FI123019B - Wind Turbine Construction - Google Patents

Wind Turbine Construction Download PDF

Info

Publication number
FI123019B
FI123019B FI20105890A FI20105890A FI123019B FI 123019 B FI123019 B FI 123019B FI 20105890 A FI20105890 A FI 20105890A FI 20105890 A FI20105890 A FI 20105890A FI 123019 B FI123019 B FI 123019B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
bearing
main bearing
generator
rotor
gear
Prior art date
Application number
FI20105890A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20105890A (en
FI20105890A0 (en
Inventor
Juhani Jokinen
Vesa Tarula
Kalle Sivill
Antti Rautio
Original Assignee
Winwind Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Winwind Oy filed Critical Winwind Oy
Priority to FI20105890A priority Critical patent/FI123019B/en
Publication of FI20105890A0 publication Critical patent/FI20105890A0/en
Priority to EP11819470.3A priority patent/EP2609328A4/en
Priority to PCT/FI2011/050725 priority patent/WO2012025667A1/en
Publication of FI20105890A publication Critical patent/FI20105890A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI123019B publication Critical patent/FI123019B/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/581—Raceways; Race rings integral with other parts, e.g. with housings or machine elements such as shafts or gear wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/60—Shafts
    • F05B2240/61—Shafts hollow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F16C19/383—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F16C19/385—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings
    • F16C19/386—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings in O-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

TUULIVOIMALARAKENNE KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-5 osassa määritetty tuulivoimalarakenne.The invention relates to a wind power structure as defined in the preamble of claim 1.

KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION

Perinteisesti vaaka-akselisissa tuulivoimaloissa pyörivään roottoriin on kiinnitetty akseli, joka on laa-10 keroitu tuulivoimalan runkoon. Akseli on sitten yhdistetty vaihteiston, useimmiten yksi- tai useampiportai-sen planeettavaihteiston, välityksellä rungossa olevaan generaattoriin.Traditionally, in horizontal-axis wind turbines, a rotating rotor is fitted with a shaft which is wound-10 wound on the wind turbine body. The shaft is then connected to a generator in the frame via a gearbox, usually a single or multi-stage planetary gearbox.

15 Tuulivoimaloiden koon jatkuvasti kasvaessa useisiin megawatteihin ja suunniteltaessa jopa kymmenien MW voimaloita on suurimmaksi ongelmaksi tullut voimaloiden koon ja painon kasvaminen. Näitä ongelmia on jo vähennetty esimerkiksi julkaisujen EP 0811764 (Aero-20 dyn) ja US 6304002 (Dehlsen) esittämissä tuulivoimaloissa, joissa turbiinin akseleita, laakerointeja ja vaihteistoja on pyritty yksinkertaistamaan tai ainakin saamaan ne tiiviimmäksi kokonaisuudeksi. Vastaavaa tekniikkaa on kuvattu myös patentissa US7069802 (Clip-25 per) . Myös monimutkaisten planeettavaihteistojen kes- tävyys tulee kyseenalaiseksi voimaloiden tehojen kas- δ väessä useisiin megawatteihin.15 With the size of wind turbines increasing to several megawatts and designing up to tens of MW, the biggest problem has become the size and weight of the power plants. These problems have already been alleviated by wind turbines such as those disclosed in EP 0811764 (Aero-20 dyn) and US 6304002 (Dehlsen), where attempts have been made to simplify the turbine shafts, bearings and transmissions, or at least to make them more compact. A similar technique is also described in US7069802 (Clip-25 per). The robustness of complex planetary transmissions will also be questioned as power plants increase to several megawatts.

