空氣流控制布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于具有包括轉(zhuǎn)子(11)和定子(12)的發(fā)電機(jī)(14)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的空氣流控制布置(100)，所述空氣流控制布置(100)包括布置成將離開空氣流(AF_out)吸引通過離開管道(4)的出流風(fēng)扇(1)，所述離開管道(4)從定子(12)的內(nèi)部腔體(120)延伸至風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的外部。本發(fā)明還描述了一種包括這樣的空氣流控制布置(100)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)。本發(fā)明還描述了一種控制具有包括轉(zhuǎn)子(11)和定子(12)的發(fā)電機(jī)(14)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)中的空氣流(AF_in,AF_out)的方法。
【專利說明】空氣流控制布置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明描述了用于直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)的空氣流控制布置、直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)和控制直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)中的空氣流的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)電機(jī)的操作期間，磁場布置的磁極與電樞布置的繞組的相對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在繞組中感應(yīng)的電流。諸如風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的大型發(fā)電機(jī)可包括具有強(qiáng)磁場的幾百個(gè)磁極，并且在繞組中感應(yīng)的電流相應(yīng)地較大，從而使繞組變得非常熱。高溫會對磁體以及發(fā)電機(jī)中諸如線路、控制電路、傳感器等的其它部件產(chǎn)生有害影響。為此，風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)通常配有冷卻布置以冷卻發(fā)電機(jī)的較熱部件。在一些設(shè)計(jì)中，熱交換器用來將熱傳遞到冷卻流體，該冷卻流體循環(huán)通過貫穿發(fā)電機(jī)布置的管或軟管。然而，布置這樣的流體冷卻系統(tǒng)以便它從繞組高效地帶走熱量是復(fù)雜而昂貴的。另一種冷卻布置可包括安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙后部的熱交換器，使得它可以由經(jīng)過風(fēng)力渦輪機(jī)的空氣冷卻。熱量可以使用管或管道中的冷卻流體從熱部件傳遞到熱交換器外部。管、軟管、熱交換器等的大量布置增加了風(fēng)力渦輪機(jī)的整體復(fù)雜性和成本，并且必須格外小心以避免泄漏。此外,這樣的冷卻系統(tǒng)的維護(hù)顯著地增加了成本。在另一個(gè)方案中，空氣可使用風(fēng)扇吸引到機(jī)艙或艙罩中以在艙罩中產(chǎn)生過壓，使得空氣被驅(qū)使經(jīng)過發(fā)電機(jī)，以便例如通過經(jīng)漿轂和艙罩之間的間隙逸出而再次到達(dá)外部。這樣的系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，當(dāng)空氣必須設(shè)法離開時(shí)，空氣將始終沿著到外部的“最容易”或最寬的路徑行進(jìn)。因此，這樣的已知系統(tǒng)在其降低熱源(即，繞組)處的溫度方面的能力是有限的，因?yàn)槔@組周圍的空間是狹窄的，繞組和磁極之間的氣隙也是狹窄的。在到外部的途中的空氣將趨于繞過這樣的瓶頸。因此，這樣的空氣冷卻系統(tǒng)通常是低效的。不能有效地冷卻熱的繞組意味著風(fēng)力渦輪機(jī)可能不會始終在滿功率下操作，因?yàn)樗a(chǎn)生的高溫將損壞發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)部件。
[0003]風(fēng)力渦輪機(jī)必須設(shè)計(jì)成在不同類型的環(huán)境中且在不同的氣候條件下可靠地操作。風(fēng)力渦輪機(jī)中的空氣的高的相對濕度可引起問題，特別是在水蒸汽應(yīng)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部相對較冷的部件上冷凝時(shí)。例如，在直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)中，帶有其磁極的外部轉(zhuǎn)子開始可能是發(fā)電機(jī)的最冷部件，并且隨著發(fā)電機(jī)內(nèi)部的溫度增加，磁體上可能形成冷凝。為了解決這個(gè)問題，在一個(gè)方案中，除濕器可用來從進(jìn)入包封定子的封閉室中的空氣提取水蒸汽。為了有效，還需要在轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣密封，以使得干燥的空氣也經(jīng)過磁體。這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)起來要復(fù)雜和昂貴得多，因?yàn)閷⑥D(zhuǎn)子和定子一起密封并不容易。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供一種控制直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部的環(huán)境的更經(jīng)濟(jì)而直接的方式，以避免上述問題。
[0005]該目的由權(quán)利要求1的空氣流控制布置、權(quán)利要求13的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)、以及權(quán)利要求14的控制直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)中的空氣流的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，空氣流控制布置被實(shí)現(xiàn)以在帶有包括轉(zhuǎn)子和定子的發(fā)電機(jī)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)中使用，該空氣流控制布置包括布置成將空氣流吸引通過離開管道的出流風(fēng)扇，該離開管道從定子的內(nèi)部腔體延伸到風(fēng)力渦輪機(jī)的外部。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的優(yōu)點(diǎn)在于，空氣流被最佳地引導(dǎo)經(jīng)過最需要冷卻的發(fā)電機(jī)的部件。代替僅將空氣引入發(fā)電機(jī)并讓其自尋出路，根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置具體地驅(qū)使空氣流沿著預(yù)定的路徑行進(jìn)通過風(fēng)力渦輪機(jī)的空間上分離的區(qū)域?？諝獗怀隽黠L(fēng)扇的抽吸或提取作用迫使沿著該路徑行進(jìn)。通過以渦輪機(jī)特有的方式限定路徑，迫使空氣通過定子內(nèi)部腔體，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的某些區(qū)域的最佳冷卻或加熱。下面將更詳細(xì)地解釋這方面。
