CN221032934U - 叶轮、主轴系统散热结构及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种叶轮、主轴系统散热结构及风力发电机组，主轴系统散热结构包括轴系和叶轮；轴系包括主轴、轴承座和主轴承，主轴承安装于轴承座内，主轴可转动地安装于主轴承，轴承座形成有散热腔、进风通道和出风通道，进风通道与出风通道分别与散热腔连通，进风通道或出风通道临近主轴承设置；叶轮套设于主轴承外周，且叶轮设置于散热腔内。该主轴系统散热结构通过风冷提高主轴系统的散热效果，避免高温对主轴承带来的影响，提高了主轴系统工作运行效率，不需要额外的电气和控制系统，具有结构简单和成本较低的优点。

Description

叶轮、主轴系统散热结构及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种叶轮、主轴系统散热结构及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组的主轴系统多采用油润滑和脂润滑，在运行过程中会产生大量热量，若不能及时散热，主轴承在高温环境下运行，会加速轴承的磨损和失效。

目前存在通过加装水泵组和换热器通过水冷的方式对主轴承进行散热，以及使用包含半导体制冷元件和散热元件的散热组件提高散热效率，保证运行温度在合理范围内。但以上散热方式需要额外的电气和控制系统，成本较高且结构较复杂。

鉴于此，有必要提供一种新的叶轮、主轴系统散热结构及风力发电机组，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种叶轮、主轴系统散热结构及风力发电机组，旨在解决现有技术中主轴承散热成本较高且散热结构较复杂的技术问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的一方面，本实用新型提供一种叶轮，包括：

第一轮圈，

第二轮圈，所述第一轮圈和所述第二轮圈之间形成有第一风道，所述第一风道内设置有内圈叶片；

第三轮圈，所述第二轮圈和所述第三轮圈之间形成有第二风道，所述第二风道内设置有外圈叶片，所述第一轮圈、所述第二轮圈和所述第三轮圈的直径依次增大，所述第二轮圈的圆周面开设有第一散热孔，所述内圈叶片和所述外圈叶片的旋向相反。

在一实施例中，所述第三轮圈的圆周面开设有第二散热孔。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供一种主轴系统散热结构，主轴系统散热结构包括如上所述的叶轮，还包括：

轴系，包括主轴、轴承座和主轴承，所述主轴承安装于所述轴承座内，所述主轴可转动地安装于所述主轴承，所述轴承座形成有散热腔、进风通道和出风通道，所述进风通道与所述出风通道分别与所述散热腔连通，所述进风通道或所述出风通道临近所述主轴承设置；所述叶轮设置于所述散热腔内，所述第一轮圈套设于所述主轴外周。

在一实施例中，所述进风通道与所述第一风道连通，所述出风通道与所述第二风道连通，所述进风通道与所述出风通道设置于所述散热腔的同一侧。

在一实施例中，所述轴承座还形成有出风孔，所述出风孔与所述散热腔连通。

在一实施例中，所述出风孔的数量为多个，多个所述出风孔环绕设置于所述第三轮圈的外周。

在一实施例中，所述进风通道临近所述主轴承设置，所述进风通道包括由外向内依次连通的进风口、第一竖直段、折弯段、第二竖直段和第三散热孔，所述进风口设置于所述轴承座的圆周面上，所述折弯段贴近所述主轴承的外周面，所述第二竖直段贴近所述主轴承的侧面，所述第三散热孔与所述散热腔连通。

在一实施例中，所述进风通道的数量为多个，多个所述进风通道绕所述主轴周向设置；所述出风通道的数量为多个，多个所述出风通道绕所述主轴周向设置。

在一实施例中，所述叶轮的数量为两个，所述主轴承的数量为两个，两个所述叶轮和两个所述主轴承一一对应设置。

根据本实用新型的又一方面，本实用新型还提供一种风力发电机组，风力发电机组包括如上所述的主轴系统散热结构。

本实用新型技术方案中，叶轮套设于主轴外周，且叶轮设置于散热腔内，可以形成旋转气流，增强散热效果。在主轴转动时，叶轮会根随主轴一同旋转，不需要另外的动力源，进风通道和出风通道分别与散热腔连通，叶轮转动时，根据伯努利定理，外部气流由于负压会经过进风通道进入到散热腔内，然后从出风通道排出，从而形成气流循环，由于进风通道或出风通道临近主轴承设置，可以有效地将主轴承的热量散发出去，提高主轴系统的散热效率。

