CN108661866B - 风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机组。根据本发明的风力发电机组，包括相对转动的外轴和内轴，内轴的内壁上沿周向设置有多个散热器，内轴中设置有阻流构件，阻流构件包括挡风布、限定挡风布的外围的边框以及连接边框和内轴的连接件，多个散热器位于边框和内壁之间。据此，能够改善内轴内表面的散热条件，提高冷却效率。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及风力发电机组的冷却结构的改进。
背景技术
风力发电是一种清洁的、可再生的能源，近年来，在我国和世界各地均得到广泛的应用和快速的发展。风力发电机组的轴系主要由主轴承、动轴、定轴等部件组成。风力发电机组运行过程中，主轴承的滚动体和主轴承内圈、主轴承外圈发生相对运动，并通过摩擦产生热量，主轴承温度升高。在没有进行特别设计时，主轴承产生的热量主要通过导热和对流等方式传递至周围空气中。由于自然对流换热的换热系数很小，因此，当环境温度较高，或主轴承载荷较大时，主轴承产生的热量难以转移到空气中，主轴承可能出现超温的问题。主轴承超温会严重影响主轴承的寿命，可能导致主轴承无法满足规定的设计寿命。
对此，有这样一种散热方案：在塔筒下方加装一台离心风机，离心风机吹出来的风经过塔筒到达底座，然后通过动轴孔、定轴孔，进行强制对流换热，带走由主轴承发出的热量。但是，由于动轴孔、定轴孔的对流换热表面的风速较小，因此对流换热系数的提高幅度有限，且由于动轴孔、定轴孔内的散热面积较小，在仅提高动轴孔、定轴孔对流换热系数的情况下，对主轴承冷却效果的提高作用有限。因此，上述方案难以解决在环境温度较高或者机组载荷较大时，主轴承热量不能及时转移到周围空气中，导致主轴承超温的问题。
另外，随着风力发电机组往大型化发展，风力发电机组各元器件发热量越来越大。因此，有必要对风力发电机组的冷却结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的风力发电机组的冷却结构，提高散热效果。
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组，包括相对转动的外轴和内轴，内轴的内壁上沿周向设置有多个散热器，内轴中设置有阻流构件，阻流构件包括挡风布、限定挡风布的外围的边框以及连接边框和内轴的连接件，多个散热器位于边框和内轴的内壁之间。
可选地，多个散热器可通过导热胶粘贴在内轴的内壁上，多个散热器可均匀布置。
可选地，挡风布具有通过拉链开合的裂缝。
可选地，挡风布可被分为多片，相邻的两片挡风布之间通过拉链连接。
可选地，挡风布采用阻燃布。
可选地，连接件为磁力座，磁力座的一端通过磁力吸附在内轴，另一端与边框可拆卸地机械连接。
可选地，边框为环形的钣金件，磁力座的另一端通过螺栓与钣金件连接。
可选地，多个散热器之间留有间隙，边框在对应间隙的位置设有挡片以封堵间隙。
可选地，挡片可包括安装到边框的安装片、与安装片相连并盖住间隙的遮盖部。
可选地，外轴和内轴之间设置有主轴承，多个散热器沿径向与主轴承对应。
根据本发明，从风机吹出来的风遇到阻流构件之后流动受阻，沿着阻流构件表面向边缘流动，被强制引导到散热器，吹过散热器。由此，可增大对流换热表面的风速及扩展对流换热表面的面积，加强对流换热，改善冷却效果，使得在环境温度较高或者机组载荷较大时，热量仍能及时转移出去，保持温度水平在正常的范围内。而且，本发明不限于将主轴承的热量转移出去，也可用于将其他元器件产生的热量转移出去。而且，采用较柔性的挡风布构成阻流作用，能够大幅减轻重量，降低成本，便于制造和安装。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的冷却结构的示意图；
图2是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的冷却结构的另一方向的示意图。
符号说明：
10：内轴，11：第一凸缘，12：第二凸缘，20：阻流构件，21：挡风布，22：边框，23：拉链，24：磁力座，30：散热器，31：间隙，40：主轴承，5：挡片，51：安装片，52：遮盖部，6：压板。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据本发明的实施例的风力发电机组。
