CN118137746A - 一种风力发电机用冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机技术领域，具体为一种风力发电机用冷却器，包括冷却机仓以及分别设置冷却机仓两端的排风口和离心风机，所述冷却机仓靠近离心风机所在位置的一端连通设置有主动进风口，所述冷却机仓的内部固定设置有密封仓板，所述密封仓板上固定设置有热交换板，所述密封仓板、热交换板与冷却机仓的底部内表面配合形成封闭腔体，所述冷却机仓底部设置有内循环接口；本发明风力发电机用冷却器，能够进行自然冷却，降低冷却器功耗。

Description

一种风力发电机用冷却器

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体为一种风力发电机用冷却器。

背景技术

风力发电机在发电过程中，转子和定子在运转时会产生热量,需要通过冷却系统散热才能保证运行稳定，现有技术下的冷却器例如公开号为CN203086295U的一种大型风力发电机用空-空式冷却器，其中记载：所述的该大型风力发电机用空-空式冷却器采用的换热方式为空-空式换热结构，它包括一台吸入外部环境冷却空气的径向离心风机，壳体总成、吸收发电机散发热量的两台轴向离心风机和接线盒，所述的吸收发电机散发热量的两台轴向离心风机设置在壳体总成右端底部两侧，该两台轴向离心风机经壳体总成内部的管道至壳体总成左端底部的出口形成加热回路，即称为一次风路，所述的吸入外部环境冷却空气的径向离心风机设置在壳体总成左边端部，该径向离心风机经壳体总成内部的管道至壳体总成外形成冷却回路，即称为二次风路。

例如上述文献中记载，为了保证发电机体内部环境，减少空气中的粉尘进入，采用发电机体内部气体自循环的方式进行换热，但现有技术只能通过轴向离心风机驱动发电机体内部的气体循环流动，使得冷却器在使用时功耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机用冷却器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风力发电机用冷却器，包括冷却机仓以及分别设置冷却机仓两端的排风口和离心风机，所述冷却机仓靠近离心风机所在位置的一端连通设置有主动进风口，所述冷却机仓的内部固定设置有密封仓板，所述密封仓板上固定设置有热交换板，所述密封仓板、热交换板与冷却机仓的底部内表面配合形成封闭腔体，所述冷却机仓底部设置有内循环接口，所述封闭腔体通过内循环接口与发电机体内部对接连通，所述封闭腔体远离内循环接口的一侧连通设置有双驱直角风筒，所述双驱直角风筒的另一端垂直向下，且与发电机体内部对接连通，所述双驱直角风筒中设置有轴流扇叶，所述双驱直角风筒的内外部设置有具有离合功能的被动驱动机构。

所述被动驱动机构包括风筒支架、双驱轴、双驱扇叶和从动齿轮，所述风筒支架固定安装在双驱直角风筒的内部，所述风筒支架中转动穿插设置有双驱轴，所述双驱轴的表面固定设置有双驱扇叶，所述双驱轴的上端同轴固定有从动齿轮。

所述双驱直角风筒中旋转密封插设有传动轴，所述传动轴的端部开设有限位矩槽，所述限位矩槽中插设有限位插杆，所述限位插杆在限位矩槽中只能沿着传动轴的轴向移动，所述限位插杆的底部固定设置有驱动齿轮，所述传动轴的表面固定设置有凸环檐，所述凸环檐与所述驱动齿轮之间连接设置有升起拉簧。

所述风筒支架上固定设置有电磁铁模块，所述驱动齿轮与所述从动齿轮相对应，当电磁铁模块通电产生磁力时，能够吸引驱动齿轮下移，使得驱动齿轮与从动齿轮相互啮合；当磁力消失后，驱动齿轮在升起拉簧的弹力作用下上移复位，所述主动进风口的内部设置有被动转盘，所述被动转盘与所述传动轴固定安装，所述被动转盘的表面固定设置有风驱扇叶。

所述主动进风口的内壁表面固定设置有配合壁环，所述配合壁环中固定设置有壁环支架，所述壁环支架中穿插设置有定位立轴，所述定位立轴的下端固定设置有单向堵盘，所述单向堵盘位于配合壁环的下方，能够对配合壁环进行封堵。

所述壁环支架上固定设置有调控气筒，所述调控气筒中气密滑动设置有活塞盘，所述定位立轴的上端与活塞盘固定安装，所述活塞盘与所述壁环支架之间设置有支撑弹簧，所述调控气筒的顶部贯穿开设有进气槽口，所述进气槽口的下部设置有调控堵片，所述调控堵片在弹簧作用下具有弹性上升的趋势，从而使得调控堵片能够对进气槽口进行单向堵封，所述调控堵片中贯穿开设有束流出气孔。

