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Title:
COOLING DEVICE FOR A WIND TURBINE GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/095222
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wind energy turbine comprising a ring generator (16, 18) and a housing (14) comprising a thermally conductive housing section (20) in the vicinity of the ring generator. One drawback of the devices in prior art is that mechanical vibrations of the generator are audible as an acoustic disturbance. The aim of the invention is to eliminate said drawback to as great an extent as possible. To achieve this, a predetermined interval is configured between the external circumference of the ring generator and the thermally conductive housing section.

Inventors:
WOBBEN ALOYS (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/004273
Publication Date:
November 28, 2002
Filing Date:
April 18, 2002
Export Citation:
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Assignee:
WOBBEN ALOYS (DE)
International Classes:
F03D9/00; F03D11/00; F03D11/04; H02K5/04; H02K5/24; H02K9/22; H02K1/18; H02K5/18; H02K7/18; (IPC1-7): F03D11/00; F03D9/00; H02K9/14
Foreign References:
DD256169A11988-04-27
EP1081376A12001-03-07
DE677398C1939-06-24
US4840222A1989-06-20
DE19636591A11998-03-12
FR2756676A11998-06-05
DE3347555A11985-07-11
EP0611922A11994-08-24
DD256169A11988-04-27
Attorney, Agent or Firm:
Göken, Klaus G. (Speiser & Partner Martinistrasse 24, Bremen, DE)
Keck, Stephan (Speiser & Partner Martinistrasse 24, Bremen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Windenergieanlage mit einem Ringgenerator und einem den Ringgenerator umgebenes Gondelgehäuse der Windenergieanlage, wobei das Gondelgehäuse im Bereich des Ringgenerators einen wärmeleitenden Gehäuseabschnitt aufweist und zwischen dem Außenumfang des Ringgenerators und dem wärmeableitenden Gehäuseabschnitt ein vorgegeber Abstand ausgebildet ist.
2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Befestigung des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes (20,24) an einem feststehenden Teil des Gehäuses (14).
3. Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch auf dem Außenumfang beabstandet angeordnete Kühlrip pen (26) in axialer Ausrichtung.
4. Windenergieanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Befestigung des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes (20,22) an einem drehenden Teil des Gehäuses (12).
5. Windenergieanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aufteilung des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes (22,24) entlang des Umfangs in zwei voneinander getrennte Abschnitte, wobei der erste Abschnitt (22) an dem drehenden Teil des Gehäuses (12) und der zweite Abschnitt (24) an dem feststehenden Teil des Gehäuses (14) angebracht ist.
6. Windenergieanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Kühlrippen an dem zweiten Teil des wärmeleitenden Ge häuseabschnittes (24).
7. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des wärmeleitenden Gehäuseab schnittes (22) den zweiten Teil des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes (24) über lappt.
8. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch Dichtungsmittel zwischen den ersten und zweiten wärmelei tenden Gehäuseabschnitten (22,24).
9. Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Gehäuseabschnitt (20,22,24) im Wesentlichen aus Aluminium hergestellt ist.
10. Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes (20,22,24) der Form des Gondelgehäuses (12, 14) angepasst ist.
11. Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Gehäuseabschnitt (20,22,24) den Generator (16,18) an wenigstens einer Seite um ein vorgegebenes Maß in axialer Richtung überragt.
12. Windenergieanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen außenseitig und/oder innenseitig an dem wärmeleitenden Gehäuseabschnitt ausgebildet sind.
Description:
KÜHLUNG FÜR EINEN WINDTURBINENGENERATOR Generatorkühlung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlag'e mit einem Ringgenera- tor und einem Gehäuse mit einem wärmeleitenden Gehäuseabschnitt im Bereich des Ringgenerators.

Bei der Umformung von Energie entstehen regelmäßig Verluste in Form von Wär- me. Dies gilt natürlich auch bei der Umformung der kinetischen Energie des Win- des in elektrische Energie im Generator einer Windenergieanlage, wobei sich die- se Verluste auch regelmäßig im Hauptantriebsstrang der Windenergieanlage ein- stellen. In dem Hauptantriebsstrang, welcher in der Gondel der Windenergieanlage untergebracht ist, entstehen die Verluste zu großen Teilen im Generator.