[0008]優(yōu)選地，離開管道包括:第一離開開口，離開空氣流可通過其排出到風(fēng)力渦輪機(jī)的外部，例如排出到風(fēng)力渦輪機(jī)的艙罩的外部；次離開開口，離開空氣流中的一些或全部可通過其導(dǎo)向回風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部，如下文將解釋的那樣。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，帶有包括轉(zhuǎn)子和定子的發(fā)電機(jī)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)包括這樣的空氣流控制布置。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣質(zhì)量可以在風(fēng)力渦輪機(jī)操作的任何階段被優(yōu)化?？諝饪捎脕硪杂欣馗咝У姆绞嚼鋮s相關(guān)且重要的發(fā)電機(jī)部件，并且風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的空氣的相對濕度也可根據(jù)需要來調(diào)整。下文將更詳細(xì)地解釋這點(diǎn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，控制直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)中的空氣流的方法包括驅(qū)動出流風(fēng)扇以將離開空氣流吸引通過離開管道的步驟，該離開管道從定子的內(nèi)部腔體延伸到風(fēng)力渦輪機(jī)的外部。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，能以刻意的方式限定空氣流所遵循的路徑。換言之，出流風(fēng)扇的作用結(jié)合預(yù)定路徑意味著空氣流可被具體地導(dǎo)向經(jīng)過最需要冷卻、加熱和/或干燥的發(fā)電機(jī)的部件。這允許以有利地直接且經(jīng)濟(jì)的方式調(diào)整經(jīng)過發(fā)電機(jī)的這些部件的空氣的質(zhì)量。
[0013]本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例和特征由在下面的描述中揭示的從屬權(quán)利要求給出。不同的權(quán)利要求類別的特征可以在適當(dāng)時(shí)結(jié)合以提供本文未描述的另外的實(shí)施例。
[0014]在直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)中，整個(gè)發(fā)電機(jī)比帶有齒輪箱的發(fā)電機(jī)更緊湊。艙罩用來保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)的各種部件。例如，艙罩可被成形為配合在塔架頭部上，使得偏航機(jī)構(gòu)被包封并受到針對雨和灰塵的保護(hù)。發(fā)電機(jī)優(yōu)選地不包封在艙罩下。術(shù)語“艙罩”通常是指保護(hù)由其包封的部件不受環(huán)境影響的罩殼或外殼。艙罩、諸如底架的支撐框架和偏航機(jī)構(gòu)在下文中可統(tǒng)稱為“機(jī)艙”。在本發(fā)明的上下文中，艙罩和機(jī)艙可以在功能方面視為等同的。在“外部轉(zhuǎn)子”設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子繞內(nèi)部定子自由旋轉(zhuǎn)。在下文中但不以任何方式限制本發(fā)明，可以假設(shè)空氣流控制布置在這樣的風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)。在下文中還可以假設(shè)，外部轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)的磁場，并且內(nèi)部定子是電樞，以使得磁體布置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面上，并且繞組布置在定子的外表面上。當(dāng)然，外部轉(zhuǎn)子也可以充當(dāng)電樞，并且內(nèi)部定子可以充當(dāng)磁場。
[0015]大型發(fā)電機(jī)的繞組通常包括插入電樞的狹槽中的扁平金屬帶。通常，這樣的發(fā)電機(jī)具有若干相，并且不同相的繞組必須彼此交叉。因此，在電樞的一端或兩端處，繞組通常以不同的方式成形以彼此上下配合，從而能以緊湊而高效的方式實(shí)現(xiàn)交叉。在發(fā)電機(jī)的前端和后端處的腔體尺寸設(shè)計(jì)成容納該繞組“端部”。這里，“前腔體”應(yīng)理解為位于發(fā)電機(jī)的前側(cè)或漿轂側(cè)，而“后腔體”應(yīng)理解為位于發(fā)電機(jī)的后側(cè)或艙罩側(cè)。由于發(fā)電機(jī)腔體在空間上與定子內(nèi)部分離，為了進(jìn)入定子內(nèi)部，空氣必須穿過繞組之間的任何間隙。例如，為了從發(fā)電機(jī)前腔體傳送到定子內(nèi)部，空氣必須穿過相鄰繞組或繞組部段之間的狹窄間隙或狹縫。因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，空氣流控制布置被實(shí)現(xiàn)為使得出流風(fēng)扇將離開空氣流通過在轉(zhuǎn)子的磁極和定子的繞組之間的氣隙從發(fā)電機(jī)腔體吸引到離開管道中。換言之，出流風(fēng)扇的抽吸作用將空氣具體地從在發(fā)電機(jī)的前部或后部處的腔體吸引到在轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙中，并且通過在相鄰的定子繞組之間的間隙。
[0016]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，空氣流控制布置包括多個(gè)定子管道，其中定子管道從發(fā)電機(jī)的后腔體延伸通過定子到發(fā)電機(jī)的前腔體，并且在這里，離開空氣流的至少一部分由出流風(fēng)扇吸引通過定子管道。利用這種非常有利的布置，空氣流被驅(qū)使沿著在連結(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的不同且空間上分離的區(qū)域的多個(gè)通道或管道上的預(yù)定的路徑行進(jìn)。例如，空氣流路徑可由定子管道、發(fā)電機(jī)的前腔體、定子內(nèi)部和最終地離開管道限定。另一個(gè)空氣流路徑可由發(fā)電機(jī)后腔體、氣隙、繞組之間的一個(gè)或多個(gè)間隙、定子內(nèi)部和最終地離開管道限定。
[0017]結(jié)果，空氣被從發(fā)電機(jī)的腔體吸引到定子內(nèi)部。優(yōu)選地，除了由(多個(gè))定子管道提供的路徑之外，定子的內(nèi)部空間與艙罩內(nèi)部以氣密方式分離。類似地，除了有意地致使空氣沿其流動的具體空氣流路徑之外，定子的內(nèi)部空間與發(fā)電機(jī)前腔體優(yōu)選地以氣密方式分離。因此，在艙罩和定子的上下文中，術(shù)語“氣密的”應(yīng)理解為表示除了預(yù)定的空氣流路徑之外，基本上不存在空氣能通過其從風(fēng)力渦輪機(jī)“逸出”的其它路徑。可能通過迷宮密封或類似物逸出的少量空氣是微不足道的，并且不降低根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的效率。
