一种使用舰船技术的发电用风力涡轮机
阅读：405发布：2022-09-01
专利汇可以提供一种使用舰船技术的发电用风力涡轮机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及发电用的 水 平轴/立轴-传动 风 力 涡轮 机，该 风力 涡轮机 可用于陆上或海上，其缩减了短舱、 塔架 和地基内的材料及结构，且将设备的绝大部分移动至塔架地基，从而减少资本支出，使涡轮机的运行和维护成本显著降低，并减少了风 电场 的装机功率(装机MW)成本。来自 转子 的机械能由沿着塔架的立轴系统(6)进行传送，该立轴系统结合了舰船技术并，该立轴系统在平台(1)中和谐波的 基础 上，通过使用伸缩接头(2)耦合，与H/Vst(3)和V/Hmvst(4)传动装置相连。除此之外，与传动装置的 扭矩 控制、 制动 控制和 叶片 扭矩控制相连的转子 定位 系统(YAW控制)(29)使得转子能够正确定位。本发明使得塔架之间的无线电通讯成为可能，并且通过无线 接口 的控制中心增强该系统的可靠性和整体安全性。，下面是一种使用舰船技术的发电用风力涡轮机专利的具体信息内容。
1.一种使用舰船技术的发电用风力涡轮机，包括一个在塔架上部连接至立轴(6)的短舱(17)，所述的立轴延伸至塔架的下端，并在其下端与至少一个感应发电机(32)相连接，所述的感应发电机位于地面上的混凝土地基(11)内，其特征在于，其由下列组件形成的装置：
a)一个与塔架上端相连接的短舱(17)，其包含以下元件：
i.一个与风力呈垂直方向且由风力驱动的多叶片轴向转子(16)，所述的轴向转子通过上端传动系统H/Vst(3)，与塔架内的立轴(6)相连接，所述的上端传动系统H/Vst设有扭矩传感器和主动控制系统(29)，以根据风力角度改变桨矩，该组装由强化平台滑轨支撑，ii.一个上端传动系统H/Vst(3)，该上端传动系统耦合至短舱(17)和塔架上端连接中心的主轴(9)，且被固定于滑轨上，其机械地将来自轴向转子(16)的动力传送至主轴(9)以及塔架的底端，
iii.一个上端制动系统(30)，耦合至主轴(9)并由液压夹具驱动，其液压控制系统(5)被固定于滑轨上，
b)一个具备“发动机轴线”类型舰船技术的立轴(6)，该立轴沿塔架延伸直至连接其底端的感应发电机，所述的立轴装备有：
i.装备有低摩擦弹性连轴节和伸缩接头(2)的支撑平台(1)，其位于所述立轴振动的调和点内，根据运行条件确定，运行条件包括螺旋桨的转速、电机功率、塔架高度、温度，ii.安置于塔基的保持轴承(12)，其支撑轴结构的重量，轴结构可自撑，c)一个带有速度倍增的底端传动系统V/Hmvst(4)，该系统增加转速以产生动力，其配备有一个扭矩传感器和由液压夹具驱动的底端制动系统，所述的底端传动系统与安装于塔架底端的至少一个感应发电机相连，该发电机位于地上或地下的混凝土地基内，d)一个位于塔基的控制中心(21)，该中心负责从带有专门软件的主动控制系统接收信息，该控制系统被安装于塔架的上端，负责进行扭矩和风向的测量，并且如果必要的话，负责驱动上端和底端的制动系统以及液压控制系统。
2.根据权利要求1所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其特征在于，其动力传动总成包括：
-“发动机轴线”类型的立轴(6)，
-配备有扭矩和风向传感器以及由液压夹具驱动的液压盘式制动器的上端传动系统H/Vst(3)；
-带有伸缩接头(2)的可调耦合系统；
-位于调和点的支撑平台(1)；
-带有转速倍增器和扭矩传感器的底端传动系统V/Hmvst(4)；
-由液压夹具驱动、耦合至塔基传动装置的底端制动系统；
-制动电子控制中心。
3.根据权利要求1所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其特征在于，由控制中心进行的电子控制包括以下基本步骤：
-检验由耦合至传动系统上端(3)和底端(4)的位置和扭矩传感器发出的信号；
-根据速度和风向比较信息并且识别是否需要激活制动系统；
-控制和调整桨矩；
-向液压系统发送信息，该液压系统控制制动夹具；
-安全控制整个传动装置的制动，以使减速坡面不会对主轴产生过度影响。
4.根据权利要求1或3所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其特征在于，风力涡轮机转子定位系统可以根据立轴的转动方向和转子的目标定位，产生不同方式的动作。
5.根据权利要求1所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其特征在于，所述的上端传动系统在风力达到3m/s的时候传送转矩。
6.根据权利要求1所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其特征在于，基于舰船技术的主立轴(6)可以在超过120米的距离传送超出100MW的动力，随着短舱(17)结构的缩减，大部分设备浓缩在大型风力涡轮机的基础内中。
7.根据权利要求1所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其特征在于，位于塔基的机器房至少包含以下设备：
