CN217538905U - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机，能够提高冷却效率与发电效率。风力发电机包括：机舱，具有发电机；螺旋桨部件，设置在所述机舱上，并绕旋转轴为中心旋转；冷却流路，通过所述发电机与所述螺旋桨部件，以供冷媒通过；以及驱动部件，设置于所述机舱内，以驱动所述冷媒在所述冷却流路中流通。

Description

风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机。

背景技术

近年来，为了可确保对于更多的人负担得起、可靠、可持续且先进的能源的存取，正在进行与对能源的效率化作贡献的提高能源效率的研究开发。

可是，在提高能源效率的技术中，风力发电机的冷却效率是课题。例如，在现有技术中，风力发电机具备设有发电机的机舱、以及连接发电机且可经由风力而旋转的风车。其中，作为发电机的冷却结构，可列举为经由通过发电机中的定子的冷却配管来供冷媒流通、或者经由设置在发电机附近的散热器来与往风力发电机的后方流动的风进行热交换。然而，这些冷却结构大致上都在风力发电机的内部且位在发电机的附近，无法有效地将发电机的热往外发散，因此导致整体的冷却效率不佳，进而影响风力发电机的发电效率。

本实用新型为了解决所述课题而以达成提高能源效率为目的，进而有助于能源的效率化，以期能够提高可再生能源在能源总结构中的比重，逐步淘汰污染严重的化石能源。

实用新型内容

本实用新型提供一种风力发电机，能够提高冷却效率与发电效率。

本实用新型提供一种风力发电机，包括：机舱，具有发电机；螺旋桨部件，设置在所述机舱上，并绕旋转轴为中心旋转；冷却流路，通过所述发电机与所述螺旋桨部件，以供冷媒通过；以及驱动部件，设置于所述机舱内，以驱动所述冷媒在所述冷却流路中流通。

在本实用新型的一实施例中，所述螺旋桨部件为所述风力发电机的风车部件，且作为所述螺旋桨部件的所述风车部件连接所述发电机并经由旋转而驱动所述发电机发电。

在本实用新型的一实施例中，所述螺旋桨部件包括轮毂与从所述轮毂往外侧延伸的多个叶片，所述轮毂与各个所述叶片之间的连接部设有所述冷却流路的冷媒入口部与冷媒出口部。

在本实用新型的一实施例中，所述风力发电机还包括：冷媒排出部件，设置于所述机舱内，以将通过各个所述叶片的所述冷却流路中的冷媒排出。

在本实用新型的一实施例中，各个所述叶片各自设有第一流路以及流路体积比所述第一流路少的第二流路来作为所述冷却流路的一部分。

在本实用新型的一实施例中，所述第一流路与所述第二流路的入口部与出口部各自设有在所述冷媒流经时的压力到达预定的压力阈值以上时打开的逆止阀，且设于所述第二流路的所述逆止阀的压力阈值比设于所述第一流路的所述逆止阀的压力阈值低。

在本实用新型的一实施例中，所述第一流路与所述第二流路的入口部与出口部各自设有经由通电而能够取得开放状态或关闭状态的电磁阀。

基于上述，在本实用新型的风力发电机中，冷却流路通过发电机与螺旋桨部件，以供冷媒通过，而驱动部件驱动冷媒在冷却流路中流通。如此，在冷媒通过接受风力而旋转的螺旋桨部件时，冷媒能够经由螺旋桨部件来与大气进行热交换，经由流经螺旋桨部件的冷风进行散热，且经由螺旋桨部件的旋转而提升散热效能，从而散热后的冷媒在通过发电机时能够更有效地对发电机进行冷却，由此提高风力发电机的发电效率。据此，本实用新型的风力发电机能够提高冷却效率与发电效率。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施例的风力发电机的结构示意图；

图2是图1所示的风力发电机的冷却流路示意图；

图3是本实用新型的第二实施例的风力发电机的结构示意图；

图4是图3所示的风力发电机在区域A的冷却流路示意图；

图5是图3所示的风力发电机的冷却流路的控制示意图。

附图标记说明：

100、100A：风力发电机；

110：机舱；

112：发电机；

120：螺旋桨部件；

122：连接轴；

124：轮毂；

126：叶片；

126a：第一流路；

126b：第二流路；

128：轴承；

130、130A：冷却流路；

131：第一流路区段；

133：第二流路区段；

135：第三流路区段；

137：第四流路区段；

139：第五流路区段；

140：驱动部件；

150：风车部件；

160：冷媒排出部件；

C：冷媒；

I：冷媒入口部；

I1、I2：入口部；

L：旋转轴；

O：冷媒出口部；

O1、O2：出口部；

R：储存部；

V1、V2：逆止阀。

具体实施方式

现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。其中，图1是本实用新型的第一实施例的风力发电机的结构示意图，图2是图1所示的风力发电机的冷却流路示意图，图3是本实用新型的第二实施例的风力发电机的结构示意图，图4是图3所示的风力发电机在区域A的冷却流路示意图，图5是图3所示的风力发电机的冷却流路的控制示意图。以下搭配图1与图2说明本实用新型的第一实施例的风力发电机100的具体结构，且搭配图3至图5说明本实用新型的第二实施例的风力发电机100A的具体结构，但此仅为其中一些示例，本实用新型不以此为限制，其可依据需求调整。

