬度的十倍。選擇塔架直徑以向風力渦輪提供足夠牢固的結(jié)構(gòu)支承，同時保持塔架重量較低。塔架基部的高度典型地被設(shè)計為向風力渦輪提供牢固支承同時考慮材料成本。典型地，基部高度為塔架半徑的至少25%或者特征性塔架寬度一半的至少25%?；扛叨瓤筛哂谒芨叨鹊?0%，基部高度有助于塔架高度。典型地，塔架基部適于聯(lián)接到岸上地基或離岸地基。不同于標準風力渦輪，大型風力渦輪可特別適合于離岸風力。為了實現(xiàn)相同的功率輸出，利用標準風力渦輪建置的風電場通常需要比利用大型風力渦輪的風電場更大量的單元。但是，地基成本并不隨機器大小成比例地升高，且維護成本在很大程度上不依賴機器大小。因此，大型風力渦輪當用于離岸風電場時可特別具有成本效益。根據(jù)本公開的方面，基部-地基界面可插置于塔架基部與塔架地基之間。典型地， 基部-地基界面的曲率沿著界面的軸線變化。由此，可優(yōu)化塔架基部和塔架地基之間的過渡使得地基牢固地承載來自風力渦輪的重量和載荷。塔架基部可形成為塔架地基的整體部分。或者，塔架基部可沿著縱向軸線以分段方式構(gòu)造。更具體而言，塔架基部可由彼此聯(lián)接的整體區(qū)段形成。區(qū)段可由不同材料制成或者具有不同的表面曲率或表面形狀。為塔架地基的整體部分的塔架基部典型地增加渦輪構(gòu)造的牢固性。分段塔架基部便于優(yōu)化重量和載荷轉(zhuǎn)移到塔架地基。圖3示出根據(jù)本公開的實施例的風力渦輪的帶葉片的轉(zhuǎn)子10的示意圖。在示意圖中，省略了外葉片整流罩96和中央整流元件110。葉片70典型地包括內(nèi)變槳軸承92和外變槳軸承94用于繞變槳軸線72(8卩，葉片的縱向軸線)旋轉(zhuǎn)葉片70或其部分。S卩，內(nèi)變槳軸承92和外變槳軸承94典型地用于調(diào)整葉片的槳距角。典型地，葉片的雙軸承配置在軸承元件上更好地分布載荷且便于具有較大跨距的葉片的變槳操作。特別地，雙軸承配置典型地減小在軸承中滾動元件上的個別載荷。以6此方式，典型地，延長了軸承的平均操作壽命ο典型地，內(nèi)變槳軸承92插置于葉片70中每一個與中央軛狀件100之間。在典型布置中，內(nèi)變槳軸承92的內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別栓接到葉片70和中央軛狀件100。典型地，外變槳軸承94安置于葉片的中間分段，與內(nèi)變槳軸承92間隔開且聯(lián)接到環(huán)形結(jié)構(gòu)60中的轉(zhuǎn)子部分。在環(huán)形結(jié)構(gòu)60包括環(huán)形發(fā)電機62的情況下，外變槳軸承94的外環(huán)典型地附連到發(fā)電機轉(zhuǎn)子130上。一般而言，可使用任何類型的可用軸承，諸如例如，單列滾柱軸承、單列滾珠軸承、雙列滾珠軸承或三列滾柱軸承。軸承類型典型地被選擇為具有在風力渦輪的載荷要求內(nèi)的能力。在典型實施例中，風力渦輪包括用于控制葉片70的槳距角的變槳控制裝置(未圖示)。通常變槳控制裝置響應(yīng)于風速和風力渦輪的功率輸出來調(diào)整葉片70的槳距角。一般而言，變槳控制裝置包括計算機，其通常處理與功率輸出、風速或風向相關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)此數(shù)據(jù)，計算機可調(diào)整葉片70的槳距以保持轉(zhuǎn)子葉片在最佳角度。由此，可根據(jù)不同風速最大化功率輸出。另外，變槳控制裝置可用于保護風力渦輪免于極端風力條件。在典型實施例中，變槳控制裝置便于增加能量俘獲且提供空氣動力制動能力。除此之外，變槳控制裝置典型地用于減小在停機時作用于風力渦輪上的極端載荷。變槳控制裝置的后一種功能特別合乎大型風力渦輪的需要。可采用多種變槳促動系統(tǒng)，包括每個葉片具有其自己的促動器的布置和單個促動器使所有葉片變槳的布置。葉片70可被配置成個別地促動。在每個葉片70具備促動器(未圖示)的情況下，典型地將葉片變槳促動器定位于發(fā)電機的安裝界面160中。因此可通過外變槳軸承94 來促動葉片。作為替代，葉片變槳促動器可位于中央軛狀件100中，使得可通過內(nèi)變槳軸承 92來促動葉片。在風力渦輪中的變槳促動典型地通過直接液壓、氣動、機械或電氣促動裝置來執(zhí)行。或者，在風力渦輪中的變槳促動可通過來自電磁或機械扭矩促動的間接傳輸而執(zhí)行，電磁或機械扭矩促動由風力驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子相對于發(fā)電機定子的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。