-安置立轴的外壳，轴线外壳，该外壳内有一个具备隔音性的巨型支撑轴承(12)，-底端传动系统V/Hmvst，将旋转速度倍增到电磁感应发电机产生电力的正确转速；
-轴承的润滑油泵系统；
-弹性或硬性联轴器；
-液压制动系统及其液压控制系统；
-一个或多个感应发电机，亦可能是一个直接与立轴相连的多极直接驱动发电机；
-用于安装各部件的滑轨，基础；
-发电机控制系统的机柜，该机柜可根据风力强度促进或阻碍发电机的极点以改善发电机设备；
-机器常规控制系统的机柜，机电一体化控制；
-PLC可编程序控制器；
-风速风向测定站的控制装置，包括数据记录器、远程分析界面，以及机械传感器的所有控制装置和接收器；
-“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的控制中心；
-电池组，不间断；
-能量不足时启动的柴油发电机组(13)；
-适用于该类型机器房且带有所有必要传感器的灭火系统(14)；
-远程管理系统，风电场综合管理，CMS内容管理系统；
-接地系统；
-应急按钮；
-电气管道；
-警报器；
-照明设备；
-监控摄像机；
-一个或多个制冷液冷却塔架(20)；
-至少一个变压器；
-电气和数据电缆；
-PDP，配电盘；以及
-GDP，总配电盘。
一种使用舰船技术的发电用风力涡轮机
技术领域
[0002] 动力是人类生存和发展之不可或缺的基础设施，其中风能以其清洁、可再生和低成本的特点而受到人们的青睐。根据联合国和国际科学界的倡导，我们急需一种低碳排放的经济模式。该模式因消耗较少的自然资源以及在发展过程中产生较少的温室气体，从而避免了全球变暖。为了下一代的未来，开发如产生风能等清洁可再生动力的技术在这一转型中起到了至关重要的作用。由于上述及其它原因，在过去五年里，全球对风能的使用处于高速增长阶段，在巴西和全球能量矩阵图的代表份额越来越高。
[0003] 现有技术表明，涡轮机中90％的装置在塔架上端的短舱内，驱使着这一位置的夸张质量浓度，在有些情况下达到几百吨，应用于120米以上的高度并且还能够根据风向确定方向，以最大限度的使用可用的气功功率。
[0004] 目前的发电系统集中在短舱，那里有密集的电磁场，阻碍数据通讯系统通过风塔间的无线电(点对点和单点对多点的无线电)的运行，因此，目前的控制系统可能仅被提供短舱和其塔架下部之间的无线电通讯。数据交换发生在长地下电缆中。因为此类型通讯的固有故障，而该些故障是不希望发生的，尤其是在紧急情况下，所以故障缓解系统应快速有效的运作以避免灾难的发生。
[0005] 将发生器和各种部件用于100多米的高度除了会给作业人员带来额外风险之外，还难以对该类装置的功能实施必要的定期维护。
[0006] 为了尝试解决这个问题，进行了由C.K.Mong发明的、公开号为GB2256010所述的尝试。该文件描述了向塔架底端的直流发电机进行机械传动的风力发电涡轮机，但是没有预设转矩平衡控制。除了没有为转子的正转向预见一个发电的小功率电机的系统之外(偏航操纵)，指示(40)中确认的气动系统不足以覆盖动力来纠正转子定位的控制，与主轴转速方向相反或一致，这将会降低风流机械能的有效使用，原因是未能准确的调试转子，这可能带来机械故障，而且在一些极端情况下，甚至会导致垂直传动轴的破损。
[0007] 同样地，G.Bauer和G.Berger发明的、公开号为EP1240443以及J.M.Yoon发明的，公开号为WO2011081401尝试通过向塔基机械传动运行减少短舱的总重量，同时还有广泛应用于其它知识领域的差动齿轮箱系统提供的转矩控制，如汽车行业。
[0008] 上述解决方法表明了就最大传动动力方面的局限性。当旋转动力传动发生时，差动系统产生与运行相反的力，从而带来效率损失。此外，上述解决方法未提及桨距控制系统或制动系统，未表明转子定向的合适方法和装置冷却系统。该些部件的缺少得出这样一个结论：该解决方法适用于低电力的涡轮机。
[0009] 三个设想搁置的另一个相关事实是机械工作的范围。长而细的结构会遭受：组件立轴的扭转、弯曲(弯扭)、抗压和抗拉强度，失稳，振动、扩张和热收缩。所有这些空气弹性机械扭曲会导致不对准和尺寸变化，这将会有损机械动力传动系统的准确运行，无论是其整体效率还是组件的过度磨损，从而维修需求增加，减少了系统寿命和可能的不可修复的损害。
[0010] 上述解决方法也没有提到研究短舱缺少电磁噪声的可能性。为了改善控制系统、通讯和安装的安全性，使用无线通讯系统。
[0011] 本发明旨在利用最先进技术的创造系统用于风能发电的设备中，其目的是减少风电场中设备容量(装机MW)的价值。提议可能用于行业应用的风力涡轮机，大大不同于已知的项目，使用塔架周边的垂直传动，并且还将一直以来放置在短舱的设备的大部分放到地面上。发明概况
[0012] 本发明使用舰船技术的发电用风力涡轮机，能够从风力设计中广泛增益，从而允许增加涡轮功率，而整体结构由于短舱、塔架、地基中材料的急剧减少不用进行相应的增加，将设备的大部分带到塔基中。因此，该技术通过其优化的设备及其较高的经济可行性允许比常规涡轮机获得更大的功率，但是装机MW的成本降低。
[0013] 本发明技术方案如下：一种使用舰船技术的发电用风力涡轮机，包括一个在塔架上部连接至立轴6的短舱
17，所述的立轴延伸至塔架的下端，并在其下端与至少一个感应发电机32相连接，所述的感应发电机位于地面上的混凝土地基11内，其特征在于，其由下列组件形成的装置：