Diese Verlustwärme wird bislang unter Einsatz von Lüftern an die Umgebung ab- geführt, entweder indem kalte Luft von außen angesaugt wird, oder indem die er- wärmte Luft innerhalb des Turmes umgewälzt wird und die Wärme über die Turm- wand nach außen abgeführt wird.

Aus der DD 256 169, welche als nächstkommender Stand der Technik betrachtet wird, ist eine Windenergieanlage mit einem Ringgenerator bekannt, dessen Stator formschlüssig von einem sogenannten Konvertergehäuse (Gondel) aufgenommen wird, welches wiederum mit Kühlblechen versehen ist.

Bei dieser bekannten Lösung ist es jedoch nachteilig, dass mechanische Schwin- gungen des Generators als akustische Störung wahrgenommen werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil weitestgehend zu be- seitigen.

Die Aufgabe wird bei einer Windenergieanlage der eingangs genannten Art erfin- dungsgemäß gelöst durch einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Außen- umfang des Ringgenerators und dem wärmeleitenden Gehäuseabschnitt.

Durch diesen vorgegebenen Abstand zwischen dem Au#enumgang des Ringgene- rators und dem wärmeleitenden Gehäuseabschnitt kommt es zu einer mechani- schen Entkopplung von Generator und Gondel-Gehäuse, so dass mechanische Schwingungen von dem Generator nicht um das Gehäuse übertragen und somit in der Umgebung wahrgenommen werden können. Dabei'muss zwar die Wärme- energie durch Luft übertragen werden, dafür kann aber auch von dem Generator zunächst seitlich abgestrahlte Energie aufgenommen und nach außen abgegeben werden.

Eine besonders einfache Montagemöglichkeit ergibt sich, wenn der wärmeleitende Gehäuseabschnitt an einem feststehenden Teil des Gondel-Gehäuses befestigt wird.

Um die bei der Wärmeabfuhr wirksame Oberfläche zu erhöhen, können Kühlrippen über den Außenumfang verteilt in axialer Ausrichtung vorgesehen sein.

Besonders bevorzugt ist der wärmeleitende Abschnitt aus Aluminium herbestellt, da Aluminium in vorteilhafter Weise geringes Gewicht und eine gute Wärmeleitfä- higkeit aufweist. Dabei ist in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform die Form des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes der Form des Gondel-Gehäuses angepasst : In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung überragt der wär- meleitende Gehäuseabschnitt den Generator an wenigstens einer Seite um ein vorgegebenes Maß, um auch zunächst zur Seite abgestrahlte Wärmeanteile des Generators noch an die Umgebung ableiten zu können.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen : Figur 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wind- energieanlage ; und Figur 2 eine vereinfachte Detailansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Figur 1 bezeichnet 10 den oberen Abschnitt eines Turmes, der die Gondel der erfindungsgemäßen Windenergieanlage trägt. Diese Gondel weist einen vorderen Abschnitt 12 und einen hinteren Abschnitt 14 auf.

Der vordere Abschnitt 12 umfasst die Wurzeln der ansatzweise dargestellten Ro- torblätter 11 und dreht sich mit dem Rotor.

Der hintere Abschnitt 14 umschließt den Ringgenerator mit seinem Stator 16 und seinem Läufer 18. Dementsprechend ist der Stator 16 wie der hintere Bereich der Gondel 14 feststehend, während der Läufer 18 durch die nicht dargestellte Rotor- nabe mit den Rotorblättern 11 zusammenwirkt.