请先参考图1，在本实用新型的第一实施例中，风力发电机100包括机舱110、螺旋桨部件120、冷却流路130、以及驱动部件140。机舱110具有发电机112。螺旋桨部件120设置在机舱110上，并绕旋转轴L为中心旋转。冷却流路130通过发电机112与螺旋桨部件120，以供冷媒C(绘示于图2中)通过。驱动部件140设置于机舱110内，以驱动冷媒C在冷却流路130中流通。其中，所述冷媒C例如是冷却油，所述驱动部件140例如是油泵(oil pump)。然而，本实用新型不以此为限制，其可依据需求调整。

具体来说，在本实施例中，如图1与图2所示，螺旋桨部件120为风力发电机100的风车部件150，且作为螺旋桨部件120的风车部件150通过连接轴122连接发电机112并经由旋转而驱动发电机112发电。也就是说，以风力发电机100中用于经由风力而旋转来驱动发电机112发电的风车部件150作为供冷媒C流通来进行冷却的螺旋桨部件120，能够同时兼顾发电效率与冷却效率。然而，在其他未示出的实施例中，螺旋桨部件120也可以是有别于连接发电机112而用于发电的风车部件150的另一螺旋桨，而在此情况下，螺旋桨部件120不限于连接发电机112，只要冷却流路130能够供冷媒C通过螺旋桨部件120与发电机112即可，本实用新型不以此为限制。

进而，在本实施例中，如图1与图2所示，螺旋桨部件120(例如是风车部件150)包括轮毂124与从轮毂124往外侧延伸的多个叶片126。轮毂124连接前述的连接轴122，多个叶片126优选为对称设置。其中，轮毂124与各个叶片126之间的连接部设有冷却流路130的冷媒入口部I与冷媒出口部O。在冷却流路130中流通的冷媒C从对应的冷媒入口部I流入位在叶片126中的冷却流路130，且从对应的冷媒出口部O流出位在叶片126中的冷却流路130。如此，冷却流路130经过各个叶片126来供冷媒C流通，能够抑制各个叶片126因重量不平衡而在旋转时产生晃动，进而提升操作的安定感。然而，本实用新型不限制螺旋桨部件120的具体结构，也不限制冷却流路130流经螺旋桨部件120的位置(即，不限于在各个叶片126中都设有冷却流路130)，其可依据需求调整。

更进一步地说，在本实施例中，如图2所示，冷却流路130包括从设置在机舱110中的储存部R通过驱动部件140往螺旋桨部件120(即风车部件150)的连接轴122所用的轴承128的第一流路区段131、从轴承128沿着连接轴122往各个叶片126的冷媒入口部I的第二流路区段133、从各个叶片126的冷媒入口部I往对应的冷媒出口部O的第三流路区段135、从各个叶片126的冷媒出口部O往轮毂124的第四流路区段137、以及从轮毂124沿着连接轴122往发电机112(示出于图1中)的第五流路区段139，而发电机112中可另设有流路区段供冷媒C从发电机112往储存部R流动，或者将发电机112设置在储存部R中，从第五流路区段139流往发电机112的冷媒C直接流入储存部R中。由此，冷媒C经由驱动部件140的驱动而在冷却流路130的上述流路区段中循环。然而，本实用新型不限制冷却流路130与储存部R的具体实施方式，其可依据需求调整。

如此，在冷媒C通过接受风力而旋转的螺旋桨部件120时，冷媒C能够经由螺旋桨部件120来与大气进行热交换，经由流经螺旋桨部件120的冷风进行散热，且经由螺旋桨部件120的旋转而提升散热效能，从而散热后的冷媒C在通过发电机112时能够更有效地对发电机112进行冷却，由此提高风力发电机100的发电效率。并且，螺旋桨部件120中的冷媒C能够增加螺旋桨部件120的重量，在因安全考量而需在强风下停止旋转(即，风力发电机100的切断机制)时，能够减少实施切断机制时用以抑制螺旋桨部件120旋转所需的力，而能够更容易地实施切断机制来停止螺旋桨部件120的旋转，并能够提高螺旋桨部件120的耐久性。较佳地，当以风力发电机100中的风车部件150作为螺旋桨部件120时，除了能够同时兼顾发电效率与冷却效率之外，螺旋桨部件120(即，风车部件150)具有相当的重量，更能够在强风下实施切断机制来停止旋转。据此，风力发电机100能够提高冷却效率与发电效率。

