NO332996B1

NO332996B1 - Integrated hydraulic transmission for a nacelle

Info

Publication number: NO332996B1
Application number: NO20111049A
Authority: NO
Inventors: Geir-Kjetil Nerland
Original assignee: Chapdrive As
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-02-11
Also published as: WO2013012340A1; NO20111049A1

Abstract

En vindturbinrotoraksel (1) og et kraftproduksjonssystem (60) som omfatter rotorakselen (1) integrert i en nacelle, hvor rotorakselen (1) er innrettet i en første ende (A) til å være direkte festet til et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinblader, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) eksentriske i forhold til en rotasjonsakse (O) til rotorakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene er innrettet hovedsakelig vinkelrett på vindturbinrotorakselen (1), og - en første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til turbinrotorakselen (1), hvor den første sirkulære seksjonen (20a) er anbrakt mellom den første enden (20a) og den ene eller flere eksentriske seksjonene (5), og videre innrettet til å bli båret av et første lager (2a).A wind turbine rotor shaft (1) and a power production system (60) comprising the rotor shaft (1) integrated into a nacelle, the rotor shaft (1) being arranged at a first end (A) to be directly attached to a wind turbine hub (7) carrying wind turbine blades , wherein the rotor shaft (1) comprises in a longitudinal direction of the rotor shaft (1); - one or more eccentric sections (5) eccentric to a axis of rotation (O) of the rotor shaft (1), wherein each of the eccentric sections (5) is arranged to drive one or more pistons (3) in respective cylinders (4) ) when the rotor shaft (1) rotates about the axis of rotation (O), the cylinders being arranged substantially perpendicular to the wind turbine rotor shaft (1), and - a first circular section (20a) circular about the axis of rotation (O) of the turbine rotor shaft (1), the first circular section (20a) is disposed between the first end (20a) and one or more eccentric sections (5), and further arranged to be carried by a first bearing (2a).

Description

INTEGRERT HYDRAULISK TRANSMISJON FOR EN NACELLE INTEGRATED HYDRAULIC TRANSMISSION FOR A NACELLE

Oppfinnelsens tekniske område Technical field of the invention

[0001] Denne oppfinnelsen er relatert til området "teknologier for ren energi", og mer spesifikt til en hydraulisk transmisjon for en vindturbin hvor turbinens hovedaksel er integrert i en hydraulisk pumpe som utgjør en integrert del av nacellens rammestruktur. [0001] This invention is related to the area of "technologies for clean energy", and more specifically to a hydraulic transmission for a wind turbine where the turbine's main shaft is integrated into a hydraulic pump which forms an integral part of the nacelle's frame structure.

Bakgrunnsteknikk Background technology

[0002] Moderne vindturbinanlegg omfatter kraftproduksjonssystemer med mekanisk overføring med en hastighetsøkende girkasse tilkoblet vindturbinrotoren, hvor girkassen driver en elektrisk generator. Slike systemer utgjør en stor andel av de utplasserte vindturbinbaserte kraftproduksjonssystemene. Imidlertid er mekaniske overføringer ganske utsatt for slitasje og omtrent 30 % av nedetiden til tradisjonelle vindturbiner er relatert til den mekaniske girkassen. En trend innenfor området kalt alternativ energi er at det er en etterspørsel etter større vindturbiner med høyere effekt. Det installeres for tiden 5 MW systemer og 10 MW systemer er under utvikling. Spesielt for offshore installasjoner langt vekk fra bebodde områder kan større systemer være mer akseptable i forhold til miljøspørsmål og mer kostnadseffektive. I denne situasjonen blir vekten og tilgangen for utføring av vedlikehold av komponentene i nacellen til vindturbinene en viktig faktor når man tar i betraktning at girkassen befinner seg 100 til 150 m over bakken eller havnivået. [0002] Modern wind turbine plants comprise power generation systems with mechanical transmission with a speed-increasing gearbox connected to the wind turbine rotor, where the gearbox drives an electric generator. Such systems make up a large proportion of the deployed wind turbine-based power production systems. However, mechanical transmissions are quite prone to wear and about 30% of the downtime of traditional wind turbines is related to the mechanical gearbox. A trend within the area called alternative energy is that there is a demand for larger wind turbines with higher output. 5 MW systems are currently being installed and 10 MW systems are under development. Especially for offshore installations far away from inhabited areas, larger systems can be more acceptable in relation to environmental issues and more cost-effective. In this situation, the weight and access for carrying out maintenance of the components in the nacelle of the wind turbines becomes an important factor when you take into account that the gearbox is located 100 to 150 m above the ground or sea level.

[0003] Det har derfor blitt foreslått i flere publikasjoner å benytte hydrostatiske transmisjonssystemer som omfatter en hydraulisk pumpe og en hydraulisk motor for overføring av energi fra turbinrotoren til generatoren. Ved å benytte en hydraulisk pumpe og/eller motor med variabel forskyvning, er det mulig å raskt endre girutvekslingen til det hydrauliske systemet for å opprettholde den ønskede generatorhastigheten under ulike vindforhold. [0003] It has therefore been proposed in several publications to use hydrostatic transmission systems comprising a hydraulic pump and a hydraulic motor for transferring energy from the turbine rotor to the generator. By using a variable displacement hydraulic pump and/or motor, it is possible to quickly change the gear ratio of the hydraulic system to maintain the desired generator speed under various wind conditions.

[0004] Felles for systemene ifølge bakgrunnsteknikken er bruken av en hovedramme i nacellen hvor alle komponentene til nacellen er utplassert og individuelt festet til hovedrammen. For en mekanisk overføring betyr dette at navlageret, girkassen og generatoren alle er festet til hovedrammen. På sammen måte er navlageret, den hydrauliske pumpen, den hydrauliske motoren og generatoren alle festet til hovedrammen der man benytter hydraulisk transmisjon. En mekanisk brems er også festet til hovedrammen i de fleste [0004] Common to the systems according to the background technique is the use of a main frame in the nacelle where all the components of the nacelle are deployed and individually attached to the main frame. For a mechanical transmission, this means that the hub bearing, gearbox and alternator are all attached to the main frame. In a common way, the hub bearing, the hydraulic pump, the hydraulic motor and the generator are all attached to the main frame where a hydraulic transmission is used. A mechanical brake is also attached to the main frame in most

anvendelser. applications.

[0005] Et velkjent problem knyttet til distribusjonen av komponenter på en hovedramme i nacellen er nedbøyningen av hovedrammen på grunn av momentet mellom de ulike komponentene. Momentet på lavhastighetssiden, dvs. mellom turbinnavet og den hydrauliske pumpen blir svært høyt og krever at den understøttende hovedrammen dimensjoneres i henhold til dette for å sikre at de roterende komponentene er riktig innrettet. [0005] A well-known problem related to the distribution of components on a main frame in the nacelle is the deflection of the main frame due to the moment between the various components. The torque on the low speed side ie between the turbine hub and the hydraulic pump becomes very high and requires the supporting main frame to be dimensioned accordingly to ensure that the rotating components are correctly aligned.

[0006] Et annet problem knyttet til lavhastighetssiden til vindturbiner med hydrauliske pumper med høyt moment er tverrgående nedbøyninger av turbinakselen og i tillegg av pumpeakselen som den er tilkoblet og drevet av, på grunn av kreftene fra vinden som virker på vindturbinrotoren. Slike nedbøyninger av pumpeakselen kan øke slitasjen på pumpen. [0006] Another problem associated with the low speed side of wind turbines with high torque hydraulic pumps is transverse deflections of the turbine shaft and in addition of the pump shaft to which it is connected and driven, due to the forces of the wind acting on the wind turbine rotor. Such deflections of the pump shaft can increase wear on the pump.

[0007] De fleste hydrauliske pumper, slik som kamringpumper er utsatt for Hertzisk kontaktbelastning som er hovedårsaken til begrensningen i levetid for slike pumper. Hertzisk kontaktbelastning er lokalisert belastning som fremstår når to buede overflater kommer i kontakt med hverandre og lett deformeres under de påtrykte kreftene. I kamringpumper kan slik belastning øke med nedbøyningen av pumpeakselen. [0007] Most hydraulic pumps, such as cam ring pumps, are exposed to Hertzian contact stress, which is the main reason for the limitation in lifetime for such pumps. Hertzian contact stress is localized stress that appears when two curved surfaces come into contact with each other and are easily deformed under the applied forces. In cam ring pumps, such a load can increase with the deflection of the pump shaft.

[0008] US patentbrev 7538446 B2 fremviser en generator med innebygd gir for en vindturbin med et tårn, en nacelle og et nav. Generatoren med innebygd gir omfatter: en ramme for å understøtte statoren med en støttedel, en radielt fremstående del og en rotorrammestøttedel, hvori rammen for å understøtte statoren er stasjonært monterbar inne i nacellen. En rotorramme er roterbart understøttet på rotorrammestøttedelen til rammen som understøtter statoren. [0008] US patent letter 7538446 B2 discloses a generator with built-in gear for a wind turbine with a tower, a nacelle and a hub. The generator with built-in gear comprises: a frame for supporting the stator with a support part, a radially projecting part and a rotor frame support part, in which the frame for supporting the stator is stationary mountable inside the nacelle. A rotor frame is rotatably supported on the rotor frame support portion of the frame supporting the stator.

[0009] Ulike pumpeteknologier finnes for ulike tekniske områder, men på grunn av kravene til lav hastighet og høyt dreiemoment til en pumpe som drives direkte av en vindturbin, kan ikke teknologier fra andre teknologiske områder skaleres og benyttes problemfritt innenfor vindturbinindustrien. [0009] Different pump technologies exist for different technical areas, but due to the low speed and high torque requirements of a pump that is driven directly by a wind turbine, technologies from other technological areas cannot be scaled and used without problems within the wind turbine industry.

