CN103850887A - 轮毂冷却装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种轮毂冷却装置，其包含有：一循环风扇组；一导风模组；轮毂冷却装置应用于一风力发电机，风力发电机具有一轮毂、一转轴、一机舱与多个叶片，轮毂设于机舱的一端且相通机舱，轮毂具有一轮毂鼻端，该些叶片耦接于轮毂远离机舱的一端，该些叶片选择性相对转动于轮毂，转轴设于机舱中，并且转轴的一端耦接轮毂与轮毂连动，循环风扇组设于轮毂的轮毂鼻端中，导风模组设于机舱中，并且与转轴连动。轮毂冷却方法包括：循环风扇组使轮毂内空气的循环流动；第一风扇及第二风扇将位于轮毂中的热空气吸入机舱中及将位于机舱中的冷空气排入轮毂中。本发明无须额外设置多余的动力模组，且能降低设于轮毂中的各构件于工作时所产生热能。
Description
技术领域
一种轮毂冷却装置及其方法，尤指一种降低一轮毂的温度的方法与冷却装置。
背景技术
近年环保意识的兴起，造成绿色能源的研发与应用亦成为一项重要的议题，而绿色能源中要以风力发电最具有其代表性。
现有的风力发电应用一风力发电机所产生，该风力发电机具有一塔柱、一机舱、一发电机组与一叶片组。
机舱设于塔柱的顶端，发电机组设于机舱中，叶片组设于机舱的一端，并且叶片组通过一转轴耦接发电机组。
当叶片组受到风力驱动时，转动中的叶片组会进一步驱动发电机组，而使发电机组产生电能。
虽上述的方式能够产生具有环保效益的电能，但现有的风力发电机的高度约为25至100公尺以上，并且具有相当的重量，所以现有的风力发电机于维修时具有难度，而风力发电机的轮毂内构件的损坏频率较高，其因轮毂为一密闭空间，轮毂的内部亦会设置有重要的构件，如角度旋转马达与旋角控制单元，而角度旋转马达与旋角控制单元于作动时所产生的热能亦无法散逸至外部，并且该密闭空间的空气为不流动，同样地亦会造成角度旋转马达与旋角控制单元的热毁损。
如上所述，现有的风力发电机因本身高度、重量等因素，而造成不易维修的条件，并且其散热状况亦不佳，所以如何改善散热状况，以降低维修，就有可以讨论的空间。发明内容
于一实施例，本发明的技术手段在于提供一种轮毂冷却装置，其包含有：
一循环风扇组；
一导风模组；
其中，该轮毂冷却装置应用于一风力发电机，该风力发电机具有一轮毂、一转轴、一机舱与多个叶片，该轮毂设于该机舱的一端，该轮毂相通该机舱，该轮毂具有一轮毂鼻端，该些叶片耦接于该轮毂远离该机舱的一端，该些叶片选择性转动该轮毂，该转轴设于该机舱中，并且该转轴的一端耦接该轮毂，该转轴与该轮毂连动，该循环风扇组设于该轮毂的轮毂鼻端中，该导风模组设于该机舱中，并且与该转轴连动。
于一实施例，本发明又提供一种轮毂冷却方法，其包含有：
一转动的轮毂驱动一循环风扇组，该转动中的循环风扇组使该轮毂内空气的循环流动；以及
设于该机舱中的一第一风扇与一第二风扇将分别将位于该轮毂中的热空气吸入该机舱中，以及将位于该机舱中的冷空气排入该轮毂中。
本发明的有益功效在于：于一风力发电机的机舱与轮毂中分别设有导风模组与循环风扇组，导风模组与循环风扇组分别受到转动中的转轴与轮毂所驱动，而转轴与轮毂间接或直接受到风力所驱动的叶片的驱动，如此于驱动导风模组与循环风扇组时，无须额外设置多余的动力模组。且，导风模组能够将冷空气由机舱中排入轮毂中间，以及热空气由轮毂中吸入机舱，循环风扇组会增加轮毂内空气的循环而减少轮毂内构件局部过热，以达到密闭空间中的空气对流，并能降低设于轮毂中的各构件于工作时所产生热能。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为一风力发电机的立体示意图。
图2为本发明的一种轮毂冷却装置设于一轮毂与一机舱的剖面示意图。
图3为一导风环与一导风模组的局部立体示意图。
图4为导风模组设于机舱的立体示意图。
图5为一带动环的立体示意图。
图6为导风模组的立体示意图。
图7为一循环风扇组的立体示意图。
图8为一具有多个循环风扇单元的循环风扇组立体示意图。
其中，附图标记
1风力发电机
10塔柱
12轮毂
121轮毂鼻端
13叶片
14轮毂密封单元
15角度旋转马达
16旋角控制单元
17转轴
18发电机组
20循环风扇组
200a第一循环风扇单元
200b第二循环风扇单元
201循环风扇叶片固定块
202循环风扇支轴
203循环风扇底座
21导风环
22轮毂流通孔
23密封件
30导风模组