[0018]艙罩可使用迷宮密封安裝到外部轉(zhuǎn)子以阻止雨水和氣載顆粒進(jìn)入。在根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的簡單實(shí)施例中，可以在風(fēng)力渦輪機(jī)的適當(dāng)區(qū)域處有意地保留一些間隙，以允許供應(yīng)的空氣進(jìn)入艙罩，從而使出流風(fēng)扇可以沿著由定子管道、發(fā)電機(jī)前腔體和離開管道限定的路徑抽吸有利地有效量的空氣。備選地，充當(dāng)空氣入口的多個(gè)單向閥可布置在艙罩周圍的各個(gè)點(diǎn)處，以允許空氣進(jìn)入艙罩。然而，在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例中，空氣流控制布置包括布置成將空氣吸引到風(fēng)力渦輪機(jī)的艙罩內(nèi)部的入流風(fēng)扇中。這樣，可以確保為任何所需的冷卻或加熱過程始終提供有利地有效量的空氣。在這樣的實(shí)施例中，各種密封可用來實(shí)現(xiàn)相對氣密的艙罩，例如在艙罩和塔架頭部之間可存在密封。這種布置是基本上氣密的，但未必是完全氣密的，使得由空氣流控制布置使用的基本上所有空氣被入流風(fēng)扇吸入，并且由密封包含，從而僅一小部分能從艙罩“逸出”。入流風(fēng)扇優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為在艙罩內(nèi)部中形成過壓，以使得空氣被迫傳送到定子管道內(nèi)，定子管道有效地為從艙罩內(nèi)部的唯一出口。
[0019]優(yōu)選地，存在空氣流可沿其行進(jìn)的從發(fā)電機(jī)前腔體進(jìn)入定子內(nèi)部的有限數(shù)量的“路徑”。例如，可能希望迫使所有空氣流在其進(jìn)入定子內(nèi)部的途中經(jīng)過繞組。為了達(dá)到這種效果，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，定子的內(nèi)部腔體由后定子板和前定子板限定，后定子板和前定子板有效地密封定子內(nèi)部與在一側(cè)上的艙罩內(nèi)部(后定子板或“定子后板”)以及定子內(nèi)部與在另一側(cè)上的發(fā)電機(jī)前腔體(前定子板或“定子前板”)。在使用流體冷卻的常規(guī)發(fā)電機(jī)中，這些定子板可包括任何數(shù)量的開口或孔。為了用于根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置，后定子板和前定子板優(yōu)選地包括封閉的表面，該表面除了容納(多個(gè))定子管道和(多個(gè))離開管道所需的開口之外不具有任何開口。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，定子管道被布置成穿過定子板中對應(yīng)形狀的開口。諸如氣密密封的合適密封可圍繞開口布置在定子管道和定子板的結(jié)合處，以確保引導(dǎo)通過定子管道的空氣流從艙罩內(nèi)部傳送到發(fā)電機(jī)的前腔體，即，使得基本上沒有空氣直接從艙罩內(nèi)部傳送到定子內(nèi)部。這樣，可以驅(qū)使盡可能多的空氣傳送到發(fā)電機(jī)前腔體內(nèi)，從這里，空氣被吸引通過定子繞組并吸引通過在磁極和繞組之間的氣隙。這允許最高效地使用空氣，而不論是用于冷卻(在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間)、用于加熱(在啟動風(fēng)力渦輪機(jī)之前)、和/或用于干燥空氣，如下文將解釋那樣。
[0020]在一種操作模式中，已被出流風(fēng)扇為了冷卻目的而吸或抽吸通過繞組和氣隙的空氣優(yōu)選地從發(fā)電機(jī)附近被去除，因?yàn)榈娇諝獯┻^繞組和/或氣隙的時(shí)候，其溫度會增加。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，離開管道被布置成以基本上氣密的方式延伸通過布置成將定子內(nèi)部空間與外部分離的定子板。這樣，已穿過繞組并穿過氣隙的空氣流被以高效方式從定子內(nèi)部吸引到離開管道中并去除。在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間，例如在滿功率時(shí)，熱空氣可被提取和排出到外部，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的重要區(qū)域的高效冷卻。
[0021]已知在高相對濕度條件下露點(diǎn)接近實(shí)際空氣溫度。這對于在潮濕條件下操作的風(fēng)力渦輪機(jī)來說可能是個(gè)問題。因此，在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例中，空氣流控制布置包括離開出流布置，以用于將離開空氣流從離開管道引導(dǎo)到艙罩的外部和/或返回到艙罩內(nèi)部內(nèi)。特別是在風(fēng)力渦輪機(jī)在停機(jī)之后啟動時(shí)，高的相對濕度可能意味著水蒸汽已冷凝在外部轉(zhuǎn)子的磁體上，因?yàn)樵摬糠质前l(fā)電機(jī)的最冷部件。相對濕度取決于空氣溫度和空氣壓力。換言之，可以通過改變封閉系統(tǒng)中的溫度和/或壓力來改變系統(tǒng)中的相對濕度。根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的優(yōu)選實(shí)施例很好地利用了這種關(guān)系，其中出流風(fēng)扇和離開出流布置的共同作用確?？諝庋仄湓陲L(fēng)力渦輪機(jī)中的預(yù)定路徑循環(huán)。離開出流布置被致動以關(guān)閉到艙罩外部的路徑并打開返回到艙罩內(nèi)部內(nèi)的路徑,并且同時(shí),空氣被出流風(fēng)扇的熱耗散加熱?？諝饬魅肓靠杀徽{(diào)整，從而保持過壓，以補(bǔ)償從風(fēng)力渦輪機(jī)排出或逸出的空氣的量。這樣，空氣流控制布置的操作可以繼續(xù)，直到達(dá)到滿意的狀態(tài)為止，例如當(dāng)在磁極上或在發(fā)電機(jī)的其它相對較冷的區(qū)域上露點(diǎn)已升高至水蒸汽將不再(或至少不以任何顯著的程度)冷凝的水平時(shí)。
[0022]離開出流布置可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，離開出流布置被實(shí)現(xiàn)為完成多個(gè)功能:用來將基本上所有離開空氣流排出風(fēng)力渦輪機(jī)之外；或者用來使基本上所有離開空氣流轉(zhuǎn)向回到艙罩內(nèi)部內(nèi)；或者用來使一部分離開空氣流轉(zhuǎn)向進(jìn)入艙罩內(nèi)部，并使剩余部分轉(zhuǎn)向離開風(fēng)力渦輪機(jī)。在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例中，離開出流布置包括用于調(diào)節(jié)到艙罩的外部的離開空氣流的第一裝置和用于調(diào)節(jié)進(jìn)入艙罩內(nèi)部的離開空氣流的第二裝置。第一和第二離開空氣流調(diào)節(jié)裝置可以彼此獨(dú)立地致動，或者可以同步地致動。例如，空氣流調(diào)節(jié)裝置可包括艙口，以使得第一艙口調(diào)節(jié)離開風(fēng)力渦輪機(jī)的空氣流，并且第二艙口調(diào)節(jié)返回到艙罩內(nèi)部內(nèi)的空氣流。在這樣的實(shí)施例中，第一艙口可被布置成當(dāng)?shù)谝慌摽陉P(guān)閉時(shí)基本上完全覆蓋離開管道的主離開開口。類似地，當(dāng)?shù)诙摽陉P(guān)閉時(shí)，它基本上完全覆蓋離開管道的次離開開口。第一和第二艙口可以彼此獨(dú)立地致動，或者可以同步地致動，以使得例如當(dāng)一個(gè)艙口完全打開時(shí)，另一個(gè)艙口完全關(guān)閉。