所述被动转盘的上表面中心位置固定设置有摩擦环座，所述摩擦环座外部摩擦接触设置有驱动环盘，当所述驱动环盘旋转时，能够通过驱动摩擦环座转动，所述驱动环盘上固定设置有同步横轴，所述同步横轴的外部限位设置有支撑垂轴，所述支撑垂轴气密穿插经过单向堵盘与壁环支架固定安装。

所述同步横轴上固定设置有棘轮，所述棘轮的外部啮合设置有斜齿条，所述斜齿条的背部设置有支撑背板，所述支撑背板与所述单向堵盘固定安装，所述支撑背板能够对斜齿条进行弹性支撑，通过上述弹性支撑使得斜齿条与棘轮保持相互啮合，仅当斜齿条相对于棘轮上移时，斜齿条才会驱动棘轮旋转。

所述热交换板的上下表面分别设置有导热鳍片，所述双驱直角风筒的外部固定设置有外置电机，所述外置电机的旋转轴气密穿插伸入到双驱直角风筒的内部，与轴流扇叶传动连接。

一种冷却系统，该系统还包括设置在风力发电设备外壳迎风面的进气口以及空气过滤模块，上述位于外壳迎风面的进气口与空气过滤模块连通，空气过滤模块输出空气通过两根管道分别与主动进风口、离心风机连通。

本发明的有益效果是：

本发明风力发电机用冷却器，相较于传统技术下的冷却器，能够进行自然冷却，降低冷却器功耗；在主动进风口进气时，通过被动驱动机构可以同时驱动发电机体内部的热空气在密封仓板、热交换板与冷却机仓配合形成的封闭腔体中循环，使得发电机体内部的热空气通过热交换板与热交换板上方流动的冷空气充分换热，提高自然冷却时的冷却效率；且被动驱动机构具有离合功能，能够在离心风机和外置电机运作进行主动散热时，自动将驱动齿轮和从动齿轮分离，减少双驱扇叶与气流的影响。

通过设置的配合壁环和单向堵盘等结构配合，能够在主动散热时，冷却机仓内部正压大于外界后，将主动进风口关闭，避免离心风机吹入的气流通过主动进风口返回到外界；在离心风机停机的自然散热过程中，当外界气流吹入时，能够将单向堵盘吹开，使得主动进风口进气。通过设置的调控气筒、活塞盘和调控堵片等结构配合，能够在自然散热过程中，当外界吹入气流不稳时，使得单向堵盘被吹开后延迟关闭，减少外界气流吹入时，频繁顶开单向堵盘所产生的损耗。

通过设置的驱动环盘、棘轮和斜齿条等结构配合，能够在单向堵盘上升缓慢关闭过程中，当被动转盘的转速低于一定程度时，反向带动被动转盘旋转，减少被动转盘连带着传动轴出现完全停止旋转的情况，提高传动轴的旋转稳定。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图。

图2为本发明立体半剖示意图。

图3为图2中A区域放大示意图。

图4为图3中C区域放大示意图。

图5为图2中B区域放大示意图。

图6为图5中D区域放大示意图。

图7为本发明传动轴处立体半剖示意图。

图8为图7中E区域放大示意图。

图9为图8中G区域放大示意图。

图10为图7中F区域放大示意图。

图11为图10中H区域放大示意图。

图中：1、冷却机仓；2、排风口；3、离心风机；4、主动进风口；5、密封仓板；6、热交换板；7、内循环接口；8、双驱直角风筒；9、轴流扇叶；801、风筒支架；802、双驱轴；803、双驱扇叶；804、从动齿轮；805、传动轴；806、限位矩槽；807、限位插杆；808、驱动齿轮；809、凸环檐；810、升起拉簧；811、电磁铁模块；812、被动转盘；813、风驱扇叶；401、配合壁环；402、壁环支架；403、定位立轴；404、单向堵盘；405、调控气筒；406、活塞盘；407、支撑弹簧；408、进气槽口；409、调控堵片；410、束流出气孔；411、摩擦环座；412、驱动环盘；413、同步横轴；414、支撑垂轴；415、棘轮；416、斜齿条；417、支撑背板；601、导热鳍片；901、外置电机；10、发电机体。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种风力发电机用冷却器，如图2中所示，包括冷却机仓1以及分别设置冷却机仓1两端的排风口2和离心风机3，离心风机3在停机状态下，气体无法流经离心风机3，冷却机仓1靠近离心风机3所在位置的一端连通设置有主动进风口4，冷却机仓1的内部固定设置有密封仓板5，密封仓板5上固定设置有热交换板6，密封仓板5、热交换板6与冷却机仓1的底部内表面配合形成封闭腔体，冷却机仓1底部设置有内循环接口7，封闭腔体通过内循环接口7与发电机体内部对接连通，如图3中所示，封闭腔体远离内循环接口7的一侧连通设置有双驱直角风筒8，双驱直角风筒8的另一端垂直向下，且与发电机体内部对接连通，双驱直角风筒8中设置有轴流扇叶9，双驱直角风筒8的内外部设置有具有离合功能的被动驱动机构。