a)一个与塔架上端相连接的短舱17，其包含以下元件：
i.一个与风力呈垂直方向且由风力驱动的多叶片轴向转子16，所述的轴向转子通过上端传动系统H/Vst 3，与塔架内的立轴6相连接，所述的上端传动系统H/Vst设有扭矩传感器和主动控制系统29，以根据风力角度改变桨矩，该组装由强化平台滑轨支撑，ii.一个上端传动系统H/Vst 3，该上端传动系统耦合至短舱17和塔架上端连接中心的主轴9，且被固定于滑轨上，其机械地将来自轴向转子16的动力传送至主轴9以及塔架的底端，
iii.一个上端制动系统30，耦合至主轴9并由液压夹具驱动，其液压控制系统5被固定于滑轨上，
b)一个具备“发动机轴线”类型舰船技术的立轴6，该立轴沿塔架延伸直至连接其底端的感应发电机，所述的立轴装备有：
i.装备有低摩擦弹性连轴节和伸缩接头2的支撑平台1，其位于所述立轴振动的调和点内，根据运行条件确定，运行条件包括螺旋桨的转速、电机功率、塔架高度、温度，ii.安置于塔基的保持轴承12，其支撑轴结构的重量，轴结构可自撑，
c)一个带有速度倍增的底端传动系统V/Hmvst 4，该系统增加转速以产生动力，其配备有一个扭矩传感器和由液压夹具驱动的底端制动系统，所述的底端传动系统与安装于塔架底端的至少一个感应发电机相连，该发电机位于地上或地下的混凝土地基内，d)一个位于塔基的控制中心21，该中心负责从带有专门软件的主动控制系统接收信息，该控制系统被安装于塔架的上端，负责进行扭矩和风向的测量，并且如果必要的话，负责驱动上端和底端的制动系统以及液压控制系统。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其动力传动总成包括：
-“发动机轴线”类型的立轴6，
-配备有扭矩和风向传感器以及由液压夹具驱动的液压盘式制动器的上端传动系统H/Vst 3；
-带有伸缩接头2的可调耦合系统；
-位于调和点的支撑平台1；
-带有转速倍增器和扭矩传感器的底端传动系统V/Hmvst 4；
-由液压夹具驱动、耦合至塔基传动装置的底端制动系统；
-制动电子控制中心。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，由控制中心进行的电子控制包括以下基本步骤：
-检验由耦合至传动系统上端3和底端4的位置和扭矩传感器发出的信号；
-根据速度和风向比较信息并且识别是否需要激活制动系统；
-控制和调整桨矩；
-向液压系统发送信息，该液压系统控制制动夹具；
-安全控制整个传动装置的制动，以使减速坡面不会对主轴产生过度影响。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，风力涡轮机转子定位系统可以根据立轴的转动方向和转子的目标定位，产生不同方式的动作。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，所述的上端传动系统在风力达到
3m/s的时候传送转矩。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，基于舰船技术的主立轴6可以在超过120米的距离传送超出100MW的动力，随着短舱17结构的缩减，大部分设备浓缩在大型风力涡轮机的基础内中。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，位于塔基的机器房至少包含以下设备：
-安置立轴的外壳，轴线外壳，该外壳内有一个具备隔音性的巨型支撑轴承12，-底端传动系统V/Hmvst，将旋转速度倍增到电磁感应发电机产生电力的正确转速；
-轴承的润滑油泵系统；
-弹性或硬性联轴器；
-液压制动系统及其液压控制系统；
-一个或多个感应发电机，亦可能是一个直接与立轴相连的多极直接驱动发电机；
-用于安装各部件的滑轨，基础；
-发电机控制系统的机柜，该机柜可根据风力强度促进或阻碍发电机的极点以改善发电机设备；
-机器常规控制系统的机柜，机电一体化控制；
-PLC可编程序控制器；
-风速风向测定站的控制装置，包括数据记录器、远程分析界面，以及机械传感器的所有控制装置和接收器；
-“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的控制中心；
-电池组，不间断；
-能量不足时启动的柴油发电机组13；
-适用于该类型机器房且带有所有必要传感器的灭火系统14；
-远程管理系统，风电场综合管理，CMS内容管理系统；
-接地系统；
-应急按钮；
-电气管道；
-警报器；
-照明设备；
-监控摄像机；
-一个或多个制冷液冷却塔架20；
-至少一个变压器；
-电气和数据电缆；
-PDP，配电盘；以及
-GDP，总配电盘。
附图说明
17，所述的立轴延伸至塔架的下端，并在其下端与至少一个感应发电机32相连接，所述的感应发电机位于地面上的混凝土地基11内，其特征在于，其由下列组件形成的装置：
a)一个与塔架上端相连接的短舱17，其包含以下元件：
i.一个与风力呈垂直方向且由风力驱动的多叶片轴向转子16，所述的轴向转子通过上端传动系统H/Vst 3，与塔架内的立轴6相连接，所述的上端传动系统H/Vst设有扭矩传感器和主动控制系统29，以根据风力角度改变桨矩，该组装由强化平台滑轨支撑，ii.一个上端传动系统H/Vst 3，该上端传动系统耦合至短舱17和塔架上端连接中心的主轴9，且被固定于滑轨上，其机械地将来自轴向转子16的动力传送至主轴9以及塔架的底端，