變槳控制裝置通常包括閉環(huán)控制系統(tǒng)，典型地基于PI、PID控制器、或者最佳反饋方法(諸如自調(diào)控制器、LQG和H控制方法)，模糊邏輯控制器或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。載荷傳感裝置可布置于葉片、葉片變槳促動器，或者內(nèi)軸承或外軸承中的任一個中，內(nèi)軸承或外軸承具有或不具有用于傳感葉片的角定向的裝置。典型地，這些傳感裝置可用于控制系統(tǒng)以主動地阻尼帶葉片的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，減小葉片的總體或個別水平橫向方位風載荷，和/或由于動態(tài)載荷而作用于葉片上的個別葉片科里奧利(Coriolis)力分量。典型地，這些控制系統(tǒng)的總體任務(wù)是最大化總體或個別葉片空氣動力效率。圖4示出根據(jù)本文所述的實施例的風力渦輪的帶葉片的轉(zhuǎn)子10的示意圖。示范性帶葉片的轉(zhuǎn)子10包括封閉帶葉片的轉(zhuǎn)子10的中央軛狀件100的中央整流元件112。在示范性實施例中，內(nèi)變槳軸承92安置于中央整流元件112外部。在中央整流元件112的這種配置中，典型地，內(nèi)變槳軸承92也由額外整流罩(未圖示)遮蓋?；蛘?，內(nèi)變槳軸承92 可由具有環(huán)形形式的單個整流元件(未圖示)遮蓋。根據(jù)本公開的某些實施例，帶葉片的轉(zhuǎn)子10的中央部的這些配置中的任一個典型地改進風力渦輪的空氣動力特性。圖5示出根據(jù)本文所述的實施例的風力渦輪的塔架的示意圖。示范性塔架40包括偏航界面30。塔架40典型地包括用于遮蓋塔架42的偏航界面30的元件的上整流罩36 和下整流罩38 (在圖5中省略)。偏航界面30典型地安置于塔架42上部中。典型地，偏航界面30包括沿著塔架40的偏航軸線44間隔開的多個軸承82、84。還典型地，軸承82、84 中的至少一個可連接到接頭元件(未圖示)，接頭元件適于將梁附連到塔架40，使得梁可繞偏航軸線旋轉(zhuǎn)。典型地，風力渦輪塔架40還包括聯(lián)接到偏航界面用于調(diào)整偏航角的至少一個促動裝置(未圖示)。偏航界面30典型地包括能繞偏航軸線44旋轉(zhuǎn)的下偏航軸承82和上偏航軸承84。 典型地，梁結(jié)構(gòu)的上梁22和下梁M分別聯(lián)接到下偏航軸承82和上偏航軸承84使得梁結(jié)構(gòu)20能繞偏航軸線旋轉(zhuǎn)。如上文所述，典型地，偏航界面30的元件的至少某些由整流罩遮蓋。典型地，這些整流罩實施為使得它們與聯(lián)接到偏航界面的梁結(jié)構(gòu)20中的梁一起旋轉(zhuǎn)。整流罩可連接到梁結(jié)構(gòu)的多于一個梁部件。典型地，上整流罩36連接到兩個或三個梁部件且下整流罩38 連接到單個梁部件。典型地，每個梁的終端通過至少一個栓接的凸緣界面、至少一個焊接的界面、至少一個結(jié)合的界面、至少一個層壓的界面、至少兩個鑄件的組件、至少兩個FRP纖維加強塑料的組件中的任一個而個別地連接到相應(yīng)的上整流罩或下整流罩。典型地，偏航界面30用于旋轉(zhuǎn)風力渦輪的上部以便保持渦輪朝向風。通常，風力渦輪的上部包括帶葉片的轉(zhuǎn)子10、環(huán)形結(jié)構(gòu)60或環(huán)形發(fā)電機62和梁結(jié)構(gòu)20。典型地，下偏航軸承82和上偏航軸承84沿著豎直方向間隔開。典型地，考慮梁結(jié)構(gòu)的配置(即，梁部件的長度和空間定向)來選擇軸承之間的距離。通常，此距離至少對應(yīng)于塔架頂部的半徑。典型地，此距離小于發(fā)電機定子的直徑?；蛘撸S承可布置成使得在它們之間的距離比發(fā)電機定子的直徑甚至更大。典型地，偏航軸承的外環(huán)附連到相應(yīng)的梁，而內(nèi)環(huán)附連到塔架。如本文所述的雙偏航軸承配置典型地實現(xiàn)載荷在軸承元件上更好的分布且便于較大風力渦輪的偏航操作。而且，典型地減小在軸承中滾動元件上的個別載荷。因此，雙偏航軸承配置典型地延長軸承的平均操作壽命。本公開中的偏航界面認為包括允許風力渦輪中的結(jié)構(gòu)繞豎直軸線(典型地被稱作偏航軸線)旋轉(zhuǎn)的任何類型的布置。