(M(M

° KEKSINNÖN TARKOITUSOBJECT OF THE INVENTION

oo x 30 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitettyjä cc tunnetun tekniikan epäkohtia. Erityisesti keksinnön § tarkoituksena on edelleen keventää ja yksinkertaistaa oo g tuulivoimaloiden rakenteita ja näin mahdollistaa te- o holtaan entistä suurempien voimaloiden taloudellisesti 35 kannattava rakentaminen, ylläpito ja huolto.It is an object of the invention to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art cc. In particular, the object of the invention is to further simplify and simplify the structures of oo g wind turbines, thereby enabling the economically viable construction, maintenance and servicing of higher power plants.

22

KEKSINNÖN YHTEENVETOSUMMARY OF THE INVENTION

Keksinnön mukaiseen tuulivoimalarakenteeseen kuuluu olennaisesti vaaka-akselinen roottori, jossa on napa 5 ja siihen tuetut lavat. Lisäksi siihen kuuluu vaakasuunnassa eli pystyakselin ympäri voimalan tornin päässä pyöritettävä runko eli naselli. Edelleen siinä on roottorin ja rungon välinen päälaakeri, jonka varassa roottori pyörii sekä roottoriin kytketty ainakin 10 yksi generaattori tai mahdollisesti jokin muu roottorin pyörimisenergian talteenottolaite. Keksinnön mukaisesti päälaakeriin kuuluu runkoon paikalleen kiinnitetty sisäkehä, roottorin napaan kiinnitetty ulkokehä sekä sisäkehän ja ulkokehän välinen laakerointi. 15 Lisäksi ulkokehässä on hammastus, johon generaattori on kytketty.The wind power structure according to the invention comprises a substantially horizontal shaft rotor having a hub 5 and blades supported thereon. In addition, it includes a body, or nacelle, that is rotatable horizontally, i.e., about the vertical axis at the end of the power tower. Furthermore, it has a main bearing between the rotor and the body on which the rotor is rotated and at least one generator connected to the rotor, or possibly another rotor energy recovery device. According to the invention, the main bearing comprises an inner ring fixed to the frame, an outer ring fixed to the rotor hub and a bearing between the inner ring and the outer ring. In addition, the outer ring has a tooth to which the generator is connected.

Täten keksinnön pääidea on akseliton roottorirakenne, jossa roottori on suoraan kiinnitetty päälaakerin ul-20 kokehään ja samoin generaattori on suorassa voimanvä-litysyhteydessä tähän päälaakerin pyörivään osaan. Toisin sanoen käytetään hammastettua suuntalaakerina tunnetun laakerin kaltaista rakennetta sekä roottorin kantavana päälaakerina että ylennysvaihteen ensimmäi-25 sen portaan hammaspyöränä.Thus, the main idea of the invention is a shaftless rotor structure in which the rotor is directly attached to the ul-20 test bearing of the main bearing, and likewise the generator is in direct power transmission to this rotary part of the main bearing. In other words, a toothed bearing-like structure known as a directional bearing is used as both a main bearing for the rotor and as a gear for the first 25 steps of the gearing.

Eräs mahdollisuus on, että päälaakerin pyörivä ulkoke- o hä on suoraan kiinnitetty roottorin napaan. Tällöin roottorin navassa tai päälaakerin ulkokehässä on olta-o ^ 30 va sopiva ulkoneva kehäosuus, joka mahdollistaa niiden suoran kytkennän toisiinsa. Toinen vaihtoehto on, ettäOne possibility is that the rotating outer casing of the main bearing is directly attached to the rotor hub. The rotor hub or the outer circumference of the main bearing then has a suitable protruding circumferential portion which allows them to be directly coupled to each other. Another option is that

XX

£ päälaakerin ulkokehä on kiinnitetty roottorin napaan o kytkentäkehän eli sopivan välikappaleen välityksellä.The outer circumference of the main bearing is secured to the rotor hub o via a coupling ring, i.e. a suitable spacer.

CDCD

g Olennaista kuitenkin molemmissa sovelluksissa on, että 2 35 roottorin napa ja päälaakerin ulkokehä muodostavat yh- 0X1 den ja yhtenäisen pyörivän kokonaisuuden.g However, in both applications it is essential that the 2 35 rotor hubs and the main bearing outer periphery form a single and uniform rotating assembly.

