CN114251230A - 一种快速散热的轴向可调式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电散热技术领域，具体涉及一种快速散热的轴向可调式风力发电机。本发明设计的风向监测装置可以实时监测风向，当风向发生偏斜时，转轴和转动板转动，带动监测弹簧压缩，压力传感器受到压力信号向控制中心发送信号，驱动伸缩缸动作，完成风机方向的调整。设计的散热方式为采用散热板进行风冷，同时当温度升高时，温控组件开启，驱动滑动杆移动，进而开启阀门和水泵，水冷风冷相结合，增强散热效果。

Description

一种快速散热的轴向可调式风力发电机
技术领域
本发明涉及风电散热技术领域，具体涉及一种快速散热的轴向可调式风力发电机。
背景技术
风力发电机组在运行过程中其内部的部件比如发电机、电气元件及动力装置等会产生大量的热量导致内部温度较高。且当风速较快时，需要采取制动措施，防止风力发电机过载损坏，这就会导致风力发电机温度进一步升高，对于直驱机组而言，发电机是风力发电机组的主要发热源，为了保证发电机的性能稳定，需要及时散热。同时风力发电机还需要轴向可调，以提高发电效率，防止风向偏斜导致发电机损坏。
现有技术的发电机散热系统采用的进、出风管路一般都比较长，有些采用软管，但软管存在流动阻力大，且管路易损坏且易老化、可靠性低、维护成本高等缺点；也有一些采用金属管，但金属管外表面温度高，甚至高达80℃以上，存在可能烫伤工作人员的风险，同时高温的金属管还会向机舱散发大量的热，导致发电机进风温度升高，影响发电机散热效果，另外，为了提高散热效果需选用更高风量的散热风机，增大成本和能耗。
虽然以及有多重散热设备，但是这些散热设备结构复杂，且散热效率不能满足多种工况下风力发电机的散热需求。因此设计一种可以根据发电机状态调整散热方式的风力发电机非常有必要
发明内容
针对上述技术背景提到的不足，本发明的目的在于提供一种快速散热的轴向可调式风力发电机。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种快速散热的轴向可调式风力发电机，包括支架、风向监测装置、风机、水冷机构组成，所述支架包括支撑柱，支撑柱上端设置有支撑台，支撑台上表面设置有三个圆周分布的伸缩缸，伸缩缸输出端设置有铰接杆，支撑台上方设置有支撑箱，支撑箱下表面开有内腔，支撑箱上表面开有连通内腔的第一转动孔。
进一步的，所述风向监测装置包括设置在支撑台下表面的监测箱，监测箱上开有第二转动孔，监测箱下表面设置有盖板，第二在转动孔内转动连接有转轴，转轴和盖板转动连接，转轴位于监测箱内部的位设置有两个对称分布的转动板，转动板远离支撑柱的一侧设置有监测弹簧，监测弹簧远离转动板的一端设置有压力传感器，压力传感器固定在监测箱内壁。转轴下端固定连接有风向监测组件。
进一步的，所述所示风机包括设置在支撑箱上方的安装箱，安装箱内部开有安装腔，安装箱上表面设置有若干线性分布的水冷安装槽，安装箱后方侧面设置有若干线性分布的加强筋，安装箱两侧开有散热孔，安装腔内部设置有风力发电机，风力发电机输出轴设置有叶片，风力发电机固定在加强筋上，风力发电机圆柱面上设置有若干圆周分布的散热板，散热板和安装腔内壁连接，安装箱下表面设置有连接轴，连接轴靠近下端的圆柱面上设置有三个圆周分布的铰接座，铰接座和铰接杆配合，连接轴和支撑箱转动连接。
进一步的，所述水冷机构包括设置在安装箱上表面的水箱，水箱靠近叶片的侧面设置有水泵，水泵下表面设置有若干线性分布的阀门，阀门靠近叶片的一侧设置有温控组件，阀门远离叶片的侧面设置有限位箱，阀门下表面设置有喷头，阀门内部滑动连接有滑动杆。阀门、温控组件均设置在水冷安装槽内部。
进一步的，所述阀门上表面开有贯穿阀门的水道，阀门靠近限位箱的侧面开有贯穿阀门的第一通孔，第一通孔内滑动设置有滑动杆，滑动杆远离限位箱的一端设置有滑动板，滑动杆圆柱面上开有第二通孔，滑动杆靠近限位箱的一端设置有限位环，限位环侧面设置有复位弹簧，复位弹簧末端设置有压力开关。限位箱内部开有限位腔。压力开关设置在限位腔内侧壁。
