WO2009049599A2 - Temperature regulation for gearboxes which are coupled to one another, and a generator in a wind energy installation - Google Patents

Temperature regulation for gearboxes which are coupled to one another, and a generator in a wind energy installation Download PDF

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WO2009049599A2
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cooling circuit
cooling
rotor
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Sönke PAULSEN
Jens Thomas Wernicke
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Innovative Windpower Ag
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    • 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
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/48—Special means compensating for misalignment of axes, e.g. for equalising distribution of load on the face width of the teeth
    • 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
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    • F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
    • 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
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after having cooled one or more components the cooling fluid is recovered and used elsewhere for other purposes
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the temperatures of a gearbox and a generator for a wind turbine, which converts wind energy into electrical energy, the device comprising the gearbox and the generator, wherein the gearbox and the generator are fixedly connected to one another wherein the generator comprises at least one rotor (131), at least one stator (129), at least one conductor winding and / or a permanent magnet (135), which comprises the stator (129) or the rotor (131), and a rotor ( 131) and the stator (129) comprising generator housing (127) and having a generator temperature, wherein the transmission at least one output stage, at least one drive stage, wherein the speed or the torque of the drive stage is converted into a speed or torque of the output stage, and a transmission housing comprising the drive stage and the output stage (107) and having a transmission temperature, wherein de r generator means for cooling and a corresponding cooling circuit having a cooling medium, wherein the transmission comprises a lubricant, in particular for lubrication, wherein
  • Wind turbines or wind turbines are set up at different latitudes of this world.
  • a standard wind turbine must be adjusted to a wide variety of climatic conditions. But even through the conditions set by seasonal temperature changes at a location a wind turbine must be operated as possible all year round, otherwise the economy is not given.
  • Germany typically must be considered temperature ranges between -20 and +40 0 C.
  • tempera Below freezing temperatures gear lubricants do not have the optimum viscosity for starting up or operating a wind turbine.
  • the temperature of the lubricating oil is determined in a transmission by means of a temperature sensor and heated at low temperatures of the oil sump by means of immersion heaters. Due to lack of convection, this causes the oil to be heated locally on the immersion heater, but the heat does not distribute itself ideally in the oil. In particular, the use of an immersion heater causes the oil in the vicinity of the immersion heater burns and thereby deteriorates the quality of the lubricant.
  • DE 100 16 913 A1 discloses a wind turbine with a rotor unit optionally with a gearbox and a generator, with a heat exchanger system consisting of a heat absorption unit arranged in the region of the generator and optionally of the transmission, a heat dissipation unit arranged in the region of the tower.
  • a heat exchanger system consisting of a heat absorption unit arranged in the region of the generator and optionally of the transmission, a heat dissipation unit arranged in the region of the tower.
  • one of the two units interconnected power systems, consisting of a flow line and a return line and a circulation pump shown.
  • DE 3 625 840 A1 discloses a wind energy plant consisting of a rotor which is connected to a generator via a transmission, the transmission and the generator being accommodated in a common housing.
  • the housing is rotationally symmetrical and serves on the outside of the thus coaxial storage of the scar of the rotor.
  • the rotor blades of the rotor are arranged centrally with respect to the annular base body of the scar, at the two axial end portions thereof. bearing points are located.
  • the power transmission from the rotor via a arranged on the inside of the scoring gear on the gearbox.
  • DE 20 2006 006 326 Ul represents a cabinet for receiving electrical and electronic components and switching elements, which is exposed to rotation and the at least one cooling device with a lying in its interior cold-emitting device part and a lying outside the circuit heat-emitting device part wherein the cooling device is preferably designed as a Peltier element, wherein the control cabinet is arranged for example in the tower head of a wind turbine, which consists of a tower, the tower head, a wind-driven turbine and an electric generator arranged in the tower head, wherein the turbine is rotated by wind , The rotational movement is transmitted via a rotor shaft or a gearbox to the electric generator, which converts the rotational energy into electricity, wherein the lying in the interior of the cabinet cold side of the in a wall of the control cabinet ang eordneten cooling device is arranged a condensate ring as a cup-shaped sump for accumulating condensation, the interior of which is connected to a led out of the interior of the cabinet hose, which is formed in the
  • An object of the invention is to improve the state of the art.
  • a device for controlling the temperatures of a transmission and a generator for a wind turbine, which wind energy in electrical energy converts wherein the device comprises the transmission and the generator, wherein the transmission and the generator are fixedly connected to each other, wherein the generator at least one rotor, at least one stator, at least one conductor winding and / or a permanent magnet, which the stator or the rotor comprises, and a generator housing comprising the rotor and stator and having a generator temperature, the transmission at least one output stage, at least one drive stage, wherein the speed or the torque of the drive stage is converted into a speed or torque of the output stage and a transmission housing comprising the drive stage and the output stage and having a transmission temperature, wherein the generator comprises means for cooling and a corresponding cooling circuit with a cooling medium, wherein the transmission comprises a lubricant, in particular for lubrication, wherein the means for cooling to temper be used in the transmission.
  • a two-stage planetary gear can be used with or without downstream spur gear in a preferred manner.
  • multi-stage planetary gear can be used with or without downstream spur gear.
  • the term "generator” is understood to mean, in particular, devices which convert mechanical energy into electrical energy.
  • the generator can be designed so that in the yoke or corresponding rotor (yoke is also called rotor hereinafter) are permanent magnets which induce a voltage in the coils of the stator during rotation of the yoke.
  • the generator can be configured as a double stator and a monotor.
  • Conductor coil is essentially an arrangement of conductor loops, which form a magnetic field when energized or generate current when passing through a magnetic field.
  • the conductor loop may be configured to extend over inner and outer stators.
  • the magnet in the rotor can be configured as a current-excitable magnet.
  • the fixed connection between the generator and the transmission can be configured as a flanged connection. This detachable attachment allows replacement of components and easier maintenance.
  • a plate which transfers the heat from the generator to the transmission or in the reverse direction be mounted between the gearbox and generator, while still a firm connection between the gearbox and generator can be realized.
  • the drive stage and the output stage can mesh with each other so that a speed or torque conversion takes place.
  • further devices can be provided, which implement further conversions of the rotational speed or enrovend of the torque between the drive stage and the output stage.
  • the generator may include cooling means which regulate the temperature of the generator resulting from induction and hence current flow in the conductor loops.
  • cooling means which regulate the temperature of the generator resulting from induction and hence current flow in the conductor loops.
  • water or water / glycol mixtures can be used as the coolant in the cooling circuit.
  • a coolant pump can pump the coolant through the cooling circuit.
  • the cooling circuit can be actively and / or passively cooled.
  • the active cooling can take place by means of a cooling unit.
  • the cooling unit is supplied with a power source which provides the necessary energy for the cooling.
  • the passive cooling can be done via a heat sink.
  • This heat sink can be mounted outside the housing or the wind turbine.
  • the cooling takes place via heat-conducting cooling fins, which can be in exchange with cooling air.
  • the tempering may be passive and / or active.
  • the passive tempering can be done by extending the cooling circuit to the transmission.
  • the cooling circuit is designed so that a temperature exchange between the cooling circuit of the generator and the transmission (oil) takes place.
  • the cooling circuit extended into the transmission can be switched on by means of a switching element.
  • the transmission may have a cooling circuit with coolant.
  • the transmission can be connected via switchable valves, which are mounted between the cooling circuit of the transmission and the generator, the cooling circuit of the transmission with that of the generator.
  • the coolant flows through both the transmission and the generator.
  • the active tempering can be carried out by bringing the lubricant to the means for cooling.
  • a pump may be attached, which conveys the lubricant to the points in the transmission, where a good exchange of heat with the coolant can be done.