[0010] For moderne vindturbiner har bruken av en lukket hydraulisk sløyfe mellom den hydrauliske pumpen og den hydrauliske motoren til systemet blitt fremvist. Rør eller slanger benyttes for å overføre fluidet under høyt trykk fra pumpen til motoren og fluidet under lavt trykk fra motoren til pumpen. Diameteren på rørene eller slangene må være betydelig for å kunne transportere tilstrekkelig fluid til motoren, samtidig som trykket på høytrykksiden er flere hundre bar. Kravene til slanger og rør blir vanskelige å oppfylle siden stivheten vil bli stor og krefter vil overføres mellom utløpene og innløpene til pumpen og motoren. Tilgjengelig diameter på kommersielt tilgjengelige slanger og rør gjør [0010] For modern wind turbines, the use of a closed hydraulic loop between the hydraulic pump and the hydraulic motor of the system has been demonstrated. Pipes or hoses are used to transfer the fluid under high pressure from the pump to the engine and the fluid under low pressure from the engine to the pump. The diameter of the pipes or hoses must be considerable in order to transport sufficient fluid to the engine, while the pressure on the high-pressure side is several hundred bars. The requirements for hoses and pipes will be difficult to meet since the stiffness will be great and forces will be transferred between the outlets and inlets of the pump and motor. Available diameter of commercially available hoses and pipes do

at trykktapene blir betydelige. that the pressure losses become significant.

[0011] Den fremviste oppfinnelsen har blitt utviklet og iverksatt for å overvinne disse svakhetene og for å oppnå ytterligere fordeler som man vil kunne se fra resten av dette dokumentet. [0011] The presented invention has been developed and implemented to overcome these weaknesses and to achieve additional advantages as will be seen from the remainder of this document.

Kort sammendrag av oppfinnelsen Brief summary of the invention

[0012] Oppfinnelsen er angitt ogkarakteriserti de selvstendige kravene, mens de uselvstendige kravene beskriver andre karakteristika ved oppfinnelsen. [0012] The invention is stated and characterized in the independent claims, while the non-independent claims describe other characteristics of the invention.

[0013] Målet med oppfinnelsen er å lage en kompakt og hydrostatisk variabel overføring med lav vekt og videre å lage en hydrostatisk variabel overføring for en nacelle som er mindre sårbar for nedbøyninger i hovedrammen. [0013] The aim of the invention is to create a compact and hydrostatic variable transmission with low weight and further to create a hydrostatic variable transmission for a nacelle that is less vulnerable to deflections in the main frame.

[0014] Et annet mål med den foreliggende oppfinnelsen er å oppnå redusert slitasje på den hydrauliske pumpen som en følge av Hertzisk belastning. [0014] Another aim of the present invention is to achieve reduced wear on the hydraulic pump as a result of Hertzian stress.

[0015] Videre er det et mål med den foreliggende oppfinnelsen å redusere størrelsen og vekten til nacellen. [0015] Furthermore, it is an aim of the present invention to reduce the size and weight of the nacelle.

[0016] Anordningen ifølge en utførelse av oppfinnelsen er en rotoraksel for en vindturbin med spesielle egenskaper for å løse problemene som er fremstilt ovenfor. [0016] The device according to one embodiment of the invention is a rotor shaft for a wind turbine with special properties to solve the problems presented above.

[0017] Rotorakselen er innrettet i en første ende for å kobles direkte til et vindturbinnav som bærer vindturbinblader. Rotorakselen omfatter i en langsgående retning av rotorakselen; - én eller flere eksentriske seksjoner som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse, hvori hver av de eksentriske seksjonene er innrettet til å drive én eller flere stempler i respektive sylindre når rotorakselen roterer om rotasjonsaksen, hvor sylindrene er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon som er sirkulær om rotasjonsaksen til rotorakselen, hvori den første sirkulære seksjonen er innrettet mellom den første enden og den ene eller flere eksentriske seksjoner, og videre innrettet til å bæres av et første lager. [0017] The rotor shaft is arranged at a first end to be connected directly to a wind turbine hub which carries wind turbine blades. The rotor shaft comprises in a longitudinal direction of the rotor shaft; - one or more eccentric sections eccentric to an axis of rotation, wherein each of the eccentric sections is adapted to drive one or more pistons in respective cylinders when the rotor shaft rotates about the axis of rotation, the cylinders being aligned substantially perpendicular to the rotor shaft of a wind turbine , and - one first circular section which is circular about the axis of rotation of the rotor shaft, wherein the first circular section is arranged between the first end and the one or more eccentric sections, and further arranged to be supported by a first bearing.

Stemplene og sylindrene kan være omfattet i én eller flere hydrauliske pumper. The pistons and cylinders can be included in one or more hydraulic pumps.

[0018] I en utførelse omfatter rotorakselen en andre sirkulær seksjon innrettet i en andre ende av rotorakselen for en vindturbin motsatt den første enden, og videre innrettet for å bæres av et andre lager. [0018] In one embodiment, the rotor shaft comprises a second circular section arranged in a second end of the rotor shaft for a wind turbine opposite the first end, and further arranged to be supported by a second bearing.

[0019] Rotorakselen for vindturbinen ifølge oppfinnelsen muliggjør en kompakt og integrert nacelleløsning som har flere fordeler over bakgrunnsteknikken. [0019] The rotor shaft for the wind turbine according to the invention enables a compact and integrated nacelle solution which has several advantages over the background technology.

[0020] I bakgrunnsteknikken er turbinstøtten og den hydrauliske pumpen vanligvis innrettet etter hverandre, og det krever to sett med lagre og en kobling mellom turbinakselen og pumpeakselen. Ifølge oppfinnelsen kan ett enkelt momentlager eller et par med lagre benyttes, noe som gjør løsningen mer kompakt og gir den lavere vekt. [0020] In the background art, the turbine support and the hydraulic pump are usually aligned one behind the other, and this requires two sets of bearings and a coupling between the turbine shaft and the pump shaft. According to the invention, a single torque bearing or a pair of bearings can be used, which makes the solution more compact and gives it lower weight.

[0021] Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å redusere de levetidsbegrensende trekkene til drivverket. Det hydrostatisk balanserte stempelet mot eksenteret og sylinderen mot den øvre sfæriske koppen (topplokatoren) er selvjusterende på den sfæriske overflaten og vil fungere optimalt selv ved store akselnedbøyninger. De levetidsbeg rensende Hertziske belastningene unngås ved å benytte hydrostatisk balansering hvor oljetrykket virker direkte på metalloverflaten istedenfor levetidsbeg rensende Hertzisk kontakt. [0021] It is an aim of the present invention to reduce the life-limiting features of the drive unit. The hydrostatically balanced piston against the eccentric and the cylinder against the upper spherical cup (top locator) is self-aligning on the spherical surface and will work optimally even with large shaft deflections. The Hertzian loads that clean up the lifespan are avoided by using hydrostatic balancing, where the oil pressure acts directly on the metal surface instead of the Hertzian contact that cleans up the lifespan.

[0022] I en utførelse av oppfinnelsen er de eksentriske seksjonene sfæriske segmentene. Bruken av sfæriske segmenter gjør designet svært tolerant ovenfor akselnedbøyninger fordi stemplene, som også kan ha en sfærisk form, vil støte mot den eksentriske seksjonen over hele kontaktoverflaten selv når turbinakselen gjennomgår nedbøyningsbevegelser som følge av krefter fra turbinrotoren eller fra interne krefter i pumpen som en følge av det høye fluidtrykket. Det sfæriske eksenterdrivverkdesignet er lite følsomt for nedbøyninger i både hovedakselen og i hovedrammen. [0022] In one embodiment of the invention, the eccentric sections are the spherical segments. The use of spherical segments makes the design very tolerant of shaft deflections because the pistons, which can also be spherical in shape, will abut the eccentric section over the entire contact surface even when the turbine shaft undergoes deflection movements due to forces from the turbine rotor or from internal forces in the pump as a result of the high fluid pressure. The spherical eccentric drive design is insensitive to deflections in both the main shaft and the main frame.

[0023] I en annen utførelse er oppfinnelsen også et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle som omfatter en rotoraksel som beskrevet ovenfor, og i det minste et hydraulisk pumpehus som omfatter de en eller flere stemplene og respektive sylindre, og et pumpehus som omfatter det første lageret som støtter den første sirkulære seksjonen. I en utførelse omfatter pumpehuset også det andre lageret som støtter den andre sirkulære seksjonen. [0023] In another embodiment, the invention is also a power production system integrated in a nacelle comprising a rotor shaft as described above, and at least a hydraulic pump housing comprising the one or more pistons and respective cylinders, and a pump housing comprising the first bearing which supports the first circular section. In one embodiment, the pump housing also includes the second bearing which supports the second circular section.

[0024] Oppfinnelsen har den fordelen at den interne strukturen i nacellen blir stivere fordi det sylindriske pumpehuset kan hjelpe til å stive av hovedrammen, det er færre deler som f.eks. lagre, og akselen er den samme for både den hydrauliske pumpen og hovedakselen til vindturbinen. [0024] The invention has the advantage that the internal structure of the nacelle becomes more rigid because the cylindrical pump housing can help to stiffen the main frame, there are fewer parts such as e.g. bearings, and the shaft is the same for both the hydraulic pump and the main shaft of the wind turbine.

[0025] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle én eller flere hydrauliske motorer innrettet til å drives av den hydrauliske pumpen, hvor de hydrauliske motorene omfatter hydrauliske motorhus direkte montert på pumpehuset. [0025] In one embodiment of the invention, the power production system integrated in a nacelle comprises one or more hydraulic motors arranged to be driven by the hydraulic pump, where the hydraulic motors comprise hydraulic motor housings directly mounted on the pump housing.

[0026] Integrasjonen av den hydrauliske pumpen og den hydrauliske motoren utnyttes ved å la den hydrauliske kretsen passere gjennom innebygde strømningskanaler i husene til den hydrauliske pumpen og den hydrauliske motoren. I en utførelse av oppfinnelsen er hele den hydrauliske kretsen mellom en høytrykksutgang på hydraulikkpumpen og en høytrykksinngang på den hydrauliske motoren (70) innrettet som en eller flere kanaler inne i pumpehuset og motorhusene. Strømningskanaler inne i husene løser mange av problemene som man har sett ved bruk av rør og slanger i systemer kjent fra bakgrunnsteknikken. [0026] The integration of the hydraulic pump and the hydraulic motor is utilized by allowing the hydraulic circuit to pass through built-in flow channels in the housings of the hydraulic pump and the hydraulic motor. In one embodiment of the invention, the entire hydraulic circuit between a high-pressure output on the hydraulic pump and a high-pressure input on the hydraulic motor (70) is arranged as one or more channels inside the pump housing and the motor housings. Flow channels inside the houses solve many of the problems that have been seen with the use of pipes and hoses in systems known from the background technology.