相对于现有技术设置水冷或半导体制冷的方案，本实用新型通过风冷提高主轴系统的散热效果，避免高温对主轴承带来的影响，提高了主轴系统工作运行效率，不需要额外的电气和控制系统，具有结构简单和成本较低的优点。且长时间运行不会有电气方面的故障隐患，维修方便，对风机运行的影响较小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施条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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例主轴系统散热结构的剖视图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为本实用新型一实施例叶轮的立体结构示意图；

图4为本实用新型一实施例轴承座的剖面立体结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两组，例如两组，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两组元件内部的连通或两组元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请结合参照图1～图4，根据本实用新型的一方面，本实用新型提供一种叶轮2，叶轮2包括直径依次增加的第一轮圈21、第二轮圈22和第三轮圈23，第一轮圈21和第二轮圈22之间形成有第一风道，第一风道内设置有内圈叶片24，第二轮圈22和第三轮圈23之间形成有第二风道，第二风道设置有外圈叶片25，第二轮圈22的圆周面开设有第一散热孔221，内圈叶片24和所述外圈叶片25的旋向相反。

上述实施例设计了一种具有顺向和逆向叶片结构的新型结构叶轮2，双层叶片结构紧凑，更便于散热腔121的开设和叶轮2的布置，叶轮2套设于主轴11外周，且叶轮2设置于散热腔121内，可以形成旋转气流，增强散热效果。在主轴11转动时，叶轮2会根随主轴11一同旋转，不需要另外的动力源，进风通道122和出风通道123分别与散热腔121连通，叶轮2转动时，外部气流由于负压会经过进风通道122进入到散热腔121内，然后从出风通道123排出，从而形成气流循环，可以有效地将主轴承13的热量散发出去，提高主轴系统的散热效率。第一轮圈21与主轴11过盈配合，并依靠主轴承13和主轴11轴肩111实现定位，风机运行时，带有双层叶片的叶轮2在主轴11的驱动下转动，根据伯努利定理，主轴承13座进风通道122两端的气流速度不同，外部气流由于负压被吸入散热腔121内，进入叶轮2的内圈叶片24处，内圈叶片24吸收热量，通过离心力的作用将热气流由第一散热孔221传递至外圈叶片25，在外圈叶片25旋转的驱动下，将热气流经出风通道123实现热量排出，通过风冷提高主轴系统的散热效果，避免高温对主轴承13带来的影响。该实施例能够通过风冷提高主轴系统的散热效果，避免高温对主轴承13带来的影响，提高了主轴系统工作运行效率，不需要额外的电气和控制系统，具有结构简单和成本较低的优点。

请结合参照图1～图4，根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供一种主轴系统散热结构，包括轴系和叶轮2；轴系包括主轴11、轴承座12和主轴承13，主轴承13安装于轴承座12内，主轴11可转动地安装于主轴承13，轴承座12形成有散热腔121、进风通道122和出风通道123，进风通道122与出风通道123分别与散热腔121连通，进风通道122或出风通道123临近主轴承13设置；叶轮2套设于主轴承13外周，且叶轮2设置于散热腔121内。

上述实施例中，叶轮2套设于主轴11外周，且叶轮2设置于散热腔121内，可以形成旋转气流，增强散热效果。在主轴11转动时，叶轮2会根随主轴11一同旋转，不需要另外的动力源，进风通道122和出风通道123分别与散热腔121连通，叶轮2转动时，根据伯努利定理，外部气流由于负压会经过进风通道122进入到散热腔121内，然后从出风通道123排出，从而形成气流循环，由于进风通道122或出风通道123临近主轴承13设置，可以有效地将主轴承13的热量散发出去，提高主轴系统的散热效率。