31带动环
310第一半环
311第一凹槽
312第一接合部
313第二半环
314第二凹槽
315第二接合部
316内掣槽
32皮带
33第一风扇
34第二风扇
35第一介面孔
36第二介面孔
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
请配合参考图1所示，本发明是一种轮毂冷却装置，其应用于一风力发电机1，该风力发电机1具有一塔柱10、一机舱11、一轮毂12、多个叶片13、多个轮毂密封单元14、多个角度旋转马达15、多个旋角控制单元16、一转轴17与一发电机组18。
机舱11设于塔柱10的顶端。
轮毂12设于机舱11的一端。
该些叶片13耦接于轮毂12远离机舱11的一端。
各轮毂密封单元14设于叶片13与轮毂12之间，以避面外在的湿气侵入内部，或者内部的润滑油渗漏至外部。
各角度旋转马达15设于各轮毂密封单元14与轮毂12之间，以控制各叶片13的面对来风时的角度。
各旋角控制单元16设于轮毂12中，并电性耦接该些角度旋转马达15，以控制该些角度旋转马达15。
转轴17设于机舱11中，并且转轴17的一端耦接轮毂12。
发电机组18设于机舱11中，并且发电机组18耦接转轴17的另端。
请配合参考图2所示，轮毂冷却装置具有一循环风扇组20、一导风环21、多个轮毂流通孔22、一导风模组30、一第一介面孔35与一第二介面孔36。
循环风扇组20设于轮毂12的轮毂鼻端121中，并且与该轮毂12连动且与该转轴17同心转动，并且远离机舱11的一端，循环风扇组20具有具有一第一循环风扇单元200a，第一循环风扇单元200a为一螺旋式叶片。
请配合参考图3所示，导风环21设于轮毂12中，并且相邻于机舱11的一端，导风环21的环壁相对于轮毂12的壁面呈一角度倾斜，该倾斜角度为30至75度。
轮毂流通孔22设于轮毂12的一端，并且相邻于机舱11，并且位于导风环21及一密封件23所环绕的区域中，轮毂流通孔22呈一环状分布。
请配合参考图4所示，导风模组30设于机舱11中，并且相邻于轮毂12的一端，导风模组30具有一带动环31、二皮带32、一第一风扇33与一第二风扇34。
请配合参考图5所示，带动环31具有一第一半环310与一第二半环313，第一半环310的一面具有二第一凹槽311，第一半环310的二侧边分别具有一第一接合部312，第二半环313的一面具有二第二凹槽314，第二半环313的二侧边分别具有一第二接合部315，第二半环313的另一面具有一内掣槽316。
第一接合部312与第二接合部315通过固定件相互耦接，以使第一半环310与第二半环313结合为一环体，二第一凹槽311与二第二凹槽314相互结合，以形成二环槽。
如图3与图6所示，带动环31套设于转轴17，二皮带32分别环设于上述的环槽、第一风扇33与第二风扇34，此外，带动环31亦能够一体成形，第一风扇33的扇叶的偏转角度相反于第二风扇34的扇叶，以第一风扇33为吸气风扇，第二风扇34为排气风扇，或者若第一风扇33为排气风扇，第二风扇34为吸气风扇。
内掣槽316与转轴17相互卡掣，举例而言，转轴17相对应内掣槽316的位置处具有一卡块，该卡块与内掣槽316相互卡掣，故当转轴17转动时，带动环31亦会随着转轴17转动。
第一介面孔35与第二介面孔36分别设于机舱11的一端，并且相邻于轮毂12，第一介面孔35与第二介面孔36相对设置，并且第一介面孔35与第二介面孔36分别选择性相通与其对应的轮毂流通孔22，而且第一介面孔35位于轮毂流通孔22与第一风扇33之间，以及第二介面孔36位于轮毂流通孔22与第二风扇34之间。
当一风力驱动该些叶片13时，该些叶片13驱动轮毂12，以使轮毂12随之转动，转动中的轮毂12带动转轴17，而转动的轮毂12亦会转动循环风扇组20，该循环风扇组20与该转轴17同心转动。
转动中的循环风扇组20会增加轮毂12内空气的循环而减少轮毂12内构件局部过热。
转动中的转轴17通过二皮带32，以驱动第一风扇33与第二风扇34，承上所述，若第一风扇33为吸气风扇时，第二风扇34为排气风扇，则第一风扇33通过轮毂流通孔22与第一介面孔35，而将位于轮毂12中的热空气吸入机舱11中，第二风扇34通过第二介面孔36与轮毂流通孔22，而将位于机舱11中的冷空气排入轮毂12中。
反之，若第一风扇33为排气风扇，第二风扇34为吸气风扇时，则第一风扇33将位于机舱11中的冷空气排入轮毂12中，第二风扇34将位于轮毂12中的热空气吸入机舱11中。
