专利名称：具有竖直轴的风力涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明第 一方面涉及具有竖直涡轮轴的风力涡轮机，并且第二
方面涉及风力发电i殳备(wind-power unit,风力装置)。本发明还涉及电力干线。
此外，本发明涉及所发明的风力涡轮机的使用。
背景技术：
几千年来，风能的再生已为人们所知。基本上从发电机问世一直以来，人们也知道了利用风力来产生电流。
然而，风力发电难以与其他产生电能的能源在经济上成功竟
划。尽管在最近几十年中向电力干线供应的风力发电的商业化生产已经取得相当大的发展，但其占总发电量的比重仍然非常小。
鉴于在风力中潜在可利用的大量能量，同时鉴于由其他类型的能源生产电能带来的各种缺点，为大幅提升风力发电的商业竟争力而创造机会是非常重要的。
从风力发电设备中产生电能的主要技术是基于具有水平轴的风力涡轮机的设备。也有人提出了具有竖直轴的不同类型的风力涡寿仑才几。在这些风力涡寿仑才几中，可能才是到Savonius转子、Darrerius转子和H-转子。作为用于风力发电的H-转子的实例，参考US 6 320273以及WO 03/058059。
为了实现风力发电设备能够产生具有价格竟争力的电能，重要的是从技术和经济的角度对风力发电设备中的每个部件进行优化。
在具有竖直轴的风力涡轮机中，由于必须从涡轮机传递到发电机的扭矩以及弯曲力的影响，涡轮轴受到巨大的应力。这使得对轴的构造和尺寸有很高的要求，这就需要高的成本。
为了将这些成本保持在合理的水平，当然可以通过对尺寸限制来平衡。然而，这承担了运行干护C的风险，并且可能需要^皮迫设定一上限，当风力达到此上限时必须停止风力发电i殳备。
此外，弯曲力向下传递至风力发电设备的发电才几，这导致对发电机转子的轴承座有很高的要求和/或承担伴随运行干扰的发电机
轴的倾杀牛风险。
题，并且由此提供一种涡轮轴，该涡轮轴制造上更廉价，但还确保在4艮高的风力时可靠i也运4亍。
发明内容
根据本发明，通过将涡轮轴设置接头从而涡轮轴由上轴部和下轴部构成的事实来实现所阐述的目的，上轴部安装在4皮此远离一定3巨离的至少两个45向4由浮义中。
由于通过4妄头将轴分成两部分，所以^又轴的上部在最大程度上受到弯曲力。因此，从这种观点看，对轴的下部的尺寸可以要求较
5低，并且从而制造上更廉价。此外，通过弯曲力4又完全作用在上轴 部上并且因此在很小的程度上弯曲力朝向涡轮轴的连接点向下到 达风力发电设备的发电机这一事实，风力涡轮机在运行时将更可靠。
通过这种上轴部的轴承座，提供了弯曲力的稳定承载，从而接 头的位置是固定的。此外，这有助于降低弯曲力对下轴部的冲击。
才艮据优选实施例，上轴部比下轴部短。
因此，涡轮轴的在很小的程度上受到弯曲力影响的部分会很 大，这表明这种接头布置的优点变得相对明显。
就此而言，优选地，下轴部的长度是上轴部长度的5至20倍。
在大多数情况下，这是所述轴的两部分的相对长度的最佳平 衡， 一方面，考虑了使下轴尽可能长的优点，另一方面，上轴具有 足够的长度以确保上轴的稳定轴寿义座。
才艮据另一优选实施例，上轴部和下轴部具有不同的构造，其中， 上轴部构造成能够承载4丑矩以及弯矩，而下轴部构造成主要(in all essentials)能够承载4丑矩，并且能够承载弯矩的范围比上轴部小。
因此，充分利用了提供更廉价的涡轮轴的可能性。
根据另 一优选实施例，下轴部通过第二接头与发电机轴连接。
因此，额外降低了弯曲载荷传递到发电机轴的风险。从而，涡 轮轴在运行时变得更加可靠，并且可以更简单地实现轴承座。
6本发明还涉及设置有才艮据本发明的或其中 一 个优选实施例的 风力涡轮机的风力发电设备。
此外，根据本发明，电力干线连接至根据本发明的风力发电设备。
才艮据本发明的用途，该风力涡專仑才几用于产生电能。
本发明的风力发电站、本发明的电力干线以及本发明的方法具 有与上文给出的本发明的风力涡轮机及其优选实施例对应的优点。
通过随后对本发明的有利实施例的详细描述更详细地解释本发明。
图1是穿过风力发电设备的竖直截面图，该风力发电设备设置 有根据本发明的风力涡轮机。
具体实施例方式
在图1中，示出了设置在风力发电设备中的根据本发明的风力 涡轮机，除了风力涡轮机以外，该风力发电设备还包括底座1和支
柱2，所述支柱立在底座1上并通过锚固装置5锚固于底座1。此 外，还包4舌发电才几6。
该风力涡轮机具有竖直轴3以及带有竖直涡轮叶片4的转子。 每个涡轮叶片4通过两个支撑臂9与涡轮轴连接。所示的风力涡轮 才几具有所谓的H-转子，^f旦本发明当然也可应用于具有竖直轴的其他 类型的风力涡4仑机。涡4仑轴3包括上轴部10和下轴部11。这两部分通过能够传递 扭矩的4妻头13合成为一体。4妄头13适合为万向4妄头(universal joint), 侈'J^口，；求窝4妄头或万向节(cardan joint )。
上轴部10比下轴部11短4艮多。涡寿仑轴3的总长度为40 m，上 轴部10的长度适合为5-6 m。
上轴部10安装在两个径向轴承15、 16中，其中，上径向轴承 15 i殳置在支柱2的上端，而下径向轴厚、没置在上轴部10的靠近4妄 头13的下端。此外，设置有推力轴承17,用于承载风力涡轮机的
全部或部分重量。
优选地^f旦不必需地，下轴部11径向安装。图中所示的实例i殳 置有上径向轴承18和下径向轴7 c 19。下轴部11也可i殳置有推力轴 承20。
下轴部11与发电机轴12连接。这可以形成为刚节点，或者可 以基于发电机轴12构成下轴部11的直接延伸的事实。然而，如图 中所示，也形成万向型4妄头14的这种4妄头是有利的。
上轴部10和下轴部11均可适合为中空的。下轴部11 一皮制成 为具有比上轴部11薄的壁，因为下轴部在很小的程度上需要承载 弯矩。对上轴部和下轴部来说，各自的轴外径也可以不同。在所示 的实例中，下轴部11具有稍樣t大的外径。
权利要求
1.一种风力涡轮机，具有竖直涡轮轴(3)，所述涡轮轴(3)设置有接头(13)，从而所述涡轮轴(3)包括上轴部(10)和下轴部(11)，其特征在于，所述上轴部(10)安装在彼此远离一定距离的至少两个径向轴承(15、16)中。
2. 根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述上轴部(10)比戶斤述下寿由丟卩(11 ) #豆。
3. 根据权利要求2所述的风力涡轮机，其特征在于，所述下轴部(11 )的长度是所述上轴部(10 )的长度的5至20倍。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于，所述上轴部(10)和所述下轴部(11 )具有不同的构造，其中，所述上轴部(10)构造成能够承载扭矩以及弯矩，而所述下轴部(11 )构造成主要能够承载扭矩，并且能够承载弯矩的范围比所述上轴部小。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于，所述下轴部通过第二接头(14)与发电才几轴(12)连接。
6. —种风力发电设备，其特征在于，所述风力发电设备设置有根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机。
7. 根据权利要求6所述的风力发电设备，其特征在于，发电机是同步发电才几。
8. 根据权利要求6或7所述的风力发电设备，其特征在于，所述 发电机是永久》兹化的。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的风力发电设备，其特征在 于，所述发电才几与交流或直流干线连4妄。
10. 根据权利要求9所述的风力发电设备，其特征在于，所述发电 机通过直流J 某介与50或60Hz的干线连接。
11. 一种电力干线，其特征在于，所述电力干线连接至根据权利要 求6至10中任一项所述的风力发电设备。
12. 根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机的使用，用于产生电能。
全文摘要
本发明涉及风力涡轮机，该风力涡轮机具有竖直涡轮轴(3)。根据本发明，该涡轮轴设置有接头(13)，从而涡轮轴(3)包括上轴部(10)和下轴部(11)。本发明还涉及风力发电设备、电力干线以及该风力涡轮机的使用以产生电能。
文档编号F03D11/04GK101688523SQ200880019604
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月10日 优先权日2007年6月11日
发明者汉斯·伯恩霍夫, 马茨·莱永 申请人:垂直风公司