  • the pump can be designed mechanically as well as electrically.
  • the mechanical pump can be designed as a gear pump.
  • the conductor windings in the generator may be powered by an external power source. This causes the current flow to heat the conductor winding. This heat can be absorbed by the coolant and used to warm the lubricant in the generator.
  • the cooling of the coolant can be omitted during the warm-up. This can be done by switching off the cooling unit or thermally conductive separation of the passive coolant (eg through a valve in the access to the passive coolant).
  • one phase of the power source may be used to power the conductor windings.
  • the conductor winding can be impressed with a corresponding current profile, by means of which the heat development is optimally configured for the warming-up of the coolant.
  • the rotor which is coupled to the output stage for the production of electrical energy, can be decoupled from the output stage. This causes the rotor to rotate and the generator to act as a motor. This ensures that the shaft does not rotate despite the rotating rotor.
  • the decoupling can be done circuit technology by controlling a bolt or bolt.
  • the object is achieved by a method for tempering, in particular warming up a transmission and / or a generator of a wind power plant, wherein the transmission and the generator are fixedly connected to each other, wherein generator and transmission each comprise a cooling circuit , in which, especially when starting the wind turbine, the generator, the gearbox or the gearbox tempered the generator.
  • Both the cooling circuit of the generator and the cooling circuit of the transmission can each include coolant, cooling pumps and cooling units.
  • the cooling circuits may form a common overall cooling circuit and this overall cooling circuit may comprise a coolant pump which pumps a cooling medium or coolant through the entire cooling circuit.
  • this overall cooling circuit may comprise a coolant pump which pumps a cooling medium or coolant through the entire cooling circuit.
  • the entire cooling circuit can advantageously be configured via a connection of the cooling circuits with the gearbox and the generator.
  • the connection can be designed such that both an inflow and an outflow can be realized.
  • the compound can split into two separate compounds, which essentially a supply and an outflow is feasible.
  • connection can be switched via at least one valve.
  • the connection can be switched via at least one valve.
  • the object can be achieved by a method for controlling the temperature of a transmission of a wind turbine, wherein the wind turbine comprises a generator, wherein generator and transmission each comprise a cooling circuit, wherein the cooling circuit of the transmission and the cooling circuit of the generator form a total cooling circuit through a connection, wherein the generator is energized, whereby by the generator, the function of an engine can be realized, which emits heat to the cooling circuit of the generator.
  • connection between the cooling circuit of the transmission and the cooling circuit of the generator can be switched via valves.
  • the cooling circuit of the transmission can be switched on at the time when the temperature of the coolant in the cooling circuit of the generator has reached a certain temperature.
  • This temperature is in particular above the freezing point of water. For warming up, this temperature may also be above the operating temperature of the generator or transmission.
  • the case is encompassed that in the engine operation of the generator, the transmission is operated in a defined manner. This defined starting can be generated by the mechanical friction of the components in the transmission heat. This heat can heat up the gearbox or the lubricant accordingly.
  • the wind turbine can comprise a rotor blade, which is flanged on a scar on the transmission, and the transmission is configured with respect to the scar or corresponding rotor blade freewheeling.
  • the generator motor operation advantageously does not have to drive the rotor blade.
  • the generator may comprise a rotor (yoke) which forms a substantially fixed connection with the gear, wherein the rotor rotatably in a power generation direction and opposite to the power generation direction, which corresponds in particular to the motor rotation direction of the generator , can be designed free-running.
  • the generation of the heat can be carried out essentially in the generator.
  • the rotor of the generator can be made lockable and the lock can be activated in a connectable manner. It can be advantageously generated without the rotation of components heat over the energized coils of the generator. This heat is stored in the cooling circuit and preferably provided to the transmission at a defined time, where the tempered coolant heat the lubricant and mechanical components.
  • FIG. 36 shows a side view of a section of a generator flanged to a gearbox.
  • the gear housing 107 includes a flanged to the hub 101 hollow shaft 103, which is designed as a ring gear 103 of the transmission.
  • This ring gear is mounted in the gear housing by bearings 105.
  • the teeth of this ring gear 103 engage in the planet 110 mounted by means of flex pins 119.
  • These planets 110 in turn transmit the rotation to the hollow sun 115, which at the same time is designed as a ring gear 115 for the output stage.
  • the drive stage in this case comprises the ring gear 103, the planetary gears 110 and the hollow sun 115.
  • the output stage comprises the ring gear 115, which is non-rotatably connected to the hollow sun 115 of the drive stage, the planet 111 mounted by means of FlexPins 109 and the hollow sun 113, which its Rotation to the shaft 117 gives off.
  • the planets 111 of the output stage are additionally mounted in the ring gear 103. This leads to a power distribution and thus has the output stage described here at the same time also has the function of a drive stage.
  • the shaft 117 is further supported by bearings 121, 122.
  • the rotor of the generator 131 is flanged by means of controllable brakes or holding elements 133.
  • the rotor 131 follows the rotation of the shaft 117.
  • permanent magnets 135 are inserted so as to interact with the conductor coils or conductor windings 129 of the inner and outer stators, respectively.
  • a voltage is thus induced in the conductor windings (conductors).
  • the generator housing 127 includes the rotor 131, the stators with conductor windings 129 and a part of the cooling circuit 125, which is filled with a coolant and is in heat exchange with the conductor windings 129.
  • the conductor windings can be flowed around by the coolant or, as illustrated here, via conductive materials with the cooling circuit 125 in contact.
  • the generator housing 127 is flanged to the transmission housing 107 via a heating plate 123. A further part of the cooling circuit 125 is integrated in the heating plate.
  • the coolant is cooled by the cooling unit 137. This can also be done passively via metal ribs 143.
  • the cooling unit 137 comprises a pump (not shown), which pumps the coolant through the cooling circuit 125.
  • the transmission cooling circuit 141 is connected to the cooling circuit 125. This connection can also be controlled via two switchable valves (not shown).
  • the transmission cooling circuit 141 is in heat exchanging contact with the oil sump (not shown) of the transmission.

Abstract

The invention relates to an apparatus for regulating the temperatures of a gearbox and of a generator for a wind power installation, which converts wind energy to electrical energy wherein the apparatus comprises the gearbox and the generator, wherein the gearbox and the generator are firmly connected to one another, wherein the generator comprises at least one rotor (131), at least one stator (129), at least one conductor winding and/or a permanent magnet (135), which the stator (129) of the rotor (131) surrounds, and a generator housing (127) which surrounds the rotor (131) and the stator (129), and has a generator temperature, wherein the gearbox has at least one output drive stage, at least one input drive stage, wherein the rotation speed or the torque of the input drive stage is converted respectively to a rotation speed or torque of the output drive stage, and a gearbox housing (107) which surrounds the input drive stage and the output drive stage, and has a gearbox temperature, wherein the generator has means for cooling and a corresponding cooling circuit with a cooling medium, wherein the gearbox has a lubricant in particular for lubrication, and wherein the means for cooling are used to control the temperature of the gearbox.