iii.一个上端制动系统30，耦合至主轴9并由液压夹具驱动，其液压控制系统5被固定于滑轨上，
b)一个具备“发动机轴线”类型舰船技术的立轴6，该立轴沿塔架延伸直至连接其底端的感应发电机，所述的立轴装备有：
i.装备有低摩擦弹性连轴节和伸缩接头2的支撑平台1，其位于所述立轴振动的调和点内，根据运行条件确定，运行条件包括螺旋桨的转速、电机功率、塔架高度、温度，ii.安置于塔基的保持轴承12，其支撑轴结构的重量，轴结构可自撑，
c)一个带有速度倍增的底端传动系统V/Hmvst 4，该系统增加转速以产生动力，其配备有一个扭矩传感器和由液压夹具驱动的底端制动系统，所述的底端传动系统与安装于塔架底端的至少一个感应发电机相连，该发电机位于地上或地下的混凝土地基内，d)一个位于塔基的控制中心21，该中心负责从带有专门软件的主动控制系统接收信息，该控制系统被安装于塔架的上端，负责进行扭矩和风向的测量，并且如果必要的话，负责驱动上端和底端的制动系统以及液压控制系统。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，其动力传动总成包括：
-“发动机轴线”类型的立轴6，
-配备有扭矩和风向传感器以及由液压夹具驱动的液压盘式制动器的上端传动系统H/Vst 3；
-带有伸缩接头2的可调耦合系统；
-位于调和点的支撑平台1；
-带有转速倍增器和扭矩传感器的底端传动系统V/Hmvst 4；
-由液压夹具驱动、耦合至塔基传动装置的底端制动系统；
-制动电子控制中心。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，由控制中心进行的电子控制包括以下基本步骤：
-检验由耦合至传动系统上端3和底端4的位置和扭矩传感器发出的信号；
-根据速度和风向比较信息并且识别是否需要激活制动系统；
-控制和调整桨矩；
-向液压系统发送信息，该液压系统控制制动夹具；
-安全控制整个传动装置的制动，以使减速坡面不会对主轴产生过度影响。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，风力涡轮机转子定位系统可以根据立轴的转动方向和转子的目标定位，产生不同方式的动作。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，所述的上端传动系统在风力达到
3m/s的时候传送转矩。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，基于舰船技术的主立轴6可以在超过120米的距离传送超出100MW的动力，随着短舱17结构的缩减，大部分设备浓缩在大型风力涡轮机的基础内中。
根据本发明所述使用舰船技术的发电用风力涡轮机，位于塔基的机器房至少包含以下设备：
-安置立轴的外壳，轴线外壳，该外壳内有一个具备隔音性的巨型支撑轴承12，-底端传动系统V/Hmvst，将旋转速度倍增到电磁感应发电机产生电力的正确转速；
-轴承的润滑油泵系统；
-弹性或硬性联轴器；
-液压制动系统及其液压控制系统；
-一个或多个感应发电机，亦可能是一个直接与立轴相连的多极直接驱动发电机；
-用于安装各部件的滑轨，基础；
-发电机控制系统的机柜，该机柜可根据风力强度促进或阻碍发电机的极点以改善发电机设备；
-机器常规控制系统的机柜，机电一体化控制；
-PLC可编程序控制器；
-风速风向测定站的控制装置，包括数据记录器、远程分析界面，以及机械传感器的所有控制装置和接收器；
-“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的控制中心；
-电池组，不间断；
-能量不足时启动的柴油发电机组13；
-适用于该类型机器房且带有所有必要传感器的灭火系统14；
-远程管理系统，风电场综合管理，CMS内容管理系统；
-接地系统；
-应急按钮；
-电气管道；
-警报器；
-照明设备；
-监控摄像机；
-一个或多个制冷液冷却塔架20；
-至少一个变压器；
-电气和数据电缆；
-PDP，配电盘；以及
-GDP，总配电盘。
附图说明
[0014] 下列所附的附图表明了本发明使用舰船技术的发电用风力涡轮机的部署。
[0015] 图1——使用舰船技术的风力涡轮机的传动的具体透视图。
[0016] 图2——风力涡轮机横截面的全视图。
[0018] 图4——“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”的详细底视图。
[0019] 图5——“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”运行的基本流程图。
[0020] 图6——直驱风力发电机油舱具体的横截面图。
[0021] 图7——大型船只的“轴线”。
[0022] 图8——使用“发动机轴线”技术的大型集装箱船的传动的全视图。附图的具体描述