[0023]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，艙口布置包括三通艙口，其具有用于調(diào)節(jié)到艙罩的外部的離開空氣流的第一艙口部分和用于調(diào)節(jié)進(jìn)入艙罩內(nèi)部的離開空氣流的第二艙口部分，使得一個(gè)艙口部分的動作導(dǎo)致另一個(gè)艙口部分的相應(yīng)動作。優(yōu)選地，艙口布置被控制，以使得艙口部分被同步地控制。例如，如果第一艙口部分完全“打開”，則第二艙口部分完全“關(guān)閉”，以便從風(fēng)力渦輪機(jī)排出所有離開空氣流；如果第一艙口部分完全“關(guān)閉”，則第二艙口部分完全“打開”，以使得所有離開空氣流循環(huán)回到艙罩內(nèi)部；如果第一艙口部分僅部分地打開，則第二艙口部分僅部分地關(guān)閉對應(yīng)的量，以使得一部分離開空氣流循環(huán)回到艙罩內(nèi)部，并且剩余部分被從風(fēng)力渦輪機(jī)排出。
[0024]備選地，離開空氣流調(diào)節(jié)裝置可包括風(fēng)扇。在這樣的實(shí)施例中，第一空氣流調(diào)節(jié)裝置可以是出流風(fēng)扇，其功率足夠?qū)⒖諝馔ㄟ^定子管道吸引到定子內(nèi)部并吸引到離開管道中。第二空氣流調(diào)節(jié)裝置也可包括布置在二級管道中的二級出流風(fēng)扇，二級管道在艙罩內(nèi)部的方向上從離開管道分叉。吸回到艙罩內(nèi)部的空氣體積可取決于該二級風(fēng)扇被驅(qū)動的速度。為了在所有離開出流都應(yīng)從風(fēng)力渦輪機(jī)排出時(shí)防止空氣進(jìn)入艙罩，二級風(fēng)扇可以簡單地被關(guān)斷，以有效地關(guān)閉進(jìn)入艙罩內(nèi)部的路徑。
[0025]出流風(fēng)扇優(yōu)選地定位在離開管道的合適區(qū)域中。例如，它可以被布置成靠近離開管道的“管頭”或入口開口，或者更靠近離開開口。優(yōu)選地，出流風(fēng)扇定位成足夠遠(yuǎn)離入口開口，以確保空氣在其到達(dá)出流風(fēng)扇的時(shí)候呈現(xiàn)為線性流；并且也足夠遠(yuǎn)離離開開口，從而可以將在外部感知的風(fēng)扇的噪音保持最低。優(yōu)選地，離開管道被成形為圍繞出流風(fēng)扇緊密配合，以使得出流風(fēng)扇可以將空氣高效地吸引到離開管道中。
[0026]備選地，出流風(fēng)扇可被定位成相對較遠(yuǎn)地返回到離開管道中，例如靠近艙罩中的開口，空氣流通過該開口從風(fēng)力渦輪機(jī)排出。當(dāng)二級風(fēng)扇被定位在二級管道中時(shí)，這樣的布置可能是有效的。在這種情況下，出流風(fēng)扇和二級風(fēng)扇均可被致動，以將空氣抽吸離開艙罩并最終通過繞組和氣隙，并且從風(fēng)力渦輪機(jī)排出或重新導(dǎo)入艙罩內(nèi)部的空氣的體積將取決于每個(gè)風(fēng)扇的容量和每個(gè)風(fēng)扇被驅(qū)動的速度。
[0027]離開出流布置優(yōu)選地根據(jù)環(huán)境空氣的質(zhì)量和/或根據(jù)穿過風(fēng)力渦輪機(jī)的空氣的質(zhì)量和/或根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的操作狀態(tài)而控制。例如，當(dāng)以滿功率操作時(shí)，發(fā)電機(jī)的最熱部件(通常為繞組)需要高效的冷卻。類似地，當(dāng)環(huán)境空氣具有高的相對濕度時(shí)，可能需要采取步驟來降低濕度。因此，在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例中，空氣流控制布置包括:多個(gè)溫度傳感器，以用于測量在艙罩外部和/或在發(fā)電機(jī)中和/或在發(fā)電機(jī)磁體處和/或在發(fā)電機(jī)繞組處的溫度；和/或多個(gè)濕度傳感器，以用于測量在艙罩外部和/或在發(fā)電機(jī)中的濕度。由這樣的傳感器傳遞的信息可以被解釋并用來調(diào)整空氣流控制布置的性能。
[0028]因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，空氣流控制布置包括控制單元，其被實(shí)現(xiàn)為在由一個(gè)或多個(gè)傳感器提供的測量值的基礎(chǔ)上控制至少離開出流布置和/或入流風(fēng)扇和/或出流風(fēng)扇。例如，定位在艙罩外部上或入流風(fēng)扇附近的濕度傳感器可測量環(huán)境空氣的相對濕度?？拷D(zhuǎn)子的溫度傳感器可提供發(fā)電機(jī)的該部分的溫度讀數(shù)?？刂茊卧煞治鲇蛇@些傳感器提供的數(shù)據(jù)，以決定是否應(yīng)使空氣流在風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部再循環(huán)一會兒，以便在風(fēng)力渦輪機(jī)從停機(jī)狀態(tài)啟動之前允許出流風(fēng)扇加熱該循環(huán)的空氣。
[0029]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，空氣流冷卻布置被實(shí)現(xiàn)為將空氣從前發(fā)電機(jī)腔體通過在發(fā)電機(jī)的磁極和繞組之間的氣隙吸引到離開管道中。這樣，空氣流也可被導(dǎo)向經(jīng)過磁體。這樣的空氣流也可用來在操作期間達(dá)到高溫時(shí)冷卻磁體。然而，通過在使空氣在艙罩內(nèi)部和發(fā)電機(jī)內(nèi)循環(huán)的同時(shí)使用出流風(fēng)扇來加熱空氣，變暖和干燥的空氣流可被導(dǎo)向經(jīng)過磁極，以降低例如當(dāng)冷的發(fā)電機(jī)在停機(jī)之后被啟用時(shí)在磁體上形成冷凝的可能性。通過使用用于入流和/或出流風(fēng)扇的足夠強(qiáng)的馬達(dá)，可以將空氣流吸引到狹窄的氣隙中。同樣地，發(fā)電機(jī)前腔體可被成形為有助于空氣流傳送到氣隙中。例如，導(dǎo)向器或空氣流成形元件可以被布置在繞組端部上，以允許空氣經(jīng)過繞組端部并進(jìn)入氣隙中。這可以通過最小化在定子板和繞組端部之間的過渡區(qū)中到定子內(nèi)部的開口的數(shù)量來促進(jìn)。
[0030]環(huán)境空氣可包括灰塵、昆蟲、花粉和其它氣載顆粒?？諝庵械倪@些雜質(zhì)在風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部可能出問題。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，空氣流控制布置包括布置在入流風(fēng)扇之前或之后的過濾器布置，其具有實(shí)現(xiàn)為過濾來自空氣的氣載顆粒的一個(gè)或多個(gè)過濾器。這樣，入流風(fēng)扇將基本上僅將過濾后的空氣吸引到艙罩內(nèi)部。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，過濾器布置可包括實(shí)現(xiàn)用于從進(jìn)入的空氣去除氣載鹽顆粒的鹽過濾器，這種顆粒可能非常細(xì)并且難以或不可能使用常規(guī)的篩網(wǎng)過濾器從空氣中濾除。當(dāng)其輸入空氣相對干燥時(shí)，鹽過濾器可以高效地起作用。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，艙口布置和入流風(fēng)扇被相對于彼此布置，以使得返回到艙罩內(nèi)部的“干燥”空氣可以朝入流風(fēng)扇的鹽過濾器被導(dǎo)向。這樣，來自發(fā)電機(jī)的低濕度空氣可與從外部吸入的濕空氣混合，從而可以確保鹽過濾器的滿意的性能。備選地或除此之外，過濾器布置可包括消霧器或與消霧器結(jié)合，以用于從進(jìn)入的空氣去除濕氣。消霧器也可被稱為分離器。
[0031]實(shí)現(xiàn)諸如從進(jìn)入的空氣去除薄霧和/或氣載顆粒的各種功能的與消霧器結(jié)合的過濾器布置可被統(tǒng)稱為過濾系統(tǒng)。消霧器可以以各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，消霧器可實(shí)現(xiàn)為具有成角度的靜葉的布置的分離器，靜葉使吸入的空氣偏轉(zhuǎn)，從而使任何水分冷凝并收集在成角度的靜葉上。冷凝的水蒸汽可被收集并通過某個(gè)合適的出口排出。一些分離器設(shè)計(jì)包括對著引入方向布置的“吊鉤”，以捕集氣載水滴。分離器靜葉可由塑料、鋁、碳纖維增強(qiáng)的聚合材料或其它合適的材料制成。