Description

Temperaturregelung von aneinandergekoppeltem Getriebe und Generator bei einer Temperature control of coupled gear and generator at one
WindenergieanlageWind turbine
[01] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Temperaturen eines Getriebes und eines Generators für eine Windkraftanlage, welche Windenergie in elektrische Energie umwandelt, wobei die Vorrichtung das Getriebe und den Generator um- fasst, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor (131), wenigstens einen Stator (129), wenigstens eine Leiterwicklung und/oder einen Permanentmagneten (135), welche der Stator (129) bzw. der Rotor (131) umfasst, und ein den Rotor (131) und den Stator (129) umfassendes Generatorgehäuse (127) umfasst und eine Generatortemperatur aufweist, wobei das Getriebe wenigstens eine Abtriebsstufe, wenigstens eine Antriebsstufe, wobei die Drehzahl bzw. das Drehmoment der Antriebsstufe in eine Drehzahl bzw. Drehmoment der Abtriebsstufe gewandelt wird, und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfassendes Getriebegehäuse (107) umfasst und eine Getriebetemperatur aufweist, wobei der Generator Mittel zum Kühlen und einen entsprechenden Kühlkreislauf mit einem Kühlmedium aufweist, wobei das Getriebe ein Schmiermittel insbesondere zur Schmierung aufweist, wobei die Mittel zum Kühlen zum Temperieren des Getriebes verwendet werden.[01] The invention relates to a device for controlling the temperatures of a gearbox and a generator for a wind turbine, which converts wind energy into electrical energy, the device comprising the gearbox and the generator, wherein the gearbox and the generator are fixedly connected to one another wherein the generator comprises at least one rotor (131), at least one stator (129), at least one conductor winding and / or a permanent magnet (135), which comprises the stator (129) or the rotor (131), and a rotor ( 131) and the stator (129) comprising generator housing (127) and having a generator temperature, wherein the transmission at least one output stage, at least one drive stage, wherein the speed or the torque of the drive stage is converted into a speed or torque of the output stage, and a transmission housing comprising the drive stage and the output stage (107) and having a transmission temperature, wherein de r generator means for cooling and a corresponding cooling circuit having a cooling medium, wherein the transmission comprises a lubricant, in particular for lubrication, wherein the means for cooling are used for controlling the temperature of the transmission.
[02] Windenergieanlagen bzw. Windkraftanlagen werden an unterschiedlichen Breitengraden dieser Welt aufgestellt. Dadurch muss eine Standard- Windenergieanlage auf unterschiedlichste klimatische Bedingungen eingestellt werden. Aber auch durch die durch jahreszeitliche Temperaturänderungen gesetzten Bedingungen an einem Standort muss eine Windenergieanlage möglichst ganzjährig betreibbar sein, da sonst die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben ist. So müssen in Deutschland typischer Weise Temperaturbereiche zwischen -20 und +400C betrachtet werden. Insbesondere führen Tempera- turen unter dem Gefrierpunkt dazu, dass Getriebeschmierstoffe nicht die optimale Viskosität für das Anfahren bzw. Betreiben einer Windenergieanlage aufweisen.[02] Wind turbines or wind turbines are set up at different latitudes of this world. As a result, a standard wind turbine must be adjusted to a wide variety of climatic conditions. But even through the conditions set by seasonal temperature changes at a location a wind turbine must be operated as possible all year round, otherwise the economy is not given. Thus, in Germany typically must be considered temperature ranges between -20 and +40 0 C. In particular, tempera Below freezing temperatures, gear lubricants do not have the optimum viscosity for starting up or operating a wind turbine.
[03] Üblicher Weise wird daher die Temperatur des Schmieröls in einem Getriebe mittels Temperatursensor bestimmt und bei zu niedrigen Temperaturen der Ölsumpf mittels Tauchsieder erhitzt. Dies führt aufgrund mangelnder Konvektion dazu, dass das Öl lokal am Tauchsieder erhitzt wird, jedoch die Wärme sich nicht ideal im Öl verteilt. Insbesondere führt die Verwendung eines Tauchsieders dazu, dass das Öl in der Nähe des Tauchsieders verbrennt und sich dadurch die Qualität des Schmiermittels verschlechtert.[03] Conventionally, therefore, the temperature of the lubricating oil is determined in a transmission by means of a temperature sensor and heated at low temperatures of the oil sump by means of immersion heaters. Due to lack of convection, this causes the oil to be heated locally on the immersion heater, but the heat does not distribute itself ideally in the oil. In particular, the use of an immersion heater causes the oil in the vicinity of the immersion heater burns and thereby deteriorates the quality of the lubricant.
[04] Windkraftanlagen bzw. Wärmevorrichtungen sind in folgenden Dokumenten beschrieben.[04] Wind turbines or heat devices are described in the following documents.
[05] In der DE 100 16 913 Al ist eine Windenergieanlage mit einer Rotoreinheit gegebenenfalls mit einem Getriebe und einem Generator, mit einem Wärmetauschersystem, bestehend aus einer im Bereich des Generators und gegebenenfalls des Getriebes angeordneten Wärmeaufnahmeeinheit, einer im Bereich des Turms angeordneten Wärmeabgabeeinheit, einer der beider Einheiten miteinander verbundenen Leistungssysteme, bestehend aus einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung und einer Umwälzpumpe dargestellt.DE 100 16 913 A1 discloses a wind turbine with a rotor unit optionally with a gearbox and a generator, with a heat exchanger system consisting of a heat absorption unit arranged in the region of the generator and optionally of the transmission, a heat dissipation unit arranged in the region of the tower. one of the two units interconnected power systems, consisting of a flow line and a return line and a circulation pump shown.
[06] In der DE 3 625 840 Al ist eine Windenergieanlage bestehend aus einem Rotor, der über ein Getriebe mit einem Generator in Verbindung steht, wobei das Getriebe und der Generator in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, dargestellt. Das Gehäuse ist rotationssymmetrisch ausgebildet und dient außenseitig der somit koaxialen Lagerung der Narbe des Rotors. Die Rotorblätter des Rotors sind mittig bezüglich des kreisringartigen Grundkörpers der Narbe angeordnet, an deren beiden axialen Endberei- chen sich Lagerstellen befinden. Die Kraftübertragung von dem Rotor erfolgt über einen auf der Innenseite der Narbe angeordneten Zahnkranz auf das Getriebe.[0001] DE 3 625 840 A1 discloses a wind energy plant consisting of a rotor which is connected to a generator via a transmission, the transmission and the generator being accommodated in a common housing. The housing is rotationally symmetrical and serves on the outside of the thus coaxial storage of the scar of the rotor. The rotor blades of the rotor are arranged centrally with respect to the annular base body of the scar, at the two axial end portions thereof. bearing points are located. The power transmission from the rotor via a arranged on the inside of the scoring gear on the gearbox.
[07] Die DE 20 2006 006 326 Ul stellt einen Schaltschrank zur Aufnahme von elektrischen und elektronischen Bau- und Schaltelementen, der einer Rotation ausgesetzt ist und der mindestens ein Kühlgerät mit einem in seinem Innenraum liegenden kälteabgebenden Geräteteil und einem außerhalb des Schaltkreises liegenden wärmeabgebenden Geräteteil aufweist, wobei das Kühlgerät bevorzugterweise als Peltierelement ausgebildet ist, wobei der Schaltschrank beispielsweise im Turmkopf einer Windkraftanlage angeordnet ist, die aus einem Turm, dem Turmkopf, einer windgetriebenen Turbine und einem im Turmkopf angeordneten elektrischen Generator besteht, wobei die Turbine durch Wind in Rotation versetzt, die Rotationsbewegung über eine Rotorwelle oder ein Getriebe an den elektrischen Generator weitergegeben wird, der die Rotationsenergie in elektrischen Strom umwandelt, wobei das im Bereich der im Innenraum des Schalt- schrankens liegenden kalten Seite des in einer Wand des Schaltschrankes angeordneten Kühlgeräts einen Kondensatring als schalenförmige Auffangwanne für anfallendes Kondenswasser angeordnet ist, deren Innenraum mit einem aus dem Innenraum des Schaltschrankes herausgeführten Schlauchs verbunden ist, der im Bereich der außerhalb des Schaltschrankes liegenden warmen Seite des Kühlgeräts spiralförmig ausgebildet ist, wobei der spiralförmig ausgebildete Abschnitt des Schlauches als Spirale mit kon- stanten Radius oder als sich öffnende Spirale ausgebildet ist, und wobei Parallelität der Achsen von Rotorwelle und dem den Kühlkörper umschließenden Kondensatring besteht, dar.DE 20 2006 006 326 Ul represents a cabinet for receiving electrical and electronic components and switching elements, which is exposed to rotation and the at least one cooling device with a lying in its interior cold-emitting device part and a lying outside the circuit heat-emitting device part wherein the cooling device is preferably designed as a Peltier element, wherein the control cabinet is arranged for example in the tower head of a wind turbine, which consists of a tower, the tower head, a wind-driven turbine and an electric generator arranged in the tower head, wherein the turbine is rotated by wind , The rotational movement is transmitted via a rotor shaft or a gearbox to the electric generator, which converts the rotational energy into electricity, wherein the lying in the interior of the cabinet cold side of the in a wall of the control cabinet ang eordneten cooling device is arranged a condensate ring as a cup-shaped sump for accumulating condensation, the interior of which is connected to a led out of the interior of the cabinet hose, which is formed in the region of lying outside the cabinet warm side of the refrigerator spiral, the spirally formed portion of the hose is formed as a spiral with a constant radius or as an opening spiral, and wherein parallelism of the axes of the rotor shaft and the heat sink enclosing the condensate ring is, is.