[0023] 如图1所示，风力涡轮机传动由下列构成：调和点之上的塔架立轴6的支撑平台1，缓解振动和噪音、伸缩接头2，将上端传动系统H/Vst与立轴6结合，调整由于空气弹性力带来的扩张和热收缩问题以及结构扭曲。带有扭矩传感器(平行/垂直，带有耦合的扭矩传感器)的上端传动系统H/Vst 3，底端传动系统V/Hmvst 4——重直/平行——带有加倍速度和扭矩传感器，液压控制旁边的上端制动硬盘5，机械立轴传动6(轴线)，使用舰船技术，第二套盘式制动器7——低制动系统——与塔基的传动结合，由液压夹具驱动。液压夹具控制系统邻近该系统，螺旋桨变距操纵8，主轴9，发生器10。
[0024] 图2呈现了风力涡轮机横截面的全视图。在那里(地面)能够看到井下储仓11，与混凝土基础或者单桩基础相关，立轴12的支撑轴承支撑，柴油发电机组13，灭火系统14，立轴的低摩擦耦合15，转子16，YAW控制的短舱17，风速风向测定站18，“无线远程监管组间通信域运转”的天线19，制冷液冷却塔架20，控制台21。
[0025] 图3呈现了风电场视图，有“无线远程监管组间通信域运转”运作的空气接口。“无线远程监管组间通信域运转”的空气接口由下列组成：安装在每个涡轮机的无线电天线19，在其它塔架之间通讯，这些塔架与信息集中塔架28通讯，与控制中心27交换信息，位于油舱的控制台21，与控制中心27有直接的联系(点对点无线电)以及一个以上的冗余，使用等同于涡轮机的无线电，正在被考虑的风力涡轮机允许通过电信运营商(电话、远程、AM和FM广播)的信号24，允许在风电场内通过无线电信号25，数据交换的物理方法(数据电缆)由接头组成26，在无线电中心27之前集中数据交换的物理方法。涡轮机的安排仅用于解释无线电系统，而非将机械放在风电场的最佳条件。
[0026] 图4展示了具体的“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”，包含YAW驱动控制系统29，锁定的机电和/或液压系统30，液压制动系统31，“伸缩接头”2。
[0027] 图5呈现了“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”运行的基本流程图，由该系统运行的基本逻辑构成。
[0028] 图6展示了带有“直接驱动”发电机32的油舱的细节，由与立轴直接相连的多极发电机构成。
[0029] 图7展示了大型船只的“轴线”。
[0031] 平行轴和垂直传动的风力涡轮机，即本发明使用风力来驱动可用的多叶片轴向旋转体16，更改桨距(带有可用桨距控制的轮毂)，连接了邻近转子的气象台以更好地利用风力以及制动系统，使攻角达到零度(螺旋浆羽毛)，或者负数，来制动涡轮机(力，与旋转方向相反)。该旋转体固定在主轴9上，由加固的滑轨(主要框架)支撑来保持整个转子，提供有特殊轴承的轴承箱来抵消该机械在该地域存在的轴向力，并充分保持整个转子组。这些轴承有润滑油泵系统。
[0032] 与主轴耦合的是制动盘5(上端制动系统)，由液压夹具驱动，上端液压控制系统固定在滑轨(主要框架)。正在被考虑的滑轨带有齿轮降速马达(YAW驱动系统)，负责控制整个上端结构的定位，将转子垂直地定位到入射风向(我们机器上的螺旋浆有前入射风向)(上风向)。该滑轨被固定在一个特别大型的轴承上(该轴承带有环形齿轮，能够使齿轮降速马达及其小齿轮带动整个上端组件机械地旋转)，反过来，使整个上端组件与风力涡轮机转动塔耦合。转子和塔架之间的上端组件的名称是短舱17，如本文件开始所述，短舱装有上述提及的所有部件。
[0033] 我们机器的其它部件包括接地系统(电刷、钢丝绳，电缆等)、控制电缆、电力输入、一般传感器、编码器(定位传感器)、转子外壳和短舱外壳流罩17、蓄电池、电容器、适宜的灭火系统14、“无线远程监管组间通信域运转”(风电场的涡轮机用于通讯的无线电，下述有更加详细的解释)、警戒灯、普通照明、上端控制中心和风速风向测定站18。上述的部分部件已经属于工艺现状的一部分，虽然在结构上更轻巧，但是提及它们很重要，因为其中的每个部件都是带有立轴的风力涡轮机的一部分。并且正在被考虑的专利的垂直传播和所有差异化的细节以及独特的发明特点将在下述中呈现。
[0034] 如前所述，转子16与主轴9相连，并且主轴与带有扭矩传感器(平行/垂直，带有耦合的扭矩传感器)的上端传动系统H/Vst 3相连。该传动能够使平行方向到垂直方向有更高的旋转扭矩。该传动系统H/Vst 3在短舱滑轨17(主要框架)中。该传动系统H/Vst3在3m/s风力的情况下将转矩转成立轴(扭矩管或轴线)，并且立轴自动地将旋翼功率转至塔架的底端的底端传动系统V/Hmvst 4)(重直/平行——带有加倍速度和扭矩传感器)，反过来使RMP传动达到发电的最佳条件，并且与一个或多个发电机32耦合，有足够的机器力矩曲线模型安装在塔架的底端或者井下储仓11的内部(在地面上)，与混凝土基础或者单桩基础相关，关于此点，将有更加详细的解释。
[0035] 立轴6(The vertical shaft)还可与直接驱动系统连接。直接驱动系统与塔基的多极发电机32连接。立轴6使用了舰船技术，即众所周知的“发动机轴线”。
[0036] 该轴能够在120米以外的距离传动超过100MW功率。本发明使用舰船工程来开发风力涡轮机塔架中的立轴，这在该行业中还未被使用。
[0037] 支撑平台1沿着塔架使用，原因是作为所有动力设备，该立架6(轴线)导致振动，因此有谐波用于中合该尺寸的结构的最佳运行。