如上所述，藉由机舱11与轮毂12中的冷空气与热空气的流动，藉此降低设于轮毂12中的各构件于工作时所产生热能，以达到于密闭空间中的散热。
请配合参考图7与图8所示，循环风扇组20的另一实施例，循环风扇组20更具有至少一第一循环风扇单元200a与至少一第二循环风扇单元200b、一循环风扇支轴202；循环风扇支轴202的一端具有一循环风扇底座203，循环风扇支轴202的另端具有一循环风扇叶片固定块201；该循环风扇单元200a、200b具有相同结构及结合孔，可互相偶接。
如图2、图7与图8所示，第一循环风扇单元200a的循环风扇底座203耦接于轮毂12的轮毂鼻端121中，若循环风扇单元为多个，则在第一循环风扇单元200a的另一侧更可以偶接至少一第二循环风扇单元200b再以叶片固定块201固定联结。
本发明提供的一种轮毂冷却方法，其包含有：
如图2所示，一风力发电机的轮毂12受到叶片的带动，而使轮毂12转动时，设于该轮毂12中的循环风扇组20会增加轮毂12内空气的循环而减少轮毂12内构件局部过热。
位于机舱11中的第一风扇33与第二风扇34则会产生一吸气与一排气的作动，若第一风扇33为吸气的动作，则第一风扇33可通过第一介面孔35与轮毂流通孔22，而将轮毂12的热空气吸入机舱11中，若第二风扇34为排气的动作，则第二风扇34可通过第二介面孔36与轮毂流通孔22，将机舱11中的冷空气排入轮毂12中；反之，若第一风扇33为排气风扇，第二风扇34为吸气风扇，则第一风扇33可通过第一介面孔35与轮毂流通孔22，而将机舱11中的冷空气排入轮毂12中，第二风扇34可通过第二介面孔36与轮毂流通孔22，而将轮毂12的热空气吸入机舱11中；而且，转动的循环风扇组20具有增加轮毂12内空气的循环而减少轮毂12内电控装置局部过热，故可冷却位于轮毂12内构件。
综合上述，本发明于一风力发电机的机舱与轮毂中分别设有导风模组30与循环风扇组20，导风模组30与循环风扇组20分别受到转动中的转轴17与轮毂12所驱动，而转轴17与轮毂12间接或直接受到风力所驱动的叶片13的驱动，如此于驱动导风模组30与循环风扇组20时，无须额外设置多余的动力模组。
导风模组30能够将冷空气由机舱11中排入轮毂12中间，以及热空气由轮毂12中吸入机舱11，循环风扇组20会增加轮毂12内空气的循环而减少轮毂12内构件局部过热，以达到密闭空间中的空气对流，并能降低设于轮毂12中的各构件于工作时所产生热能。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (25)
1.一种轮毂冷却装置，其特征在于，包含有：
一循环风扇组；
一导风模组；
其中，该轮毂冷却装置应用于一风力发电机，该风力发电机具有一轮毂、一转轴、一机舱与多个叶片，该轮毂设于该机舱的一端，该轮毂相通该机舱，该轮毂具有一轮毂鼻端，该些叶片耦接于该轮毂远离该机舱的一端，并且该转轴的一端耦接该轮毂，该转轴与该轮毂连动，该循环风扇组设于该轮毂的轮毂鼻端中，该导风模组设于该机舱中，并且与该转轴连动。
2.如权利要求1所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该导风模组具有一带动环、二皮带、一第一风扇与一第二风扇，该带动环套设于该转轴，该二皮带分别绕带动环、该第一风扇与该第二风扇。
3.如权利要求2所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该带动环为一体成型的环体。
4.如权利要求2所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该带动环的一面具有一内掣槽，该内掣槽与该转轴相卡掣。
5.如权利要求2所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该带动环具有一第一半环与一第二半环，该第一半环与该第二半环相互耦接，该第一半环的周面具有二第一凹槽，该第二半环的周面具有二第二凹槽，该二第一凹槽与该二第二凹槽相结合，以形成二环槽。
6.如权利要求5所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该第一半环的侧边具有二第一接合部，该第二半环的侧边具有二第二接合部，该二第一接合部与该二第二接合部相互耦接，以使该第一半环与该第二半环形成一环体。