风力发电机组包括塔筒、机舱、风力发电机、轴系和叶轮几大部分。其中，塔筒主要起支撑作用，其用于支撑其他部件。机舱包括机舱罩和底座等，其设置在塔筒的顶端。机舱内设置有不同功能的控制柜。风力发电机包括转子和定子。轴系包括定轴、动轴、主轴承等。其中定轴连接在底座上用于支撑其他部件。动轴通过主轴承可转动地设置在定轴上。转子与动轴连接，定子与定轴连接。主轴承可采用滚动轴承，包括外圈、内圈和滚动体。叶轮包括轮毂、叶片和导流罩等。其中，轮毂与风力发电机的动轴连接并带动其转动。叶片设置在轮毂上，导流罩罩设在轮毂上。在一些风力发电机组中，也可以省略轮毂，使叶片直接与转子或动轴连接。
对风力发电机而言，动轴可以伸入定轴内，也可以套设在定轴外。动轴与定轴中处于外侧的一个为外轴，处于内侧的一个为内轴。在本实施例中，以外轴为定轴，内轴为动轴，其伸入外轴内为例进行解释说明。对于外轴为动轴，内轴为定轴的情形，本发明同样适用。
如图1和图2所示，根据本发明的实施例，风力发电机组包括相对转动的外轴(未示出)和内轴10，内轴10的内壁上沿周向设置有多个散热器30，内轴10中设置有阻流构件20，阻流构件20包括挡风布21、限定挡风布的外围的边框22以及连接边框22和内轴10的连接件，多个散热器30位于边框22和内轴10的内壁之间。
根据本实施例，阻流构件20占据了内轴的轴孔，因此当用于冷却的气流从机舱侧(图1中右侧、图2中左侧)或轮毂侧(图1中左侧、图2中右侧)吹过来时，气流遇到阻流构件20之后流动受阻，只能沿着阻流构件20表面向边缘流动，从而被强制引导到散热器30，吹过散热器30。由此，可增大散热器30处的风速及气流流过散热器30的面积，加强对流换热，改善冷却效果，使得在环境温度较高或者机组载荷较大时，热量仍能及时转移出去，保持温度水平在正常的范围内。而且，采用较柔性的挡风布构成阻流作用，能够大幅减轻重量，降低成本，便于制造和安装。
优选地，多个散热器30通过导热胶粘贴在内轴10的内壁上。在此，散热器30可设计成与内轴10内表面一致的弧面，方便进行粘接。而且，散热器30与内轴10内表面通过高导热的胶水粘接，在起到粘接固定功能的同时，可降低散热器与内轴10内表面的导热热阻，而且无需在内轴10上形成安装孔，可避免损伤内轴10。可将多个散热器30均匀布置，使得内轴10内表面受力及散热均匀。在两片散热器30之间存在间隙31，有间隙的原因在于：内轴10内表面有加脂孔，必须要让出加脂的空间，此外连续的一圈散热器也不好加工。散热器30位于阻流构件20和内轴10的内壁之间的间隙中，散热器30与阻流构件20之间可以接触，这样有利于提高气流速度。当内轴内壁公差较大时，为了避免散热器30和阻流构件20相互干涉，宜保留微小间隙。
对于挡风布21的材质没有特别限定，只要能够不让气流透过即可。考虑到安全性能，优选阻燃布。为了便于作业人员进出，挡风布21上可设有通过拉链23开合的裂缝。即，当作业人员需要从机舱进入到轮毂侧时，拉开拉链23，露出裂缝即可通过，十分方便。而且，在挡风布21上设置裂缝和拉链23均较为方便且成本较低。优选地，如图1和图2所示，采用圆形的挡风布21，将其分为六片扇形片，并在相邻的两片挡风布21之间通过拉链23连接。
挡风布21的外缘结合到边框22。边框22优选为环形的钣金件。优选地，可在挡风布21的另一面的外缘设置压板6，将挡风布21夹持在边框22和压板6之间，通过螺栓连接边框22和压板6而将挡风布21结合到边框22。压板6可防止挡风布21褶皱过大，影响安装的美观效果及其实用性。但压板6不是必须的，也可以通过粘接等方式将挡风布21结合到边框22。
连接件的结构形式没有特别限定，只要能够将边框稳定连接到内轴10即可。从装配方便性和针对不同产品型号的适用性角度考虑，连接件优选磁力座24。磁力座24的一端通过磁力吸附在内轴10，另一端与边框可拆卸地机械连接。内轴10上通常设有凸缘，如轮毂侧的第一凸缘11和机舱侧的第二凸缘12，磁力座24的一端可通过磁力吸附在第一凸缘11或第二凸缘12的表面。由于采用较轻、较柔性的布来阻挡气流，因此阻流构件整体重量较轻，因此单个磁力座24的磁性较小也无妨。通过沿周向设置多个磁力座24可以将阻流构件20稳定结合到内轴10。