Im Bereich des Generators 16,18 ist mit einem vorgegebenen Abstand dazu ein Abschnitt 20 des hinteren Teiles des Gondelgehäuses 14 aus einem wärmeleiten- den Material, bevorzugt Aluminium, ausgebildet. Dieser wärmeleitende Gehäuse- abschnitt 20 nimmt die von dem Generator 16,18 abgestrahlte Wärme auf und leitet sie an die vorbeiströmende Umgebungsluft ab. Aufgrund des vorgegebenen Luftspaltes zwischen dem Stator 16 des Generators und dem wärmeleitenden Ge- häuseabschnitt 20 besteht keine direkte mechanische Verbindung zwischen die- sen beiden Komponenten, so dass Vibrationen von dem Generator nicht auf die- sen wärmeleitenden Gehäuseabschnitt 20 übertragen und somit außen hörbar werden.

Da der wärmeleitende Gehäuseabschnitt 20 in axialer Richtung breiter ist als der Generator, kann er auch vom Generator 16,18 zunächst seitlich abgestrahlte Wärmeanteile aufnehmen und an die Umgebung ableiten.

In dem Bereich zwischen dem Kopf des Turmes 10 und dem abwärts weisenden Rotorblattansatz 11 ist auf einem wärmeableitenden Gehäuseabschnitt 20 des Gondelgehäuses 14 außenseitig eine Kühlrippe 26 dargestellt. Diese Kühlrippe 26. vergrößert die Oberfläche des wärmeableitenden Gehäuseabschnittes 20, so dass die Wärme noch besser an die Außenumgebung abgegeben werden kann. Solche Kühlrippen 26 können-innenseitig und/oder außenseitig-auf dem gesamten Au- ßenumfang (oder Teilen hiervon) (oder auf dem Innenumfang) des Gondelgehäu- ses angeordnet sein. Sind solche Kühlrippen innenseitig angeordnet, so sind die Kühlrippen vor allem in dem Seitenbereich des wärmeleitenden Gehäuseabschnit- tes 20 ausgebildet, der nicht direkt oberhalb des Status 16 des Generators ausge- bildet ist.

Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher der wärmeleitende Gehäuseabschnitt 20 in zwei Abschnitte 22 und 24 aufgeteilt ist, die einander über- lappen. Dabei ist ein Gehäuseabschnitt 12 mit einem Teil des wärmeleitenden Ge- häuseabschnittes 22 verbunden, während der zweite Teil der Gondel 14 mit einem zweiten Teil des wärmeleitenden Gehäuseabschnittes 24 verbunden ist. Sowohl der Gehäuseabschnitt 12 als auch das Gondelgehäuse 14 sind hierbei bevorzugt aus einem nicht metallischen Werkstoff und somit nicht ideal wärmeleitendem Stoff, beispielsweise GFK, gefertigt.

Da die in dieser Ausführungsform dargestellte Windenergieanlage ein sogenannter Luvläufer ist, wird der Wind immer zuerst über den ersten Gehäuseabschnitt 12 mit dem darin anschließenden wärmeleitenden Gehäuseabschnitt 22 strömen, bevor er den zweiten wärmeleitenden Gehäuseabschnitt 24 erreicht, der dann in den zweiten Gondelabschnitt 14 übergeht. Daher wird Feuchtigkeit durch den Wind stets von dem Abschnitt 22 und dann über den Abschnitt 24 zur Rückseite (Lee- Seite) der Windenergieanlage transportiert und kann durch einen Spalt zwischen den Abschnitten 22 und 24 nicht in nennenswerter Weise in die Gondel eindringen.

Natürlich können zwischen den beiden wärmeleitenden Gehäuseabschnitten 22, 24 Dichtungsmittel vorgesehen sein, die ein Eindringen von Feuchtigkeit noch wei- ter erschweren.

Steht das Gondelinnengehäuse unter einem gewissen Überdruck, kann über den Spalt zwischen den beiden Gehäuseabschnitten 22,24 die Luft entweichen, so dass jeglicher Eintritt von Feuchtigkeit in das Gondelinnere verhindert werden kann.

Auch in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ausdehnung der wärmeleitenden Gehäuseabschnitte 22,24 in axialer Richtung deutlich größer als die Ausdehnung des Generators 16,18, um wiederum seitlich abgestrahlte Wärme ableiten zu können.