请参考图3，在本实用新型的第二实施例中，风力发电机100A类似于如图1与图2所示出的第一实施例的风力发电机100，包括如前所述的机舱110、螺旋桨部件120(即，风车部件150)、以及驱动部件140，螺旋桨部件120包括连接轴122、轮毂124、以及多个叶片126，且冷却流路130流经连接轴122、轮毂124、以及各个叶片126。由此，第二实施例的风力发电机100A与前述第一实施例的风力发电机100的主要差异在于，第二实施例的风力发电机100A所设置的冷却流路130A与第一实施例的风力发电机100所设置的冷却流路130不同。然而，第二实施例的风力发电机100A的其他部分也可以依据需求采用有别于第一实施例的风力发电机100的其他部分的设置，本实用新型不以此为限制，其可依据需求调整。

详细来说，如图3与图4所示，在本实施例中，螺旋桨部件120的各个叶片126各自设有第一流路126a以及流路体积比第一流路126a少的第二流路126b来作为冷却流路130A的一部分。并且，第一流路126a与第二流路126b的入口部I1、I2与出口部O1、O2各自设有在冷媒C(绘示于图4中)流经时的压力到达预定的压力阈值以上时打开的逆止阀V1、V2(图4中以示出其中一个叶片126中的第一流路126a与第二流路126b的入口部I1、I2所设的逆止阀V1、V2为例)，且设于第二流路126b的逆止阀V2的压力阈值比设于第一流路126a的逆止阀V1的压力阈值低。

也就是说，在第一实施例中作为冷却流路130的一部分而通过叶片126的第三流路区段135(在图1中示出)采用单通道，而在第二实施例中以双通道(即，第一流路126a与第二流路126b)取代第三流路区段135来作为冷却流路130A的一部分。第一流路126a与第二流路126b各自设有对应的入口部I1、I2与出口部O1、O2，且在入口部I1、I2与出口部O1、O2各自设有对应的逆止阀V1、V2。其中，流路体积大的第一流路126a例如是流路距离较长，流路体积小的第二流路126b例如是流路距离较短(如图3所示)，但也可以是从截面积上调整流路体积的大小。并且，逆止阀V1、V2例如是弹簧与球体的组合，其中压力阈值低的逆止阀V2例如是弹簧的弹性小，压力阈值高的逆止阀V1例如是弹簧的弹性大(如图4所示)。然而，本实用新型并不限制第一流路126a与第二流路126b以及逆止阀V1、V2的具体结构，其可依据需求调整。

由此可知，在本实施例中，当在冷却流路130A中流通的冷媒C从如前所述的第一流路区段131(在图1中示出)、第二流路区段133(在图1与图4中示出)而流往作为第三流路区段135的第一流路126a与第二流路126b的入口部I1、I2时，如图4与图5所示，经由驱动部件140驱动的冷媒C依据当前的压力值(可由驱动部件140控制压力值的大小)而流入第一流路126a或第二流路126b，例如冷媒C推动对应的球体来压缩对应的弹簧，由此使冷媒C通过对应的第一流路126a或第二流路126b。

或者，在其他未示出的实施例中，第一流路126a与第二流路126b的入口部I1、I2与出口部O1、O2各自设有经由通电而能够取得开放状态或关闭状态的电磁阀(例如，在图4与图5中取代逆止阀V1、V2的位置)。电磁阀各自经由通电而能够取得开放状态或关闭状态，由此来切换冷却流路130A仅开通第一流路126a、仅开通第二流路126b、或同时开通第一流路126a与第二流路126b，而所述电磁阀的切换可由控制部件(未示出)来进行控制。如此，可依据需求选择仅以第一流路126a、仅以第二流路126b、或同时以第一流路126a与第二流路126b来供冷媒C通过，从而更适切地调整冷却量。然而，本实用新型并不限制第一流路126a与第二流路126b的切换手段，其可依据需求调整。