[0027] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen mates motoren gjennom integrerte strømningskanaler i en eller flere hydrauliske integrasjonsflenser på pumpen eller motoren som også sørger for strømning fra motoren til pumpen. Systemet er ikke sensitivt for termisk ekspansjon, vibrasjoner, stivhet, og heller ikke begrenset til små interne diametere, noe som er velkjent for fleksible elementer slik som slanger. [0027] According to one embodiment of the invention, the motor is fed through integrated flow channels in one or more hydraulic integration flanges on the pump or the motor which also ensure flow from the motor to the pump. The system is not sensitive to thermal expansion, vibrations, stiffness, nor is it limited to small internal diameters, which is well known for flexible elements such as hoses.

[0028] Den hydrauliske integrasjonsflensen på pumpen eller motoren er i en utførelse innrettet til å feste både motor og generator på pumpehuset og dermed minimere problemet med innretting som er velkjent for drivverk. [0028] The hydraulic integration flange on the pump or motor is in one embodiment designed to attach both motor and generator to the pump housing and thus minimize the problem of alignment that is well known for drive units.

[0029] I en utførelse omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle én eller flere elektriske generatorer direkte montert på pumpehuset, og hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor. I denne utførelsen er alle de tunge komponentene, dvs. turbinnavet, den hydrauliske pumpen, den/de hydrauliske motoren(e) og den(de) elektriske generatoren(e) integrert med pumpen, og det vil ikke være noe behov for at hovedrammen skal håndtere kreftene mellom de største komponentene i nacellen siden dette er gjort av pumpehuset. [0029] In one embodiment, the power production system integrated in a nacelle comprises one or more electric generators directly mounted on the pump housing, and in which each of the electric generators is directly driven by a hydraulic motor. In this design, all the heavy components ie the turbine hub, the hydraulic pump, the hydraulic motor(s) and the electric generator(s) are integrated with the pump and there would be no need for the main frame to handle the forces between the largest components in the nacelle since this is done by the pump housing.

[0030] I en utførelse av oppfinnelsen er én eller flere elektriske generatorer direkte montert på motorhuset eller pumpehuset, hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor. [0030] In one embodiment of the invention, one or more electric generators are directly mounted on the engine housing or the pump housing, in which each of the electric generators is directly driven by a hydraulic motor.

[0031] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter pumpehuset en lavtrykksringmanifold og en høytrykksringmanifold med radius vinkelrett på rotorakselen for en vindturbin, hvori lavtrykksringmanifolden og høytrykksringmanifolden er anbragt i motsatte, henholdsvis første- og andre ender av den hydrauliske pumpen. Ifølge en utførelse strekker én eller flere høytrykkskanaler seg ut fra en høytrykkside av sylindertoppen til høytrykksringmanifolden, og én eller flere lavtrykkskanaler strekker seg ut fra en lavtrykkside av sylindertoppen til lavtrykksringmanifolden. [0031] According to one embodiment of the invention, the pump housing comprises a low-pressure annular manifold and a high-pressure annular manifold with a radius perpendicular to the rotor shaft for a wind turbine, in which the low-pressure annular manifold and the high-pressure annular manifold are placed at opposite, respectively first and second ends of the hydraulic pump. According to one embodiment, one or more high-pressure channels extend from a high-pressure side of the cylinder head to the high-pressure ring manifold, and one or more low-pressure channels extend from a low-pressure side of the cylinder head to the low-pressure ring manifold.

[0032] En fordel med manifoldkonstruksjonen ovenfor er styrken på strukturen. Lav- og høytrykksringmanifoldene og lav- og høytrykkskanalene med store diametere som er konstruert for å stå i mot hydraulisk fluidtrykk vil i tillegg ha en stor lastbæringskapasitet. Lastbæringskapasiteten kan dermed benyttes for å bære deler av vindturbinlasten og pumpekreftene, noe som sikrer optimal utnyttelse av materialet, og som igjen resulterer i et vektoptimalisert design. [0032] An advantage of the above manifold construction is the strength of the structure. The low- and high-pressure ring manifolds and the low- and high-pressure ducts with large diameters, which are designed to withstand hydraulic fluid pressure, will also have a large load-carrying capacity. The load-carrying capacity can thus be used to carry parts of the wind turbine load and pump forces, which ensures optimal utilization of the material, and which in turn results in a weight-optimized design.

Korte figurforklaringer Short figure explanations

[0033] Fig. 1 illustrerer i et snitt et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle ifølge oppfinnelsen. [0033] Fig. 1 illustrates in a section a power production system integrated in a nacelle according to the invention.

[0034] Fig. 2 illustrerer i et snitt en turbinaksel ifølge en utførelse av oppfinnelsen. [0034] Fig. 2 illustrates in a section a turbine shaft according to an embodiment of the invention.

[0035] Fig. 3 illustrerer i et snitt et stempel i en sylinder drevet av en eksentrisk seksjon av turbinakselen, hvor den ytre overflaten til den eksentriske seksjonen har en sfærisk overflate. [0035] Fig. 3 illustrates in section a piston in a cylinder driven by an eccentric section of the turbine shaft, where the outer surface of the eccentric section has a spherical surface.

[0036] Figur 4 illustrerer i et perspektivsnitt deler av den hydrauliske kretsen mellom en hydraulisk pumpe og en hydraulisk motor. [0036] Figure 4 illustrates in a perspective section parts of the hydraulic circuit between a hydraulic pump and a hydraulic motor.

[0037] Fig. 5 illustrerer i et forenklet riss manifoldene til den hydrauliske pumpen ifølge en utførelse av oppfinnelsen. [0037] Fig. 5 illustrates in a simplified diagram the manifolds of the hydraulic pump according to an embodiment of the invention.

Utførelser av oppfinnelsen Embodiments of the invention

[0038] Med bakgrunn i de vedlagte tegningene vil nå apparatet og systemet ifølge oppfinnelsen bli forklart nærmere. [0038] Based on the attached drawings, the device and the system according to the invention will now be explained in more detail.

[0039] I figur 1 og figur 2 er en rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge en utførelse av oppfinnelsen innrettet i en første ende (A) for direkte å bli tilkoblet et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinbladene, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse (1) for rotorakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene (4) er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til rotorakselen (1), hvori den første sirkulære seksjonen (20a) er anbragt mellom den første enden (A) og den ene eller flere eksentriske seksjoner (5), og videre innrettet til å bæres av et første lager (2a). [0039] In Figure 1 and Figure 2, a rotor shaft (1) for a wind turbine according to an embodiment of the invention is arranged at a first end (A) to be directly connected to a wind turbine hub (7) that carries the wind turbine blades, where the rotor shaft (1) comprises in a longitudinal direction the rotor shaft (1); - one or more eccentric sections (5) which are eccentric with respect to an axis of rotation (1) of the rotor shaft (1), in which each of the eccentric sections (5) is adapted to drive one or more pistons (3) in respective cylinders (4) when the rotor shaft (1) rotates about the rotation axis (O), where the cylinders (4) are aligned substantially perpendicular to the rotor shaft (1) for a wind turbine, and - one first circular section (20a) which is circular about the rotation axis (O) to the rotor shaft (1), in which the first circular section (20a) is arranged between the first end (A) and the one or more eccentric sections (5), and further arranged to be supported by a first bearing (2a).

[0040] I denne utførelsen er det første lageret et enkeltmomentlager som vil bære vekten av turbinnavet (7) som inkluderer rotorbladene. [0040] In this embodiment, the first bearing is a single moment bearing which will support the weight of the turbine hub (7) which includes the rotor blades.

[0041] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter rotorakselen (1) til vindturbinen en andre sirkulære seksjon (20a) anbragt i en andre ende (B) av rotorakselen (1) for en vindturbin motsatt den første enden (A), og videre innrettet for å bæres av et andre lager (2b). [0041] In one embodiment of the invention, the rotor shaft (1) of the wind turbine comprises a second circular section (20a) placed in a second end (B) of the rotor shaft (1) for a wind turbine opposite the first end (A), and further arranged for to be carried by a second bearing (2b).

[0042] I denne utførelsen er de første og de andre sirkulære seksjonene (20a, 20b) innrettet til å bli båret av lagre. De kan derfor ha forskjellig diametere og lengde i henhold til betingelsene som stilles av lagrene. Typisk vil den første sirkulære seksjonen (20a) nærmest vindturbinnnavet og dets respektive lager (2a) bære mesteparten av vekten til turbinnavrotoren, og vil være av en større dimensjon, dvs. større diameter og lengde enn den andre sirkulære seksjonen(20b) og dens respektive lager (2b). [0042] In this embodiment, the first and second circular sections (20a, 20b) are arranged to be supported by bearings. They can therefore have different diameters and lengths according to the conditions set by the bearings. Typically, the first circular section (20a) closest to the wind turbine hub and its respective bearing (2a) will carry most of the weight of the turbine hub rotor, and will be of a larger dimension, i.e. greater diameter and length, than the second circular section (20b) and its respective bearing (2b).

[0043] Sett fra enden av turbinens rotoraksling (1) sammenfaller senteret til den første sirkulære seksjonen (20a) og den andre sirkulære seksjonen (20b) med rotasjonsaksen (O). De eksentriske seksjonene (5) kan i denne utførelsen også være sirkulære, men deres sentre sammenfaller ikke med rotasjonsaksen (O). [0043] Seen from the end of the turbine rotor shaft (1), the center of the first circular section (20a) and the second circular section (20b) coincides with the axis of rotation (O). In this embodiment, the eccentric sections (5) can also be circular, but their centers do not coincide with the axis of rotation (O).

[0044] Stemplene og sylindrene kan være omfattet i én eller flere hydrauliske pumper (50). [0044] The pistons and cylinders can be included in one or more hydraulic pumps (50).

[0045] De første og de andre lagrene (2a, 2b) kan være f.eks. rullelagre, radiallagre, hydrostatiske lagre og aksiallagre eller en kombinasjon av disse. [0045] The first and the second bearings (2a, 2b) can be e.g. roller bearings, radial bearings, hydrostatic bearings and axial bearings or a combination of these.