[0032]在非常冷的條件下，收集的水分會凍在這些吊鉤上，從而阻塞分離器的入口通道。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，過濾系統(tǒng)包括風(fēng)扇，該風(fēng)扇被布置成將空氣流導(dǎo)向進(jìn)入分離器或?qū)蛑练蛛x器上，從而可以避免積冰。備選地或除此之外，如果分離器靜葉由諸如碳或鋁的導(dǎo)電材料制成，則可以將電流施加到靜葉，以便加熱它們并融化任何積冰。
[0033]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，過濾器布置包括多個(gè)入口過濾器。例如，第一入口過濾器可用來過濾來自進(jìn)入的空氣的砂石、灰塵、花粉等。第二入口過濾器可用來從空氣去除鹽。備選地，可以使用組合的入口過濾器，其能夠從進(jìn)入的空氣去除若干種氣載顆粒。入口過濾器可并排布置，但優(yōu)選地被“堆疊”，以使得進(jìn)入的空氣在到達(dá)艙罩內(nèi)部之前不得不穿過第一入口過濾器并且隨后穿過第二入口過濾器。
[0034]過濾器布置或過濾系統(tǒng)優(yōu)選地容納在殼體中，該殼體可安裝到艙罩的支撐部件，例如安裝到底架或艙罩的某些其它合適區(qū)域。優(yōu)選地，過濾系統(tǒng)被布置在艙罩的下部區(qū)域中，例如朝著后部。以對于過濾系統(tǒng)的部件來說優(yōu)選的次序，分離器被置于外部以從進(jìn)入的空氣去除水分。在內(nèi)部，即，朝著艙罩的內(nèi)部，過濾器布置從空氣去除氣載顆粒。一個(gè)或多個(gè)入流風(fēng)扇被布置在分離器和過濾器布置之間以將空氣吸引到艙罩內(nèi)部。過濾器布置和入流風(fēng)扇優(yōu)選地緊鄰地布置在殼體內(nèi)，從而將進(jìn)入的空氣有效地推過過濾器布置。當(dāng)然，分離器在使用時(shí)可與過濾器布置和入流風(fēng)扇間隔開。例如，分離器可安裝在艙罩開口中，而入流風(fēng)扇和過濾器布置被布置在艙罩內(nèi)部的其它地方。
[0035]溫度傳感器或其它測量裝置可用來監(jiān)測分離器的性能。如果檢測到結(jié)凍條件，則啟用加熱元件，只要結(jié)凍條件持續(xù)存在。溫度傳感器可用來確定何時(shí)可以再次關(guān)閉加熱元件。加熱元件可以是布置成將加熱的空氣流導(dǎo)向經(jīng)過分離器的風(fēng)扇加熱器。例如，風(fēng)扇加熱器可代替過濾系統(tǒng)內(nèi)部的入流風(fēng)扇，或者風(fēng)扇加熱器可被布置在與入流風(fēng)扇相同的水平處或在分離器和入流風(fēng)扇之間。
[0036]代替風(fēng)扇加熱器，加熱電路可用來將電流施加到分離器的靜葉(如果它們是導(dǎo)電的)。優(yōu)選地，分離器表面積的至少五分之一連接到用于以這種方式加熱的電路。
[0037]吸引通過發(fā)電機(jī)的空氣流可具有有益的冷卻效應(yīng)或有益的加熱和干燥效應(yīng)，具體取決于艙口布置和入流/出流風(fēng)扇如何被驅(qū)動。單個(gè)定子管道可能足以吸入足夠的空氣以冷卻或加熱相關(guān)的發(fā)電機(jī)區(qū)域，特別是當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)在操作時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)也將用來促進(jìn)空氣在磁體和繞組附近以及氣隙中的循環(huán)。然而，在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例中，空氣流控制布置包括從艙罩內(nèi)部延伸到發(fā)電機(jī)的前腔體的多個(gè)定子管道。優(yōu)選地，定子管道以平行方式布置，即，基本上平行于彼此和/或平行于定子的縱向軸線敷設(shè)。然而，如果優(yōu)選或者如果需要，定子管道可被布置成與定子的縱向軸線成角度。定子管道可以以任何適當(dāng)方式繞定子分布。優(yōu)選地，定子管道繞定子均勻地間隔開。例如，一對定子管道可以在定子的兩側(cè)上沿直徑相對。一種這樣的布置可包括在定子的左手側(cè)上的第一定子管道和在右手側(cè)上的另一個(gè)定子管道。在另一個(gè)實(shí)施例中，可存在繞定子或多或少等距地布置的三個(gè)定子管道。備選地，離開管道和三個(gè)定子管道可被布置成使得每一個(gè)敷設(shè)在定子的一個(gè)象限中。當(dāng)然，可以使用任意數(shù)量的定子管道，并且該數(shù)量可取決于應(yīng)當(dāng)能夠穿過的空氣的體積以及定子腔體中的可用空間。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制方法可用來在啟動或停止發(fā)電機(jī)之前“制備”或“調(diào)理”風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部的空氣，或者響應(yīng)于在風(fēng)力渦輪機(jī)操作期間溫度或濕度上的變化。為此，根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括從艙罩外部和/或發(fā)電機(jī)和/或發(fā)電機(jī)磁體和/或發(fā)電機(jī)繞組獲得溫度測量值的步驟。例如，繞組溫度的增加可指示風(fēng)扇功率應(yīng)增加以增加經(jīng)過繞組的空氣流的速率，并且艙口應(yīng)被控制以將空氣排出到外部。一個(gè)或多個(gè)低溫讀數(shù)可能指示空氣應(yīng)被加熱(例如使用由出流風(fēng)扇耗散的熱量)并且在啟動風(fēng)力渦輪機(jī)之前再循環(huán)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間長度，或者直到溫度讀數(shù)滿意為止。這樣的溫度測量值可以在必要時(shí)由濕度讀數(shù)來擴(kuò)增。為此，根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括從艙罩外部和/或在風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部上的位置(例如發(fā)電機(jī))獲得濕度測量值的步驟。不利地高的濕度可通過增加風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部的空氣的溫度來“修正”。這可以通過使空氣再循環(huán)并使用由出流風(fēng)扇耗散的熱量加熱空氣來實(shí)現(xiàn)，如上所述。溫度增加導(dǎo)致相對濕度的降低。
[0039]在開發(fā)根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的過程中進(jìn)行的測量已證明，非絕緣的離開管道可以顯著地有助于艙罩內(nèi)部的加熱。出于實(shí)用的原因，離開管道優(yōu)選地由諸如鋼的穩(wěn)固、耐用而經(jīng)濟(jì)的材料制成。離開管道可具有幾米的長度，并且其直徑通常可以為約400mm至1000mm。根據(jù)離開管道尺寸和離開空氣流的流量，從離開管道的壁傳遞到機(jī)艙內(nèi)部的熱能量可達(dá)到幾千瓦的值。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，離開管道至少部分地由熱絕緣材料包封。優(yōu)選地，使用具有有利地低的熱導(dǎo)率的材料。例如，可以在離開管道周圍包裹一層或多層絕緣包層。如果離開管道包括用于將離開出流的某些部分引導(dǎo)返回到艙罩內(nèi)部(例如在啟動程序期間)的空氣流調(diào)節(jié)裝置，則絕緣材料可圍繞離開管道的次離開開口布置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]根據(jù)結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的和特征將變得顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖僅設(shè)計(jì)用于例示的目的，而不是作為對本發(fā)明的限制的限定。