偏航界面可被配置成允許轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)。或者，偏航界面被配置成調(diào)整至預(yù)定偏航角。另外，偏航界面可組合允許該結(jié)構(gòu)自由旋轉(zhuǎn)的元件和設(shè)置該結(jié)構(gòu)的偏航角約束的其它元件。下偏航軸承82和上偏航軸承84可配備有制動裝置以在幾乎任何情形下防止不希望的偏航運動。制動裝置可被配置成以固定偏航來操作該風力渦輪。偏航軸承可被設(shè)計成響應(yīng)通過環(huán)形結(jié)構(gòu)60和梁結(jié)構(gòu)20傳輸?shù)剿矣捎谌~片70上的載荷差引起的偏航力矩。為了應(yīng)對這些典型較大的產(chǎn)生力矩，設(shè)想到不同策略。這些策略可包括無源偏航系統(tǒng)，諸如固定偏航、摩擦阻尼偏航、軟偏航或阻尼自由偏航(damped free yaw)。典型地，這些策略包括主動控制的自由偏航。在典型實施例中，風力渦輪包括用于調(diào)整帶葉片的轉(zhuǎn)子10的偏航角的偏航控制系統(tǒng)178(在圖2中示出)。還設(shè)想到帶葉片的轉(zhuǎn)子10、環(huán)形結(jié)構(gòu)60或環(huán)形發(fā)電機62和梁結(jié)構(gòu)20自由偏航的設(shè)計。通常，在自由偏航設(shè)計中，風力渦輪將自然地保持朝向風。但是， 可能出現(xiàn)偏航誤差且在這些情況下，可使用偏航控制裝置來最大化風力渦輪的能量俘獲。 在本公開中，偏航誤差被認為是帶葉片的轉(zhuǎn)子的水平旋轉(zhuǎn)軸線與主要風向之間的角度。另外，偏航控制裝置可用于啟動風力渦輪。典型地，偏航控制裝置在軸承上引起更高偏航載荷。特別是對于大型風力渦輪的情況，更典型地使用雙偏航軸承配置，因為作用于軸承上的載荷和力矩可更好地分布。典型地，風力渦輪還包括聯(lián)接到偏航界面用于調(diào)整偏航角的促動裝置。通常，促動裝置基于直接液壓、氣動、機械或電氣促動。促動裝置可直接聯(lián)接到形成偏航界面的部分的軸承。特別地，促動裝置可僅聯(lián)接到軸承的一部分。舉例而言，偏航界面可具有上軸承和下軸承，其中，上軸承聯(lián)接到促動裝置以傳輸繞偏航軸線的扭矩且其中下軸承允許繞偏航軸線自由旋轉(zhuǎn)。另外，典型地，促動裝置受到偏航控制系統(tǒng)的控制。這些促動裝置典型地便于通過偏航控制系統(tǒng)以精確方式來控制偏航角。在典型實施例中，通過測量偏航誤差來控制偏航角。典型地，通過多個梁傳輸力扭矩到帶葉片的轉(zhuǎn)子來調(diào)整轉(zhuǎn)子的偏航角。典型地，偏航誤差通過利用諸如風向標的至少一個直接或間接風向傳感器來傳感風向而被測量。在某些情況下，可傳感作用于偏航界面中軸承上的扭矩以優(yōu)化偏航角的控制或?qū)嵤┌踩詼y量。當這些傳感裝置中的任何傳感裝置檢測到過量力矩作用于偏航界面中軸承之一上時，那么風力渦輪可斷開連接，或者可修改偏航角以減小扭矩。典型地，偏航控制系統(tǒng)通過處理來自安裝于風力渦輪頂部上的風向標的偏航誤差信號和計算偏航角的設(shè)置點來進行操作。此設(shè)置點通常傳輸?shù)狡酱賱悠飨到y(tǒng)以校正風力渦輪的偏航角。由于偏航控制系統(tǒng)典型地具有緩慢響應(yīng)，簡單的死區(qū)(dead-band)控制器可足夠。但是，對于某些特定應(yīng)用，更復(fù)雜的控制算法可為方便的。舉例而言，這些控制算法可基于PI或PID控制器、前饋回路、最佳反饋方法(諸如自調(diào)控制器、LQG和H控制方法)、模糊邏輯控制器、基于狀態(tài)的控制、基于線性或非線性物理等效模型的控制或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。復(fù)雜控制算法更典型地在風力渦輪在大風下操作時使用。在本公開的典型實施例中，發(fā)電機和轉(zhuǎn)子是整體的。圖6示出根據(jù)本文所述的實施例聯(lián)接到風力渦輪的梁結(jié)構(gòu)20的環(huán)形發(fā)電機62的截面的示意圖。圖6所示的示范性梁結(jié)構(gòu)20包括三個梁部件，上梁22、下梁M和第三梁26。上梁22和第三梁沈典型地聯(lián)接到上接頭元件32，上接頭元件32典型地由上整流罩36遮蓋。在圖6所示的典型配置中，上梁22和第三梁沈相對于偏航軸線44對稱地布置且與之形成角度α (也參看圖8)。下梁 24聯(lián)接到下接頭元件34，下接頭元件34可由下整流罩38遮蓋。