[0046] Lagrene som bærer rotorakselen (1) tar opp den kombinerte lasten fra vinturbinrotornavet, inkludert rotorbladene og kraften fra pumpens stempel/sylinderslag. [0046] The bearings supporting the rotor shaft (1) absorb the combined load from the wind turbine rotor hub, including the rotor blades and the force from the pump's piston/cylinder stroke.

[0047] Antallet eksentriske seksjoner (5) kan variere avhengig av design parametrene til den hydrauliske pumpen. I Fig. 1 og 2 er det vist et eksempel på en aksel med tre eksentriske seksjoner, men andre antall kan også benyttes. For hver seksjon kan et antall sylindre distribueres om den eksentriske seksjonen, hvor sylindrene til hver seksjon er distribuert i en stjernetopologi, dvs. en radialstempelpumpe. Når en eksentrisk seksjon (5) roterer vil stempelet (3) til en sylinder (4) følge den eksentriske seksjonen og gjennomgå en pumpesyklus hvor det minste volumet til sylinderen (4) vil fremkomme når den eksentriske seksjonen (5) skyver stempelet (3) en maksimal distanse vekk fra rotasjonskasen (O). Vice-versa vil det største volumet til sylinderen (4) fremkomme når den eksentriske seksjonen (5) skyver stempelet (3) en minimumsdistanse vekk fra rotasjonsaksen (O). Det øverste stempelet i midten i Fig. 1 er vist i sin maksimale avstand fra rotasjonskasen (O), og sylinderen (4) er derfor i sin mest sammenpressede tilstand. Man kan også se i Fig. 1 at det nederste stempelet i midten er vist i sin minimale avstand fra rotasjonsaksen (O), og sylinderen (4) er derfor i sin minst sammenpressede tilstand. Motsatte sylindre vil derfor være i motsatte deler av pumpesyklusen. [0047] The number of eccentric sections (5) can vary depending on the design parameters of the hydraulic pump. In Fig. 1 and 2 an example of an axle with three eccentric sections is shown, but other numbers can also be used. For each section, a number of cylinders can be distributed around the eccentric section, where the cylinders of each section are distributed in a star topology, i.e. a radial piston pump. When an eccentric section (5) rotates, the piston (3) of a cylinder (4) will follow the eccentric section and undergo a pumping cycle where the smallest volume of the cylinder (4) will appear when the eccentric section (5) pushes the piston (3) a maximum distance away from the rotation case (O). Vice-versa, the largest volume of the cylinder (4) will appear when the eccentric section (5) pushes the piston (3) a minimum distance away from the axis of rotation (O). The top piston in the middle in Fig. 1 is shown at its maximum distance from the rotary case (O), and the cylinder (4) is therefore in its most compressed state. You can also see in Fig. 1 that the bottom piston in the middle is shown at its minimum distance from the axis of rotation (O), and the cylinder (4) is therefore in its least compressed state. Opposite cylinders will therefore be in opposite parts of the pumping cycle.

[0048] I en utførelse av oppfinnelsen har i det minste én av de eksentriske seksjonene (5) en lengde (I) i den langsgående retningen av turbinrotorakselen (1) som er forskjellig fra lengden (I) til en annen av de eksentriske seksjonene (5). [0048] In an embodiment of the invention, at least one of the eccentric sections (5) has a length (I) in the longitudinal direction of the turbine rotor shaft (1) which is different from the length (I) of another of the eccentric sections ( 5).

[0049] De eksentriske seksjonene (5) kan være individuelt forskjøvet sett fra enden av rotorakselen (1) for å tillate balansering av pumpekreftene i forhold til lagrene. I en utførelse av oppfinnelsen har i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) en innbyrdes faseforskjell på mer enn 0 grader. [0049] The eccentric sections (5) may be individually offset from the end of the rotor shaft (1) to allow balancing of the pumping forces relative to the bearings. In one embodiment of the invention, at least two of the eccentric sections (5) have a mutual phase difference of more than 0 degrees.

[0050] I en utførelse av oppfinnelsen har i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) en innbyrdes faseforskjell på 180 grader. [0050] In one embodiment of the invention, at least two of the eccentric sections (5) have a mutual phase difference of 180 degrees.

[0051] Fig. 2 viser et eksempel på lastbalansering av turbinakselen ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Her har den midtre eksentriske seksjonen en lengde (I) som er lenger enn lengden (I) til de to andre eksentriske seksjonene (5). I dette eksempelet har den eksentriske seksjonen i midten en faseforskjell på 180 grader i forhold til de to ytre eksentriske seksjonene og kreftene fra stemplene som virker på turbinakselen kan på denne måten balanseres ut for å redusere kreftene som virker på lagrene (2a, 2b). I denne utførelsen bør det midtre sylindervolumet være likt summen av volumene til de to ytre sylindrene (3) [0051] Fig. 2 shows an example of load balancing of the turbine shaft according to an embodiment of the invention. Here, the middle eccentric section has a length (I) that is longer than the length (I) of the other two eccentric sections (5). In this example, the eccentric section in the middle has a phase difference of 180 degrees in relation to the two outer eccentric sections and the forces from the pistons acting on the turbine shaft can in this way be balanced out to reduce the forces acting on the bearings (2a, 2b). In this embodiment, the middle cylinder volume should be equal to the sum of the volumes of the two outer cylinders (3)

[0052] Imidlertid kan antallet eksentriske seksjoner, distribusjonen av sylindre om turbinakselen (1) og faseforskjellen mellom de eksentriske seksjonene (5) velges på mange forskjellige måter for å håndtere lastba lansering. Et annet eksempel kan være fire eksentriske seksjoner hvor de to eksentriske seksjonene i midten har en 180 grader faseforskjell relativt de to ytre eksentriske seksjonene. [0052] However, the number of eccentric sections, the distribution of cylinders about the turbine shaft (1) and the phase difference between the eccentric sections (5) can be chosen in many different ways to handle load balancing. Another example could be four eccentric sections where the two eccentric sections in the middle have a 180 degree phase difference relative to the two outer eccentric sections.

[0053] I en utførelse har de eksentriske seksjonene (5) ulike diametere. Dette gir en tilleggsfleksibilitet for konstruksjonen av den hydrauliske pumpen (50). [0053] In one embodiment, the eccentric sections (5) have different diameters. This provides additional flexibility for the construction of the hydraulic pump (50).

[0054] I en utførelse av oppfinnelsen er den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) sfæriske seksjoner. [0054] In one embodiment of the invention, one or more of the eccentric sections (5) are spherical sections.

[0055] I en utførelse er en ytre overflate til den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) sfæriske seksjoner som man kan se i Fig. 2. De sfæriske seksjonene kan være symmetriske eller usymmetriske. Bruken av sfæriske seksjoner gjør designet svært tolerant ovenfor akselnedbøyninger fordi stemplene som også kan ha en sfærisk form vil støte mot den eksentriske seksjonen over hele dens kontaktoverflate selv når turbinakselen gjennomgår nedbøyningsbevegelser som følge av krefter fra turbinrotoren eller fra interne krefter i pumpen som en følge av det høye fluidtrykket. [0055] In one embodiment, an outer surface of one or more of the eccentric sections (5) is spherical sections as can be seen in Fig. 2. The spherical sections can be symmetrical or asymmetrical. The use of spherical sections makes the design very tolerant of shaft deflections because the pistons, which may also have a spherical shape, will abut against the eccentric section over its entire contact surface even when the turbine shaft undergoes deflection movements as a result of forces from the turbine rotor or from internal forces in the pump as a result of the high fluid pressure.

[0056] Dette er vist i mer detalj i Fig. 3. Til venstre i figuren er et snitt av en sylinder (4) med et internt stempel (3) vist. Stempelet (3) skyves inn i sylinderen (4) av den eksentriske seksjonen (5) til turbinakselen (1) når turbinakselen (1) roterer om sin rotasjonsakse (O) som vist, og det vil bevege seg opp og ned inne i sylinderen (4). [0056] This is shown in more detail in Fig. 3. On the left in the figure, a section of a cylinder (4) with an internal piston (3) is shown. The piston (3) is pushed into the cylinder (4) by the eccentric section (5) of the turbine shaft (1) as the turbine shaft (1) rotates about its axis of rotation (O) as shown, and it will move up and down inside the cylinder ( 4).

[0057] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter stempelet (3) en konkav sfærisk overflate (31). Den konkave sfæriske overflaten (31) er innrettet til å tillate stempelet (3) å bevege seg relativt den korresponderende eksentriske seksjonen (5) som er konveks og til å holde stempelet (3) i kontakt med den eksentriske seksjonen (5) over hele kontaktoverflaten (31) til stempelet (3). I den høyre delen av Fig. 5 er dette også vist for seksjon A-A som er rotert 90 grader i forhold til seksjonsrisset i tegningene til venstre. [0057] In one embodiment of the invention, the piston (3) comprises a concave spherical surface (31). The concave spherical surface (31) is adapted to allow the piston (3) to move relative to the corresponding eccentric section (5) which is convex and to keep the piston (3) in contact with the eccentric section (5) over the entire contact surface (31) to the piston (3). In the right part of Fig. 5, this is also shown for section A-A, which has been rotated 90 degrees in relation to the section diagram in the drawings on the left.

[0058] Siden stemplene (3) følger den eksentriske seksjonen kan sammenstillingen av sylinderen (4) og stempelet (3) følge overflaten til den eksentriske seksjonen (5) for å sikre at stempelet (3) konstant støter mot overflaten til den eksentriske seksjonen (5). [0058] Since the pistons (3) follow the eccentric section, the assembly of the cylinder (4) and the piston (3) can follow the surface of the eccentric section (5) to ensure that the piston (3) constantly hits the surface of the eccentric section ( 5).

[0059] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter pumpehuset (51) en sylindertopp (41) fast festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4), hvori sylindertoppen (41) har en konkav sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konveks sfærisk overflate (43). Den konvekse sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konkave sfæriske overflaten (43) som man kan se i den venstre delen av Fig. 5. [0059] In one embodiment of the invention, the pump housing (51) comprises a cylinder top (41) firmly attached to the pump housing (51) for each cylinder (4), in which the cylinder top (41) has a concave spherical surface (42) and the cylinder (4) has a convex spherical surface (43). The convex spherical surface (42) is arranged to move inside the concave spherical surface (43) as can be seen in the left part of Fig. 5.