如前所述，散热器30之间留有间隙31，为了使气流集中到散热器处，提高散热效果，进一步在边框的对应间隙31的位置设有挡片5以封堵间隙31。挡片5可包括安装到边框22的安装片51、与安装片51相连并盖住间隙31的遮盖部52。遮盖部52的不与安装片51相连的端部可不加以约束。当然，也可将遮盖部52的不与安装片51相连的端部连接到内轴10。
下面以对主轴承散热为例说明本发明实施例的工作原理。
如图1和图2所示，外轴和内轴10之间设置有主轴承40，以支撑外轴和内轴10相对转动。主轴承40的滚动体和主轴承内圈、主轴承外圈发生相对运动，通过摩擦产生热量，如果主轴承产生的热量不能顺利转移出去，主轴承可能出现超温的问题，影响寿命。针对此，可在沿径向与主轴承40对应的位置，在内轴10的内壁沿周向设置一圈散热器30。在机组运行过程中，主轴承40发热，主轴承40发出的热量传导至粘接散热片3的导热胶，然后传导至散热片3上。从机舱底座吹过来的风碰到挡风布21后，向四周散开，并穿过安装在内轴10内表面上的散热器30，且穿过内轴10内表面上散热器30的风速较快。气流与散热器30的翅片表面进行热交换，带走散热器30表面的热量，从而实现对主轴承40的冷却。
而且，本发明不限于将主轴承的热量转移出去，也可用于将其他元器件产生的热量转移出去。随着风力发电机组往大型化发展，风力发电机组各元器件发热量越来越大。可将这些元器件的热量传导到内轴处，再通过本发明的冷却结构将热量转移出去。
如上所述，根据本发明，内轴内表面的散热条件得到了极大的改善，相比现有技术，会极大地提高冷却效率，使得在环境温度高或机组载荷大的情况，热量能及时地转移到周围空气中。
虽然已表示和描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对本发明的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种风力发电机组，包括相对转动的外轴和内轴(10)，其特征在于，所述内轴(10)的内壁上沿周向设置有多个散热器(30)，所述内轴(10)中设置有阻流构件(20)，所述阻流构件(20)包括挡风布(21)、限定所述挡风布(21)的外围的边框(22)以及连接所述边框(22)和所述内轴(10)的连接件，所述多个散热器(30)位于所述边框(22)和所述内轴(10)的内壁之间，且所述挡风布(21)具有通过拉链(23)开合的裂缝，
所述多个散热器(30)之间留有间隙(31)，所述边框(22)在对应所述间隙(31)的位置设有挡片(5)以封堵所述间隙(31)。
2.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述多个散热器(30)通过导热胶粘贴在所述内轴(10)的内壁上，所述多个散热器(30)均匀布置。
3.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述挡风布(21)被分为多片，相邻的两片挡风布(21)之间通过拉链(23)连接。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的风力发电机组，其特征在于，所述挡风布(21)采用阻燃布。
5.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述连接件为磁力座(24)，所述磁力座(24)的一端通过磁力吸附在所述内轴(10)，另一端与所述边框(22)可拆卸地机械连接。
6.如权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，所述边框(22)为环形的钣金件，所述磁力座(24)的所述另一端通过螺栓与所述钣金件连接。
7.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述挡片(5)包括安装到所述边框(22)的安装片(51)、与所述安装片(51)相连并盖住所述间隙(31)的遮盖部(52)。
8.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述外轴和所述内轴(10)之间设置有主轴承(40)，所述多个散热器(30)沿径向与所述主轴承(40)对应。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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