如图4中所示，被动驱动机构包括风筒支架801、双驱轴802、双驱扇叶803和从动齿轮804，风筒支架801固定安装在双驱直角风筒8的内部，风筒支架801中转动穿插设置有双驱轴802，双驱轴802的表面固定设置有双驱扇叶803，双驱轴802的上端同轴固定有从动齿轮804。

如图6中所示，双驱直角风筒8中旋转密封插设有传动轴805，传动轴805的端部开设有限位矩槽806，限位矩槽806中插设有限位插杆807，限位插杆807在限位矩槽806中只能沿着传动轴805的轴向移动，限位插杆807的底部固定设置有驱动齿轮808，传动轴805的表面固定设置有凸环檐809，凸环檐809与驱动齿轮808之间连接设置有升起拉簧810。

风筒支架801上固定设置有电磁铁模块811，驱动齿轮808与从动齿轮804相对应，当电磁铁模块811通电产生磁力时，能够吸引驱动齿轮808下移，使得驱动齿轮808与从动齿轮804相互啮合；当磁力消失后，驱动齿轮808在升起拉簧810的弹力作用下上移复位，主动进风口4的内部设置有被动转盘812，被动转盘812与传动轴805固定安装，被动转盘812的表面固定设置有风驱扇叶813，电磁铁模块811的中心位置设置有旋转顶轴，在电磁铁模块811对驱动齿轮808进行磁吸时，通过旋转顶轴顶在驱动齿轮808的下表面，避免驱动齿轮808与电磁铁模块811摩擦接触。

如图10中所示，主动进风口4的内壁表面固定设置有配合壁环401，配合壁环401中固定设置有壁环支架402，壁环支架402中穿插设置有定位立轴403，定位立轴403的下端固定设置有单向堵盘404，单向堵盘404位于配合壁环401的下方，能够对配合壁环401进行封堵。

壁环支架402上固定设置有调控气筒405，调控气筒405中气密滑动设置有活塞盘406，定位立轴403的上端与活塞盘406固定安装，活塞盘406与壁环支架402之间设置有支撑弹簧407，调控气筒405的顶部贯穿开设有进气槽口408，进气槽口408的下部设置有调控堵片409，调控堵片409在弹簧作用下具有弹性上升的趋势，从而使得调控堵片409能够对进气槽口408进行单向堵封，调控堵片409中贯穿开设有束流出气孔410。

被动转盘812的上表面中心位置固定设置有摩擦环座411，摩擦环座411外部摩擦接触设置有驱动环盘412，当驱动环盘412旋转时，能够通过驱动摩擦环座411转动，驱动环盘412上固定设置有同步横轴413，同步横轴413的外部限位设置有支撑垂轴414，支撑垂轴414气密穿插经过单向堵盘404与壁环支架402固定安装。

同步横轴413上固定设置有棘轮415，棘轮415的外部啮合设置有斜齿条416，斜齿条416的背部设置有支撑背板417，支撑背板417与单向堵盘404固定安装，支撑背板417能够对斜齿条416进行弹性支撑，通过上述弹性支撑使得斜齿条416与棘轮415保持相互啮合，支撑背板417中可以设置弹片对斜齿条416进行弹性支撑，斜齿条416不能沿着支撑背板417的长度方向移动，仅当斜齿条416相对于棘轮415上移时，斜齿条416才会驱动棘轮415旋转。

热交换板6的上下表面分别设置有导热鳍片601，双驱直角风筒8的外部固定设置有外置电机901，外置电机901的旋转轴气密穿插伸入到双驱直角风筒8的内部，与轴流扇叶9传动连接。