7.如权利要求6所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该第二半环的另一面具有一内掣槽，该内掣槽与该转轴相卡掣。
8.如权利要求2所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该第一风扇的扇叶的偏转角度相反于该第二风扇的扇叶。
9.如权利要求1所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该循环风扇组具有一至少一循环风扇单元；在第一循环风扇单元的另一侧更可以偶接至少一第二循环风扇单元再以叶片固定块固定联结。
10.如权利要求9所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该循环风扇单元为一螺旋式风扇。
11.如权利要求9所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该循环风扇组具有一循环风扇支轴，该循环风扇支轴的一端具有一循环风扇底座，该循环风扇支轴的另端具有一循环风扇叶片固定块。
12.如权利要求9所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该循环风扇组与该转轴同心转动。
13.如权利要求1所述的轮毂冷却装置，其特征在于，进一步具有一导风环，该导风环设于该轮毂中，并且相邻于该机舱的一端。
14.如权利要求13所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该导风环的环壁相对于该轮毂的壁面呈一角度倾斜。
15.如权利要求13所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该倾斜角度为30至75度。
16.如权利要求13所述的轮毂冷却装置，其特征在于，进一部具有多个轮毂流通孔，该些轮毂流通孔设于该轮毂的一端，并且相邻于该机舱，并且位于该导风环所环绕的区域中。
17.如权利要求16所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该些轮毂流通孔呈一环状分布。
18.如权利要求16所述的轮毂冷却装置，其特征在于，进一步具有一第一介面孔与一第二介面孔，该第一介面孔与该第二介面孔分别设于该机舱的一端，并且相邻于该轮毂，该第一介面孔与该第二介面孔分别选择性相通与其对应的轮毂流通孔。
19.如权利要求18所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该第一介面孔与该第二介面孔相对设置。
20.如权利要求2所述的轮毂冷却装置，其特征在于，该第一风扇相对于该第一介面孔，该第二风扇相对于该第二介面孔。
21.一种轮毂冷却方法，其特征在于，包含有：
一转动的轮毂驱动一循环风扇组，该转动中的循环风扇组使该轮毂内空气的循环流动；以及
设于该机舱中的一第一风扇与一第二风扇将分别将位于该轮毂中的热空气吸入该机舱中，以及将位于该机舱中的冷空气排入该轮毂中。
22.如权利要求21所述的轮毂冷却方法，其特征在于，该第一风扇与该第二风扇与一转轴连动，该转轴与该轮毂连动。
23.如权利要求21所述的轮毂冷却方法，其特征在于，该轮毂由多个叶片所驱动，该些叶片由一风力所驱动。
24.如权利要求21所述的轮毂冷却方法，其特征在于，该轮毂的轮毂鼻端中具有一循环风扇组，并且该循环风扇组与该轮毂连动，并且与该转轴同心转动，该转动中的循环风扇组会增加轮毂内空气的循环而减少轮毂内构件局部过热。
25.如权利要求21所述的轮毂冷却方法，其特征在于，若该第一风扇为一排气风扇，该第二风扇为一吸气风扇，该第一风扇通过一第一介面孔与一轮毂流通孔，而将该机舱中的冷空气排入该轮毂中，该第二风扇通过一第二介面孔与该轮毂流通孔，而将该轮毂的热空气吸入该机舱中，或者若该第一风扇为一吸气风扇，该第二风扇为一排气风扇，该第一风扇通过该第一介面孔与一轮毂流通孔，而将该轮毂的热空气吸入该机舱中，该第二风扇通过该第二介面孔与该轮毂流通孔，而将该机舱中的冷空气排入该轮毂中。
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