进一步的，所述温控组件内部开有温控内腔，温控内腔上下两侧面开有导风孔，温控内腔远离阀门的侧壁上设置有两个对称分布的圆弧形弹片，风通过圆弧形弹片的弧面从导风孔吹出，圆弧形弹片后侧设置有温控阀，温控阀设置在温控内腔上，温控阀内部开有两个对称分布的蒸发腔，蒸发腔内储存有容易受热蒸发的液体，蒸发腔之间连通有压力腔，压力腔中部开有活动腔，活动腔靠近压力腔的侧壁设置有限位凸台，活动腔远离压力腔的侧面开有连通外界的第三通孔，第三通孔侧壁上设置有两个对称分布的滚珠。第三通孔内设置有推杆，推杆位于活动腔内部的一端设置有密封活塞。
进一步的，所述推杆圆柱面上设置有螺纹槽，螺纹槽和滚珠配合，推杆靠近弹片的一端设置有横杆，横杆两端为圆弧头。
进一步的，所述密封活塞上表面设置有弹簧
进一步的，其特征在于，所述工作方法如下：
S1、风力方向与风向监测组件方向夹角不一致时，产生扭矩驱使转轴转动，带动监测弹簧压缩，压力传感器检测到压力达到预设值向控制中心发出信号；
S2、伸缩缸动作，完成风机转向；
S3、风速较高时，风力发电机采取制动防止风力发电机过载损坏；
S4、制动产生的热量由散热板采用风冷方式散热；
S5、温度持续升高时，热量传递到温控组件，蒸发腔内的液体蒸发；
S6、温控阀的压力腔压力升高，推动推杆和横杆移动，将弹片撑开；
S7、风进入温控内腔将滑动板推动；
S8、阀门和水泵开启，对风机进行水冷进一步增强散热效果，防止发电机损坏。
本发明的有益效果：
1、本发明设计的风向监测装置可以实时监测风向，当风向发生偏斜时，转轴和转动板转动，带动监测弹簧压缩，压力传感器受到压力信号向控制中心发送信号，驱动伸缩缸动作，完成风机方向的调整。
2、本发明设计的散热方式为采用散热板进行风冷，同时当温度升高时，温控组件开启，驱动滑动杆移动，进而开启阀门和水泵，水冷风冷相结合，增强散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的结构示意图；
图2是支架的爆炸示意图；
图3是风向监测装置的结构示意图；
图4是监测箱内部的爆炸示意图；
图5是风机的结构示意图；
图6是风机的下方的结构示意图；
图7是风机后侧的结构示意图；
图8是风机上方的结构示意图
图9是风机局部A的放大示意图；
图10是水冷机构的局部示意图；
图11是阀门的爆炸结构示意图；
图12是阀门的剖视示意图；
图13是温控组件的内部结构示意图；
图14是温控阀的剖视示意图；
图15是温控阀剖视图局部B放大示意图；
图16是温控阀爆炸示意图。
图中标号说明：
1、支架；11、支撑柱；12、支撑台；13、伸缩缸；131、铰接杆；14、支撑箱；141、第一转动孔；142、内腔；2、风向监测装置；21、转轴；211、转动板；212、监测弹簧；213、压力传感器；22、监测箱；221、第二转动孔；222、盖板；23、风向监测组件；3、风机；31、安装箱；311、安装腔；312、水冷安装槽；313、加强筋；314、散热孔；32、散热板；33、风力发电机；34、叶片；35、连接轴；351、铰接座；4、水冷机构；41、水箱；411、水泵；42、阀门；421、水道；422、第一通孔；43、温控组件；431、温控内腔；432、导风孔；433、弹片；434、温控阀；4341、蒸发腔；4342、压力腔；4343、活动腔；4344、限位凸台；4345、第三通孔；4346、滚珠；435、推杆；4351、横杆；4352、圆弧头；4353、密封活塞；4354、弹簧；4355、螺纹槽；44、限位箱；441、限位腔；45、喷头；46、滑动杆；461、滑动板；462、第二通孔；463、限位环；464、复位弹簧；465、压力开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种快速散热的轴向可调式风力发电机，包括支架1、风向监测装置2、风机3、水冷机构4组成。如图1、2、6所示，支架1包括支撑柱11，支撑柱11上端设置有支撑台12，支撑台12上表面设置有三个圆周分布的伸缩缸13，伸缩缸13输出端设置有铰接杆131，支撑台12上方设置有支撑箱14，支撑箱14下表面开有内腔142，支撑箱14上表面开有连通内腔142的第一转动孔141。