[0060] Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen kan imidlertid sylindertoppen også være konstruert på motsatt måte, hvor pumpehuset (51) omfatter en sylindertopp (41) fast festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4), hvori sylindertoppen (41) har en konveks sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konkav sfærisk overflate (43) og den konvekse sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konkave sfæriske overflaten (43). [0060] According to another embodiment of the invention, however, the cylinder head can also be constructed in the opposite way, where the pump housing (51) comprises a cylinder head (41) firmly attached to the pump housing (51) for each cylinder (4), in which the cylinder head (41) has a convex spherical surface (42) and the cylinder (4) has a concave spherical surface (43) and the convex spherical surface (42) is adapted to move inside the concave spherical surface (43).

[0061] Sylindertoppen (41) kan omfatte ventiler innrettet til å styre fluidstrømmen inn og ut av sylinderen (4). [0061] The cylinder top (41) can comprise valves designed to control the flow of fluid into and out of the cylinder (4).

[0062] Dermed vil sammenstillingen av sylinderen (4) og stempelet (3) følge rotasjonsbevegelsene, de laterale bevegelsene og de longitudinale bevegelsene til turbinakselen (1) og fremdeles være i stand til å holde stempelet (3) i kontakt med den eksentriske seksjonen (5) over hele kontaktoverflaten (31) til stempelet (3) på grunn av de sfæriske endene til sammenstillingen av sylinderen (4) og stempelet (3) mot den eksentriske seksjonen (5) til turbinakselen (1) i den ene enden, og mot sylindertoppen (41) i den andre enden. Dette vil redusere slitasje på stempelet og andre deler i pumpen som kan opptre på grunn av av nedbøyning av turbinakselen (5) som en følge av krefter fra vindturbinrotoren og internt i pumpen. [0062] Thus, the assembly of the cylinder (4) and the piston (3) will follow the rotational movements, the lateral movements and the longitudinal movements of the turbine shaft (1) and still be able to keep the piston (3) in contact with the eccentric section ( 5) over the entire contact surface (31) of the piston (3) due to the spherical ends of the assembly of the cylinder (4) and the piston (3) against the eccentric section (5) of the turbine shaft (1) at one end, and against the cylinder head (41) at the other end. This will reduce wear on the piston and other parts in the pump which can occur due to bending of the turbine shaft (5) as a result of forces from the wind turbine rotor and internally in the pump.

[0063] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter rotorakselen (1) for en vindturbin [0063] In one embodiment of the invention, the rotor shaft (1) for a wind turbine comprises

i den første enden (A) en turbinnavflens (8) som skal kobles direkte til vindturbinnnavet (7). Dette er vist i Fig. 1 og fig. 2. I fig. 1 er turbinnavflensen (8) til turbinakselen (1) vist montert til turbinnavet (7). Turbinnavflensen (8) kan fortrinnsvis være en integrert del av turbinakselen (1) eller montert ved sveising eller andre festemetoder etter dreiing eller støping. at the first end (A) a turbine hub flange (8) to be connected directly to the wind turbine hub (7). This is shown in Fig. 1 and fig. 2. In fig. 1, the turbine hub flange (8) of the turbine shaft (1) is shown mounted to the turbine hub (7). The turbine flange (8) can preferably be an integral part of the turbine shaft (1) or mounted by welding or other attachment methods after turning or casting.

[0064]Turbinakselen (1) kan være hul som vist i Fig. 1 eller med gjennomgående materiale. En hul struktur kan være en fordel på grunn av lav vekt i forhold til styrken man oppnår, men dette avhenger også av materialene som benyttes. En hul struktur kan også være en fordel for å tillate elektrisk kabling og muligens hydrauliske rør og slanger til turbinnavet for f.eks. styring av stigningsvinkelen til turbinbladene. [0064] The turbine shaft (1) can be hollow as shown in Fig. 1 or with continuous material. A hollow structure can be an advantage due to low weight in relation to the strength achieved, but this also depends on the materials used. A hollow structure can also be an advantage to allow electrical wiring and possibly hydraulic pipes and hoses to the turbine hub for e.g. control of the pitch angle of the turbine blades.

[0065] De ulike trekkene beskrevet ovenfor for turbinaksel (1) for vindturbin kan kombineres i ulike utførelser. For eksempel kan turbinakselen (1) ifølge oppfinnelsen omfatte en hvilken som helst kombinasjon av ingen eller flere av de følgende trekkene; - den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5); - det første lageret (2a); - det andre lageret (2b); - tilleggslager ikke beskrevet her; - den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) som er sfæriske eller sylindriske segmenter; - turbinnavflensen (8); - i det minste én av de eksentriske seksjonene (5) har en lengde (I) i den langsgående retningen til rotorakselen (1) som er forskjellig fra lengden (I) til de andre eksentriske seksjonene (5). - i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) har en innbyrdes faseforskjell på mer enn null grader; - i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) har en innbyrdes faseforskjell på mer enn 180 grader; - turbinakselen (1) er i gjennomgående materiale eller hul; [0065] The various features described above for turbine shaft (1) for wind turbines can be combined in various designs. For example, the turbine shaft (1) according to the invention can comprise any combination of none or more of the following features; - one or more of the eccentric sections (5); - the first bearing (2a); - the second bearing (2b); - additional stock not described here; - one or more of the eccentric sections (5) which are spherical or cylindrical segments; - the turbine hub flange (8); - at least one of the eccentric sections (5) has a length (I) in the longitudinal direction of the rotor shaft (1) which is different from the length (I) of the other eccentric sections (5). - at least two of the eccentric sections (5) have a mutual phase difference of more than zero degrees; - at least two of the eccentric sections (5) have a mutual phase difference of more than 180 degrees; - the turbine shaft (1) is made of continuous material or hollow;

- andre trekk ved turbinakselen (1) beskrevet i dette dokumentet. - other features of the turbine shaft (1) described in this document.

[0066] Oppfinnelsen er også et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60). Dette systemet vil nå bli beskrevet i mer detalj med henvisning til Fig. 1. [0066] The invention is also a power generation system integrated in a nacelle (60). This system will now be described in more detail with reference to Fig. 1.

[0067] I en utførelse omfatter kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) en rotoraksel (1) for en vindturbin med en første sirkulær seksjon (2a) innrettet til å bli båret av et første lager (2a) som beskrevet ovenfor, i det minste en hydraulisk pumpe (50) som omfatter de en eller flere stemplene (3) og respektive sylindre (4), og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a) ifølge krav 1, hvori det første lageret (2a) støtter den første sirkulære seksjonen (20a). I denne utførelsen er det første lageret (2a) et enkeltmomentlager som vil bære vekten av turbinnavet (7) som omfatter rotorbladene. I denne utførelsen kan turbinens rotoraksel (1) omfatte en hvilken som helst av trekkene til rotorakselen (1) nevnt ovenfor. [0067] In one embodiment, the power generation system integrated in a nacelle (60) comprises a rotor shaft (1) for a wind turbine with a first circular section (2a) arranged to be supported by a first bearing (2a) as described above, at least a hydraulic pump (50) comprising the one or more pistons (3) and respective cylinders (4), and a pump housing (51) comprising the first bearing (2a) according to claim 1, wherein the first bearing (2a) supports the first circular section (20a). In this embodiment, the first bearing (2a) is a single torque bearing which will support the weight of the turbine hub (7) which includes the rotor blades. In this embodiment, the turbine's rotor shaft (1) can comprise any of the features of the rotor shaft (1) mentioned above.

[0068] I følge oppfinnelsen kan også to lagre benyttes, ett på hver side av de eksentriske seksjonene (5) som beskrevet tidligere. I denne utførelsen omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) en rotoraksel (1) for en vindturbin som beskrevet ovenfor, og et pumpehus (51) som omfatter det andre lageret (2b), også beskrevet ovenfor, hvori det andre lageret (2b) støtter den andre sirkulære seksjonen (20b). I denne utførelsen er det første lageret (2a) og det andre lageret (2b) båret av pumpehuset (51) og turbinakselen (1) er støttet av de to lagrene. I denne utførelsen kan turbinens rotoraksel (1) omfatte et hvilken som helst av trekkene til rotorakselen (1) nevnt ovenfor. [0068] According to the invention, two bearings can also be used, one on each side of the eccentric sections (5) as described earlier. In this embodiment, the power generation system integrated in a nacelle (60) comprises a rotor shaft (1) for a wind turbine as described above, and a pump housing (51) comprising the second bearing (2b), also described above, wherein the second bearing (2b) supports the second circular section (20b). In this embodiment, the first bearing (2a) and the second bearing (2b) are supported by the pump housing (51) and the turbine shaft (1) is supported by the two bearings. In this embodiment, the turbine's rotor shaft (1) can comprise any of the features of the rotor shaft (1) mentioned above.

[0069] Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som omfatter en rotoraksel (1) for en vindturbin innrettet i en første ende (A) for direkte å bli tilkoblet et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinbladene, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse (O) til turbinakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene (4) er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til rotorakselen (1), hvori den første sirkulære seksjonen (20a) er innrettet mellom den første enden (A) og den ene eller flere eksentriske seksjoner (5), og videre innrettet til å bæres av et første lager (2a), hvor kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) videre omfatter i det minste en hydraulisk pumpe (50) som omfatter de en eller flere stemplene (3) og respektive sylindre (4), og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a) ifølge krav 1, hvori det første lageret (2a) støtter den første sirkulære seksjonen (20a). [0069] A power generation system integrated in a nacelle (60) comprising a rotor shaft (1) for a wind turbine arranged at a first end (A) to be directly connected to a wind turbine hub (7) carrying the wind turbine blades, where the rotor shaft (1) comprises in a longitudinal direction of the rotor shaft (1); - one or more eccentric sections (5) which are eccentric with respect to an axis of rotation (O) of the turbine shaft (1), in which each of the eccentric sections (5) is adapted to drive one or more pistons (3) in respective cylinders (4) when the rotor shaft (1) rotates about the rotation axis (O), where the cylinders (4) are aligned substantially perpendicular to the rotor shaft (1) for a wind turbine, and - one first circular section (20a) which is circular about the rotation axis (O) to the rotor shaft (1), wherein the first circular section (20a) is arranged between the first end (A) and the one or more eccentric sections (5), and further arranged to be supported by a first bearing (2a), where the power generation system integrated in a nacelle (60) further comprising at least a hydraulic pump (50) comprising the one or more pistons (3) and respective cylinders (4), and a pump housing (51) comprising the first bearing (2a) according to claim 1, wherein the first bearing (2a) supports the first circular se the ction (20a).