[0038] 沿着塔架的支撑平台1被放置在立架6(The vertical shaft)(轴线)的调和点，原因是该塔架是动态的；在大型船只中，塔架受到各种力，例如：空气弹力、弯曲变形。原因是风对塔架和转子产生的负荷，因此这些平台对于中和立轴的振动和噪音不可或缺，如果缺乏控制，将使设计不可用。
[0039] 正在被考虑的支撑平台1，两个相距很远，不容易安装地对称，原因是根据和谐点、RPM和涡轮机功率会各有差异。在平台1和立轴6之间有用于减少支撑损失的铰链式的低摩擦耦合，维修快捷易行。
[0040] 随着温度的变化，金属会膨胀或收缩，塔架的膨胀和收缩不同于立轴6的膨胀和收缩。为了解决这一问题，发明了“膨胀和收缩接头”2，该接头将上端传动系统H/Vst 3与立轴6耦合，调整了该结构的热膨胀问题，减少了该自然现象带来的损害。
[0041] 该接头2还有利于由空气弹力引起的结构变化。立轴6是自撑的，原因是该结构的整个重量由塔基的支撑轴承支撑。它可以是电磁斥力耦合，因此中合了短舱17和塔楼结构其它点的重量负荷，该点将在塔基分离。
[0042] 风力的传动取决于本发明——风力涡轮机所有部件的运行，风力涡轮机由下列部件组成：主轴9、上端传动系统H/Vst 3(平行/垂直，带有扭矩传感器)，在这些部件之间有液压制动盘5，该传动与可调节的耦合系统“膨胀和收缩接头”2相连，并根据膨胀、热收缩和可能的结构运作(由于空气弹力)来工作。与立轴6相连，立轴有支撑平台1来中和谐波振动并且其自撑的特点可以减少对该结构的负荷，该结构由轴承支撑，与底端传动系统V/Hmvst 4(重直/平行，带有加倍速度和扭矩传感器)耦合，增加了该系统的旋转速度，使发电机32处于最佳的发电状态。
[0043] 第二套盘式制动器(低制动系统)与塔基传动耦合，由液压夹具驱动，液压控制系统邻近该系统。
[0045] 该传动的制动电力控制中心向制动夹具控制液压系统传递信息(信号)、告知制动强度条件，以及完美安全地控制在任何条件下的整个传运的减速匝道，该条件需要正在被考虑的风力涡轮机的制动。
[0046] 与上端和底端传动(上端传动H/Vst 3和底端传动V/Hmvst 4)耦合的位置和扭矩传感器向制压控制传递信号，安全地控制整个传动制动系统，避免了对立轴6、上端3和底端4传动的过度作用。浆距控制系统还与该系统结合以达到整个系统的最佳平衡状态。
[0047] 带有平行轴和轴承轴传动的风力涡轮机有一个关键的问题，即向短舱17传动的扭力强度。当转子在上端传动H/Vst 3旋转时，也会带动立轴6)的旋转。
[0048] 该旋转力带动了整个短舱17的旋转，旋转方向与立轴6运行方向相反。如前所述，正在被考虑的短舱17带有固定在滑轨(主要框架)上的齿轮降速马达，负责控制整个上端结构的定位(YAW驱动)，将转子16垂直地定位到入射风向。注意：当转子旋转时，该运行可能会发生。
[0049] 为了解决这一问题，研发了“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”。该系统实现了方位控制(定位短舱17，使转子垂直地掉落风中(YAW驱动系统))，而立轴6给了短舱17运行一个相反力或同向力，使转子准确地定位到入射风向。
[0050] 关于风的转子定位可解释如下：若立轴顺时针旋转并且短舱已经转到了右边，则“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”将把短舱定位到与立轴运行相同方向的位置。若短舱已经转到左边，则“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”将把短舱定位到与立轴运行相反方向的位置。
[0051] 本发明提议将一般安置于短舱内的该设备的重要部分转移至(1)建有机器房的地面(假设是陆上的机器，但是涡轮机也可能是离岸的并且机器房可能被安置于靠近水面的位置)，该机器房包含发电所需的所有设备：-立轴的安置外壳(轴线外壳)，该外壳内有一个具备隔音性的巨型支撑轴承，-传动系统V/Hmvst将旋转速度倍增到电磁感应发电机产生电力的正确转速；
-轴承的润滑油泵系统；
-弹性或硬性联轴器；
-液压制动系统及其液压控制系统；
-一个或多个感应发电机，亦可能是一个直接与立轴相连的多极直接驱动发电机；
-用于安装各部件的滑轨，基础；
-发电机控制系统的机柜，该机柜可根据风力强度促进或阻碍发电机的极点以改善发电机设备；
-机器基础控制系统的机柜(机械电子控制)；
-PLC的(可编程序控制器)；
-风速风向测定站的控制装置(数据记录器、远程分析界面)以及机器传感器的所有控制装置和接收器)。
-“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的控制中心；
-电池组(不间断)；
-柴油发电机组(为避免缺乏能量而使其启动)；
-适用于该类型机器房且带有所有必要传感器的灭火系统(很多风力涡轮机因多种原因起火，而在塔架顶部没有控制这些火灾的办法)；
-远程管理系统(风电场综合管理，CMS(内容管理系统)基本上是一个编程部件)；
-接地系统；
-应急按钮；
-电气管道；
-警报器；
-照明设备；
-监控摄像机；
-一个或多个制冷液冷却塔架(对任何受热组件的进行制冷的冷却器，例如发生器和传动装置)；
-变压器；
-电气和数据电缆；
-PDP(配电盘)；