如图1、3、4所示，风向监测装置2包括设置在支撑台12下表面的监测箱22，监测箱22上开有第二转动孔221，监测箱22下表面设置有盖板222，第二在转动孔221内转动连接有转轴21，转轴21和盖板222转动连接，转轴21位于监测箱22内部的位设置有两个对称分布的转动板211，转动板211远离支撑柱11的一侧设置有监测弹簧212，监测弹簧212远离转动板211的一端设置有压力传感器213，压力传感器213固定在监测箱22内壁。转轴21下端固定连接有风向监测组件23，风向监测组件23和风向垂直时受力均衡，当不垂直时，则会产生转动力矩，驱使转动板211转动，通过监测弹簧212给压力传感器213压力，当压力达到预设值则提醒控制中心需要转向。
如图1、5、6、7所示，风机3包括设置在支撑箱14上方的安装箱31，安装箱31内部开有安装腔311，安装箱31上表面设置有若干线性分布的水冷安装槽312，安装箱31后方侧面设置有若干线性分布的加强筋313，安装箱31两侧开有散热孔314，安装腔311内部设置有风力发电机32，风力发电机33输出轴设置有叶片34，风力发电机33固定在加强筋313上，风力发电机33圆柱面上设置有若干圆周分布的散热板32，散热板32和安装腔311内壁连接，可辅助固定风力发电机33，并将风力发电机33产生的热量传递出去。安装箱31下表面设置有连接轴35，连接轴35靠近下端的圆柱面上设置有三个圆周分布的铰接座351，铰接座351和铰接杆131配合，连接轴35和支撑箱14转动连接。
如图1-16所示，水冷机构4包括设置在安装箱31上表面的水箱41，水箱41靠近叶片34的侧面设置有水泵411，水泵411下表面设置有若干线性分布的阀门42，阀门42靠近叶片34的一侧设置有温控组件43，阀门42远离叶片34的侧面设置有限位箱44，阀门42下表面设置有喷头45，阀门42内部滑动连接有滑动杆46。阀门42、温控组件43均设置在水冷安装槽312内部。
阀门42上表面开有贯穿阀门42的水道421，阀门42靠近限位箱44的侧面开有贯穿阀门42的第一通孔422，第一通孔422内滑动设置有滑动杆46，滑动杆46远离限位箱44的一端设置有滑动板461，滑动杆46圆柱面上开有第二通孔462，滑动杆46靠近限位箱44的一端设置有限位环463，限位环463侧面设置有复位弹簧464，复位弹簧464末端设置有压力开关465。限位箱44内部开有限位腔441。压力开关465设置在限位腔441内侧壁。当滑动杆46向限位箱44移动时，压力开关465受到压力，启动水泵，滑动杆46上的第二通孔462和水道421对齐，阀门42打开，水流从喷头45喷洒在散热板32上，增强散热能力。
温控组件43内部开有温控内腔431，温控内腔431上下两侧面开有导风孔432，温控内腔431远离阀门42的侧壁上设置有两个对称分布的圆弧形弹片433，风通过圆弧形弹片433的弧面从导风孔432吹出，避免了风力对弹片433的挤压，使弹片433受到较小的推力即可张开。圆弧形弹片433后侧设置有温控阀434，温控阀434设置在温控内腔431上，温控阀434内部开有两个对称分布的蒸发腔4341，蒸发腔4341内储存有容易受热蒸发的液体，蒸发腔4341之间连通有压力腔4342，压力腔4342中部开有活动腔4343，活动腔4343靠近压力腔4342的侧壁设置有限位凸台4344，活动腔4343远离压力腔4342的侧面开有连通外界的第三通孔4345，第三通孔4345侧壁上设置有两个对称分布的滚珠4346。第三通孔4346内设置有推杆435，推杆435圆柱面上设置有螺纹槽4355，螺纹槽4355和滚珠4346配合，推杆435靠近弹片433的一端设置有横杆4351，横杆4351两端为圆弧头4352，可以有效减少对弹片433的破坏。推杆435位于活动腔4343内部的一端设置有密封活塞4353，密封活塞4353上表面设置有弹簧4354。
工作方法如下：
S1、风力方向与风向监测组件23方向夹角不一致时，产生扭矩驱使转轴21转动，带动监测弹簧212压缩，压力传感器213检测到压力达到预设值向控制中心发出信号；
S2、伸缩缸13动作，完成风机3转向；
S3、风速较高时，风力发电机33采取制动防止风力发电机33过载损坏；
S4、制动产生的热量由散热板32采用风冷方式散热；
S5、温度持续升高时，热量传递到温控组件43，蒸发腔4341内的液体蒸发；