[0070] Rotorakselen (1) for en vindturbin som er omfattet av en hvilken som helst av utførelsene av kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) ovenfor kan omfatte en hvilken som helst av trekkene til turbinakselen som beskrevet tidligere i dette dokumentet. [0070] The rotor shaft (1) of a wind turbine comprised by any of the embodiments of the power production system integrated in a nacelle (60) above may comprise any of the features of the turbine shaft as described earlier in this document.

[0071] Kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) omfatter i en utførelse av oppfinnelsen én eller flere hydrauliske motorer (70) innrettet til å drives av den hydrauliske pumpen (50), hvor de hydrauliske motorene (70) omfatter hydrauliske motorhus (71) direkte montert på pumpehuset (51). I Fig. 1 er det vist en hydraulisk motor (70) med et hydraulisk motorhus (71) montert på pumpehuset (51). I illustrasjonen omfatter pumpehuset (51) en hydraulisk integrasjonsflens (100). Det hydrauliske motorhuset (71) er montert på den hydrauliske integrasjonsflensen (100). Den hydrauliske integrasjonsflensen [0071] Power production system integrated in a nacelle (60) comprises in one embodiment of the invention one or more hydraulic motors (70) arranged to be driven by the hydraulic pump (50), where the hydraulic motors (70) comprise hydraulic motor housings (71) directly mounted on the pump housing (51). In Fig. 1, a hydraulic motor (70) is shown with a hydraulic motor housing (71) mounted on the pump housing (51). In the illustration, the pump housing (51) comprises a hydraulic integration flange (100). The hydraulic motor housing (71) is mounted on the hydraulic integration flange (100). The hydraulic integration flange

(100) kan være en integrert del av pumpehuset (51) eller montert ved sveising eller andre festemetoder etter produksjon, som f.eks. fastbolting. (100) can be an integral part of the pump housing (51) or mounted by welding or other fastening methods after production, such as e.g. bolting.

[0072] Det hydrauliske motorhuset (71) kan være festet til den hydrauliske integrasjonsflensen (100) med et hvilket som helst festemiddel, slik som skruer etc. [0072] The hydraulic motor housing (71) can be attached to the hydraulic integration flange (100) with any fastening means, such as screws etc.

[0073] Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen kan den hydrauliske integrasjonsflensen (100) være en integrert del av det hydrauliske motorhuset (71) eller montert ved sveising eller andre festemetoder etter produksjon, som f.eks fastbolting. [0073] According to another embodiment of the invention, the hydraulic integration flange (100) can be an integral part of the hydraulic motor housing (71) or mounted by welding or other attachment methods after production, such as bolting.

[0074] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter pumpehuset (51) to integrasjonsflenser (100) for hver hydrauliske motor (70) innrettet til å bli tilkoblet til en første ende og en andre ende av det hydrauliske motorhuset (71) til den hydrauliske motoren (70). [0074] According to an embodiment of the invention, the pump housing (51) comprises two integration flanges (100) for each hydraulic motor (70) arranged to be connected to a first end and a second end of the hydraulic motor housing (71) of the hydraulic motor ( 70).

[0075] Kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) omfatter i en utførelse av oppfinnelsen en hydraulisk krets mellom den hydrauliske pumpen (50) og de hydrauliske motorene (70). Dette er vist i Fig. 4. Kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) omfatter en hydraulisk høytrykkskrets (80) mellom en høytrykksutgang (ikke vist) på den hydrauliske pumpen (50) og en høytykksinngang (ikke vist) på den hydrauliske motoren (70), hvori hele den hydrauliske kretsen (80) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og motorhusene (71). I en foretrukket utførelse er den hydrauliske høytrykkskretsen (80) også innrettet som kanaler inne i den hydrauliske integrasjonsflensen (100). I tillegg omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) i en utførelse av oppfinnelsen en hydraulisk returkrets (81) mellom en lavtrykksutgang (ikke vist) til den hydrauliske motoren (70) og en lavtrykksinngang (ikke vist) til den hydrauliske pumpen (50). I denne utførelsen utgjør den hydrauliske høytrykkskretsen (80) og den hydrauliske returkretsen (81) en lukket hydraulisk sløyfe. [0075] Power production system integrated in a nacelle (60) comprises in one embodiment of the invention a hydraulic circuit between the hydraulic pump (50) and the hydraulic motors (70). This is shown in Fig. 4. The power production system integrated in a nacelle (60) comprises a high-pressure hydraulic circuit (80) between a high-pressure outlet (not shown) of the hydraulic pump (50) and a high-pressure inlet (not shown) of the hydraulic motor (70) ), in which the entire hydraulic circuit (80) is designed as one or more channels inside the pump housing (51) and the motor housings (71). In a preferred embodiment, the hydraulic high-pressure circuit (80) is also arranged as channels inside the hydraulic integration flange (100). In addition, the power generation system integrated in a nacelle (60) in one embodiment of the invention comprises a hydraulic return circuit (81) between a low pressure output (not shown) of the hydraulic motor (70) and a low pressure input (not shown) of the hydraulic pump (50) . In this embodiment, the hydraulic high-pressure circuit (80) and the hydraulic return circuit (81) form a closed hydraulic loop.

[0076] I følge en utførelse av oppfinnelsen er den hydrauliske høytrykkskretsen (80) utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og inne i en første ende av i det minste én eller flere av motorhusene (71), og en hydraulisk I avtrykks returkrets (81) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og inne i en andre ende motsatt i forhold til den første enden av det ene eller flere av motorhusene (71). [0076] According to one embodiment of the invention, the hydraulic high-pressure circuit (80) is designed as one or more channels inside the pump housing (51) and inside a first end of at least one or more of the motor housings (71), and a hydraulic In the impression return circuit (81) is designed as one or more channels inside the pump housing (51) and inside a second end opposite to the first end of one or more of the motor housings (71).

[0077] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen hvor pumpehuset (51) eller motorhuset (71) omfatter to integrasjonsflenser (100) for hver hydrauliske motor (70) som beskrevet ovenfor, er den hydrauliske høytrykkskretsen (80) innrettet som en eller flere kanaler inne i en første av de to i ntegrasjonsf lensene [0077] According to an embodiment of the invention where the pump housing (51) or motor housing (71) comprises two integration flanges (100) for each hydraulic motor (70) as described above, the hydraulic high-pressure circuit (80) is arranged as one or more channels inside a first of the two integration flanges

(100), og den hydrauliske returkretsen (81) er innrettet som en eller flere kanaler inne i en andre av de to i ntegrasjonsf lensene (100). I denne utførelsen vil høytrykksfluidet fra den hydrauliske pumpen (50) komme inn i den hydrauliske motoren (70) via den første integrasjonsflensen (100) på den ene siden, og komme ut av den hydrauliske motoren (70) på motsatt ende eller side via den andre integrasjonsflensen (100) før den returnerer til den hydrauliske pumpen (50). (100), and the hydraulic return circuit (81) is arranged as one or more channels inside a second of the two integration flanges (100). In this embodiment, the high-pressure fluid from the hydraulic pump (50) will enter the hydraulic motor (70) via the first integration flange (100) on one side, and exit the hydraulic motor (70) on the opposite end or side via the second integration flange (100) before returning to the hydraulic pump (50).

[0078] Den hydrauliske pumpen (50) og de hydrauliske motorene (70) kan ha en fast forskyvning eller en variabel forskyvning for å frembringe et hydraulisk transmisjonssystem med et variabelt utvekslingsforhold. I en utførelse av oppfinnelsen er i det minste en av de hydrauliske motorene (70) en hydraulisk motor med variabel forskyvning. Den hydrauliske pumpen kan ha fast forskyvning, trinnvis forskyvning eller variabel forskyvning. [0078] The hydraulic pump (50) and the hydraulic motors (70) may have a fixed displacement or a variable displacement to produce a hydraulic transmission system with a variable gear ratio. In one embodiment of the invention, at least one of the hydraulic motors (70) is a variable displacement hydraulic motor. The hydraulic pump can have fixed displacement, step displacement or variable displacement.

[0079] Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å begrense de levetidsbeg rensende elementene til drivverket. Det hydrostatisk balanserte stempelet mot overflaten av den eksentriske seksjonen og sylinderen mot sylindertoppen (topplokatoren) er selvjusterende på den sfæriske overflaten og vil fungere optimalt selv ved store nedbøyninger av turbinakselen. [0079] It is an aim of the present invention to limit the life-limiting elements of the drive train. The hydrostatically balanced piston against the surface of the eccentric section and the cylinder against the cylinder top (top locator) is self-aligning on the spherical surface and will work optimally even with large deflections of the turbine shaft.

[0080] I en utførelse av oppfinnelsen er stemplene (3) hydrostatisk balansert mot de eksentriske seksjonene (5) og den korresponderende sylinderen (4) er selvjusterende på den konkave sfæriske overflaten (42) til sylindertoppen (41). [0080] In an embodiment of the invention, the pistons (3) are hydrostatically balanced against the eccentric sections (5) and the corresponding cylinder (4) is self-aligning on the concave spherical surface (42) of the cylinder top (41).

[0081] De levetidsbegrensende Hertziske belastningene unngås ved å benytte hydrostatisk balansering hvor oljetrykket virker direkte på metalloverflaten istedenfor levetidsbegrensende Hertzisk metallisk kontakt. I en utførelse av oppfinnelsen smører fluidet som er satt under trykk inne i stempelet (3) en konkav sfærisk overflate (31) til stempelet (3). [0081] The life-limiting Hertzian loads are avoided by using hydrostatic balancing where the oil pressure acts directly on the metal surface instead of the life-limiting Hertzian metallic contact. In one embodiment of the invention, the fluid pressurized inside the piston (3) lubricates a concave spherical surface (31) of the piston (3).