一种冷却系统，该系统还包括设置在风力发电设备外壳迎风面的进气口以及空气过滤模块，进气口设置在风力发电设备外壳的迎风面，能够在气流吹来时，使得气流具有一定压力，上述位于外壳迎风面的进气口与空气过滤模块连通，空气过滤模块输出空气通过两根管道分别与主动进风口4、离心风机3连通。

本发明在使用时，如图2和图3中所示，冷却机仓1与发电机体10固定安装，且分别通过内循环接口7和双驱直角风筒8与发电机体10的内腔对接连通。

在主动散热时，离心风机3与外置电机901运行，在外置电机901运行时，带动轴流扇叶9旋转，通过与双驱直角风筒8配合，使得发电机体10中的高温气体在密封仓板5、热交换板6与冷却机仓1配合形成的封闭腔体中循环流动，高温气体与热交换板6下部的导热鳍片601充分接触，使得热交换板6上部的导热鳍片601传导发热；离心风机3运行，通过空气过滤模块抽取外界低温空气送入冷却机仓1中，对热交换板6上部的导热鳍片601进行散热。

在自然散热时，离心风机3与外置电机901停机，电磁铁模块811通电产生磁力，吸引驱动齿轮808下移，使得驱动齿轮808与从动齿轮804相互啮合；外界气流通过设备外壳迎风面的进气口吹入，经过空气过滤模块过滤后，进入主动进风口4中，如图5中所示，在风压作用下，单向堵盘404下移开启，如图11中所示，此时支撑弹簧407被压缩。

气流吹开单向堵盘404后，流经风驱扇叶813，带动风驱扇叶813旋转，使得被动转盘812与传动轴805旋转，如图9中所示，传动轴805通过限位矩槽806带动限位插杆807和驱动齿轮808旋转，驱动齿轮808通过啮合带动从动齿轮804旋转，由于驱动齿轮808直径大于从动齿轮804的直径，从而能够使得从动齿轮804以更高的转速旋转，双驱扇叶803同步转动，驱动发电机体10中的高温气体在密封仓板5、热交换板6与冷却机仓1配合形成的封闭腔体中循环流动。同理，通过热交换板6进行热量交换，外界通过主动进风口4吹入的气流对热交换板6上部的导热鳍片601散热。

上述过程中，当气流吹开单向堵盘404，使得单向堵盘404下移时，如图11中所示，活塞盘406同步下移，此时活塞盘406上方空间处于负压状态，调控堵片409下降，使得进气槽口408开启，从而进行均衡进气，不影响单向堵盘404下移活动；在气流消失后，单向堵盘404在支撑弹簧407的弹力下上移复位，此时活塞盘406上方空间处于正压状态，调控堵片409保持关闭，通过束流出气孔410缓慢排气，此时活塞盘406和单向堵盘404表现为缓慢上升，能够在自然散热过程中，当外界吹入气流不稳时，使得单向堵盘404被吹开后延迟关闭，减少外界气流吹入时，频繁顶开单向堵盘404所产生的损耗。