33

Keksinnön mukaisessa rakenteessa päälaakeri on yksin taivutusmomenttikuormaa kantava laakeri, kuten esimerkiksi kaksoiskartiorullalaakeri.In the structure according to the invention, the main bearing is a single bearing with a bending moment load, such as a double tapered roller bearing.

5 Päälaakerin ulkokehän hammastus on sopivimmin sen ulkopinnalla. Yksi tai useampi generaattori voi olla tällöin kytketty suoraan sen akselilla olevan hammas-rattaan välityksellä päälaakerin ulkokehän hammastuk-seen. Myös on mahdollista käyttää generaattorin ja 10 päälaakerin ulkokehän hammastuksen välissä sopivaa ylennysvaihdetta generaattorin pyörimisnopeuden nostamiseksi .5 The outer ring of the main bearing is preferably toothed on its outer surface. The one or more generators may then be directly coupled via a toothed wheel on its shaft to the gearing of the outer bearing of the main bearing. It is also possible to use a suitable gearing between the generator and the outer periphery of the main bearing 10 to increase the speed of rotation of the generator.

Keksinnön mukaisella tuulivoimalarakenteella saavute-15 taan merkittäviä etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna .The wind power construction according to the invention provides significant advantages over the prior art.

Keksinnön mukainen rakenne mahdollistaa 6MW tuulivoimalaitoksen rakentamisen, jossa voimayksikön ja rungon 20 yhteenlaskettu paino vastaa lähes nykyisiä 3MW koneita. Mitä suuremmasta teholuokasta on kyse, sitä edullisemmaksi keksinnön mukainen rakenne tulee nykyiseen planeettavaihteen käsittävään rakenteeseen verrattuna.The structure of the invention enables the construction of a 6MW wind turbine, where the combined weight of the power unit and the frame 20 corresponds almost to the current 3MW machines. The higher the power class, the more advantageous the structure according to the invention becomes compared to the current planetary gear structure.

25 Valmistusteknisessä mielessä keksinnöllä saadaan kus tannustehokas rakenne, kun siinä yhdistetään eli tehdään samasta yhtenäisestä kappaleesta suuri lujaksi lämpökäsiteltävä hammaspyörä ja suuri lujaksi lämpökä-o siteltävä päälaakerin ulkorengas. Näin saadaan molem-o 30 mat kalliit ja aikaa vievät lämpökäsittelyt tehdyksi $2 yhdellä kerralla yhteen ja samaan kappaleeseen. Etuna ^ on myös suuren reiän omaavan rengasmaisen hammaspyöränFrom a manufacturing point of view, the invention provides a cost-effective structure by combining, i.e., making a single solid body, a high-strength heat-treatable gear wheel and a high-heat-treatable outer bearing outer ring. This results in both costly and time consuming heat treatments for both of them at a cost of $ 2 for one piece at a time. The advantage is also the large hole-shaped ring gear

CLCL

alhainen materiaalin määrä verrattuna tavanomaiseen o g pienehkön reiän omaavaan akselille asennettavaan ham- m ......low material content compared to conventional o g smaller tooth mounted shaft ......

o 35 maspyoraan.o 35 maspyores.

δ C\l 4δ C \ l 4

Taloudellisesti merkittävänä vaihtoehtona etenkin todella suurissa yksiköissä, esimerkiksi yli 20MW voimaloissa, on tehdä laakerin ulkokehän hammastus useasta erillisestä segmentistä, jotka kiinnitetään ulkokehän 5 ulkopintaan yhtenäiseksi hammaskehäksi.An economically significant alternative, especially for really large units, for example more than 20 MW power plants, is to make the outer periphery of the bearing to several separate segments which are attached to the outer surface of the outer ring 5 to form a single toothed ring.