[0082] I en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset (50) og motorhuset (71) produsert som en integrert del. I denne utførelsen er ikke den hydrauliske integrasjonsflensen (100) nødvendig, og den lukkede hydrauliske kretsen kan løpe direkte inne i den integrerte delen mellom pumpesiden og motorsiden som kanaler inne i husets vegger. [0082] In one embodiment of the invention, the pump housing (50) and the motor housing (71) are produced as an integrated part. In this embodiment, the hydraulic integration flange (100) is not necessary, and the closed hydraulic circuit can run directly inside the integrated part between the pump side and the motor side as channels inside the walls of the housing.

[0083] I en utførelse omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle én eller flere elektriske generatorer (90) direkte montert på pumpehuset (51), og hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor (70). I Fig. 1 er det vist en elektrisk generator montert på pumpehuset (51). I illustrasjonen omfatter pumpehuset (51) den hydrauliske integrasjonsflensen (100) som er benyttet til å sette sammen motorhuset (71) og pumpehuset (51) som beskrevet ovenfor. I denne utførelsen er integrasjonsflensen (100) innrettet til å tilkoble en aksel til en hydraulisk motor til en aksel til en elektrisk generator for å tillate den hydrauliske motoren å drive den elektriske generatoren direkte. Den elektriske generatoren (90) kan festes til den hydrauliske integrasjonsflensen (100) med et hvilket som helst festemiddel, slik som skruer etc. [0083] In one embodiment, the power production system integrated in a nacelle comprises one or more electric generators (90) directly mounted on the pump housing (51), and in which each of the electric generators is directly driven by a hydraulic motor (70). In Fig. 1, an electric generator is shown mounted on the pump housing (51). In the illustration, the pump housing (51) includes the hydraulic integration flange (100) which is used to assemble the motor housing (71) and the pump housing (51) as described above. In this embodiment, the integration flange (100) is adapted to connect a shaft of a hydraulic motor to a shaft of an electric generator to allow the hydraulic motor to drive the electric generator directly. The electric generator (90) can be attached to the hydraulic integration flange (100) with any fastening means, such as screws etc.

[0084] Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å frembringe en integrert nacelleløsning. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset (51) direkte montert på nacellens hovedramme (6). Ifølge en annen utførelse er pumpehuset (51) en integrert del av nacellens hovedramme (6). [0084] It is an aim of the present invention to produce an integrated nacelle solution. According to one embodiment of the invention, the pump housing (51) is directly mounted on the main frame (6) of the nacelle. According to another embodiment, the pump housing (51) is an integral part of the main frame (6) of the nacelle.

[0085] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset (51) direkte montert på et giringssystem [Eng: yaw] på toppen av et vindturbintårn. Dette har den fordelen at det ikke er behov for den konvensjonelle hovedrammen som en mellomliggende komponent, og en mer kompakt og robust nacelleløsning kan frembringes. [0085] According to one embodiment of the invention, the pump housing (51) is directly mounted on a gearing system [Eng: yaw] on top of a wind turbine tower. This has the advantage that there is no need for the conventional main frame as an intermediate component, and a more compact and robust nacelle solution can be produced.

[0086] I følge en utførelse av oppfinnelsen omfatter den hydrauliske pumpen (50) strømningskanaler innrettet langs, eller nær omkretsen til den hydrauliske pumpen (50) som man kan se i Fig. 5. I denne utførelsen av oppfinnelsen omfatter pumpehuset (51) en lavtrykksringmanifold (201) og en høytrykksringmanifold (202) med radius vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, hvori lavtrykksringmanifolden (201) og høytrykksringmanifolden [0086] According to one embodiment of the invention, the hydraulic pump (50) comprises flow channels arranged along, or close to the circumference of the hydraulic pump (50) as can be seen in Fig. 5. In this embodiment of the invention, the pump housing (51) comprises a low-pressure annular manifold (201) and a high-pressure annular manifold (202) with a radius perpendicular to the rotor shaft (1) for a wind turbine, in which the low-pressure annular manifold (201) and the high-pressure annular manifold

(202) er anbragt i motsatte, henholdsvis første- og andre ender av den hydrauliske pumpen (50). I en utførelse strekker én eller flere høytrykkskanaler (202) is placed at opposite, respectively first and second ends of the hydraulic pump (50). In one embodiment, one or more high-pressure channels extend

(204) seg ut fra en høytrykkside av sylindertoppen (41) til høytrykksringmanifolden (202), og én eller flere lavtrykkskanaler (203) strekker seg ut fra en lavtrykkside av sylindertoppen (41) til lavtrykksringmanifolden (204) extends from a high pressure side of the cylinder head (41) to the high pressure ring manifold (202), and one or more low pressure channels (203) extend from a low pressure side of the cylinder head (41) to the low pressure ring manifold

(201). Høytrykksringmanifolden (202) kan i en utførelse kobles til høytrykksiden av en eller flere av de hydrauliske motorene (50) og lavtrykksringmanifolden (201). The high-pressure ring manifold (202) can in one embodiment be connected to the high-pressure side of one or more of the hydraulic motors (50) and the low-pressure ring manifold

(201) kan i en utførelse kobles til lavtrykksiden av en eller flere av de hydrauliske motorene (50), f.eks. ved hjelp av de første og andre i ntegrasjonsf lensene (100) som beskrevet ovenfor. Lavtrykkskanalene (203) og høytrykkskanalene (204) vil i denne utførselen ha en stor radius, noe som sikrer minimal endring av retning forden hydrauliske fluidstrømmen fra lavtrykksiden til høytrykksiden, som igjen fører til lite trykktap. (201) can in one embodiment be connected to the low pressure side of one or more of the hydraulic motors (50), e.g. by means of the first and second integration flanges (100) as described above. The low-pressure channels (203) and the high-pressure channels (204) will in this version have a large radius, which ensures minimal change of direction for the hydraulic fluid flow from the low-pressure side to the high-pressure side, which in turn leads to little pressure loss.

[0087] Ventiler kan benyttes i sylindertoppen (41) for å kontrollere flyten av hydraulisk fluid mellom sylindertoppen (41) og lavtrykkskanalene (203) og høytrykkskanalene (204). [0087] Valves can be used in the cylinder head (41) to control the flow of hydraulic fluid between the cylinder head (41) and the low pressure channels (203) and the high pressure channels (204).

[0088] I Fig. 5 er det bare vist en sylindertopp (41). Imidlertid er sylindrene (4) i en utførelse fordelt i et antall rader som sammenfaller med antallet eksentriske seksjoner (5) for rotorakselen (1) for en vindturbin og med et antall sylindre fordelt i en sirkel om rotorakselen (1) for en vindturbin for hver rad. Dersom det f.eks. er tre eksentriske seksjoner (5) og seks sylindre (4) for hver av seksjonene vil det bli 18 sylindre (4) og 18 sylindertopper (41) tilsammen fordelt rundt om rotoraksel (1) for en vindturbin, som også betyr at det vil være lav- og høytrykkskanaler (203, 204) fordelt rundt rotorakselen (1) for en vindturbin. Det faktiske fordelingsmønsteret kan gjøres på mange forskjellige måter, hvor f.eks. hver lav- og høytrykkskanal (203, 204) kan mate en eller flere sylindertopper (41). [0088] In Fig. 5, only one cylinder top (41) is shown. However, in one embodiment the cylinders (4) are distributed in a number of rows that coincide with the number of eccentric sections (5) of the rotor shaft (1) of a wind turbine and with a number of cylinders distributed in a circle around the rotor shaft (1) of a wind turbine for each advice. If, for example, are three eccentric sections (5) and six cylinders (4) for each of the sections, there will be 18 cylinders (4) and 18 cylinder tops (41) together distributed around the rotor shaft (1) for a wind turbine, which also means that there will be low and high pressure channels (203, 204) distributed around the rotor shaft (1) for a wind turbine. The actual distribution pattern can be done in many different ways, where e.g. each low and high pressure channel (203, 204) can feed one or more cylinder heads (41).

[0089] Et annen fordelaktig trekk med denne utførelsen er styrken på strukturen. Den store diameteren på lav- og høytrykksringmanifoldene (201, 202) og lav- og høytrykkskanalene (203, 204) konstruert for å stå i mot hydraulisk fluidtrykk vil i tillegg ha en stor lastbæringskapasitet. Lastbæringskapasiteten kan dermed benyttes for å bære deler av vindturbinlasten og ta opp pumpekreftene, noe som sikrer optimal utnyttelse av materialet, og som igjen resulterer i et vektoptimalisert design. [0089] Another advantageous feature of this embodiment is the strength of the structure. The large diameter of the low and high pressure ring manifolds (201, 202) and the low and high pressure channels (203, 204) designed to withstand hydraulic fluid pressure will also have a large load carrying capacity. The load-carrying capacity can thus be used to carry parts of the wind turbine load and take up the pumping forces, which ensures optimal utilization of the material, and which in turn results in a weight-optimized design.