相对于现有技术设置水冷或半导体制冷的方案，本实施例通过风冷提高主轴系统的散热效果，避免高温对主轴承13带来的影响，提高了主轴系统工作运行效率，不需要额外的电气和控制系统，具有结构简单和成本较低的优点。且长时间运行不会有电气方面的故障隐患，维修方便，对风机运行的影响较小。

其中，具体可通过主轴11轴肩111、轴承端盖14和轴承座12实现叶轮2与主轴承13的安装定位，如图2所示。

结合参照图2～图4，在一实施例中，第三轮圈23的圆周面开设有第二散热孔231，轴承座12还形成有出风孔124，出风孔124与散热腔121连通。气流除了从出风通道123排出，还可以从出风孔124排出，在离心力的作用下，部分气流经过第一散热孔221后会再穿过第二散热孔231，再经出风孔124排出，又会进一步促进热量的排出速率。具体地，出风孔124在轴承座12的上半部沿周向开设。这些设计使得空气能够更好地流通，轴承座12上设置的出风孔124能够将散热腔121内的空气引导出来，使得空气能够更好地流通。可以根据需求调整出风孔124的大小和位置、轴承座12上通道的数量和形状等，提高其适用性和灵活性。

结合参照图2和图4，在一实施例中，出风孔124的数量为多个，多个出风孔124环绕设置于第三轮圈23的外周。多个出风孔124可以提供更加均匀、全面的散热效果，使得第三轮圈23能够更好地发挥散热作用。此外，多个出风孔124的设计还可以提高散热系统的可靠性，因为即使其中一个出风孔124出现问题，其他的出风孔124仍然可以继续工作，保证散热系统的正常运行。同样的，多个出风孔124也可以仅布置在轴承座12的上半部。

参照图3，在一实施例中，第一散热孔221与第二散热孔231的数量均为多个。内圈叶片24和外圈叶片25的数量也可以为多个，散热孔与叶片之间可以是交替分布的形式，互不干涉。这种设置使得散热孔的数量足够多，可以使气流流通效率更高，保证风机的稳定运行。同时使得第一散热孔221和第二散热孔231能够最大限度地发挥散热作用，提高散热效率，也增强了可靠性和稳定性，使得主轴系统在长时间运行时不易出现过热等问题。

结合参照图2和图3，在一实施例中，进风通道122与第一风道连通，出风通道123与第二风道连通，进风通道122与出风通道123设置于散热腔121的同一侧，内圈叶片24和外圈叶片25的旋向相反。这种设计使得进风通道122和出风通道123在散热腔121的同一侧，有效地利用了空间。风机运行时，带有双层反向叶片的叶轮2在主轴11的驱动下，由于叶轮2内外叶片排布顺序相反，内圈叶片24和外圈叶片25的导风方向也相反，进风通道122设置在内圈叶片24的一侧，出风通道123设置在外圈叶片25的一侧，在主轴11旋转驱动下由内圈顺向排布的叶片吸收轴承座12热量，由外圈逆向排布的叶片实现热量的排除，结构更紧凑。

参照图2，在一实施例中，进风通道122临近主轴承13设置，进风通道122包括由外向内依次连通的进风口1221、第一竖直段1222、折弯段1223、第二竖直段1224和第三散热孔1225，进风口1221设置于轴承座12的圆周面上，折弯段1223贴近主轴承13的外周面，第二竖直段1224贴近主轴承13的侧面，第三散热孔1225与散热腔121连通。第三散热孔1225处于轴承座12内部，通过进风口1221、第一竖直段1222、折弯段1223、第二竖直段1224和第三散热孔1225的设计，使得风流在流动过程中能够更好地将主轴承13工作时产生的热量带走，提高主轴承13的散热效率。此外，进风通道122和叶轮2的设计还考虑到了主轴承13的不同工作状态。例如，当主轴11高速运转时，进风口1221增大进风量来提高散热效果；当主轴11低速运转时，进风口1221则减小进风量来减少浪费。该实施例具有结构简单、散热效果好、适用范围广等优点，能够有效地解决主轴承13在工作过程中产生的散热问题，提高整体性能和可靠性。