Roottorilta päälaakerin kautta tulevat voimat menevät keksinnöllisessä rakenteessa suoraan laakerin kautta runkoon eivätkä välity vaihteen eli päälaakerin ulko-10 kehän generaattorikytkennän kotelon kautta, jolloin vaihteen kotelo on edullinen valmistaa toisioakselien laakerointien edellyttämällä jäykkyydellä, ilman tarpeettoman raskaita rakenteita. Hammasvälityksen ham-maskosketuksen muodonmuutokset syntyvät päälaakerin 15 vierintäelimien joustoista sekä vaihteen kotelon ja toisioakselien laakerointien joustoista. Nämä on suhteellisen helppo saada keksinnöllisessä rakenteessa tasolle, joka mahdollistaa hyvän hammaskosketuksen eri tilanteissa ja siten maksimoi hammasvälityksen siirtä-20 män voiman.In the inventive structure, the forces exerted by the rotor through the main bearing go directly through the bearing to the frame and are not transmitted through the gear, i.e. the outer bearing of the main bearing generator coupling casing, whereby the gear housing is advantageously fabricated with the stiffness required The deformation of the tooth transmission ham mascot contact results from the elasticities of the roller members of the main bearing 15 and the elasticities of the bearings of the gear housing and the secondary shafts. These are relatively easy to achieve in the inventive structure to a level that allows good tooth contact in different situations and thus maximizes the power of transmission in the tooth transmission.

Yhtenä etuna tunnettuihin rakenteisiin verrattuna on suuri pyörimätön reikä rakenteen eli rungon ja laakerin keskellä, mikä mahdollistaa lähes pystyssä kävelyn 25 roottorin napaan. Tämä rungon keskiaukko ei ole estee nä esimerkiksi mekaanisille lavankääntösysteemeille, ilmanvaihdolle tai ilma-avusteiselle lapalämmitykselle eikä suurillekaan lämmityskaapeleille. Rakenteen hei-One advantage over known structures is the large non-rotating hole in the center of the structure, i.e. the body and the bearing, which allows for an almost upright walk to the hub of the 25 rotors. This central hole in the chassis is not an obstacle for mechanical pallet turning systems, ventilation or air-assisted blade heating or large heating cables, for example. Structure Hello

OO

posta luoksepääsystä seuraa myös päälaakerin ja gene- ...Access to the post will also result in the main bearing and genera ...

cp 30 raattoreiden välisen voimansiirron helppo huolletta- vuus.cp 30 easy serviceability of transmission between the rotors.

XX

trtr

CLCL

Suurikokoinen ja jäykkä roottorin päälaakeri sopii o g myös erinomaisesti generaattorin ensiöhammaspyöränLarge and rigid rotor main bearing also fits perfectly on the generator primary gear

LOLO

o 35 laakerointiin, on se sitten suoraan generaattorin ak- ^ selillä tai sopivien välitysten kautta kytkettynä ge neraattoriin, koska päälaakerin kuormaa kantava kapa- 5 siteetti on hyvin suuri verrattuna hammastuksen synnyttämiin kuormiin. Tästä johtuen toisioakseleiden paikka ja lukumäärä voidaan valita vapaasti eikä niiden tarvitse voimatasapainon saavuttamiseksi sijaita 5 symmetrisesti. Samoin voidaan alhaisilla tehoilla kuormittaa vain tarvittavaa määrää generaattoreita hyötysuhteen maksimoimiseksi ilman pelkoa epätasaisesti jakautuvien voimien haitoista laakerien kestolle.35 bearings, be it directly connected to the generator shaft or via suitable gears to the generator, since the load bearing capacity of the main bearing is very high compared to the loads generated by the gearing. As a result, the position and number of the secondary shafts can be selected freely and do not need to be located 5 symmetrically to achieve power balance. Similarly, at low power, only the required number of generators can be loaded to maximize efficiency without the fear of unevenly distributed forces on the bearing life.