[08] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.[08] An object of the invention is to improve the state of the art.
[09] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Regeln der Temperaturen eines Getriebes und eines Generators für eine Windkraftanlage, welche Windenergie in elektrische Energie umwandelt, wobei die Vorrichtung das Getriebe und den Generator umfasst, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor, wenigstens einen Stator, wenigstens eine Leiterwicklung und/oder einen Permanentmagneten, welche der Stator bzw. der Rotor um- fasst, und ein den Rotor und Stator umfassendes Generatorgehäuse umfasst und eine Generatortemperatur aufweist, wobei das Getriebe wenigstens eine Abtriebsstufe, wenigstens eine Antriebsstufe, wobei die Drehzahl bzw. das Drehmoment der Antriebsstufe in eine Drehzahl bzw. Drehmoment der Abtriebsstufe gewandelt wird, und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfassendes Getriebegehäuse umfasst und eine Getriebetemperatur aufweist, wobei der Generator Mittel zum Kühlen und einen entsprechenden Kühlkreislauf mit einem Kühlmedium aufweist, wobei das Getriebe ein Schmiermittel insbesondere zur Schmierung aufweist, wobei die Mittel zum Kühlen zum Temperieren des Getriebes verwendet werden.The object is achieved by a device for controlling the temperatures of a transmission and a generator for a wind turbine, which wind energy in electrical energy converts, wherein the device comprises the transmission and the generator, wherein the transmission and the generator are fixedly connected to each other, wherein the generator at least one rotor, at least one stator, at least one conductor winding and / or a permanent magnet, which the stator or the rotor comprises, and a generator housing comprising the rotor and stator and having a generator temperature, the transmission at least one output stage, at least one drive stage, wherein the speed or the torque of the drive stage is converted into a speed or torque of the output stage and a transmission housing comprising the drive stage and the output stage and having a transmission temperature, wherein the generator comprises means for cooling and a corresponding cooling circuit with a cooling medium, wherein the transmission comprises a lubricant, in particular for lubrication, wherein the means for cooling to temper be used in the transmission.
[10] Unter Getriebe werden hier insbesondre Drehzahl- bzw. Drehmomentwandler aller Art verstanden. Dabei kann in bevorzugter Weise ein zweistufiges Planetengetriebe mit oder ohne nachgeschalteter Stirnradstufe verwendet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können mehrstufige Planetengetriebe mit oder ohne nachgeschalteter Stirnradstufe verwendet werden.Under gear here insbesondre speed or torque converter understood all kinds. In this case, a two-stage planetary gear can be used with or without downstream spur gear in a preferred manner. In a further preferred embodiment, multi-stage planetary gear can be used with or without downstream spur gear.
[11] Unter Generator werden hier insbesondere Vorrichtungen verstanden, welche mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Generator so ausgestaltet sein, dass sich im Joch oder entsprechend Rotor (Joch wird im Weiteren auch Rotor genannt) Permanentmagneten befinden, welche bei Rotation des Jochs eine Spannung in den Spulen des Stators induzieren. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Generator als Doppelstator und Monorotor ausgestaltet sein. Dabei ist eine Leiterschleife oder entsprechend wenigstens eine Leiterspule oberhalb des Rotors im äußeren Stator verortet und eine weitere Leiterschleife oder entsprechende Leiterspule unterhalb des Rotors im inneren Stator verortet.[11] The term "generator" is understood to mean, in particular, devices which convert mechanical energy into electrical energy. In a preferred embodiment, the generator can be designed so that in the yoke or corresponding rotor (yoke is also called rotor hereinafter) are permanent magnets which induce a voltage in the coils of the stator during rotation of the yoke. In a very particularly preferred embodiment, the generator can be configured as a double stator and a monotor. Here is a conductor loop or at least a conductor coil located above the rotor in the outer stator and locates a further conductor loop or corresponding conductor coil below the rotor in the inner stator.
[12] Leiterspule ist im Wesentlichen eine Anordnung von Leiterschleifen, welche unter Bestromung ein Magnetfeld ausbilden oder bei durchschreiten eines Magnetfeldes einen Strom erzeugen. Auch kann die Leiterschleife so ausgestaltet sein, dass sie sich über inneren und äußeren Stator erstreckt. In einer weiteren Ausgestaltungsform kann der Magnet im Rotor als mit Strom erregbarer Magnet ausgestaltet sein.[12] Conductor coil is essentially an arrangement of conductor loops, which form a magnetic field when energized or generate current when passing through a magnetic field. Also, the conductor loop may be configured to extend over inner and outer stators. In a further embodiment, the magnet in the rotor can be configured as a current-excitable magnet.
[13] In einer äußerst bevorzugten Ausgestaltungsform kann die feste Verbindung zwischen dem Generator und dem Getriebe als geflanschte Verbindung ausgestaltet sein. Diese lösbare Befestigung ermöglicht den Austausch von Komponenten und die leichtere Wartung. Zudem kann eine Platte, welche die Wärme vom Generator an das Getriebe oder in umgekehrter Richtung überträgt, zwischen Getriebe und Generator angebracht sein, wobei dabei immer noch eine feste Verbindung zwischen Getriebe und Generator realisierbar ist.In a most preferred embodiment, the fixed connection between the generator and the transmission can be configured as a flanged connection. This detachable attachment allows replacement of components and easier maintenance. In addition, a plate which transfers the heat from the generator to the transmission or in the reverse direction, be mounted between the gearbox and generator, while still a firm connection between the gearbox and generator can be realized.
[14] In einer weiteren Ausgestaltungsform können die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe so ineinander greifen, dass eine Drehzahl- bzw. Drehmomentwandlung erfolgt. In einer weiteren Ausgestaltungsform können weitere Vorrichtungen vorgesehen sein, die zwischen der Antriebsstufe und der Abtriebsstufe weitere Wandlungen der Drehzahl oder ensprechend des Drehmoments umsetzen.In a further embodiment, the drive stage and the output stage can mesh with each other so that a speed or torque conversion takes place. In a further embodiment, further devices can be provided, which implement further conversions of the rotational speed or ensprechend of the torque between the drive stage and the output stage.