S6、温控阀434的压力腔4342压力升高，推动推杆435和横杆4351移动，将弹片433撑开；
S7、风进入温控内腔431将滑动板461推动；
S8、阀门42和水泵411开启，对风机3进行水冷进一步增强散热效果，防止发电机损坏。
工作原理如下：
当风向偏移时，风向监测组件23和风向不垂直，此时风向监测组件23受到的风力会产生偏斜力，驱使转轴21转动，带动转动板211转动，带动监测弹簧212压缩，当压力传感器213检测到压力达到预设值则驱动伸缩缸13伸缩，带动连接轴21转动，使风机3正对风向。当风速过快时，为避免风力发电机33过载损坏，需要采取制动措施，此时会导致风力发电机33过热。热量可通过散热板32进行风冷散热，当温度持续升高时，热量通过安装箱31传递到温控组件43，然后蒸发腔4341的液体受热蒸发，压力腔4342压力增大，将推杆435向外推，此时滚珠4346和螺纹槽4355配合，使推杆435旋转向外伸出，横杆4351将弹片433推开，风进入温控内腔431，风力推动滑动板461，使滑动杆46向后移动，阀门42打开，复位弹簧464压缩，使压力开关465受到压力，水泵411开启，将冷水喷洒在散热板32上，进一步提高散热能力。
有益效果如下：
该装置设计的风向监测装置2可以实时监测风向，当风向发生偏斜时，转轴21和转动板211转动，带动监测弹簧212压缩，压力传感器213受到压力信号向控制中心发送信号，驱动伸缩缸13动作，完成风机3方向的调整。
该装置设计的散热方式为采用散热板32进行风冷，同时当温度升高时，温控组件43开启，驱动滑动杆46移动，进而开启阀门42和水泵411，水冷风冷相结合，增强散热效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种快速散热的轴向可调式风力发电机，包括支架(1)、风向监测装置(2)、风机(3)、水冷机构(4)组成，其特征在于，所述支架(1)包括支撑柱(11)，支撑柱(11)上端设置有支撑台(12)，支撑台(12)上表面设置有三个圆周分布的伸缩缸(13)，伸缩缸(13)输出端设置有铰接杆(131)，支撑台(12)上方设置有支撑箱(14)，支撑箱(14)下表面开有内腔(142)，支撑箱(14)上表面开有连通内腔(142)的第一转动孔(141)。
2.根据权利要求1所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述风向监测装置(2)包括设置在支撑台(12)下表面的监测箱(22)，监测箱(22)上开有第二转动孔(221)，监测箱(22)下表面设置有盖板(222)，第二在转动孔(221)内转动连接有转轴(21)，转轴(21)和盖板(222)转动连接，转轴(21)位于监测箱(22)内部的位设置有两个对称分布的转动板(211)，转动板(211)远离支撑柱(11)的一侧设置有监测弹簧(212)，监测弹簧(212)远离转动板(211)的一端设置有压力传感器(213)，压力传感器(213)固定在监测箱(22)内壁，转轴(21)下端固定连接有风向监测组件(23)。
3.根据权利要求1所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述所示风机(3)包括设置在支撑箱(14)上方的安装箱(31)，安装箱(31)内部开有安装腔(311)，安装箱(31)上表面设置有若干线性分布的水冷安装槽(312)，安装箱(31)后方侧面设置有若干线性分布的加强筋(313)，安装箱(31)两侧开有散热孔(314)，安装腔(311)内部设置有风力发电机(32)，风力发电机(33)输出轴设置有叶片(34)，风力发电机(33)固定在加强筋(313)上，风力发电机(33)圆柱面上设置有若干圆周分布的散热板(32)，散热板(32)和安装腔(311)内壁连接，安装箱(31)下表面设置有连接轴(35)，连接轴(35)靠近下端的圆柱面上设置有三个圆周分布的铰接座(351)，铰接座(351)和铰接杆(131)配合，连接轴(35)和支撑箱(14)转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述水冷机构(4)包括设置在安装箱(31)上表面的水箱(41)，水箱(41)靠近叶片(34)的侧面设置有水泵(411)，水泵(411)下表面设置有若干线性分布的阀门(42)，阀门(42)靠近叶片(34)的一侧设置有温控组件(43)，阀门(42)远离叶片(34)的侧面设置有限位箱(44)，阀门(42)下表面设置有喷头(45)，阀门(42)内部滑动连接有滑动杆(46)，阀门(42)、温控组件(43)均设置在水冷安装槽(312)内部。