斜齿条416与棘轮415的齿牙倾斜方向如图6中所示，在斜齿条416相较于棘轮415下移，或被动转盘812旋转较快时，通过斜齿条416的弹性回避，使得斜齿条416与棘轮415不会产生相对驱动；当驱动单向堵盘404下移的气流消失后，单向堵盘404在支撑弹簧407的弹力下上移复位时，斜齿条416相较于棘轮415上移，能够带动棘轮415旋转；此时分为两种情况，当被动转盘812在惯性作用下，转速较快时，如图6中所示，此时棘轮415顺时针旋转较快，大于斜齿条416带动棘轮415的旋转速度，此时斜齿条416仍表现为弹性回避；随着摩擦力影响，被动转盘812转速逐渐降低后，棘轮415顺时针旋转速度降低，低于斜齿条416带动棘轮415的旋转速度后，此时斜齿条416在单向堵盘404上升过程中，会反向带动棘轮415旋转，使得被动转盘812被辅助驱动旋转，减少被动转盘812连带着传动轴805出现完全停止旋转的情况，提高传动轴805的旋转稳定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种风力发电机用冷却器，包括冷却机仓（1）以及分别设置冷却机仓（1）两端的排风口（2）和离心风机（3），其特征在于：所述冷却机仓（1）靠近离心风机（3）所在位置的一端连通设置有主动进风口（4），所述冷却机仓（1）的内部固定设置有密封仓板（5），所述密封仓板（5）上固定设置有热交换板（6），所述密封仓板（5）、热交换板（6）与冷却机仓（1）的底部内表面配合形成封闭腔体，所述冷却机仓（1）底部设置有内循环接口（7），所述封闭腔体通过内循环接口（7）与发电机体内部对接连通，所述封闭腔体远离内循环接口（7）的一侧连通设置有双驱直角风筒（8），所述双驱直角风筒（8）的另一端垂直向下，且与发电机体内部对接连通，所述双驱直角风筒（8）中设置有轴流扇叶（9），所述双驱直角风筒（8）的内外部设置有具有离合功能的被动驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述被动驱动机构包括风筒支架（801）、双驱轴（802）、双驱扇叶（803）和从动齿轮（804），所述风筒支架（801）固定安装在双驱直角风筒（8）的内部，所述风筒支架（801）中转动穿插设置有双驱轴（802），所述双驱轴（802）的表面固定设置有双驱扇叶（803），所述双驱轴（802）的上端同轴固定有从动齿轮（804）。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述双驱直角风筒（8）中旋转密封插设有传动轴（805），所述传动轴（805）的端部开设有限位矩槽（806），所述限位矩槽（806）中插设有限位插杆（807），所述限位插杆（807）在限位矩槽（806）中只能沿着传动轴（805）的轴向移动，所述限位插杆（807）的底部固定设置有驱动齿轮（808），所述传动轴（805）的表面固定设置有凸环檐（809），所述凸环檐（809）与所述驱动齿轮（808）之间连接设置有升起拉簧（810）。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述风筒支架（801）上固定设置有电磁铁模块（811），所述驱动齿轮（808）与所述从动齿轮（804）相对应，当电磁铁模块（811）通电产生磁力时，能够吸引驱动齿轮（808）下移，使得驱动齿轮（808）与从动齿轮（804）相互啮合；当磁力消失后，驱动齿轮（808）在升起拉簧（810）的弹力作用下上移复位，所述主动进风口（4）的内部设置有被动转盘（812），所述被动转盘（812）与所述传动轴（805）固定安装，所述被动转盘（812）的表面固定设置有风驱扇叶（813）。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述主动进风口（4）的内壁表面固定设置有配合壁环（401），所述配合壁环（401）中固定设置有壁环支架（402），所述壁环支架（402）中穿插设置有定位立轴（403），所述定位立轴（403）的下端固定设置有单向堵盘（404），所述单向堵盘（404）位于配合壁环（401）的下方，能够对配合壁环（401）进行封堵。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述壁环支架（402）上固定设置有调控气筒（405），所述调控气筒（405）中气密滑动设置有活塞盘（406），所述定位立轴（403）的上端与活塞盘（406）固定安装，所述活塞盘（406）与所述壁环支架（402）之间设置有支撑弹簧（407），所述调控气筒（405）的顶部贯穿开设有进气槽口（408），所述进气槽口（408）的下部设置有调控堵片（409），所述调控堵片（409）在弹簧作用下具有弹性上升的趋势，从而使得调控堵片（409）能够对进气槽口（408）进行单向堵封，所述调控堵片（409）中贯穿开设有束流出气孔（410）。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述被动转盘（812）的上表面中心位置固定设置有摩擦环座（411），所述摩擦环座（411）外部摩擦接触设置有驱动环盘（412），当所述驱动环盘（412）旋转时，能够通过驱动摩擦环座（411）转动，所述驱动环盘（412）上固定设置有同步横轴（413），所述同步横轴（413）的外部限位设置有支撑垂轴（414），所述支撑垂轴（414）气密穿插经过单向堵盘（404）与壁环支架（402）固定安装。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述同步横轴（413）上固定设置有棘轮（415），所述棘轮（415）的外部啮合设置有斜齿条（416），所述斜齿条（416）的背部设置有支撑背板（417），所述支撑背板（417）与所述单向堵盘（404）固定安装，所述支撑背板（417）能够对斜齿条（416）进行弹性支撑，通过上述弹性支撑使得斜齿条（416）与棘轮（415）保持相互啮合，仅当斜齿条（416）相对于棘轮（415）上移时，斜齿条（416）才会驱动棘轮（415）旋转。

9.根据权利要求1所述的一种风力发电机用冷却器，其特征在于：所述热交换板（6）的上下表面分别设置有导热鳍片（601），所述双驱直角风筒（8）的外部固定设置有外置电机（901），所述外置电机（901）的旋转轴气密穿插伸入到双驱直角风筒（8）的内部，与轴流扇叶（9）传动连接。