[15] In einer Ausgestaltungsform kann der Generator Mittel zum Kühlen aufweisen, welche die Temperatur, welche in den Leiterschleifen aufgrund von Induktion und somit aufgrund des Stromflusses entsteht, des Generators regeln. Dabei können als Kühlmittel im Kühlkreislauf Wasser oder Wasser/Glykol Gemische verwendet werden. Eine Kühlmittelpumpe kann dabei das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf pumpen. [16] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Kühlkreislauf aktiv und/oder passiv gekühlt werden. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann die aktive Kühlung mittels eines Kühlaggregats erfolgen. Dabei ist das Kühlaggregat mit einer Stromquelle versorgt, welche die nötige Energie für die Kühlung bereit- stellt.[15] In one embodiment, the generator may include cooling means which regulate the temperature of the generator resulting from induction and hence current flow in the conductor loops. In this case, water or water / glycol mixtures can be used as the coolant in the cooling circuit. A coolant pump can pump the coolant through the cooling circuit. [16] In a particularly preferred embodiment, the cooling circuit can be actively and / or passively cooled. In a very particularly preferred embodiment, the active cooling can take place by means of a cooling unit. The cooling unit is supplied with a power source which provides the necessary energy for the cooling.
[17] In einer weiterhin äußerst bevorzugten Ausführungsform kann die passive Kühlung über einen Kühlkörper erfolgen. Dieser Kühlkörper kann außerhalb des Gehäuses bzw. der Windenergieanlage angebracht sein. Dabei erfolgt die Kühlung über wärmeleitende Kühlrippen, welche im Austausch mit kühlender Luft stehen können.[17] In a still highly preferred embodiment, the passive cooling can be done via a heat sink. This heat sink can be mounted outside the housing or the wind turbine. The cooling takes place via heat-conducting cooling fins, which can be in exchange with cooling air.
[18] In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform kann das Temperieren passiv und/oder aktiv erfolgen. In einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsform kann das passive Temperieren durch ein Ausdehnen des Kühlkreislaufes auf das Getriebe erfolgen. Dabei wird der Kühlkreislauf so ausgestaltet, dass ein Temperaturaustausch zwischen dem Kühlkreislauf des Generators und dem Getriebe (Öl) erfolgt.[18] In an extremely preferred embodiment, the tempering may be passive and / or active. In a preferred embodiment, the passive tempering can be done by extending the cooling circuit to the transmission. In this case, the cooling circuit is designed so that a temperature exchange between the cooling circuit of the generator and the transmission (oil) takes place.
[19] In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform kann der ins Getriebe ausgedehnte Kühlkreislauf mittels Schaltelement zugeschaltet werden. So kann das Getriebe ein Kühlkreislauf mit Kühlmittel aufweisen. Insbesondere kann über schaltbare Ventile, welche zwischen dem Kühlkreislauf des Getriebes und des Generators angebracht sind, der Kühlkreislauf des Getriebes mit dem des Generators verbunden werden. Somit fließt das Kühlmittel sowohl durch das Getriebe als auch durch den Generator.[19] In an extremely preferred embodiment, the cooling circuit extended into the transmission can be switched on by means of a switching element. Thus, the transmission may have a cooling circuit with coolant. In particular, can be connected via switchable valves, which are mounted between the cooling circuit of the transmission and the generator, the cooling circuit of the transmission with that of the generator. Thus, the coolant flows through both the transmission and the generator.
[20] In einer weiteren äußerst bevorzugten Ausführungsform kann das aktive Temperieren durch Heranführen des Schmiermittels an die Mittel zum Kühlen erfolgen. So kann im Getriebe eine Pumpe angebracht sein, welche das Schmiermittel an die Stellen im Getriebe befördert, an denen ein guter Austausch der Wärme mit dem Kühlmittel erfolgen kann. Weiterhin kann die Pumpe mechanisch als auch elektrisch ausgeführt sein. Die mechanische Pumpe kann als Zahnradpumpe ausgestaltet sein.[20] In a further highly preferred embodiment, the active tempering can be carried out by bringing the lubricant to the means for cooling. Thus, in the transmission, a pump may be attached, which conveys the lubricant to the points in the transmission, where a good exchange of heat with the coolant can be done. Furthermore, the pump can be designed mechanically as well as electrically. The mechanical pump can be designed as a gear pump.
[21] In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform können die Leiterwicklungen im Generator von einer externen Stromquelle gespeist werden. Dies führt dazu, dass der Stromfluss die Leiterwicklung erwärmt. Diese Wärme kann durch das Kühlmittel aufgenommen und zum Aufwärmen des Schmiermittels im Generator verwendet werden. Insbesondere kann während des Aufwärmens die Kühlung des Kühlmittels unterbleiben. Dies kann durch ein Abschalten des Kühlaggregats oder wärmeleitendes Trennen der passiven Kühlmittel erfolgen (z. B. durch ein Ventil im Zugang zum passiven Kühlmit- tel).[21] In an extremely preferred embodiment, the conductor windings in the generator may be powered by an external power source. This causes the current flow to heat the conductor winding. This heat can be absorbed by the coolant and used to warm the lubricant in the generator. In particular, the cooling of the coolant can be omitted during the warm-up. This can be done by switching off the cooling unit or thermally conductive separation of the passive coolant (eg through a valve in the access to the passive coolant).
[22] In einer besonderen Ausführungsform kann eine Phase der Stromquelle zum Speisen der Leiterwicklungen verwendet werden. Dabei kann schaltungstechnisch der Leiterwicklung ein entsprechendes Stromprofil aufgeprägt werden, durch das die Wärmeentwicklung optimal für das Aufwärmen des Kühlmittels ausgestaltet ist.[22] In a particular embodiment, one phase of the power source may be used to power the conductor windings. In terms of circuitry, the conductor winding can be impressed with a corresponding current profile, by means of which the heat development is optimally configured for the warming-up of the coolant.
[23] In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor, welcher für die Gewinnung elektrischer Energie an die Abtriebsstufe gekoppelt ist, von der Abtriebsstufe entkoppelt werden. Dies führt dazu, dass der Rotor sich dreht und der Generator als Motor wirken kann. Dadurch ist gewährleistet, dass die Welle trotz des rotierenden Rotors nicht rotiert. Die Abkopplung kann Schaltungstechnisch durch Steuerung eines Riegels oder Bolzens erfolgen.[23] In an extremely preferred embodiment, the rotor, which is coupled to the output stage for the production of electrical energy, can be decoupled from the output stage. This causes the rotor to rotate and the generator to act as a motor. This ensures that the shaft does not rotate despite the rotating rotor. The decoupling can be done circuit technology by controlling a bolt or bolt.
[24] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Temperieren, insbesondere Aufwärmen eines Getriebes und/oder eines Generators einer Windkraftanlage, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei Generator und Getriebe je einen Kühlkreislauf umfassen, wobei, insbesondere beim Anfahren der Windkraftanlage, der Generator das Getriebe oder das Getriebe den Generator temperiert.[24] In a further aspect of the invention, the object is achieved by a method for tempering, in particular warming up a transmission and / or a generator of a wind power plant, wherein the transmission and the generator are fixedly connected to each other, wherein generator and transmission each comprise a cooling circuit , in which, especially when starting the wind turbine, the generator, the gearbox or the gearbox tempered the generator.
[25] Dadurch können vorteilhafterweise Bauteile (Z.B. Kühlmittel, Kühlmittelpumpen, aktive/passive Kühlmittel) eingespart oder redundant und materialschonend einge- setzt werden. Sowohl der Kühlkreislauf des Generators als auch der Kühlkreislauf des Getriebes können je Kühlmittel, Kühlpumpen und Kühlaggregate umfassen.As a result, it is advantageously possible to save components (for example, coolant, coolant pumps, active / passive coolants) or to use them in a redundant and material-saving manner. Both the cooling circuit of the generator and the cooling circuit of the transmission can each include coolant, cooling pumps and cooling units.