5.根据权利要求4所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述阀门(42)上表面开有贯穿阀门(42)的水道(421)，阀门(42)靠近限位箱(44)的侧面开有贯穿阀门(42)的第一通孔(422)，第一通孔(422)内滑动设置有滑动杆(46)，滑动杆(46)远离限位箱(44)的一端设置有滑动板(461)，滑动杆(46)圆柱面上开有第二通孔(462)，滑动杆(46)靠近限位箱(44)的一端设置有限位环(463)，限位环(463)侧面设置有复位弹簧(464)，复位弹簧(464)末端设置有压力开关(465)，限位箱(44)内部开有限位腔(441)，压力开关(465)设置在限位腔(441)内侧壁。
6.根据权利要求4所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述温控组件(43)内部开有温控内腔(431)，温控内腔(431)上下两侧面开有导风孔(432)，温控内腔(431)远离阀门(42)的侧壁上设置有两个对称分布的圆弧形弹片(433)，风通过圆弧形弹片(433)的弧面从导风孔(432)吹出，圆弧形弹片(433)后侧设置有温控阀(434)，温控阀(434)设置在温控内腔(431)上，温控阀(434)内部开有两个对称分布的蒸发腔(4341)，蒸发腔(4341)内储存有容易受热蒸发的液体，蒸发腔(4341)之间连通有压力腔(4342)，压力腔(4342)中部开有活动腔(4343)，活动腔(4343)靠近压力腔(4342)的侧壁设置有限位凸台(4344)，活动腔(4343)远离压力腔(4342)的侧面开有连通外界的第三通孔(4345)，第三通孔(4345)侧壁上设置有两个对称分布的滚珠(4346)，第三通孔(4346)内设置有推杆(435)，推杆(435)位于活动腔(4343)内部的一端设置有密封活塞(4353)。
7.根据权利要求6所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述推杆(435)圆柱面上设置有螺纹槽(4355)，螺纹槽(4355)和滚珠(4346)配合，推杆(435)靠近弹片(433)的一端设置有横杆(4351)，横杆(4351)两端为圆弧头(4352)。
8.根据权利要求6所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机，其特征在于，所述密封活塞(4353)上表面设置有弹簧(4354)。
9.一种快速散热的轴向可调式风力发电机的工作方法，由权利要求1-8任一项所述的一种快速散热的轴向可调式风力发电机执行，其特征在于，所述工作方法如下：
S1、风力方向与风向监测组件(23)方向夹角不一致时，产生扭矩驱使转轴(21)转动，带动监测弹簧(212)压缩，压力传感器(213)检测到压力达到预设值向控制中心发出信号；
S2、伸缩缸(13)动作，完成风机(3)转向；
S3、风速较高时，风力发电机(33)采取制动防止风力发电机(33)过载损坏；
S4、制动产生的热量由散热板(32)采用风冷方式散热；
S5、温度持续升高时，热量传递到温控组件(43)，蒸发腔(4341)内的液体蒸发；
S6、温控阀(434)的压力腔(4342)压力升高，推动推杆(435)和横杆(4351)移动，将弹片(433)撑开；
S7、风进入温控内腔(431)将滑动板(461)推动；
S8、阀门(42)和水泵(411)开启，对风机(3)进行水冷进一步增强散热效果，防止发电机损坏。
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