[0041]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的第一實(shí)施例；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的第二實(shí)施例；
圖3示出了由根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的實(shí)施例限定的空氣流路徑的示意圖；
圖4示出了在根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置中從定子內(nèi)部朝定子后板的視圖；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的第三實(shí)施例；
圖6示出了用于在根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置中使用的過濾系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的第四實(shí)施例。
[0042]貫穿附圖，相同的標(biāo)記表示相同的對象。附圖中的對象未必按比例繪制。特別地，在轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙或在定子繞組之間的間隙以夸張方式示出。為了清楚起見，附圖僅指示風(fēng)力渦輪機(jī)的相干部件，并且這些部件以非常簡化的方式示出。

【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的第一實(shí)施例。該圖示出了直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)10的內(nèi)部，其中發(fā)電機(jī)14安裝在軸20上。發(fā)電機(jī)包括外部轉(zhuǎn)子11和內(nèi)部定子12。漿轂和轉(zhuǎn)子葉片(圖中未示出)安裝到軸20的前部，以使得漿轂的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致外部轉(zhuǎn)子11繞旋轉(zhuǎn)軸線R的旋轉(zhuǎn)。內(nèi)部定子12相對于軸20保持靜止。繞組121 (參看圖3和圖4)被布置在定子12的外表面上，而磁極111 (參看圖3和圖4)被布置在轉(zhuǎn)子11的內(nèi)表面上。狹窄的氣隙150將磁極111與繞組121分離。出于設(shè)計(jì)原因，繞組121在定子12的一端或兩端處具有一定量的端部。該端部被容納在發(fā)電機(jī)前腔體140_F中。這樣的風(fēng)力渦輪機(jī)10的安裝可通過將整個(gè)發(fā)電機(jī)14吊起并將其在安裝到塔架17上的艙罩13前方安裝就位而進(jìn)行。
[0044]在該實(shí)施例中，艙罩13、塔架17和發(fā)電機(jī)14借助于艙罩13和塔架17之間以及艙罩13和發(fā)電機(jī)14之間的密封21、22以基本上氣密的方式連接。艙罩13和發(fā)電機(jī)14之間的密封21可以是迷宮密封21。入流風(fēng)扇2用來將空氣AF_in吸引到艙罩內(nèi)部130。入流風(fēng)扇2可以是功率足夠大的，以便在艙罩內(nèi)部130中產(chǎn)生過壓。以這種方式吸引到艙罩13中的空氣AF_in接著被驅(qū)使或迫使沿著由從定子12的一端延伸至另一端的定子管道3、并且由離開管道4限定的具體路徑行進(jìn)，離開管道4從定子內(nèi)部120延伸并且被實(shí)現(xiàn)為將空氣排出到風(fēng)力渦輪機(jī)外部或?qū)⒖諝庠賹?dǎo)向回艙罩內(nèi)部130內(nèi)。
[0045]定子管道3安裝成使得到定子管道3的入口開口 30位于定子后板123中或前方，并且其離開開口 31位于定子前板122中或前方。入口開口 30可向外敞開或呈會聚以將空氣流AF_in引導(dǎo)至定子管道3內(nèi)。可存在若干個(gè)布置在定子12中的這種定子管道3。
[0046]在離開定子管道3的離開開口 31之后，空氣傳送到發(fā)電機(jī)14的前腔體140_F中。由出流風(fēng)扇I產(chǎn)生的吸力將該空氣通過繞組端部之間的間隙且通過在磁極111和繞組121之間的氣隙吸引到定子內(nèi)部12并且最終吸引到離開管道4中。由出流風(fēng)扇I產(chǎn)生的吸力也將空氣從發(fā)電機(jī)后腔體140_R通過繞組端部之間的間隙且通過在磁極111和繞組121之間的氣隙吸引到定子內(nèi)部12，然后也吸引到離開管道4中。結(jié)合足夠大功率的出流風(fēng)扇1，具有足夠大的入口開口的離開管道4足以將空氣流AF_out高效地吸引通過繞組121之間的間隙，并且也吸引通過在繞組121和磁體111之間的氣隙150。離開管道4的離開開口 40優(yōu)選地布置在艙罩13的上部區(qū)域中，以便有利于從風(fēng)力渦輪機(jī)排出空氣。網(wǎng)片或格柵(圖中未示出)可防止不期望的碎屑落入離開管道內(nèi)。
[0047]在離開管道4中，離開空氣流AF_out被抽吸通過出流風(fēng)扇I且然后從風(fēng)力渦輪機(jī)10排出和/或返回到艙罩內(nèi)部130。為此，離開管道4具有兩個(gè)離開開口:到風(fēng)力渦輪機(jī)外部的主離開開口 40和到艙罩內(nèi)部的次離開開口 41。排出或返回到內(nèi)部130的空氣量將取決于離開出流布置5的布局方式。這里，離開出流布置5包括第一艙口 51和第二艙口 52。艙口 51、52由從控制單元發(fā)送的控制信號致動，其功能將借助于圖2說明。
[0048]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的第二實(shí)施例。這里，離開出流布置5包括三通艙口 53 (由抽象符號指示)，其被布置在離開管道4中以打開和關(guān)閉主離開開口40和次離開開口 41，從而可以以特別高效的方式調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部和外部的空氣流。三通艙口 53可被控制，使得當(dāng)返回到艙罩內(nèi)部的途徑趨于關(guān)閉時(shí)，到艙罩外部的途徑趨于打開。
[0049]該實(shí)施例還示出置于入流風(fēng)扇2前方的過濾器布置73，以便入流風(fēng)扇2將過濾后的空氣AF_in吸引到艙罩內(nèi)部。過濾器布置73可包括各個(gè)過濾層，并且可與消霧器(未示出)結(jié)合以減少吸引到艙罩中的空氣的水分，從而降低損壞風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部的部件的風(fēng)險(xiǎn)。
[0050]控制單元6基于由布置在關(guān)鍵位置的溫度傳感器60、61和濕度傳感器62、63進(jìn)行的測量來確定如何控制三通艙口。這里，溫度傳感器60測量靠近繞組121的溫度；另一個(gè)溫度傳感器61測量進(jìn)入艙罩13的環(huán)境空氣的溫度；濕度傳感器62測量進(jìn)入艙罩13的環(huán)境空氣的濕度；并且另一個(gè)濕度傳感器63測量吸引到定子內(nèi)部120的空氣的濕度?？刂茊卧?可包括許多模塊，以用于分析信息、用于從本地或遠(yuǎn)程處理的渦輪機(jī)控制器收集額外的信息，等等。來自傳感器60、61、62、63的測量值經(jīng)有線連接、經(jīng)無線連接或使用任何其它合適的通信方式發(fā)送到控制單元6。類似地，控制單元6可將控制信號經(jīng)任何合適的連接發(fā)送到艙口布置。