[26] In einem weiteren erfinderischen Aspekt des Verfahrens können die Kühlkreisläufe einen gemeinsamen Gesamtkühlkreislauf ausbilden und dieser Gesamtkühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe umfassen, welche ein Kühlmedium oder auch Kühlmittel durch den Gesamtkühlkreislauf pumpt. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Kühlmittelpumpe und entsprechend eine Kühlvorrichtung für beide Kühlkreisläufe (Getriebe, Generator) eingesetzt werden.[26] In a further inventive aspect of the method, the cooling circuits may form a common overall cooling circuit and this overall cooling circuit may comprise a coolant pump which pumps a cooling medium or coolant through the entire cooling circuit. As a result, it is advantageously possible to use a coolant pump and, correspondingly, a cooling device for both cooling circuits (transmission, generator).
[27] Um den Kühlmittelfluss zu steuern, kann vorteilhafterweise der Gesamtkühlkreislauf über eine Verbindung der Kühlkreisläufe mit Getriebe und des Generators aus- gestaltet sein. Dabei kann die Verbindung derart ausgestaltet sein, dass sowohl ein Zu- fluss als auch ein Abfluss realisierbar ist. Weiterhin kann sich die Verbindung in zwei separate Verbindungen aufspalten, wodurch im Wesentlichen ein Zu- und ein Abfluss realisierbar ist.[27] In order to control the coolant flow, the entire cooling circuit can advantageously be configured via a connection of the cooling circuits with the gearbox and the generator. In this case, the connection can be designed such that both an inflow and an outflow can be realized. Furthermore, the compound can split into two separate compounds, which essentially a supply and an outflow is feasible.
[28] Um den Gesamtkreislauf definiert zusammenzuschalten, kann in einer Ausges- taltungsform der Erfindung die Verbindung über wenigstens ein Ventil geschaltet werden. Dadurch kann vorteilhafterweise zuerst ein Kühlkreislauf temperiert werden und nach dem Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur der weitere Kühlkreislauf zugeschaltet werden. Dies ermöglicht einen Energieschonenden und Ressourcensparenden Einsatz von Betriebsmitteln. Bevorzugt kann dabei das Kühlen de Kühlmittels unter- bleiben, damit die Wärme im Wesentlichen zum Aufwärmen des Kühlmediums eingesetzt wird.[28] In order to interconnect the overall circuit in a defined manner, in one embodiment of the invention, the connection can be switched via at least one valve. As a result, it is advantageously possible first to temper a cooling circuit and to switch on the further cooling circuit after reaching a certain limit temperature. This allows energy-saving and resource-saving use of resources. The cooling of the coolant may be preferred remain so that the heat is used essentially for warming up the cooling medium.
[29] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch ein Verfahren zum Temperieren eines Getriebes einer Windkraftanlage, wobei die Windkraftanlage einen Generator umfasst, wobei Generator und Getriebe je einen Kühlkreislauf umfassen, wobei der Kühlkreislauf des Getriebes und der Kühlkreislauf des Generators durch eine Verbindung einen Gesamtkühlkreislauf ausbilden, wobei der Generator bestromt wird, wodurch durch den Generator die Funktion eines Motors realisierbar ist, welcher Wärme an den Kühlkreislauf des Generators abgibt.In a further aspect of the invention, the object can be achieved by a method for controlling the temperature of a transmission of a wind turbine, wherein the wind turbine comprises a generator, wherein generator and transmission each comprise a cooling circuit, wherein the cooling circuit of the transmission and the cooling circuit of the generator form a total cooling circuit through a connection, wherein the generator is energized, whereby by the generator, the function of an engine can be realized, which emits heat to the cooling circuit of the generator.
[30] Durch den Stromfluss durch die Leiter (Spulen, Leiterschleifen) des Generators wird im Generator Wärme erzeugt. Diese Wärme wird im vorliegenden Verfahren dazu eingesetzt, dass der Generator oder das Getriebe auf die entsprechende Betriebstemperatur gebracht werden. Dies kann sich insbesondere dadurch vorteilhaft auswirken, da ein gut temperiertes Schmiermittel die Abnutzung der mechanischen Bauteile des Getriebes verringert.[30] The flow of current through the conductors (coils, conductor loops) of the generator generates heat in the generator. This heat is used in the present process to bring the generator or transmission to the appropriate operating temperature. This can have an advantageous effect in particular because a well-tempered lubricant reduces the wear of the mechanical components of the transmission.
[31] In einer Ausprägungsform des erfinderischen Verfahrens kann die Verbindung zwischen dem Kühlkreislauf des Getriebes und dem Kühlkreislauf des Generators über Ventile geschaltet werden. Dadurch kann vorteilhafterweise der Kühlkreislauf des Getriebes zu dem Zeitpunkt zugeschaltet werden, wenn die Temperatur des Kühlmittel im Kühlkreislauf des Generators eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Diese Temperatur liegt insbesondere oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser. Zum Aufwärmen kann diese Temperatur zudem oberhalb der Betriebstemperatur des Generators oder Getriebes liegen. [32] Zudem ist der Fall umfasst, dass im Motorbetrieb des Generator das Getriebe definiert betrieben wird. Durch dieses definierte Anfahren kann durch die mechanische Reibung der Bauteile im Getriebe Wärme erzeugt werden. Diese Wärme kann das Getriebe oder entsprechend das Schmiermittel aufheizen.[31] In one embodiment of the inventive method, the connection between the cooling circuit of the transmission and the cooling circuit of the generator can be switched via valves. As a result, advantageously, the cooling circuit of the transmission can be switched on at the time when the temperature of the coolant in the cooling circuit of the generator has reached a certain temperature. This temperature is in particular above the freezing point of water. For warming up, this temperature may also be above the operating temperature of the generator or transmission. [32] In addition, the case is encompassed that in the engine operation of the generator, the transmission is operated in a defined manner. This defined starting can be generated by the mechanical friction of the components in the transmission heat. This heat can heat up the gearbox or the lubricant accordingly.
[33] In dieser Ausführungsform kann die Windkraftanlage ein Rotorblatt umfassen, welches über eine Narbe an dem Getriebe angeflanscht ist, und das Getriebe im Bezug auf die Narbe oder entsprechendem Rotorblatt freilaufend ausgestaltet ist. Dadurch muss vorteilhafterweise der Generatormotorbetrieb nicht das Rotorblatt antreiben.In this embodiment, the wind turbine can comprise a rotor blade, which is flanged on a scar on the transmission, and the transmission is configured with respect to the scar or corresponding rotor blade freewheeling. As a result, the generator motor operation advantageously does not have to drive the rotor blade.
[34] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Generator einen Rotor (ein Joch) umfassen, welcher mit dem Getriebe einen im Wesentlichen feste Verbindung ausbildet, wobei der Rotor in einer Stromerzeugungsrichtung drehfest und entgegen der Stromerzeugungsrichtung, welche insbesondere der Motordrehrichtung des Generators entspricht, freilaufend ausgestaltet sein kann. Dadurch kann vorteilhafterweise die Erzeugung der Wärme im Wesentlichen im Generator erfolgen.[34] In a preferred embodiment of the method, the generator may comprise a rotor (yoke) which forms a substantially fixed connection with the gear, wherein the rotor rotatably in a power generation direction and opposite to the power generation direction, which corresponds in particular to the motor rotation direction of the generator , can be designed free-running. As a result, the generation of the heat can be carried out essentially in the generator.
[35] Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Rotor des Generators arretierbar ausgestaltet sein und die Arretierung beschaltbar aktiviert werden. Dabei kann vorteilhafterweise ohne die Drehung von Bauteilen Wärme über die bestromten Spulen des Generators erzeugt werden. Diese Wärme wird im Kühlkreislauf gespeichert und bevorzugt zu einem definierten Zeitpunkt dem Getriebe zur Verfügung gestellt, wo die temperierten Kühlmittel die Schmiermittel und mechanischen Bauteile erwärmen.[35] According to a further embodiment of the method, the rotor of the generator can be made lockable and the lock can be activated in a connectable manner. It can be advantageously generated without the rotation of components heat over the energized coils of the generator. This heat is stored in the cooling circuit and preferably provided to the transmission at a defined time, where the tempered coolant heat the lubricant and mechanical components.