-GDP(总配电盘)，在其它板件中。
-轴承的润滑油泵系统；
-弹性或硬性联轴器；
-液压制动系统及其液压控制系统；
-一个或多个感应发电机，亦可能是一个直接与立轴相连的多极直接驱动发电机；
-用于安装各部件的滑轨，基础；
-发电机控制系统的机柜，该机柜可根据风力强度促进或阻碍发电机的极点以改善发电机设备；
-机器基础控制系统的机柜(机械电子控制)；
-PLC的(可编程序控制器)；
-风速风向测定站的控制装置(数据记录器、远程分析界面)以及机器传感器的所有控制装置和接收器)。
-“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的控制中心；
-电池组(不间断)；
-柴油发电机组(为避免缺乏能量而使其启动)；
-适用于该类型机器房且带有所有必要传感器的灭火系统(很多风力涡轮机因多种原因起火，而在塔架顶部没有控制这些火灾的办法)；
-远程管理系统(风电场综合管理，CMS(内容管理系统)基本上是一个编程部件)；
-接地系统；
-应急按钮；
-电气管道；
-警报器；
-照明设备；
-监控摄像机；
-一个或多个制冷液冷却塔架(对任何受热组件的进行制冷的冷却器，例如发生器和传动装置)；
-变压器；
-电气和数据电缆；
-PDP(配电盘)；
-GDP(总配电盘)，在其它板件中。
[0052] 以上所述机器房的整体构筑物可被安置于紧贴塔基的位置或者被安置于与混凝土地基或“单桩”相连的“地下储仓”11内部。该混凝土储仓位于地下，所有设备都被安放得井然有序且都分布于(将组建进行正确的分类)具有热力控制性和隔音条件的环境中(可以考虑将控制室进行分类)。
[0053] 将为该储仓提供防止渗水的排水系统、通风系统、防霉涂料以为工作人员提供更为便利的工作条件。
[0054] 该储仓的另一个优势在于其不会引起风电场的大气湍流，这将维持正处于考虑中的风电机的气动特性，允许运用分析测量软件，该软件将决定涡轮机在风电场的定位；这是一个巨大的经济优势，因为我们将能够使用现有的传统软件。
[0055] 万一需要替换机器房内的任何组件，将在地面上进行此项操作，无需使用大吊车。这一解决方案将促成更为安全的夜间工作。正如如上所述，我们具备足够的运行和维修优势。
[0056] 引进短舱17的另一个好处在于可以使用直接驱动技术(多极发生器，无需倍增匣)并将该技术运用于某些水力工厂的类似条件中。
[0057] 当发生器被安装在塔架顶部(正如当前的风力涡轮机)的短舱17上时，发生器将产生一个很大的电磁场，这将妨碍无线电通讯系统的交叉传播。得益于本发明的优势(无力磁场)，可为风力涡轮机提供“远程监管无线电组间通讯域系统运转”。这是一个通讯无线电广播设备，可被安装于风电场的各涡轮机内或远程控制中心内。
[0058] 如上所述，无线电系统使得所有的涡轮机可在机载的界面内通过射频信号进行通讯，并独立于人类行为自行作出决定，例如，若涡轮机改变其偏航(改变方位)，其它均不改变，那么该涡轮机将被质问该行为的原因，若其无法提供一个可接受的原因，涡轮机警报器将被拉响，并立即向操作员发送通讯。
[0059] 取决于涡轮机采取的操作，甚至是一个无效的操作，在无人的条件下启动安全制动器并将其螺旋桨放置于顺桨中，正如当超出安全转速限制或者叶片圆周速度时，平衡该机器的任何操作(其它机器将检查数据库以采取该动作)。该系统被称为“the lost sheep system”。
[0060] 该涡轮机也会向操作员质询应采取的最佳决定，检测该数据库是否应得到积极的或预测的动作。例如，当机器立即回复或延迟回复时，将针对安装于各机器上的风速风向测定站指示的动作出现积极的动作。当机器动作与预设的数据库基本相关时，将出现预测的动作。
[0061] 所有这些系统将被呈现于物理数据通讯系统中。“远程监管无线电组间通讯域系统运转”也将作为信息冗余，以防数据系统出现的任何故障。
[0062] 塔架顶部的没有安装发生器的另一个优势在于将没有放电，放电会损害轴承(通过电弧焊接)。当前，使用中的昂贵的陶瓷轴承(Si3N4)(比传统轴承高出2至5倍的价格)通过电绝缘隔绝轴承核心以防止电弧发电机设备带来的损害。
[0063] 如上所述，传动系统H/Vst 3具备从转子向立轴6传送高强力的功能。该系统具备长久的使用寿命，并作为在封闭传动箱内对齐的、在油中下沉的精密齿轮呈现，其通过循环过滤泵得到连续转动。可能安装带有通风冷却液的散热器，以防该涡轮机被用于高温度地区。同样的条件适用于传动系统V/Hmvst4。需注意的是，这些传动装置被提供定位、扭矩和温度传感器，该传感器通过控制中心交换信息，例如那些制动系统和桨矩操纵的控制中心。优选方案
[0064] 根据本发明，带有水平轴和垂直传送装置的风力涡轮机具有以下特点：a)带有立轴的风力涡轮机可被安置于陆上或海上，因为短舱17内材料的急剧减少，其针对总体构筑物的减少，在塔架以及在地基上均能减少支出，这将减少涡轮机的操作和维护所需的费用，也将减少风电场内的装机功率值(安装贮存系统)。较之之前专利申请(GB2256010；EP1240443和WO2011081401)，该发明在工业领域更具创造性和完全可操作性，并且该发明使用立轴机械传动装置将短舱17组件送至地面。因为我们的短舱17更轻，这将导致更低的抗压强度，因此我们在机器内置了更低的频谱，该现象有益于结构阻抗条件。这项技术的核心和极其重要的一点在于其允许在风力设计中取得规模收益，因此，这将允许在不增加相应总体构筑物的条件下增加涡轮机功率。因此，该项技术将取得从未在风力涡轮机中获得过的动力，并使用以前从未想象过的中波安装费用。