10 KUVALUETTELO10 PHOTO LIST

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa on esitetty leikkauskuva eräästä keksinnön mukaisesta tuulivoima-larakenteesta.In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which a sectional view of a wind turbine structure according to the invention is shown.

1515

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUSDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kuvan esittämässä rakenteessa tuulivoimalan maston 13 päälle on pystyakselisella laakerilla (ei esitetty ku-20 vassa) laakeroitu olennaisesti vaakatasossa kääntyväk si tuulivoimalan runko 3. Runko 3 on putkimainen noin 90 asteen kulman muodostava rakenne, jonka alapää on siis laakeroitu maston 13 yläpäähän ja jonka toiseen myös ympyrän muotoiseen päähän on kiinnitetty jäykästi 25 voimalan päälaakerin 4 sisäkehä 6.In the structure shown, the wind turbine mast 13 is supported by a vertical axis bearing (not shown in Fig. 20) with a substantially horizontal pivotable wind turbine body 3. The body 3 is a tubular structure having an angle of approximately 90 degrees, with its lower end the inner periphery 6 of the main bearing 4 of the power plant is rigidly attached to the circular end.

c\j Tässä sovelluksessa sisäkehä muodostuu kahdesta puo- ^ likkaasta eli kehäosasta 14 ja 15, jotka on pulteilla i g 16 kiinnitetty toisiinsa ja rungon yläpäähän. Päälaa- i oo 30 keriin 4 kuuluu sisäkehän 6 lisäksi sitä ympäröivä rengasmainen ulkokehä 7 sekä niiden välinen laakeroinee ti 8, kuten esimerkiksi kaksoiskartiorullalaakerointi.In this embodiment, the inner periphery consists of two halves, i.e., the peripheral parts 14 and 15, which are bolted to each other and to the upper end of the body by bolts i g 16. In addition to the inner ring 6, the main roll 30 includes an annular outer ring 7 and a bearing 8 between them, such as a double tapered roller bearing.

§ Näin ulkokehä 7 pääsee vapaasti pyörimään laakeroinnin oo g 8 varassa sisäkehän 6 ympärillä. Yksin taivutusmoment- o 35 tikuormaa kantava päälaakeri voi olla myös esimerkiksi§ This allows the outer ring 7 to rotate freely with the bearing oo g 8 around the inner ring 6. The main bearing bearing 35 sticks alone can also be, for example, a bending moment

(M(M

6 kolmerivinen rullalaakeri, nelipistekuulalaakeri, liuku- tai ristirullalaakeri tai niiden yhdistelmä.6 three row roller bearing, 4-point ball bearing, plain or cross roller bearing or a combination thereof.

Ulkokehään 7, sen etupintaan eli rungosta 3 poispäin 5 olevaan sivupintaan on kiinnitetty rengasmainen kyt-kentäkehä 10 ja kytkentäkehän rengasmaiseen ulkopintaan on kiinnitetty roottorin napa 2. Näin roottorin napa 2, kytkentäkehä 10 ja päälaakerin 4 pyörivä ulkokehä 7 on pulteilla 17 pultattu toisiinsa kiinteäksi 10 ja yhdessä pyöriväksi kokonaisuudeksi.An annular coupling ring 10 is secured to the outer periphery 7, its front surface, i.e. the side surface 5 away from the body 3, and a rotor hub 2 is secured to the annular outer surface of the coupling periphery. into a rotating whole.

