[发明专利]冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置及方法

说明书

冷却风力涡轮机发电机，描述了一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置(100、200)，该装置包括：冷却空气进口(105)，其在机舱(103)的外壁(107)处，用于将冷却空气(109)引入机舱内的空间区域(111)；进口风扇(113)，其在冷却空气进口(105)的下游，被配置为对空间区域(111)内的引入的冷却空气加压；过滤系统(115)，其在进口风扇(113)的下游并将空间区域(111)与机舱(103)内的另一空间区域(117)隔开，该另一空间(117)区域与待冷却的发电机部分(119)连通；管道系统(129)，其适于将通过从发电机部分到冷却空气的热量交换来加热的冷却空气(132)的一部分(130)引导到空间区域(111)内。

技术领域

本发明涉及一种装置并涉及一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的方法。此外，本发明涉及具有机舱、发电机以及控制装置的风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机发电机可以安装在机舱中，该机舱安装在风力涡轮机塔的顶部上。在机舱中，其上连接多个转子叶片的转子轴可以得到支撑并且该转子轴可以机械地连接至发电机转子，发电机转子可以包括多个永磁体并且其可以相对于安装在机舱内的发电机的定子部分旋转。在发电机的操作期间，由于永磁体相对于定子的旋转所引起的感应效应，可以在定子绕组中感应出电压和电流。由此，在发电机的操作期间，发电机的温度可能升高。因此，通常，在发电机的操作期间，必须对发电机进行冷却，特别是直接驱动式发电机，其中发电机转子直接连接至风力涡轮机的转子轴，多个转子叶片在装在该转子轴上。

常规地，可以使用液体链路系统以便冷却直接驱动式风力涡轮机，特别是直接驱动式发电机。然而，当使用液体链路系统时，冷却空气温度可能比利用直接冷却式发电机或利用直接冷却系统时高大约20°。此外，液体链路系统可能相对复杂和昂贵。

直接冷却系统可能不如液体链路冷却系统那么昂贵。降低发电机的温度可能够使由风力产生的扭矩增大5％。液体链路系统的优点可以是：很少空气与周围环境进行交换，从而降低了发电机中的腐蚀水平。利用液体链路，还可以更易于将湿度保持在相对低的水平。总地来说，液体链路系统几乎不会产生进入发电机的污物，并且其湿度低，减少腐蚀问题。

EP 2806542 A1公开了一种用于直接驱动式风力涡轮机的气流控制装置，包括流出风扇，其布置为经过出口通道吸引出口气流，该出口通道从定子的内腔延伸至风力涡轮机的外部。

常规的直接冷却系统具有一些优点，特别是考虑到发电机的操作的可靠性或者冷却系统的操作的可靠性和安全性而言。

因此，需要一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置和方法，其可靠、安全并且可以在相对较长的时间上确保正确的操作，从而减少了维护工作和成本。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供了一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置，该装置包括：冷却空气进口，在机舱的外壁处，用于将冷却空气引入机舱内的空间区域；进口风扇，在冷却空气进口的下游，被配置为对空间区域内引入的冷却空气加压；过滤系统，在进口风扇的下游并且将空间区域与机舱内的另一空间区域隔开，其它空间区域与待冷却的发电机部分连通(特别是用于将来自发电机部分的热能交换给冷却空气以获得加热的冷却空气)；以及管道系统，适于将通过从发电机部分到该冷却空气的热量交换来加热的冷却空气的一部分引导到空间区域内。

冷却空气进口可以例如布置在机舱的底壁上或者机舱的顶壁上。在其它实施例中，冷却空气进口可以布置在机舱的背面处。根据其它实施例，冷却空气进口可以包括在机舱外壁不同面上的一个或多个开口。经由冷却空气进口，周围的冷却空气可以被引入到空间区域内，其在下文中也被称为低湿度过滤室。空间区域可以尤其通过过滤系统的部件和/或一些内壁部分与机舱内的其它空间区域隔开。在该空间区域内，根据本发明的实施例，经由冷却空气进口引入的冷却空气可以通过有利地将冷却空气与排放空气(即，已经通过与发电机的部件热交换而被加热的冷却空气)的一部分进行混合来降低湿度。