[0051]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置100的示意圖，以及空氣AF_in、AF_out在被導(dǎo)向以流過風(fēng)力渦輪機(jī)的區(qū)域時(shí)所采用的路徑。該圖僅示出相關(guān)部件和區(qū)域。入流風(fēng)扇2將空氣AF_in吸引到艙罩內(nèi)部130。出流風(fēng)扇I將空氣抽吸到離開管道4中。風(fēng)力渦輪機(jī)的各個(gè)區(qū)域130、140_R、140_F、150、120被連結(jié)以得到空氣必須沿其流動的預(yù)定路徑。艙罩內(nèi)部130通過定子后板123與定子內(nèi)部120在物理上分離?？諝釧F_in因此被迫穿過從定子后板123延伸至定子前板122的管道3，空氣可以在管道3中流入發(fā)電機(jī)前腔體140_F中。從這里，空氣由出流風(fēng)扇I抽吸通過繞組121之間的任何間隙和/或在磁體111和繞組121之間的氣隙150，從而將空氣吸引到定子內(nèi)部120。從這里，空氣AF_out被抽吸到離開管道中。
[0052]在發(fā)電機(jī)的操作期間，轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)增加空氣流AF_out在氣隙150和在繞組121之間的間隙160(參看圖4)中的分布，以便空氣可以有效地冷卻熱繞組。
[0053]即使在發(fā)電機(jī)停機(jī)(即定子12和轉(zhuǎn)子11兩者均靜止)時(shí)，出流風(fēng)扇I仍然可以確?？諝饬鰽F_out被有效地吸引通過氣隙150，以便可以升高(開始較冷的)磁體111的溫度，從而升高露點(diǎn)。如上文已說明的，艙口布置可被控制以使空氣流在風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)再循環(huán)，從而利用由出流風(fēng)扇I耗散的熱量來使空氣變暖。
[0054]圖4示出了從定子12內(nèi)部朝定子后板123觀察的視圖，以及根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置100的實(shí)施例的各種元件。在左側(cè)，空氣AF_in被從艙罩內(nèi)部130 (朝讀者)抽吸通過或吸引通過定子管道3，定子管道3與定子內(nèi)部腔體120之間被密封。吸力由布置在離開管道4(遠(yuǎn)離讀者)中的出流風(fēng)扇I產(chǎn)生。一旦空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)前腔體(此處未示出)，它就被出流風(fēng)扇I抽吸通過在磁體111和繞組121之間的氣隙150，并且通過相鄰繞組121之間的任何間隙160。這里，示出了公知的繞組布置，其中繞組121由間隔件122分離。在每個(gè)間隔件122和繞組之間留下狹窄的間隙160?？諝獗黄却┻^該狹窄的間隙160?？諝饬饕步?jīng)由發(fā)電機(jī)后腔體(在定子后板123之后)從艙罩內(nèi)部吸入，然后通過在磁體111和繞組121之間的氣隙150，并且通過相鄰繞組121之間的任何間隙160。
[0055]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置100的另一個(gè)實(shí)施例，其具有如在此前的附圖中描述的用于將空氣流AF_in、AF_out導(dǎo)向通過發(fā)電機(jī)的各個(gè)區(qū)域3、140_F、150、120,4的相同功能原理。這里，過濾系統(tǒng)70被布置在艙罩13的下部。過濾系統(tǒng)70包括:分離器71或消霧器71 ;為簡單起見而由共同的符號統(tǒng)一指示的多個(gè)風(fēng)扇2、72 ；以及過濾器布置73。
[0056]入流風(fēng)扇2將空氣AF_in從外部吸引到艙罩內(nèi)部130。這里同樣地，入流風(fēng)扇2可以是功率足夠大的，以便在艙罩內(nèi)部130中產(chǎn)生過壓。風(fēng)扇加熱器72可將暖空氣導(dǎo)向至分離器71，以確保冰不會積聚在分離器71內(nèi)部。過濾器布置73可包括一個(gè)或多個(gè)過濾器，用于過濾來自進(jìn)入的空氣的各種顆粒。
[0057]圖6示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中可用來過濾空氣進(jìn)流的過濾系統(tǒng)70。這里，過濾系統(tǒng)70實(shí)現(xiàn)了各種功能。它包括消霧器71或分離器71，用于從進(jìn)入的空氣去除水分。過濾器布置73具有多個(gè)入口過濾器73，入口過濾器73可基于其過濾來自進(jìn)入的空氣的砂石、灰塵、花粉、鹽等的能力而進(jìn)行選擇。過濾系統(tǒng)70具有一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇2、72，其中風(fēng)扇可以是用于將空氣吸引到或抽吸進(jìn)艙罩內(nèi)部的入流風(fēng)扇2和/或用于將暖空氣流導(dǎo)入分離器71或?qū)虻椒蛛x器71上的風(fēng)扇加熱器72。空氣可由加熱元件(未示出)加熱。這里，為簡單起見僅示出兩個(gè)風(fēng)扇2、72，但可以使用任何數(shù)量的風(fēng)扇2、72。分離器71可具有成角度的靜葉的布置以偏轉(zhuǎn)吸入的空氣，并且使任何水分冷凝和收集在成角度的靜葉上。冷凝的水蒸汽可被收集并通過某個(gè)合適的出口(未示出)排出。為了防止所收集的水分結(jié)冰和堵塞分離器的入口通道，在過濾系統(tǒng)70的該不例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇加熱器72將暖空氣導(dǎo)向至分離器71。暖空氣流可以融化任何積冰或防止冰形成。過濾系統(tǒng)70的元件71、2、72、73被容納在殼體74中，殼體74可以安裝到艙罩的支撐部件(例如底架)或艙罩的某個(gè)合適區(qū)域處，從而使分離器71面向外，并且使入口過濾器73面向內(nèi)進(jìn)入艙罩內(nèi)部，以將干燥和過濾后的空氣導(dǎo)入艙罩內(nèi)部。
[0058]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣流控制布置的另一個(gè)實(shí)施例。這里，離開管道4由熱絕緣材料400包封，從而使來自穿過離開管道40的空氣AF_out的熱量不被傳遞到艙罩內(nèi)部130。熱絕緣材料400可施加為包裹在離開管道40周圍的一層或多層包層，或者以其它方式固定到離開管道40。該圖未示出離開管道40中的次離開開口，但應(yīng)當(dāng)理解，熱絕緣材料400可圍繞這樣的次離開開口施加，從而使空氣流在啟動程序期間可以在風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部再循環(huán)一會兒。
[0059]當(dāng)然，也可以使用由絕緣材料制成的離開管道，從而使離開管道的材料本質(zhì)上為絕緣的，并且防止大量的熱能傳遞到艙罩內(nèi)部130中。
[0060]雖然已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例及其變型的形式公開了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以對其進(jìn)行許多附加的修改和變型。