参照图4，在一实施例中，进风通道122的数量为多个，多个进风通道122绕主轴11周向设置；出风通道123的数量为多个，多个出风通道123绕主轴11周向设置。在主轴承13座上半部沿周向开设与内部散热腔121连通的多个进风通道122和出风通道123，实现主轴系统内外气体流通，提高流通速率和散热效率。

结合参照图1和图4，在一实施例中，叶轮2的数量为两个，主轴承13的数量为两个，两个叶轮2和两个主轴承13一一对应设置。对每一个主轴承13都对应设置有散热用的叶轮2、散热腔121、进风通道122及出风通道123。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供一种风力发电机组，风力发电机组包括如上的主轴系统散热结构。风力发电机组的其它结构，如发电机、联轴器、叶片等结构可参照现有技术。该主轴系统散热结构的具体结构参照上述实施例，由于风力发电机组采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶轮，其特征在于，包括：

第一轮圈(21)，

第二轮圈(22)，所述第一轮圈(21)和所述第二轮圈(22)之间形成有第一风道，所述第一风道内设置有内圈叶片(24)；

第三轮圈(23)，所述第二轮圈(22)和所述第三轮圈(23)之间形成有第二风道，所述第二风道内设置有外圈叶片(25)，所述第一轮圈(21)、所述第二轮圈(22)和所述第三轮圈(23)的直径依次增大，所述第二轮圈(22)的圆周面开设有第一散热孔(221)，所述内圈叶片(24)和所述外圈叶片(25)的旋向相反。

2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述第三轮圈(23)的圆周面开设有第二散热孔(231)。

3.一种主轴系统散热结构，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的叶轮，还包括：

轴系，包括主轴(11)、轴承座(12)和主轴承(13)，所述主轴承(13)安装于所述轴承座(12)内，所述主轴(11)可转动地安装于所述主轴承(13)，所述轴承座(12)形成有散热腔(121)、进风通道(122)和出风通道(123)，所述进风通道(122)与所述出风通道(123)分别与所述散热腔(121)连通，所述进风通道(122)或所述出风通道(123)临近所述主轴承(13)设置；所述叶轮(2)设置于所述散热腔(121)内，所述第一轮圈(21)套设于所述主轴(11)外周。

4.如权利要求3所述的主轴系统散热结构，其特征在于，所述进风通道(122)与所述第一风道连通，所述出风通道(123)与所述第二风道连通，所述进风通道(122)与所述出风通道(123)设置于所述散热腔(121)的同一侧。

5.如权利要求3所述的主轴系统散热结构，其特征在于，所述轴承座(12)还形成有出风孔(124)，所述出风孔(124)与所述散热腔(121)连通。

6.如权利要求5所述的主轴系统散热结构，其特征在于，所述出风孔(124)的数量为多个，多个所述出风孔(124)环绕设置于所述第三轮圈(23)的外周。

7.如权利要求3至6中任一项所述的主轴系统散热结构，其特征在于，所述进风通道(122)临近所述主轴承(13)设置，所述进风通道(122)包括由外向内依次连通的进风口(1221)、第一竖直段(1222)、折弯段(1223)、第二竖直段(1224)和第三散热孔(1225)，所述进风口(1221)设置于所述轴承座(12)的圆周面上，所述折弯段(1223)贴近所述主轴承(13)的外周面，所述第二竖直段(1224)贴近所述主轴承(13)的侧面，所述第三散热孔(1225)与所述散热腔(121)连通。

8.如权利要求3至6中任一项所述的主轴系统散热结构，其特征在于，所述进风通道(122)的数量为多个，多个所述进风通道(122)绕所述主轴(11)周向设置；所述出风通道(123)的数量为多个，多个所述出风通道(123)绕所述主轴(11)周向设置。

9.如权利要求3至6中任一项所述的主轴系统散热结构，其特征在于，所述叶轮(2)的数量为两个，所述主轴承(13)的数量为两个，两个所述叶轮(2)和两个所述主轴承(13)一一对应设置。

10.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求3至9中任一项所述的主轴系统散热结构。