上整流罩36和下整流罩 38典型地用于減小風力渦輪上的空氣動力阻力，如上文所述。典型地，上接頭元件32和下接頭元件34形成偏航界面30的部分。在圖6所示的配置中，偏航界面30用于實施梁結(jié)構(gòu) 20和因此由它支承的元件繞偏航軸線44的偏航旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機與轉(zhuǎn)子的整合，如在圖6中示范性地示出，目標為通過組合不同構(gòu)件的功能而形成風力渦輪的輕重量結(jié)構(gòu)設(shè)計。特別地，這種構(gòu)件功能的整合便于建置風力渦輪而無需巨大元件，諸如例如機艙。環(huán)形發(fā)電機62包括發(fā)電機定子120和發(fā)電機轉(zhuǎn)子130，其典型地也具有環(huán)形形狀。 在本公開中，術(shù)語“環(huán)形發(fā)電機”被理解為包括在發(fā)電機的中心具有貫通開口或空隙的發(fā)電機。在典型實施例中，發(fā)電機定子120由梁結(jié)構(gòu)20徑向支承，典型地橫跨發(fā)電機定子120 的周邊的等距的點處。即，典型地，上梁22、下梁對和第三梁沈的連接點沿著發(fā)電機定子 120的周邊等距分布。在典型實施例中，發(fā)電機定子120連接到梁結(jié)構(gòu)20的至少兩個梁部件。典型地，梁通過至少一個栓接的凸緣界面、至少一個焊接的界面、至少一個結(jié)合的界面、 至少一個層壓的界面、至少兩個鑄件的組件、或至少兩個FRP纖維加強塑料的組件中的任一個在第一葉片界面90連接到發(fā)電機定子120。典型地，帶葉片的轉(zhuǎn)子10附連到發(fā)電機轉(zhuǎn)子130。特別地，帶葉片的轉(zhuǎn)子10典型地附連到發(fā)電機轉(zhuǎn)子130使得它們都同步地旋轉(zhuǎn)。特別地，葉片70安裝到發(fā)電機轉(zhuǎn)子130 上，其中第一葉片界面90聯(lián)接到發(fā)電機安裝界面160上。典型地，用于將個別葉片聯(lián)接到發(fā)電機轉(zhuǎn)子130的發(fā)電機安裝界面160的每個部分是附連到發(fā)電機轉(zhuǎn)子130的單獨構(gòu)件的模塊化組件或者至少一個整體鑄造的或一個整體FRP纖維加強部分。一般而言，如上文所述，第一葉片界面90包括外變槳軸承94。圖6示范性地描繪了橫跨發(fā)電機定子120的圓周分布的三組滾動元件140。滾動元件140可分布成完全地或部分地覆蓋發(fā)電機定子120的圓周。在典型實施例中，發(fā)電機定子120旋轉(zhuǎn)地支承發(fā)電機轉(zhuǎn)子130。特別地，發(fā)電機轉(zhuǎn)子130可被配置成通過滾動元件140而相對于發(fā)電機定子120旋轉(zhuǎn)。典型地，滾動元件140 由兩列滾動元件組成，諸如滾珠、滾柱、機械軸承系統(tǒng)或類似物。典型地，滾動元件140組裝到環(huán)形發(fā)電機62內(nèi)使得滾動元件140的位置相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子130保持固定。圖7示出根據(jù)本文所述的實施例聯(lián)接到風力渦輪的梁結(jié)構(gòu)20的環(huán)形發(fā)電機62的部分的示意圖。其中示出發(fā)電機轉(zhuǎn)子130可放置成與發(fā)電機定子120鄰接。特別地，發(fā)電機轉(zhuǎn)子130可安裝到滾動元件140上使得其可相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子130旋轉(zhuǎn)。此外，圖7示出上梁22和下梁M以對稱布局布置，與風力渦輪的偏航軸線形成角度α。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的已知發(fā)電機技術(shù)的元件可用于本文所述的實施例，而不在此處詳細地描述這樣的元件。典型地，根據(jù)本公開的實施例的風力渦輪如下操作。風力渦輪典型地被配置成具有變槳促動葉片，其由中央軛狀件支承且安裝于形成環(huán)形發(fā)電機的部分的發(fā)電機轉(zhuǎn)子上。 響應(yīng)于沖擊于葉片上的風，可產(chǎn)生轉(zhuǎn)子扭矩。由于轉(zhuǎn)子扭矩，發(fā)電機轉(zhuǎn)子可通過滾動元件在發(fā)電機定子內(nèi)繞轉(zhuǎn)。如上文所述，滾動元件的位置典型地相對于發(fā)電機定子保持固定。