[0061]為清楚起見，應(yīng)當(dāng)理解，在本申請全文中“一”或“一種”的使用不排除多個(gè)，并且“包括”不排除其它步驟或元件。對一“單元”或一“模塊”的表述不排除使用不止一個(gè)單元或模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種用于直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的空氣流控制布置(100)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)具有包括轉(zhuǎn)子(11)和定子(12)的發(fā)電機(jī)(14)，所述空氣流控制布置(100)包括布置成將離開空氣流(AF_out)吸引通過離開管道(4)的出流風(fēng)扇(I)，所述離開管道(4)從所述定子(12)的內(nèi)部腔體(120)延伸至所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣流控制布置，實(shí)現(xiàn)為使得所述出流風(fēng)扇(I)將所述離開空氣流(AF_out)從發(fā)電機(jī)腔體(140_F，140_R)通過在所述轉(zhuǎn)子(11)的磁極(111)和所述定子(12)的繞組(121)之間的氣隙(150)吸引到所述離開管道⑷中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的空氣流控制布置，其中，所述離開管道(4)被布置成以基本上氣密的方式延伸通過分離裝置(123)，所述分離裝置(123)被布置成將所述定子內(nèi)部腔體(120)從所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的艙罩(13)的內(nèi)部(130)分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣流控制布置，包括多個(gè)定子管道(3)，其中，定子管道(3)從所述發(fā)電機(jī)(14)的后腔體(140_R)通過所述定子(12)延伸至所述發(fā)電機(jī)(14)的前腔體(140_F)，并且其中，所述離開空氣流(AF_out)的至少一部分由所述出流風(fēng)扇(I)吸引通過所述定子管道(3)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括入流風(fēng)扇(2)，所述入流風(fēng)扇⑵被布置成將輸入空氣流(AF_in)吸引到所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的所述艙罩(13)的所述內(nèi)部(130)中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括離開出流布置(5)，以用于將所述離開空氣流(AF_out)從所述離開管道(4)引導(dǎo)至所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的所述外部和/或返回到所述艙罩內(nèi)部(130)中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，其中，所述離開出流布置(5)包括用于調(diào)節(jié)到所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的所述外部的所述離開空氣流(AF_out)的第一艙口(51)和用于調(diào)節(jié)進(jìn)入所述艙罩內(nèi)部(130)的所述離開空氣流(AF_out)的第二艙口(52)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，其中，所述離開出流布置(5)包括三通艙口(53)，以用于調(diào)節(jié)到所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的所述外部和/或進(jìn)入所述艙罩內(nèi)部(130)的所述離開空氣流(AF_out)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括:多個(gè)溫度傳感器(60，61)，以用于測量在所述艙罩外部處和/或在所述發(fā)電機(jī)(14)中和/或在所述發(fā)電機(jī)磁場(11)的磁極(111)處和/或在所述發(fā)電機(jī)電樞(12)的繞組(121)處的溫度；和/或多個(gè)濕度傳感器出2，63)，以用于測量在所述艙罩外部處和/或在所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的內(nèi)部空間(120，130, 140)中的濕度。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括控制單元￠)，所述控制單元(6)被實(shí)現(xiàn)為基于由傳感器(60，61，62，63)提供的測量值，至少控制所述離開出流布置(5)和/或所述出流風(fēng)扇⑴和/或所述入流風(fēng)扇⑵。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括布置在所述入流風(fēng)扇(2)處的過濾器布置(73)和/或消霧器(71)，其中，過濾器布置(73)被實(shí)現(xiàn)為過濾來自所述空氣的氣載顆粒，并且其中，消霧器(71)被實(shí)現(xiàn)為從所述空氣去除濕氣。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括從所述艙罩內(nèi)部(130)延伸至所述發(fā)電機(jī)(14)的所述前腔體(140)的多個(gè)定子管道(3)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置，包括在所述離開管道(40)和所述艙罩內(nèi)部(130)之間的熱絕緣層(400)。
14.一種具有包括轉(zhuǎn)子(11)和定子(12)的發(fā)電機(jī)(14)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，所述直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)包括根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的空氣流控制布置(100)。
15.一種控制在具有包括轉(zhuǎn)子(11)和定子(12)的發(fā)電機(jī)(14)的直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)中的空氣流(AF_in，AF_out)的方法，所述方法包括驅(qū)動出流風(fēng)扇(I)以將離開空氣流(AF_out)吸引通過離開管道(4)的步驟，所述離開管道(4)從所述定子(12)的內(nèi)部腔體(120)延伸至所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的外部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括以下步驟: -測量在所述艙罩外部處和/或在發(fā)電機(jī)內(nèi)部(140)中和/或在所述發(fā)電機(jī)磁場(11)的磁極(111)處和/或在所述發(fā)電機(jī)電樞(12)的繞組(121)處的溫度；和/或 -測量在所述艙罩外部處和/或在所述發(fā)電機(jī)前腔體(140)中和/或在所述艙罩內(nèi)部(130)中和/或在所述定子內(nèi)部腔體(120)中的相對濕度；以及 -基于所述測量值控制所述離開出流布置(5)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的方法，包括以下步驟: -致動所述離開出流布置(5)以將基本上所有的所述離開空氣流(AF_out)引導(dǎo)返回所述艙罩內(nèi)部(130)中；以及 -驅(qū)動所述出流風(fēng)扇(I)以加熱和/或再循環(huán)所述離開空氣流(AF_out)，直到在所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的具體區(qū)域中達(dá)到所需的空氣溫度和/或所需的溫度。
【文檔編號】F03D11/00GK104179641SQ201410217585
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】G.艾羅爾迪, U.埃里克森, S.岡德托夫特, C.邁克爾森, T.芒克-漢森, P.H.索倫森, C.泰格森, X.圖爾德 申請人:西門子公司