[0090] De ulike trekkene beskrevet ovenfor for kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) kan kombineres i ulike utførelser. F.eks. kan kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) ifølge oppfinnelsen omfatte en hvilken som helst kombinasjon av ingen eller flere av de følgende trekkene i tillegg til en av utførelsene av rotorakselen (1) for en vindturbin som beskrevet ovenfor; - den i det minste ene hydrauliske pumpen (50) omfatter den ene eller flere av stemplene (3) og respektive sylindre (4) og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a); - pumpehuset (51) kan omfatte det andre lageret (2b); - den ene eller flere av de hydrauliske motorene (70) omfatter motorhus (71); - den ene eller flere av de hydrauliske motorene (70) montert direkte på pumpehuset (51); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er innrettet som en eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og motorhusene (71); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er innrettet som en eller flere kanaler inne i en første ende av motorhusene (71); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er innrettet som en eller flere kanaler inne i en andre ende av motorhusene (71) motsatt den første enden av motorhusene (71); - den hydrauliske lavtrykksreturkretsen (81); - den i det minste ene av de hydrauliske motorene (70) er en hydraulisk motor med variabel forskyvning; - pumpehuset (51) er direkte montert på giringsdrevet [Eng: yaw] på toppen av vindturbintårnet; - den ene eler flere av de elektriske generatorene (90) er direkte montert på pumpehuset (51); - hver elektriske generator (90) er direkte drevet av en hydraulisk motor (70); - pumpehuset (50) omfatter en sylindertopp (41) festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4); - sylindertoppen (41) har en konkav sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konveks sfærisk overflate (43) eller vice-versa; - den konkave sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konvekse sfæriske overflaten (43) eller vice-versa; - stemplene (3) er hydrostatisk balansert mot de eksentriske seksjonene (5) og de korresponderende sylindrene (4) er selvjusterende på den konkave sfæriske overflaten (42) på sylindertoppen (41); - det trykksatte fluidet inne i stempelet (3) smører en konkav sfærisk overflate (31) til stempelet (3); - pumpehuset (51) omfatter lavtrykksringmanifolden (201) og/eller høytrykksringmanifolden (202); - pumpehuset (51) omfatter den ene eller flere høytrykkskanalene (204) og/eller [0090] The various features described above for the power production system integrated in a nacelle (60) can be combined in various embodiments. E.g. the power production system integrated in a nacelle (60) according to the invention may comprise any combination of none or more of the following features in addition to one of the designs of the rotor shaft (1) for a wind turbine as described above; - the at least one hydraulic pump (50) comprises one or more of the pistons (3) and respective cylinders (4) and a pump housing (51) comprising the first bearing (2a); - the pump housing (51) can comprise the second bearing (2b); - one or more of the hydraulic motors (70) comprise a motor housing (71); - one or more of the hydraulic motors (70) mounted directly on the pump housing (51); - the high pressure hydraulic circuit (80); - the hydraulic high-pressure circuit (80) is arranged as one or more channels inside the pump housing (51) and the motor housings (71); - the hydraulic high-pressure circuit (80) is arranged as one or more channels inside a first end of the engine housings (71); - the hydraulic high-pressure circuit (80) is arranged as one or more channels inside a second end of the motor housings (71) opposite the first end of the motor housings (71); - the hydraulic low pressure return circuit (81); - the at least one of the hydraulic motors (70) is a variable displacement hydraulic motor; - the pump housing (51) is directly mounted on the gear drive [Eng: yaw] on top of the wind turbine tower; - one or more of the electric generators (90) are directly mounted on the pump housing (51); - each electric generator (90) is directly driven by a hydraulic motor (70); - the pump housing (50) comprises a cylinder top (41) attached to the pump housing (51) for each cylinder (4); - the cylinder top (41) has a concave spherical surface (42) and the cylinder (4) has a convex spherical surface (43) or vice-versa; - the concave spherical surface (42) is adapted to move inside the convex spherical surface (43) or vice-versa; - the pistons (3) are hydrostatically balanced against the eccentric sections (5) and the corresponding cylinders (4) are self-aligning on the concave spherical surface (42) of the cylinder top (41); - the pressurized fluid inside the piston (3) lubricates a concave spherical surface (31) of the piston (3); - the pump housing (51) comprises the low pressure ring manifold (201) and/or the high pressure ring manifold (202); - the pump housing (51) comprises one or more high-pressure channels (204) and/or

den ene eller flere av lavtrykkskanalene (203). one or more of the low pressure channels (203).

[0091] Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som illustrert i Fig. 1 har blitt beskrevet. Den integrerte løsningen har mange fordeler over bakgrunnsteknikken slik det allerede har blitt nevnt tidligere. I tillegg til komponentene beskrevet her og vist i figurene, vil det være nødvendig med annen teknologi for å frembringe en vindturbin for kraftproduksjon, slik som f.eks. tårn, turbinblader, yawsystem, reguleringssystem, hydrauliske komponenter og ventiler, osv., slik det vil bli forstått av en fagmann på området. [0091] A power generation system integrated into a nacelle (60) as illustrated in Fig. 1 has been described. The integrated solution has many advantages over the background technology as has already been mentioned earlier. In addition to the components described here and shown in the figures, other technology will be necessary to produce a wind turbine for power production, such as e.g. tower, turbine blades, yaw system, control system, hydraulic components and valves, etc., as would be understood by one skilled in the art.

[0092] Pumpehuset (51) med den integrerte turbinakselen (1) og en eller begge av det første og det andre lageret (2a, 2b) kan i en utførelse av oppfinnelsen brukes hvor en eller flere hydrauliske motorer (70) og en eller flere elektriske generatorer (90) er innrettet på bakken eller nær bakken. I dette tilfellet kan rør eller slanger brukes mellom den hydrauliske pumpen (50) i nacellen og den hydrauliske motoren (70) på bakken eller nær bakken. [0092] The pump housing (51) with the integrated turbine shaft (1) and one or both of the first and second bearings (2a, 2b) can in an embodiment of the invention be used where one or more hydraulic motors (70) and one or more electric generators (90) are arranged on the ground or near the ground. In this case, pipes or hoses can be used between the hydraulic pump (50) in the nacelle and the hydraulic motor (70) on the ground or near the ground.

Claims

1. A rotor shaft (1) for a wind turbine arranged at a first end (A) to be directly connected to a wind turbine hub (7) carrying the wind turbine blades, the rotor shaft (1) comprising in a longitudinal direction the rotor shaft (1); - one or more eccentric sections (5) which are eccentric with respect to an axis of rotation (1) of the rotor shaft (1), in which each of the eccentric sections (5) is adapted to drive one or more pistons (3) in respective cylinders (4) when the rotor shaft (1) rotates about the rotation axis (O), where the cylinders (4) are aligned substantially perpendicular to the rotor shaft (1) for a wind turbine, and - one first circular section (20a) which is circular about the rotation axis (O) to the rotor shaft (1), wherein the first circular section (20a) is arranged between the first end (A) and one or more of the eccentric sections (5), and further arranged to be supported by a first bearing (2a).

2. A rotor shaft (1) for a wind turbine according to claim 1, which comprises a second circular section (20a) arranged in a second end (B) of the rotor shaft (1) for a wind turbine opposite the first end (A) and further arranged for to be carried by a second bearing (2b).

3. A rotor shaft (1) for a wind turbine according to claim 1, in which one or more of the eccentric sections (5) are spherical segments.

4. A rotor shaft (1) for a wind turbine according to claim 1, which comprises at the first end (A) a turbine hub flange (8) arranged to be connected directly to the wind turbine hub (7).

5. A rotor shaft (1) for a wind turbine according to claim 1, wherein at least one of the eccentric sections (5) has a length (I) in the longitudinal direction of the turbine rotor shaft (1) which is different from the length (I) of another of the eccentric sections (5).

6. A rotor shaft (1) for a wind turbine according to claim 1, in which at least two of the eccentric sections (5) have a mutual phase difference of more than 0 degrees.

7. A power generation system integrated in a nacelle (60) comprising a rotor shaft (1) for a wind turbine according to any one of claims 1 to 6, and at least one hydraulic pump (50) comprising the one or more pistons ( 3) and respective cylinders (4), and a pump housing (51) comprising the first bearing (2a) according to claim 1, wherein the first bearing (2a) supports the first circular section (20a).

8. A power production system integrated in a nacelle (60) comprising a rotor shaft (1) for a wind turbine according to claim 7, wherein the pump housing (51) additionally comprises the second bearing (2b) according to claim 2, wherein the second bearing (2b) supports the second circular section (20b).

9. A power generation system integrated in a nacelle (60) comprising one or more hydraulic motors (70) arranged to be driven by the hydraulic pump (50), wherein the hydraulic motors (70) comprise hydraulic motor housings (71) directly mounted on the pump housing (51).

10. A power production system integrated in a nacelle (60) according to claim 9 which comprises a hydraulic high-pressure circuit (80) between a high-pressure outlet of the hydraulic pump (50) and a high-pressure inlet of the hydraulic motor (70), in which the entire hydraulic circuit (80 ) is designed as one or more channels inside the pump housing (51) and the motor housings (71).

11. A power production system integrated in a nacelle (60) according to claim 10, in which the hydraulic high-pressure circuit (80) is designed as one or more channels inside the pump housing (51) and inside a first end of at least one or more of the motor housings (71), and a hydraulic low-pressure return circuit (81) is designed as one or more channels inside the pump housing (51) and inside a second end opposite to the first end of one or more of the motor housings (71).

A power generation system integrated into a nacelle (60) according to any one of claims 9, wherein at least one of the hydraulic motors (70) is a variable displacement motor.

13. A power generation system integrated into a nacelle (60) according to claim 7, wherein the pump housing (51) is directly mounted on a yaw system on top of a wind turbine tower.

14. A power production system integrated in a nacelle (60) according to claim 7 which comprises one or more electric generators (90) directly mounted on the pump housing (51), and in which each of the electric generators is directly driven by a hydraulic motor (70).

15. A power generation system integrated into a nacelle (60) according to claim 7, wherein the pump housing (51) comprises a cylinder head (41) fixedly attached to the pump housing (51) for each cylinder (4), wherein the cylinder head (41) has a concave spherical surface (42) and the cylinder (4) has a convex spherical surface (43) and the concave spherical surface (42) is adapted to move inside the convex spherical surface (43).

16. A power generation system integrated in a nacelle (60) according to claim 15, in which the pistons (3) are hydrostatically balanced against the eccentric sections (5) and the corresponding cylinder (4) is self-aligning on the concave spherical surface (42) of the cylinder top ( 41).

17. A power generation system integrated into a nacelle (60) according to claim 15, wherein a fluid under pressure inside the piston (3) lubricates a concave spherical surface (31) to the piston (3).

18. A power generation system integrated into a nacelle (60) according to claim 10, wherein the pump housing (51) comprises a low-pressure annular manifold (201) and a high-pressure annular manifold (202) with radii perpendicular to the rotor shaft (1) for a wind turbine, wherein the low-pressure annular manifold (201) and the high-pressure ring manifold (202) is placed at opposite, respectively first and second ends of the hydraulic pump (50).

19. A power generation system integrated into a nacelle (60) according to claim 18, wherein one or more high pressure channels (204) extend from the low pressure side of the cylinder head (41) to the high pressure ring manifold (202) and one or more low pressure channels (203) extend from a low pressure side of the cylinder head (41) to the low pressure ring manifold (201).