作用于帶葉片的轉(zhuǎn)子上的推力載荷典型地通過梁結(jié)構(gòu)而傳輸?shù)剿?，梁結(jié)構(gòu)可包括多個梁。由此，推力載荷典型地以最佳方式傳輸?shù)狡讲僮鞯乃?。通常，發(fā)電機轉(zhuǎn)子包括至少一個永磁體。典型地，發(fā)電機轉(zhuǎn)子包括橫跨發(fā)電機轉(zhuǎn)子分布的一系列永磁體。另外，典型地，發(fā)電機定子包括至少一個多極電繞組或類似物。因此， 永磁體可相對于該多極電繞組旋轉(zhuǎn)且由此在輸出系統(tǒng)上產(chǎn)生交流電流。典型地，輸出系統(tǒng)包括一系列電極相輸出。特別地，交流電流典型地隨著風速而變化。典型地，風力渦輪包括安置于梁結(jié)構(gòu)中或塔架中的功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。典型地，功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)將由環(huán)形發(fā)電機產(chǎn)生的交流電流轉(zhuǎn)換成通常固定為處于標準電系統(tǒng)頻率(諸如50Hz或60Hz)的高電壓，或者風電場的其它網(wǎng)絡(luò)頻率。雖然本發(fā)明的各種實施例的具體特征可能在某些附圖中示出但未在其它附圖中示出，但是這只是出于方便目的。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可組合任何其它附圖的任何特征進行參考和/或主張。該文字描述使用示例以公開實施例，包括最佳實施方式，并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`實施例，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。盡管描述了各種特定實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到本公開可利用在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的改變進行實踐。特別地，上面描述的實施例的相互不排斥的特征可彼此組合。專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種風力渦輪(5)，包括:a)塔架(40)，其包括偏航界面(30)；b)帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)，其包括至少一個葉片(70)，至少一個葉片(70)能夠響應(yīng)于風沖擊于所述至少一個葉片上而旋轉(zhuǎn)；以及c)梁結(jié)構(gòu)(20)，其被配置成支承所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)，所述梁結(jié)構(gòu)00)包括至少兩個梁部件02，對)，所述至少兩個梁部件02J4)中的每一個由至少一個接頭元件(32， 34)聯(lián)接到所述偏航界面(30)，使得所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)能夠繞所述風力渦輪( 的偏航軸線(44)旋轉(zhuǎn)；其中，所述接頭元件(32，34)中的至少兩個沿著所述塔架GO)的縱向軸線間隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力渦輪，其特征在于，所述至少兩個接頭元件(32，34)包括至少一個軸承裝置(82，84)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力渦輪，其特征在于，所述接頭元件(32，34)中的至少一個由包括流線型殼體的整流元件(36，38)遮蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的風力渦輪，其特征在于，還包括偏航控制系統(tǒng) (178)，其被配置成調(diào)整所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)的偏航角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的風力渦輪，其特征在于，還包括用于發(fā)電的環(huán)形發(fā)電機(62)，所述環(huán)形發(fā)電機(6 