如此，如图4与图5所示，可以在所需的冷却量小(例如，风力小而螺旋桨部件120即风车部件150的旋转量减少、发电机112的运转量小而发热量减少)的情况下，降低驱动部件140的驱动压力与冷媒C的流量并选择第二流路126b，而在所需的冷却量大(例如，风力大而螺旋桨部件120即风车部件150的旋转量增加、发电机112的运转量大而发热量增加)的情况下，增加驱动部件140的驱动压力与冷媒C的流量并选择第一流路126a。作为螺旋桨部件120的风车部件150的旋转量越高，发电机112的发电效率提升，且流经螺旋桨部件120的冷却流路130A中的冷媒C的冷却效率也越高。此外，也可以依据需求选择同时使用第一流路126a与第二流路126b(即，三种模式)，由此更进一步增加冷媒C的流通量，进而提升冷却效率。或者，也可以在各个叶片126中设置三个以上的流路并各自设有逆止阀或其他切换手段，本实用新型并不以此为限制，其可依据需求调整。

另外，在本实施例中，如图5所示，风力发电机100A还包括冷媒排出部件160，冷媒排出部件160设置于机舱110内(例如参照图1的驱动部件140来进行设置)，以将通过各个叶片126的冷却流路130A(例如，第一流路126a与第二流路126b)中的冷媒C排出。所述冷媒排出部件160例如是空气泵(air pump)。由此，能够依据需求将各个叶片126的冷却流路130A(例如，第一流路126a与第二流路126b)中的冷媒C排出，来减轻各个叶片126的重量。例如，在风力发电机100A停止旋转而不需要对发电机112进行冷却时，经由冷媒排出部件160将叶片126的冷却流路130A(例如，第一流路126a与第二流路126b)中的冷媒C排出。如此，当再次操作风力发电机100A时，在风力发电机100A的启动初期，没有冷媒C而重量减轻的各个叶片126能够容易地经由风力而旋转。类似地，第一实施例的风力发电机100所用的叶片126也可设有所述冷媒排出部件160来将叶片126的冷却流路130(例如，第三流路区段135)中的冷媒C排出。然而，本实用新型并不限制冷媒排出部件160的具体结构以及设置与否，其可依据需求调整。

综上所述，在本实用新型的风力发电机中，冷却流路通过发电机与螺旋桨部件，以供冷媒通过，而驱动部件驱动冷媒在冷却流路中流通。如此，在冷媒通过接受风力而旋转的螺旋桨部件时，冷媒能够经由螺旋桨部件来与大气进行热交换，经由流经螺旋桨部件的冷风进行散热，且经由螺旋桨部件的旋转而提升散热效能，从而散热后的冷媒在通过发电机时能够更有效地对发电机进行冷却，由此提高风力发电机的发电效率。并且，螺旋桨部件中的冷媒能够增加螺旋桨部件的重量，在因安全考量而需在强风下停止旋转(即，风力发电机的切断机制)时，能够减少实施切断机制时用以抑制螺旋桨部件旋转所需的力，而能够更容易地实施切断机制来停止螺旋桨部件的旋转，并能够提高螺旋桨部件的耐久性。较佳地，当以风力发电机中的风车部件作为螺旋桨部件时，除了能够同时兼顾发电效率与冷却效率之外，螺旋桨部件(即，风车部件)具有相当的重量，更能够在强风下实施切断机制来停止旋转。据此，本实用新型的风力发电机能够提高冷却效率与发电效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的实施例的技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种风力发电机，其特征在于，包括：

机舱，具有发电机；

螺旋桨部件，设置在所述机舱上，并绕旋转轴为中心旋转；

冷却流路，通过所述发电机与所述螺旋桨部件，以供冷媒通过；以及

驱动部件，设置于所述机舱内，以驱动所述冷媒在所述冷却流路中流通。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，

所述螺旋桨部件为所述风力发电机的风车部件，且

作为所述螺旋桨部件的所述风车部件连接所述发电机并经由旋转而驱动所述发电机发电。

3.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，

所述螺旋桨部件包括轮毂与从所述轮毂往外侧延伸的多个叶片，

所述轮毂与各个所述叶片之间的连接部设有所述冷却流路的冷媒入口部与冷媒出口部。

4.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，还包括：

冷媒排出部件，设置于所述机舱内，以将通过各个所述叶片的所述冷却流路中的冷媒排出。

5.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，

各个所述叶片各自设有第一流路以及流路体积比所述第一流路少的第二流路来作为所述冷却流路的一部分。

6.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，

所述第一流路与所述第二流路的入口部与出口部各自设有在所述冷媒流经时的压力到达预定的压力阈值以上时打开的逆止阀，且

设于所述第二流路的所述逆止阀的压力阈值比设于所述第一流路的所述逆止阀的压力阈值低。

7.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，

所述第一流路与所述第二流路的入口部与出口部各自设有经由通电而能够取得开放状态或关闭状态的电磁阀。

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