[36] Im Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figur erläutert. Dabei zeigt Fig.1 : die Seitenansicht eines Schnittes eines an ein Getriebe geflanschten Generators.[36] An exemplary embodiment will be explained below with reference to the figure. It shows 1 shows a side view of a section of a generator flanged to a gearbox.
[37] Dabei umfasst das Getriebegehäuse 107 eine an die Nabe 101 geflanschte Hohlwelle 103, welche als Hohlrad 103 des Getriebes ausgestaltet ist. Dieses Hohlrad ist im Getriebegehäuse mittels Lager 105 gelagert. Die Zähne dieses Hohlrads 103 greifen in die mittels FlexPins 119 gelagerten Planeten 110. Diese Planeten 110 übertragen ihrerseits die Rotation an die Hohlsonne 115, welche zugleich als Hohlrad 115 für die Abtriebsstufe ausgebildet ist. Die Antriebsstufe umfasst dabei das Hohlrad 103, den Planetenräder 110 und die Hohlsonne 115. Die Abtriebsstufe umfasst das Hohlrad 115, wel- ches drehfest mit der Hohlsonne 115 der Antriebsstufe verbunden ist, die mittels FlexPins 109 gelagerten Planeten 111 und die Hohlsonne 113, welche ihre Rotation an die Welle 117 abgibt. Die Planeten 111 der Abtriebsstufe sind zusätzlich in dem Hohlrad 103 gelagert. Dies führt zu einer Leistungsaufteilung und somit hat die hier beschriebene Abtriebsstufe zugleich auch die Funktion einer Antriebsstufe. Die Welle 117 ist wei- terhin mittels Lager 121, 122 gelagert.[37] In this case, the gear housing 107 includes a flanged to the hub 101 hollow shaft 103, which is designed as a ring gear 103 of the transmission. This ring gear is mounted in the gear housing by bearings 105. The teeth of this ring gear 103 engage in the planet 110 mounted by means of flex pins 119. These planets 110 in turn transmit the rotation to the hollow sun 115, which at the same time is designed as a ring gear 115 for the output stage. The drive stage in this case comprises the ring gear 103, the planetary gears 110 and the hollow sun 115. The output stage comprises the ring gear 115, which is non-rotatably connected to the hollow sun 115 of the drive stage, the planet 111 mounted by means of FlexPins 109 and the hollow sun 113, which its Rotation to the shaft 117 gives off. The planets 111 of the output stage are additionally mounted in the ring gear 103. This leads to a power distribution and thus has the output stage described here at the same time also has the function of a drive stage. The shaft 117 is further supported by bearings 121, 122.
[38] An die Welle 117 ist der Rotor des Generators 131 mittels steuerbarer Bremsen oder Halteelemente 133 angeflanscht. Somit folgt der Rotor 131 der Rotation der Welle 117. In dem Rotor sind Permanentmagneten 135 so eingebracht, dass diese in Wechselwirkung mit den Leiterspulen oder entsprechend Leiterwicklungen 129 des inneren bzw. äußeren Stators stehen. Bei der Rotation des Rotors 131 wird somit eine Spannung in den Leiterwicklungen (Leiter) induziert. Das Generatorgehäuse 127 umfasst den Rotor 131, die Statoren mit Leiterwicklungen 129 und einen Teil des Kühlkreislaufs 125, welcher mit einem Kühlmittel befüllt ist und im Wärmeaustausch mit den Leiterwicklungen 129 steht. Die Leiterwicklungen können vom Kühlmittel umströmt sein oder wie hier dargestellt über leitfähige Materialien mit dem Kühlkreislauf 125 im Kontakt stehen. [39] Weiterhin ist das Generatorgehäuse 127 über eine Heizplatte 123 an das Getriebegehäuse 107 angeflanscht. In der Heizplatte ist ein weiterer Teil des Kühlreislaufs 125 integriert. Das Kühlmittel wird über das Kühlaggregat 137 gekühlt. Dies kann auch passiv über Metallrippen 143 erfolgen. Zusätzlich umfasst das Kühlaggregat 137 eine Pum- pe (nicht dargestellt), welche durch den Kühlkreislauf 125 das Kühlmittel pumpt. Der Getriebekühlkreislauf 141 ist mit dem Kühlkreislauf 125 verbunden. Diese Verbindung kann auch über zwei schaltbare Ventile (nicht dargestellt) steuerbar erfolgen. Der Getriebekühlkreislauf 141 ist im wärmeaustauschenden Kontakt mit dem Ölsumpf (nicht dargestellt) des Getriebes. Somit kann sowohl eine Kühlung des Getriebes über den Ge- samtkühlkreislaufs 125+141 als auch ein Erwärmen des Getriebeöls im Ölsumpf und somit der Bauteile im Getriebe (z. B. Planeten, Wellen, Zähne etc.) erfolgen.[38] To the shaft 117, the rotor of the generator 131 is flanged by means of controllable brakes or holding elements 133. Thus, the rotor 131 follows the rotation of the shaft 117. In the rotor, permanent magnets 135 are inserted so as to interact with the conductor coils or conductor windings 129 of the inner and outer stators, respectively. During rotation of the rotor 131, a voltage is thus induced in the conductor windings (conductors). The generator housing 127 includes the rotor 131, the stators with conductor windings 129 and a part of the cooling circuit 125, which is filled with a coolant and is in heat exchange with the conductor windings 129. The conductor windings can be flowed around by the coolant or, as illustrated here, via conductive materials with the cooling circuit 125 in contact. [39] Furthermore, the generator housing 127 is flanged to the transmission housing 107 via a heating plate 123. A further part of the cooling circuit 125 is integrated in the heating plate. The coolant is cooled by the cooling unit 137. This can also be done passively via metal ribs 143. In addition, the cooling unit 137 comprises a pump (not shown), which pumps the coolant through the cooling circuit 125. The transmission cooling circuit 141 is connected to the cooling circuit 125. This connection can also be controlled via two switchable valves (not shown). The transmission cooling circuit 141 is in heat exchanging contact with the oil sump (not shown) of the transmission. Thus, both cooling of the transmission via the entire cooling circuit 125 + 141 and heating of the transmission oil in the oil sump and thus of the components in the transmission (eg planets, shafts, teeth, etc.) can take place.
[40] Zusätzlich ist hier eine weitere Pumpdüsen Vorrichtung 140 dargestellt. Diese saugt Öl aus dem Ölsumpf und verteilt das Öl über die Düse so, dass Öl über das Getriebegehäuse 107 mit dem Kühlkreislauf Wärme austauschen kann.[40] In addition, another pump nozzle device 140 is shown here. This sucks oil from the oil sump and distributes the oil through the nozzle so that oil via the gear housing 107 can exchange heat with the cooling circuit.