包括發(fā)電機定子(120)和發(fā)電機轉(zhuǎn)子(130)，其中所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)剛性地聯(lián)接到所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子(130)；所述發(fā)電機定子(120)可旋轉(zhuǎn)地支承所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子(130)使得所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子能夠繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)；以及所述發(fā)電機定子(120)由所述梁結(jié)構(gòu)00)徑向支承。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風力渦輪，其特征在于，所述環(huán)形發(fā)電機(62)包括至少一個滾動元件(140)，用于允許所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子(130)相對于所述發(fā)電機定子(120)旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的風力渦輪，其特征在于，所述至少一個葉片(70)通過第一葉片界面(90)聯(lián)接到所述發(fā)電機定子(120)使得所述葉片(70)的至少一部分能夠繞變槳軸線旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風力渦輪，其特征在于，所述第一葉片界面(90)包括軸承裝置(94)，所述軸承裝置(94)包括至少一個滾動元件用于所述至少一個葉片(70)繞所述變槳軸線旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的風力渦輪，其特征在于，所述至少一個葉片 (70)通過第二葉片界面(10 聯(lián)接到中央軛狀件(100)，所述第二葉片界面(10 可選地適于允許所述至少一個葉片(70)繞所述變槳軸線旋轉(zhuǎn)。
10.一種用于控制風力渦輪(5)的偏航角的方法，所述風力渦輪包括塔架GO)；帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)；梁結(jié)構(gòu)(20)，其包括支承所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)的多個梁；以及放置于所述塔架GO)中的多個軸承，所述軸承中的每一個沿著所述塔架的縱向軸線間隔開，所述多個軸承聯(lián)接到所述梁結(jié)構(gòu)(20)，所述方法包括a)測量偏航誤差；以及b)調(diào)整所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)的偏航角以減小所述偏航誤差；其中通過所述多個軸承將扭力聯(lián)接到所述多個梁來調(diào)整所述帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)的偏航角。
全文摘要
提供具有整體設(shè)計的風力渦輪和控制方法。該風力渦輪(5)包括塔架(40)，包括偏航界面(30)；帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)，包括能夠響應(yīng)于風沖擊于至少一個葉片上而旋轉(zhuǎn)的至少一個葉片(70)；以及梁結(jié)構(gòu)(20)，配置成支承帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)。梁結(jié)構(gòu)(20)包括至少兩個梁部件(22，24)。至少兩個梁部件(22，24)中的每一個由至少一個接頭元件(32，34)聯(lián)接到偏航界面(30)，使得帶葉片的轉(zhuǎn)子(10)能夠繞風力渦輪(5)的偏航軸線(44)旋轉(zhuǎn)。接頭元件(32，34)中的至少兩個沿著塔架(40)的縱向軸線間隔開。另外還提供包括偏航界面的另一風力渦輪(5)和用于控制風力渦輪(5)的偏航角的方法。
文檔編號F03D11/00GK102235297SQ20111011819
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者L·邦內(nèi) 申請人:通用電氣公司