Kuvassa runkoon 3 on tuettu ja kiinnitetty generaattori, jota pyöritetään sen toisesta päästä ulos tulevan akselin 11 välityksellä. Akseli 11 on laakeroitu run-15 koon 3 tuetun tukirungon 18 välityksellä päälaakerin 4 ulkokehän 7 viereen. Generaattorin akseliin 11 kuuluu hammasratas 12 ja se on voimansiirtoyhteydessä päälaakerin 4 ulkokehän 7 ulkopinnalla olevaan hairanastukseen 9. Näin roottorin 1 ja navan 2 pyöriessä pyörii myös 20 päälaakerin 4 ulkokehä 7, joka pyörittää generaattorin akselia 11 ja edelleen generaattoria 5.In the figure, a generator is supported and attached to the body 3, which is rotated through an axis 11 projecting from one end thereof. The shaft 11 is supported by a run-15 size 3 supported support frame 18 adjacent to the outer circumference 7 of the main bearing 4. The generator shaft 11 includes a gear 12 and is in power transmission communication with the threading pin 9 on the outer surface 7 of the main bearing 4. As the rotor 1 and hub 2 rotate, the outer bearing 7 of the main bearing 4 rotates the generator shaft 11 and further the generator 5.

Kuvassa on esitetty vain yksi generaattori, mutta niitä voi olla yksi tai useampia päälaakerin ympärillä. 25 Suurihalkaisijaisen päälaakerin ja generaattorin akselin muodostaessa jokaiselle generaattorille oman ja toisistaan riippumattoman voimapolun, voidaan käytet- ^ tävien generaattoreiden lukumäärä ja koko sekä niiden o ^ paikka kehällä vapaasti valita aina tarpeen mukaan.Only one generator is shown, but there may be one or more generators around the main bearing. As the large-diameter main bearing and the generator shaft form a separate and independent force path for each generator, the number and size of generators to be used and their position in the circumference can be freely selected as required.

o 30 Samoin alhaisilla tehoilla vain osaa generaattoreista $2 voidaan käyttää hyvällä hyötysuhteella.o 30 Similarly, at low power, only part of the $ 2 generator can be used with good efficiency.

x enx en

Kuvassa esitetyssä sovelluksessa generaattorin akseli o g ja sen ulostyöntyvä jatke voivat olla suorassa hammas- o 35 kontaktissa päälaakerin ulkokehän hammastukseen. Kui- ^ tenkin on myös mahdollista, että tukirunkoon 18 on tu ettu generaattorin yhteyteen sopiva ylennysvälitys 19, 7 kuten vaihteisto tai vastaava, jolla generaattorin pyörimisnopeus voidaan nostaa halutulle tasolle.In the embodiment shown in the figure, the generator shaft o g and its protruding extension may be in direct contact of the tooth 35 with the main bearing outer ring gear. However, it is also possible that the support frame 18 is provided with a suitable promotional transmission 19, 7, such as a gearbox or the like, in connection with the generator, by which the rotation speed of the generator can be raised to a desired level.

Kuten edellä mainittiin, voidaan generaattoreita kuor-5 mittaa täysin riippumattomasti toisistaan. Tämä mahdollistaa myös generaattoreiden ja voimanvälitysten yksilöllisen huollon ja korjaustoimenpiteet. Kun generaattorit ja ylennysvaihteet ovat kantavan rungon ulkopuolella, ovat ne vapaat kaikista ulkoisista kuormi-10 tuksista. Ratkaisulla saavutetaan myös helppo läpikulku suoraan kantavan putkimaisen runkorakenteen läpi napaan. Tästä on merkittävää hyötyä jäähdytyksen, huollon ja instrumentoinnin läpimenon kannalta.As mentioned above, the generators casing 5 can be measured completely independently of each other. This also allows for individual servicing and repair of generators and transmissions. When the generators and gears are outside the load-bearing frame, they are free from all external loads. The solution also achieves easy passage directly through the load-bearing tubular body structure to the hub. This has significant benefits in terms of cooling, maintenance and instrumentation.

15 Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä esimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited to the above examples alone, but many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the claims.