b)具备舰船技术的立轴能够以100MW传动超过120米的动力。因为该风力涡轮机的设计，考虑将塔架沿线的支撑平台1的调和点消除震动和噪音。在短舱17内部，有一个复杂的带有扭矩传感器耦合至“伸缩接头”的上端传动系统H/Vst 3，该接头调节结构因空气热胀冷缩而导致的变形，这将允许旋翼功率16由水平条件传动至垂直条件。该立轴由塔底座的支撑轴承维持，以中和短舱17和塔架的负载。同样的立轴6被连接于一个更低的传动系统V/Hmvst 4(带有加倍速度和扭矩传感器的垂直或水平系统)，其将动力从转子16传送至位于地面(或储仓)上的一个或多个感应发电机32，也可能是一个与立轴6相连接的感应发电机32，其被认为是“直接驱动”(多极发生器，无需倍增匣)，且被安置于类似某些水力工厂的条件中。从整体上为该传动装置提供一个复杂的制动系统，传动装置一部分位于短舱内17，其它部分靠近地面。这些制动装置的控制中心从不同的点(扭矩传感器、转速、定位、桨矩传感器、其它)接收信号以完美得控制制动强度，且避免对立轴6和上端3和下层
4传动装置的过度影响。
c)靠近测定风力塔架18，在短舱17上有一根“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的天线19，该天线允许所有的涡轮机通过机载界面上的无线电频率进行彼此间的通讯，其作为人工智能系统运转，并作为带有安全系统的控制系统冗余装置提供服务，系统之一被称为“lost sheep system”。因为短舱17内没有电磁场，因此无线电信号可以穿过风电场。
我们将不会使用陶瓷轴承，因为没有放电情形，因此，我们可以使用传统轴承。在靠近地面的塔架上和机器房内安装有灭火系统14。在短舱17和塔架之间，有一个“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”，该系统可以解决立轴在偏航控制定位上引发的关键性问题，详见图4和图5。
d)该机器房可位于塔底座或位于“地下储仓”11内，该混凝土储仓位于地下，并且以更优化的方式安置所有的设备。该储仓的另一个优势在于其不会引起风电场内的大气湍流，这将允许运用现行的分析测量软件，该软件将决定涡轮机在风电场的定位。因为我们在这个新的条件下具备更多的空间，我们可以拥有具有较好设备的风力发电机，该种发电机具有更大的电池组(不中断)、柴油发电机组、灭火系统、警报器、照明设备、监控摄像机、制冷液冷却塔架、其它。
b)具备舰船技术的立轴能够以100MW传动超过120米的动力。因为该风力涡轮机的设计，考虑将塔架沿线的支撑平台1的调和点消除震动和噪音。在短舱17内部，有一个复杂的带有扭矩传感器耦合至“伸缩接头”的上端传动系统H/Vst 3，该接头调节结构因空气热胀冷缩而导致的变形，这将允许旋翼功率16由水平条件传动至垂直条件。该立轴由塔底座的支撑轴承维持，以中和短舱17和塔架的负载。同样的立轴6被连接于一个更低的传动系统V/Hmvst 4(带有加倍速度和扭矩传感器的垂直或水平系统)，其将动力从转子16传送至位于地面(或储仓)上的一个或多个感应发电机32，也可能是一个与立轴6相连接的感应发电机32，其被认为是“直接驱动”(多极发生器，无需倍增匣)，且被安置于类似某些水力工厂的条件中。从整体上为该传动装置提供一个复杂的制动系统，传动装置一部分位于短舱内17，其它部分靠近地面。这些制动装置的控制中心从不同的点(扭矩传感器、转速、定位、桨矩传感器、其它)接收信号以完美得控制制动强度，且避免对立轴6和上端3和下层
4传动装置的过度影响。
c)靠近测定风力塔架18，在短舱17上有一根“远程监管无线电组间通讯域系统运转”的天线19，该天线允许所有的涡轮机通过机载界面上的无线电频率进行彼此间的通讯，其作为人工智能系统运转，并作为带有安全系统的控制系统冗余装置提供服务，系统之一被称为“lost sheep system”。因为短舱17内没有电磁场，因此无线电信号可以穿过风电场。
我们将不会使用陶瓷轴承，因为没有放电情形，因此，我们可以使用传统轴承。在靠近地面的塔架上和机器房内安装有灭火系统14。在短舱17和塔架之间，有一个“YAW自锁伺服定位器运转驱动系统”，该系统可以解决立轴在偏航控制定位上引发的关键性问题，详见图4和图5。
d)该机器房可位于塔底座或位于“地下储仓”11内，该混凝土储仓位于地下，并且以更优化的方式安置所有的设备。该储仓的另一个优势在于其不会引起风电场内的大气湍流，这将允许运用现行的分析测量软件，该软件将决定涡轮机在风电场的定位。因为我们在这个新的条件下具备更多的空间，我们可以拥有具有较好设备的风力发电机，该种发电机具有更大的电池组(不中断)、柴油发电机组、灭火系统、警报器、照明设备、监控摄像机、制冷液冷却塔架、其它。
[0065] 现行的大规模风力涡轮机在不同工程领域的多功能理念下应运而生，现有发明的一项创新之一在于对该涡轮机增加了舰船工程设计(图7和图8)，这一设计使得通过舰船轴“发动机轴线”以传动高动力成为可能。
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