[41] Die Steuerung der Pumpe, Ventile, Kühlaggregats 137, der Bremsen 133, aber auch des Stromflusses durch die Leiterwicklungen wird durch Steuergeräte mit Sensoren und Aktuatoren geregelt. [41] The control of the pump, valves, chiller 137, brakes 133, as well as the current flow through the conductor windings is controlled by control units with sensors and actuators.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Vorrichtung zum Regeln der Temperaturen eines Getriebes und eines Generators für eine Windkraftanlage, welche Windenergie in elektrische Energie umwandelt, wobei die Vorrichtung das Getriebe und den Generator umfasst, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei der Generator wenigstens einen Rotor (131), wenigstens einen Stator (129), wenigstens eine Leiterwicklung und/oder einen Permanentmagneten (135), welche der Stator (129) bzw. der Rotor (131) umfasst, und ein den Rotor (131) und Stator (129) umfassendes Generatorgehäuse (127) umfasst und eine Generatortemperatur aufweist, wobei das Getriebe wenigstens eine Abtriebsstufe, wenigstens eine Antriebsstufe, wobei die Drehzahl bzw. das Drehmoment der Antriebsstufe in eine Drehzahl bzw. Drehmoment der Abtriebsstufe gewandelt wird, und ein die Antriebsstufe und die Abtriebsstufe umfassendes Getriebegehäuse (107) umfasst und eine Getriebetemperatur aufweist, wobei der Generator Mittel zum Kühlen und einen entsprechenden Kühlkreislauf (125) mit einem Kühlmedium aufweist, wobei das Getriebe ein Schmiermittel insbesondere zur Schmierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Kühlen zum Temperieren des Getriebes verwendet werden.An apparatus for controlling the temperatures of a transmission and a generator for a wind turbine, which converts wind energy into electrical energy, the apparatus comprising the transmission and the generator, wherein the transmission and the generator are fixedly connected to each other, wherein the generator comprises at least one rotor (131), at least one stator (129), at least one conductor winding and / or a permanent magnet (135), which comprises the stator (129) or the rotor (131), and a rotor (131) and stator (129) comprehensive generator housing (127) and having a generator temperature, wherein the transmission at least one output stage, at least one drive stage, wherein the speed or the torque of the drive stage is converted into a rotational speed or torque of the output stage, and the drive stage and the output stage comprehensive Transmission housing (107) and having a transmission temperature, wherein the generator means for cooling and e inen corresponding cooling circuit (125) having a cooling medium, wherein the transmission has a lubricant in particular for lubrication, characterized in that the means for cooling are used for controlling the temperature of the transmission.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf ( 125) aktiv und/oder passiv gekühlt wird.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cooling circuit (125) is actively and / or passively cooled.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Kühlung mittels eines Kühlaggregats (137) erfolgt. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the active cooling by means of a cooling unit (137).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Kühlung über einen Kühlkörper (143) erfolgt.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the passive cooling via a heat sink (143).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperieren passiv und/oder aktiv erfolgt.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering is passive and / or active.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das passive Temperieren durch ein Ausdehnen des Kühlkreislaufes auf das Getriebe erfolgt.6. The device according to claim 5, characterized in that the passive tempering takes place by expanding the cooling circuit to the transmission.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ins Getriebe ausgedehnte Kühlkreislauf mittels Schaltelement zuschaltbar ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gearbox extended to the cooling circuit by means of switching element is switchable.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Temperieren durch Heranführen des Schmiermittels an die Mittel zum Kühlen erfolgt.8. The device according to claim 5, characterized in that the active tempering takes place by bringing the lubricant to the means for cooling.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterwicklungen im Generator von einer externen Stromquelle gespeist werden,9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor windings are fed in the generator from an external power source,
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phase der Stromquelle zum Speisen der Leiterwicklungen verwendet werden.10. The device according to claim 9, characterized in that a phase of the power source are used for feeding the conductor windings.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor, welcher für die Gewinnung elektrischer Energie an die Abtriebsstufe gekoppelt ist, von der Abtriebsstufe entkoppelt wird. 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor which is coupled for the production of electrical energy to the output stage, is decoupled from the output stage.
12. Verfahren zum Temperieren, insbesondere Aufwärmen eines Getriebes und/oder eines Generators einer Windkraftanlage, wobei das Getriebe und der Generator fest miteinander verbunden sind, wobei Generator und Getriebe je einen Kühlkreislauf umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere beim Anfahren der Windkraftanlage, der Generator das Getriebe oder das Getriebe den Generator temperiert.12. A method for tempering, in particular warming up of a transmission and / or a generator of a wind turbine, wherein the transmission and the generator are fixedly connected to each other, said generator and transmission each comprise a cooling circuit, characterized in that in particular when starting the wind turbine, the generator the transmission or the transmission tempered the generator.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kühlkreisläufe einen gemeinsamen Gesamtkühlkreislauf ausbilden und dieser Gesamtkühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe umfasst, welche ein Kühlmedium durch den Gesamtkühlkreislauf pumpt.13. The method of claim 12, wherein the cooling circuits form a common overall cooling circuit and this total cooling circuit comprises a coolant pump which pumps a cooling medium through the entire cooling circuit.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der Gesamtkühlkreislauf über eine Verbindung der Kühlkreisläufe des Getriebes und des Generators ausgestaltet ist.14. The method according to any one of claims 12 to 13, wherein the total cooling circuit is configured via a compound of the cooling circuits of the transmission and the generator.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Verbindung über wenigstens ein Ventil geschaltet wird.15. The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the connection is switched via at least one valve.
16. Verfahren zum Temperieren eines Getriebes einer Windkraftanlage, wobei die Windkraftanlage einen Generator umfasst, wobei Generator und Getriebe je einen Kühlkreislauf umfassen, wobei der Kühlkreislauf des Getriebes und der Kühlkreislauf des Generators durch eine Verbindung einen Gesamtkühlkreislauf ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator bestromt wird, wodurch durch den Generator die Funktion eines Motors realisierbar ist, welcher Wärme an den Kühlkreislauf des Generators abgibt. 16. A method for controlling the temperature of a transmission of a wind turbine, wherein the wind turbine comprises a generator, wherein the generator and transmission each comprise a cooling circuit, wherein the cooling circuit of the transmission and the cooling circuit of the generator form by connection a total cooling circuit, characterized in that the generator is energized is, whereby the generator, the function of an engine can be realized, which emits heat to the cooling circuit of the generator.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Verbindung zwischen dem Kühlkreislauf des Getriebes und dem Kühlkreislauf des Generators über Ventile geschaltet wird.17. The method of claim 16, wherein the connection between the cooling circuit of the transmission and the cooling circuit of the generator is switched via valves.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei die Beschaltung der Ven- tile zum Ausbilden des Gesamtkühlkreislaufes nach dem Erreichen einer bestimmten Temperatur, insbesondere einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser, erfolgt.18. The method according to any one of claims 16 to 17, wherein the wiring of the valves for forming the entire cooling circuit after reaching a certain temperature, in particular a temperature above the freezing point of water, takes place.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Windkraftalage ein Rotorblatt umfasst, welches über eine Nabe an dem Getriebe angeflanscht ist, und des Getriebe in Bezug auf die Nabe oder entsprechend dem Rotorblatt freilaufend ausgestaltet ist.19. The method according to any one of claims 16 to 18, wherein the Windkraftalage comprises a rotor blade which is flanged via a hub to the transmission, and the transmission is designed to be free-running with respect to the hub or according to the rotor blade.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Generator einen Rotor umfasst, welcher mit dem Getriebe eine im wesentlichen feste Verbindung ausbildet, wobei der Rotor in einer Stromerzeugungsrichtung drehfest und ent- gegen der Stromerzeugungsrichtung, welche insbesondere der Motordrehrichtung des Generators entspricht, freilaufend ausgestaltet ist.20. The method according to claim 16, wherein the generator comprises a rotor which forms a substantially fixed connection with the transmission, wherein the rotor rotatably in a power generation direction and counter to the power generation direction, which in particular corresponds to the motor rotation direction of the generator , designed free-running.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Rotor arretierbar ausgestaltet ist und diese Arretierung beschaltbar aktiviert wird. 21. The method according to any one of claims 16 to 19, wherein the rotor is configured lockable and this lock is activated connected.
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