C\JC \ J

δδ

CMCM

44

OO

0000

XX

cccc

CLCL

o 05 00o 05 00

LOLO

OO

δδ

CMCM

Claims (8)

1. Tuulivoimalarakenne, johon kuuluu roottori (1), jossa on napa (2) ja siihen tuetut lavat; runko (3) ; 5 roottorin ja rungon välinen päälaakeri (4); sekä roottoriin kytketty ainakin yksi generaattori (5) , tunnettu siitä, että päälaakeriin (4) kuuluu runkoon (3) paikalleen kiinnitetty sisäkehä (6); roottorin napaan (2) kiinnitetty ulkokehä (7); sekä sisäkehän ja 10 ulkokehän välinen laakerointi (8) ja että ulkokehässä on hammastus (9), johon generaattori (5) on kytketty.A wind power installation comprising a rotor (1) having a hub (2) and blades supported thereon; body (3); A main bearing (4) between the rotor and the frame; and at least one generator (5) coupled to the rotor, characterized in that the main bearing (4) comprises an inner periphery (6) fixed to the body (3); an outer periphery (7) attached to the rotor hub (2); and bearing (8) between the inner periphery and the outer periphery (10), and that the outer periphery has a gear (9) to which the generator (5) is connected. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuulivoimalarakenne, tunnettu siitä, että päälaakerin (4) ulkokehä (7) 15 on suoraan kiinnitetty roottorin (1) napaan (2).Wind power installation according to Claim 1, characterized in that the outer circumference (7) 15 of the main bearing (4) is directly attached to the hub (2) of the rotor (1). 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuulivoimalarakenne, tunnettu siitä, että päälaakerin (4) ulkokehä (7) on kiinnitetty roottorin napaan kytkentäkehän (10) vä- 20 lityksellä.Wind power installation according to Claim 1, characterized in that the outer circumference (7) of the main bearing (4) is attached to the rotor hub by means of a coupling ring (10). 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen tuulivoimalarakenne, tunnettu siitä, että päälaakeri (4) on yksin taivutusmomenttikuormaa kantava laakeri, 25 kuten kaksoiskartiorullalaakeri.Wind turbine structure according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the main bearing (4) is a bearing bearing only bending moment, such as a double tapered roller bearing. 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen tuuliin voimalarakenne, tunnettu siitä, että ulkokehän (7) o hammastus (9) on sen ulkopinnalla. o 30Wind power installation according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the tooth (9) of the outer ring (7) is on its outer surface. o 30 “ 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen tuuliin voimalarakenne, tunnettu siitä, että generaattori CL (5) on kytketty suoraan sen akselilla (11) olevan ham-o g masrattaan (12) välityksellä päälaakerin ulkokehän LO o 35 hammastukseen (9). δ (MWind power installation according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the generator CL (5) is directly connected to the gear (9) of the outer bearing LO 0 35 by means of a hammer g (12) on its shaft (11). δ (M 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen tuuli-voimalarakenne, tunnettu siitä, että generaattorin ja päälaakerin ulkokehän hammastuksen väliin kuuluu ylennysvaihde generaattorin pyörimisnopeuden nostami- 5 seksi.Wind-power plant assembly according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a gear is provided between the generator and the outer bearing of the main bearing to increase the speed of rotation of the generator. 8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen tuuli-voimalarakenne, tunnettu siitä, että siihen kuuluu kaksi tai useampia päälaakerin ulkokehän hammastukseen 10 kytkettyjä generaattoreita. OJ δ (M O 00 X cc CL o CD 00 LO O δ (MWind-power plant assembly according to one of Claims 1 to 7, characterized in that it comprises two or more generators connected to the main bearing outer gear 10. OJ δ {M O 00 X cc CL o CD 00 LO O δ {M
FI20105890A 2010-08-26 2010-08-26 Wind Turbine Construction FI123019B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105890A FI123019B (en) 2010-08-26 2010-08-26 Wind Turbine Construction
EP11819470.3A EP2609328A4 (en) 2010-08-26 2011-08-18 Wind power plant structure
PCT/FI2011/050725 WO2012025667A1 (en) 2010-08-26 2011-08-18 Wind power plant structure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105890 2010-08-26
FI20105890A FI123019B (en) 2010-08-26 2010-08-26 Wind Turbine Construction

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20105890A0 FI20105890A0 (en) 2010-08-26
FI20105890A FI20105890A (en) 2012-02-27
FI123019B true FI123019B (en) 2012-10-15

Family

ID=42669394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20105890A FI123019B (en) 2010-08-26 2010-08-26 Wind Turbine Construction

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2609328A4 (en)
FI (1) FI123019B (en)
WO (1) WO2012025667A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014097428A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-26 三菱重工業株式会社 Renewable energy-type power generator
EP3141743A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine hub arrangement
CN105587466A (en) * 2016-03-09 2016-05-18 太原重工股份有限公司 Wind generator set
DE102017008878A1 (en) * 2017-09-21 2019-03-21 Imo Holding Gmbh Main bearing unit for the rotor shaft of a wind turbine and wind turbine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10102255A1 (en) * 2001-01-19 2002-08-01 Aloys Wobben Wind turbine with a hollow shaft for rotor hub and generator
US7431567B1 (en) * 2003-05-30 2008-10-07 Northern Power Systems Inc. Wind turbine having a direct-drive drivetrain
NL1026940C1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Bart Richard Van Neerbos Windmill is for generation of electrical energy using a generator and for coupling rotation of sails with that of generator a gearwheel cabinet is provided
ATE487060T1 (en) * 2006-11-23 2010-11-15 Stx Heavy Ind Co Ltd MAIN STORAGE OF A WIND TURBINE
DE102007008758A1 (en) * 2007-02-22 2008-08-28 Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg Transmission hub unit for a wind turbine
US7675189B2 (en) * 2007-07-17 2010-03-09 Baseload Energy, Inc. Power generation system including multiple motors/generators
CN101676558A (en) * 2008-09-19 2010-03-24 王乐琳 Speed increasing mechanism for wind-energy generating harmonic-wave transmission
CA2786786C (en) * 2010-01-11 2017-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Direct drive wind turbine with a cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
FI20105890A (en) 2012-02-27
EP2609328A1 (en) 2013-07-03
WO2012025667A1 (en) 2012-03-01
EP2609328A4 (en) 2014-12-17
FI20105890A0 (en) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2008315236B2 (en) Wind turbine generator
CN101457735B (en) Wind turbine drive
US8414448B2 (en) Gear system for wind turbine
US20100219642A1 (en) Wind turbine with single main bearing
RU2014129884A (en) GONDOLA WIND POWER INSTALLATION
CN108678908B (en) Yaw tower barrel section, tower barrel and wind generating set
CN102661238A (en) Wind turbine and a method for pitching a blade of a wind turbine
JP2015513628A (en) Wind turbine rotor
FI123019B (en) Wind Turbine Construction
US9028361B2 (en) Modular gear unit for a wind turbine
US20120091725A1 (en) Wind turbine generator
JP2009250213A (en) Wind turbine generator
WO2011058664A1 (en) Compound-type wind-driven electric power generator
US20110200436A1 (en) Vertical axis wind turbine
CA2393963A1 (en) Wind power plant
EP4055270A1 (en) Wind turbine
EP3130802B1 (en) Reinforced main bearing of a wind turbine
KR101346846B1 (en) Wind power generator
JP5287631B2 (en) Wind power generator
CN111502933B (en) Bearing arrangement for a wind turbine and wind turbine
JP6106697B2 (en) Wind power generator
GB2495084A (en) Wind turbine rotor hub system
US20160053746A1 (en) A hub and bearing system and a turbine comprising the hub and bearing system
WO2013117652A1 (en) A bearing assembly for a vertical axis wind turbine
JP2005094881A (en) Cage rotor and wind power generation system using it

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123019

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed