JP3989693B2 - Wind power generator - Google Patents
Wind power generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP3989693B2 JP3989693B2 JP2001132712A JP2001132712A JP3989693B2 JP 3989693 B2 JP3989693 B2 JP 3989693B2 JP 2001132712 A JP2001132712 A JP 2001132712A JP 2001132712 A JP2001132712 A JP 2001132712A JP 3989693 B2 JP3989693 B2 JP 3989693B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frame
- generator
- rotor
- horizontal shaft
- wind power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 86
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 11
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 50
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 42
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 20
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 17
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 17
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 15
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 7
- 241001137222 Goodeidae Species 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
- H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
- H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却構造を有する風力発電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、風力発電装置では、装置内に設置された発電機から発生する熱を効率よく機外に放出し、装置内温度を規格値以下に下げて機器の信頼性を保つ必要がある。このため、従来の風力発電装置では、全密閉型の発電機を設置した装置内において、風力を受けるブレードを固定した水平軸に送風ファンを取り付け、この送風ファンにより吸気口から外気を取り入れて発熱体である発電機を冷却していた。
【0003】
上記のような冷却構造を有する従来の風力発電装置の一例を以下に説明する。図30は特開昭58−65977号公報に記載された従来の風力発電装置の構成を示す断面図であり、図31は図30に示した風力発電装置の冷却構造の要部を拡大して示す断面図である。図において1は例えば地形上の高所、島、岬等の風の強い地面、風況のよい沿岸やオフショアと呼ばれる沖合いに垂直に立設されるポールである。ポール1の上部には後述の発電機を内蔵するナセル2が固定されている。ナセル2の先端部(風上側)には複数のブレード3を放射状に固定したハブ4が配され、このハブ4は密閉型発電機5のロータ(図示せず)を回転駆動する回転軸である水平軸6の先端部に取り付けられている。この水平軸6にはブレード3の回転速度を増速して上記ロータ(図示せず)に伝達する増速機7及び水平軸6の回転を停止させるブレーキ8が取り付けられている。さらに、水平軸6の先端側にはナセル2内を強制換気して上記密閉型発電機5を冷却する送風ファン9が取り付けられている。ナセル2の底部には密閉型発電機5の近傍に外気をナセル2内に導入するための吸気口10が形成され、また上記送風ファン9の近傍であってナセル2の天井部及び底部には密閉型発電機5から発生する熱を外部に排出するための排気口11が形成されている。排気口11は図31に示すようにラビリンス構造になっており、熱流Hが外部に排出される。
【0004】
このような冷却構造では、水平軸6に設置された送風ファン9により、強制的にナセル2内の換気を行い、密閉型発電機5から発生する熱を外気に排出して、ナセル2内に残留する熱による性能低下を防止するとされ、また、吸気口10および排気口11が上述のような構造であるので、降雨や降雪に対し、雨や雪のナセル2内への浸入を防ぐことができるため、内蔵機器類の腐食を防止するとされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、クリーンで資源量として極めて大きい風力を用いた風力発電に対する期待が高まっており、需要増大に伴い、より高出力、高効率及びメンテナンス性の良い風力発電装置が求められている。
【0006】
しかしながら、従来の冷却構造を有する風力発電装置では、送風ファン9がブレード3で得た風力に基づく駆動力の一部を消費してしまうため、風力発電装置の発電効率が低下するという課題があった。
【0007】
また、従来の冷却構造を有する風力発電装置では、吸気口10及び排気口11の構造を工夫しただけでは、ナセル2内に取り込まれる外気に含まれる水分及び塩分等を外気から容易に分離できないため、ナセル2内の機器類の腐食を完全には防止できず、そのため、密閉型発電機5以外の内蔵機器類にも防食措置を施さなければならないという課題があった。
【0008】
さらに、従来の冷却構造を有する風力発電装置では、水分及び塩分等を外気から除去するために、吸気口10にフィルタ等を設置した場合には、フィルタ交換などのメンテナンス作業が増えるほか、排気口11をラビリンス構造にするためにナセル2の構造が複雑になるという課題があった。
【0009】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡便な構造で装置内の温度を規格値以下に下げる冷却構造を有する風力発電装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータと、該ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記風下側クランパの上部は、前記フィンより半径方向外方に突出したことを特徴とするものである。
【0011】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータと、該ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部の少なくとも一方は、前記フレームより半径方向外方に突出し、前記フィンが、前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部より半径方向外側に突出していることを特徴とするものである。
【0012】
この発明に係る風力発電装置は、フィンの少なくとも風上側の先端部をブレードの回転方向と鋭角をなすようにしたことを特徴とするものである。
【0013】
この発明に係る風力発電装置は、フィンが、風下方向に徐々に軸線方向に湾曲することを特徴とするものである。
【0014】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備え、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設けた風力発電装置において、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記フィンは、前記フレーム軸線方向に複数に分割され、該分割された複数のフィンのうち前記フレームの軸線方向で隣接するフィン同士は、前記フレームの周方向に位置ずれしていることを特徴とするものである。
【0015】
この発明に係る風力発電装置は、複数のフィンのうち少なくとも風上側の分割フィンは、ブレードの回転方向と鋭角をなしていることを特徴とするものである。
【0016】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出し外気の流れ方向に複数設置された円柱状の突起物であることを特徴とするものである。
【0017】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記フレームの上部および前記フレームの下部の少なくとも一方に設置されている前記フィンのピッチは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とするものである。
【0018】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記フィンの高さは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とするものである。
【0019】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの周方向に延在する外周壁であることを特徴とするものである。
【0020】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、少なくとも前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆い、かつ前記ブレードを介して前記発電機のロータに回転力を与えた風を前記フレーム近傍に導くカバーを備え、前記カバーは、軸方向に前記ブレードと干渉しない位置に設置されていることを特徴とするものである。
【0021】
この発明に係る風力発電装置は、カバーの風上側の部分は、フレームとの離間距離が風上側から風下側にかけて徐々に短くなるように構成されたことを特徴とするものである。
【0022】
この発明に係る風力発電装置は、カバーの風下側の部分は、フレームとの離間距離が風上側から風下側にかけて徐々に長くなるように構成されたことを特徴とするものである。
【0023】
この発明に係る風力発電装置は、カバーは、フレームの周方向の上部および下部の少なくとも一方に設置されることを特徴とするものである。
【0024】
この発明に係る風力発電装置は、カバーの風下側端面が、フレームの外周面に対して対向して設置されることを特徴とするものである。
【0025】
この発明に係る風力発電装置は、ブレードを介してロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により発電機から発生した熱を放出する放熱部を、フレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、カバーを支持する支柱は、前記フィンであることを特徴とするものである。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの実施の形態1に係る風力発電装置の正面図であり、図2は図1のII−II線断面図であり、図3は図2に示した風力発電装置の放熱部を拡大して示す断面図であり、図4は図3の放熱部の作用を説明するための斜視図である。なお、この実施の形態1の構成要素のうち図30及び図31に示した従来の風力発電装置の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する(以下、各実施の形態において同じ)。
【0031】
この実施の形態1に係る風力発電装置は図30及び図31に示した従来の風力発電装置とは異なり、増速機7を有しないタイプであるが、この発明は増速機を設けたタイプの風力発電装置にも適用できることは言うまでもない。
【0032】
この実施の形態1では、風を受けるための3本のブレード3を等間隔で放射状に固定するハブ4が整流効果を有する紡錘状のボス12内に収容されている。ハブ4は水平軸6の先端部(風上側)に固定されている。この水平軸6は風向風速計(図示せず)及びこれに連動した方位制御機構(図示せず)により常に風向に向かって配置されるように構成されている。この水平軸6は軸受け40を介して、ポール1の上部に固定された固定軸13に回転可能に取り付けられている。水平軸6には発電機5のロータ14が固定されており、このロータ14の外側には一定の隙間15をもってステータ16が配されている。ロータ14とステータ16とは上記発電機5を構成している。ステータ16は積層状に積まれた珪素鋼板からなるステータコア17とこれに巻回されたステータコイル18とを含むもので、風上側クランパ19および風下側クランパ20により挟まれた状態でステイ21を介して上記固定軸13に固定されている。
【0033】
ナセル2は、ポール1の上部、固定軸13及びステイ21の外壁を構成しており、その内部を密閉している。このナセル2の風上側には発電機5が配置されており、発電機5のステータコア17の外側にはステータ16と外気とを仕切る円筒状のフレーム22が設けられている。この実施の形態1では、風上側クランパ19の上面とフレーム22の外周面とが面一に形成されており、ブレード3と共に回転するボス12の外表面とフレーム22の外周面とは連続面を構成している。このようなフレーム22の外周面には当該フレーム22の半径方向外方に突出しかつ当該フレーム22の軸線方向に延在する複数のフィン(放熱部)23が当該フレーム22の周方向に等間隔に設けられている。各フィン23は風向に沿って配置された矩形状の壁構造であって、その上面は風下側クランパ20の上面よりも若干低く設定されている。
【0034】
次に動作について説明する。
まず、ブレード3が風力の大きい外気24を受けて所定方向Aに回転すると、水平軸6を介して発電機5のロータ14がステータ16の内側で回転し、その運動エネルギが電気エネルギに変換されることで発電が開始される。この発電に伴って発電機5から発生する熱はステータコア17を介してフレーム22及びフィン23に伝わり、外気24に放出される。
【0035】
一方、ブレード3を回転させた風力の大きい外気24は回転するブレード3間を通過し、ボス12の外表面に沿って流れ、フレーム22及びフィン23近傍に到達するが、図3に示すように、その外気24の流れにはその粘性のため境界層25が発達する。この境界層25には、ボス12の外表面及びフレーム22の外周面により外気24が押し退けられるためにフレーム22の外周面から或る距離だけ離れた位置に主流より速度の大きい極大値Mが存在する。ボス12の外表面に沿って境界層25が発達するため、フレーム22の外周面では境界層25が厚くなる。この境界層25を形成する外気24をフレーム22の外周面から突出したフィン23に接触させることで、フィン23から熱を効率よく奪う。これによりステータコア17を含むステータ16から隙間15、フレーム22及びフィン23への熱流H及びステータ16、隙間15、フレーム22及びフィン23から風下側クランパ20への熱流Hを効率よく発生させ、フレーム22の他、フィン23及び風下側クランパ20の外表面から効率よく外気24に放熱させる。
【0036】
以上のように、この実施の形態1によれば、フレーム22上にフィン23を設けたことにより外気24への放熱面積を拡大することができるので、フレーム22にフィン23を設けない場合よりも格段に冷却性能を向上させることができる。
【0037】
この実施の形態1では、フィン23よりも高く設定した風下側クランパ20に、フィン23間を通過してきた外気24を衝突させることにより風下側クランパ20の外表面からの放熱を促進することができる。
【0038】
この実施の形態1では、ブレード3を回転させない程度の風力の小さい外気24がフィン23に接触した場合でも、フィン23を冷却することでフレーム22を通じて発電機5内を常に冷却しておくことができるので、発電機5内の各機器を低温で保持しておくことができ、熱による機器の性能低下を防止することができる。
【0039】
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態2の特徴は、フレーム22の軸線方向(風向)に配設された放熱部としてのフィン23を複数列(この実施の形態2では3列)に分割し、フレーム22の軸線方向に隣接する分割フィンを風向に対する重なりを避けるためにフレーム22の周方向にずらした点にある。この実施の形態2では、風上側から3列の分割フィン23a,23b,23cがフレーム22の外周面に形成されており、2列目の分割フィン23bは1列目の分割フィン23a及び3列目の分割フィン23cと風力の大きい外気24の流れに対して重ならないように、1列目の分割フィン23a間または3列目の分割フィン23c間に配置されている。
【0040】
次に動作について説明する。
図5に示すように、風上側から1列目の分割フィン23aの先端には直接外気24の主流が衝突するため、先端及び先端周辺の分割フィン23aの側面では境界層25が薄いので高い熱伝達率が得られる。しかし、外気24が分割フィン23aの側面に沿って流れる間に境界層25が厚くなり、熱伝達率が低下する。この実施の形態2では、実施の形態1におけるフィン23が途中で分割され、風下側の2列目の分割フィン23bが1列目の分割フィン23aに対してフレーム22の周方向にずれて設置されているため、上記1列目の分割フィン23aと同様に、2列目の分割フィン23bの先端に直接外気24の主流が衝突する。このため、分割フィン23aの場合と同様に、その先端及び先端周辺の分割フィン23bの側面では境界層25が薄い状態となり、高い熱伝達率が得られる。このような物体先端で高い熱伝達率が得られることを境界層更新効果と呼ぶ。3列目の分割フィン23cについても同様に境界層更新効果が得られる。
【0041】
以上のように、この実施の形態2によれば、外気24の流れ方向に分割し、かつその流れ方向に交差する方向であるフレーム22の周方向にずらした分割フィン23a,23b,23cを設置することにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気24の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができ、これにより高い冷却性能を得ることができる。
【0042】
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態3の特徴は、実施の形態2における放熱部としての分割フィン23a,23b,23cに代えて、突起物、例えば円柱状のピン(放熱部)26a,26b,26cをフレーム22の外周面に設け、これら3列のピン26a,26b,26cを風力の大きい外気24の流れに対して重ならないように、千鳥格子状に分散配置した点にある。
【0043】
次に動作について説明する。
図6に示すように、風上側の1列目のピン26aの先端には直接外気24の主流が衝突するため、その先端及び先端周辺のピン26aの外周面では境界層25が薄くなり、高い熱伝達率が得られる。2列目以降のピン26b,26cでも、境界層更新効果により高い熱伝達率が得られる。
【0044】
以上のように、この実施の形態3によれば、突起状のピン26a,26b,26cをフレーム22の外表面に設置することにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気24の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができること、各ピン26a,26b,26cの風下側で発生する気流の渦により2列目以降のピン26b,26c間を流れる外気24の乱れ度が増大し、風下側のピン26b,26cにおける熱伝達率が増加することにより、高い冷却性能が得られる。
【0045】
この実施の形態3では、外気24の流れ方向とピン26a,26b,26c設置方向の位置関係に関係なく、前述の効果が得られる。
【0046】
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、図8は図7に示した放熱部の作用を説明するための斜視図である。
この実施の形態4の特徴は、実施の形態1におけるフィン23がフレーム22の軸線方向からフレーム22の周方向に傾いて設置される構成となっている点にある。
【0047】
次に風力発電装置の外表面における外気の流れについて説明する。
図8に示すように、ボス12の外表面付近では、ボス12の外表面の回転速度と空気の粘性によりその周方向の境界層27が発達する。この周方向の境界層27はボス12の外表面でボス12の回転周速に一致し、そのボス12の外表面から離れるに従い急速に減速する。一方、軸線方向の境界層25はボス12の外表面付近で速度が0m/sになる。外気24の流れはこれら境界層25,27を合成したものであるから、周方向に傾くことになる。ボス12の端面の風下側に接近した位置に放熱面であるフレーム22が設けられている場合には、外気24の流れは軸線方向からある角度を持って流入する。
【0048】
次に動作について説明する。
図7に示すように、各フィン23が角度を持ってフレーム22の外周面に設置されている場合には、各フィン23の入り口で外気24がフィン23に沿って流入するため、入り口での損失が減少し、各フィン23間を流れる流量が増大する。また、外気24の速度は、周速度分だけ増速されているので、フィン23の側面では周速分だけ速い流速となる。
【0049】
以上のように、この実施の形態4によれば、フィン23をボス12あるいはブレード3の回転方向Aとの角度が鋭角になるように設置することにより、放熱面積増大の効果だけでなく、フィン23の入り口での損失低減によるフィン23間への流量増大と、周速成分を含んだ外気24がフィン23の側面を流れることにより、フィン23の外表面で高い熱伝達が得られるので、冷却性能を改善することができる。
【0050】
実施の形態5.
図9はこの発明の実施の形態5に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態5の特徴は、各フィン23の先端部を周方向に傾け、徐々に軸線方向に湾曲する構成した点にある。
【0051】
次に動作について説明する。
図9に示すように、フィン23の入り口で外気24が各フィン23に沿って流入するため、入り口での損失が減少する。また、フィン23が軸線方向に湾曲しているので、外気24が遠心力によりフィン23側面に沿って流れる。
【0052】
以上のように、この実施の形態5によれば、フィン23を回転方向から徐々に軸線方向に湾曲した形状としたことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、入り口での損失減少によりフィン23間の流量が増大すること、フィン23側面に沿って周速成分による増速した外気が流れるため高い熱伝達率が得られるので、冷却性能を改善することができる。
【0053】
実施の形態6.
図10はこの発明の実施の形態6に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、図11は図10の放熱部を示す平面図である。
この実施の形態6の特徴は、フレーム22の軸線方向に3列に分割された分割フィン23a,23b,23cが、フレーム22の軸線方向からボス12またはブレード3の回転方向Aに傾けて設置した点にある。
【0054】
次に動作について説明する。
図11に示すように、1列目の分割フィン23aでは、外気24が分割フィン23aに沿って流入する。2列目の分割フィン23bが分割フィン23aと異なった角度で設置されているため、外気24は分割フィン23bの先端及び側面30に衝突する。3列目の分割フィン23cも同様に分割フィン23bと異なる角度で設置されているため、分割フィン23bと同様に外気の流れ22が衝突する側面30が発生する。これら側面30ではフィン先端と同様に境界層25が薄いため高い熱伝達率が得られる。
【0055】
以上のように、この実施の形態6によれば、フレーム22の軸線方向に複数列に分割された分割フィン23a,23b,23cをブレード3またはボス12の回転方向に角度を付けて設置することにより、放熱面積増大の効果だけでなく、2列目以降の分割フィン23b,23cの各側面30に外気24が衝突することにより境界層25が薄いために高い熱伝達効率の箇所が側面30の広範囲で得られるので、冷却性能を改善することができる。
【0056】
実施の形態7.
図12はこの発明の実施の形態7に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、図13は図12に示した風力発電装置の運転時における放熱部を示す側面図であり、図14は図12に示した風力発電装置の運転停止時における放熱部を示す側面図である。
【0057】
この実施の形態7の特徴は、フレーム22の外周面に当該フレーム22の周方向に延在する複数列の外周壁(放熱部)31を設けた点にある。
【0058】
次に動作について説明する。
発電機運転中には、発電機5内で発生する熱によりフレーム22の外周面の温度が上昇する。フレーム22が高温になると熱伝導によりフレーム22付近の外気も温度が上昇するため、周囲の温度の低い外気との間に生じる温度差によって自然対流32が発生する。このとき、フレーム22の側面においては、フレーム22の周方向に延在する外周壁31に沿って上昇気流が発達する。
【0059】
また、発電機5の運転停止時においてもフレーム22が温度上昇すると自然対流32が発生し、外周壁31に沿って上昇気流が発達する。
【0060】
以上のように、この実施の形態7によれば、フレーム22の外周面に周方向に延在する外周壁31を設置することにより、放熱面積が拡大すると共に、上昇気流の発達により自然対流32による放熱が促進されて、冷却性能を改善することができる。また、この実施の形態7では、図14に示すように、風力発電機停止時の日射による温度上昇を抑制する場合にも同様の効果がある。
【0061】
実施の形態8.
図15はこの発明の実施の形態8に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。この実施の形態8の特徴は、実施の形態1における放熱部としてのフィン23が風下側クランパ20より外周側に突出した構成とした点にある。
【0062】
次に動作について説明する。
風下側クランパ20よりも風上側に位置するフィン23の風下側では、外気24の流れが風下側クランパ20により邪魔されて急激に減速し、放熱性能が低下する。これに対して、風下側クランパ20より外周側に突出した部分33では、風下側クランパ20が風下側に存在しないため、外気24の流れがフィン23の風下側まで急激に減速されずに通過する。
【0063】
以上のように、この実施の形態8によれば、フィン23に、風下側クランパ20より外周側に突出させた部分33を設けたことにより、フィン23の風下側においても放熱性能を向上させることができるので、フィン23が全長にわたって良好な放熱性能を発揮し、発電機5に対する十分な冷却性能が得られる。
【0064】
図16は風力発電装置の放熱部の参考例を示す断面図である。この参考例では、図16に示すように、風下側クランパ20の上面をフレーム22の外周面と面一とし、そのフレーム22の外周面にフィン23を設置している。この場合にも、外気24の流れがフィン23の風下側まで急激に減速されずに通過するので、フィン23が全長にわたって良好な放熱面となるため、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0065】
実施の形態9.
図17はこの発明の実施の形態9に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。この実施の形態9の特徴は、風上側クランパ19の外径及び風下側クランパ20の外径がフレーム22の外径より大きい、即ち風上側クランパ19の上面及び風下側クランパ20の上面がフレーム22の外周面より当該フレーム22の半径方向外方に突出し、かつフィン23が風上側クランパ19および風下側クランパ20より当該フレーム22の半径方向外方に突出している構成を採用した点にある。
【0066】
次に動作について説明する。
風上側クランパ19の風下側端部で外気24の流れが剥離するため、フレーム22の外周面上には気流の渦が発生する。この気流の渦によりフレーム22の外周面からの放熱能力が著しく低下する。フィン23を設置することにより、風上側クランパ19よりも当該フレーム22の半径方向外方に突出する部分34では、フィン23に外気24が直接衝突し、風下側クランパ20より当該フレーム22の半径方向外方に突出する部分33では、外気24の流れがフィン23の風下側まで急激に減速されずに通過する。
【0067】
以上のように、この実施の形態9によれば、フィン23の突出部分34に外気24が直接衝突することにより高い熱伝達率が得られ、フィン23の突出部分33では風下側クランパ20が風下側に存在しないため、フィン23が全長にわたって有効な放熱面となるため、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0068】
実施の形態10.
図18はこの発明の実施の形態10に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。この実施の形態10の特徴は、実施の形態1から実施の形態9までのようにフレーム22の外周面全体に等間隔でフィン23が均等配置されているのとは異なり、フィン23を不等ピッチで配置し、かつフレーム22の外周面の位置によってフィン23の形状、寸法を変えた点にある。即ち、フレーム22の外周面のうち上側であって、直達日射による入熱により熱負荷が高い領域35にはフィン23を小さいピッチで設置して放熱面積を拡大している。また、フレーム22の外周面のうち下側であって、ポール1の影響によりフレーム22周辺の流速が減少する領域36には高いフィン23を小さいピッチで設置して放熱面積を大幅に拡大している。さらに、フレーム22の外周面のうち両側であって、日射やポール1の影響が小さい領域37では大きいピッチでフィン23を設置した構成となっている。
【0069】
次に動作について説明する。
熱負荷の高いフレーム22の外周面の上側の領域35では、風力の大きい外気24がフレーム22の両側よりも多いフィン23の風上側の先端に衝突することにより、他の領域よりも放熱効率を向上させる。また、外気24の流れが遅いフレーム22の外周面の下側の領域36では、外気24が大きなフィン23の先端に衝突し、その両側面に接触することにより放熱効率を向上させる。
【0070】
以上のように、この実施の形態10によれば、熱負荷の高い領域35及び外気の流れの遅い領域36においてもフィン23を適切に配置したことにより、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0071】
この実施の形態10では、フィン23を、異なった形状や不等ピッチでフレーム22の外周面に設置することにより、発電機5内の温度分布を、設計者の意図に応じて、自由に制御することができる。
【0072】
実施の形態11.
図19はこの発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図であり、図20は図19に示した風力発電装置の正面図である。この実施の形態11の特徴は、フレーム22の外周面に周方向に等間隔に複数の支柱38を立設し、これら支柱38の上部にフレーム22の外周面を覆う円筒状のカバー39を取り付けた点にある。風上側クランパ19の上面はフレーム22の外周面よりも若干突出しており、風下側クランパ20の上面はフレーム22の外周面よりも大きく突出している。支柱38の高さは風下側クランパ20の上面よりも高く設定されており、このため、支柱38に支持されたカバー39と風下側クランパ20の上面との間には大きなスペースが確保されている。カバー39は風上側及び風下側において同一径を有しており、日射を反射する材料で形成されている。
【0073】
次に動作について説明する。
図19に示すように、カバー39の先端部(風上側)に衝突した外気24の一部はカバー39とフレーム22とのスペースに流入し、フレーム22の外周面上での気流の流速が増加する。カバー39よりも下側に流入し、流速が増した外気24が支柱38の先端部(風上側)や風下側クランパ20に衝突することにより、放熱が促進されると共に、カバー39と風下側クランパ20の上面との間のスペースを通過することで減速されずにカバー39の下側のスペースから抜け出る。
【0074】
以上のように、この実施の形態11によれば、フレーム22の外周面での流速増加により熱伝達率が増加し、十分な冷却性能が得られる。さらに、カバー39が日射を反射する材料で形成されているため、日射が直接風力発電装置に入射することが妨げられ、直達日射による熱負荷の増大を抑えることができる。
【0075】
図21はこの発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例1を示す断面図である。この変形例1では、図21に示すように、風上側のカバー39の外径を大きくし、その風上側から支柱38まで徐々に外径を小さくしている。このため、広範囲の外気24をフレーム22の外周面に向けて取り込むことができるため、フレーム22の外周面の近傍の風速を増大させることができるので、十分な冷却性能を得ることができる。また、この変形例1では、風上側クランパ19の上面及び風下側クランパ20の上面をフレーム22の外周面と面一に形成しているので、カバー39の下側に流入してくる外気24の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【0076】
図22はこの発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例2を示す断面図である。この変形例2では、図22に示すように、カバー39の外径を支柱38で支持された箇所において最小とし、支柱38から風上側へ及び風下側へそれぞれ徐々にカバー39の外径を大きくしている。この場合、フレーム22の外周面上で加速された外気24の流れが徐々に減速されてカバー39の端部出口から吹き出す。このとき、出口の開口面積が大きくなっているため、出口での流速が小さくなり、カバー39の出口での圧力損失が低減され、フレーム22外周面に導入できる外気24の流速を増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。また、図19で示した構成と同様に、風上側クランパ19の上面はフレーム22の外周面よりも若干突出しており、風下側クランパ20の上面はフレーム22の外周面よりも大きく突出している。このため、カバー39の下側空間に流入されて流速を増した外気24が支柱38の先端部(風上側)や風下側クランパ20に衝突することにより、放熱が促進される。
【0077】
図23はこの発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例3を示す断面図である。この変形例3では、図23に示すように、変形例1の構成に加えて、カバー39の外径を支柱38から風下側に徐々に大きくしている。この場合、フレーム22の外周面上で加速された外気24の流れが徐々に減速されてカバー39の端部出口から吹き出す。このとき、出口の開口面積が大きくなっているため、出口での流速が小さくなり、カバー39の出口での圧力損失が低減され、フレーム22外周面に導入できる外気24の流速を増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。
【0078】
また、この変形例3では、風上側クランパ19の上面及び風下側クランパ20の上面をフレーム22の外周面と面一に形成しているので、カバー39の下側に流入してくる外気24の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【0079】
図24はこの発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例4を示す断面図である。この変形例4では、図24に示すように、カバー39を固定する支柱38をフレーム22の軸線方向に延在するフィン形状とすることにより、支柱38からの放熱が促進され、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。また、図19及び図22で示した構成と同様に、風上側クランパ19の上面はフレーム22の外周面よりも若干突出しており、風下側クランパ20の上面はフレーム22の外周面よりも大きく突出している。このため、カバー39の下側空間に流入されて流速を増した外気24が支柱38の先端部(風上側)や風下側クランパ20に衝突することにより、放熱が促進される。
【0080】
なお、この変形例4では、カバー39をフレーム22の外周面に平行に構成したが、カバー39の構成を図21及び図23に示した構成としてもよい。この場合には、外気24を効率よくカバー39とフレーム22とのスペース内に導きかつ排出することができるので、フレーム22等からの放熱を更に促進することができる。
【0081】
図25はこの発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例5を示す断面図である。この変形例5では、図25に示すように、図19に示した構成よりも短くした支柱38をフレーム22よりも風下側のナセル2上に立設している。この変形例5におけるカバー39は、フレーム22上は勿論、支柱38が立設する風下側のナセル2上も覆っており、図19に示した構成よりも幅が広くなっている。このため、カバー39の先端部(風上側)に衝突した外気24の一部はカバー39とフレーム22とのスペースに流入し、フレーム22の外周面上での気流の流速が増加して風下側クランパ20に衝突し、その流速が増した急流の一部はカバー39とナセル2とのスペースを通過する際に更に速度が増加する。これにより、フレーム22又は風下側クランパ20からの放熱を更に促進することができる。
【0082】
実施の形態12.
図26はこの発明の実施の形態12に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図であり、図27は図26に示した風力発電装置の正面図である。この実施の形態12の特徴は、カバー39の風下側の端面をフレーム22の外周面に対向させ、そのカバー39の風下側の端面を支柱38により支持し、カバー39の外径を風上側から風下側まで徐々に小さくしている。また、風上側クランパ19の上面及び風下側クランパ20の上面がフレーム22の外周面より当該フレーム22の半径方向外方に突出している。カバー39の風下側の端面とフレーム22の外周面との間には支柱38を除いて外気24が通過するスペースが形成されている。
【0083】
次に動作について説明する。
カバー39の先端部(風上側)に衝突した外気24の一部はフレーム22との空間に流入する。このとき、外気24はカバー39に沿ってフレーム22に対向する方向に偏向されるため、外気24が風上側クランパ19及び風下側クランパ20に囲まれたフレーム22の外周面に沿って流れる。このとき、風上側クランパ19の風下側の端部での剥離による気流の渦が発生しない。外気24は風下側クランパ20に衝突することで熱交換してカバー39の風下側に抜け出る。
【0084】
以上のように、この実施の形態12によれば、外気24をフレーム22の外周面に沿って流すことができるので、高い熱伝達効率を得ることができ、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0085】
実施の形態13.
図28はこの発明の実施の形態13に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。この実施の形態13の特徴は、フレーム22の外周面のうち上側であって、直達日射による入熱により熱負荷が高い領域35に図19に示した円筒状のカバー39を設置し、フレーム22の外周面のうち下側であって、ポール1の影響によりフレーム22周辺の流速が減少する領域36に図21から図23に示した風上側から支柱38にかけて開口面積の大きいカバー39を設置し、フレーム22の外周面のうち両側であって、日射やポール1の影響が小さい領域37にカバー39を設置しない構成とした点にある。
【0086】
次に動作について説明する。
領域35に設置されたカバー39により直達日射による入熱を遮り、フレーム22の温度上昇を抑制する。領域36に設置されたカバー39により広範囲の外気24をフレーム22の外周面とカバー39との間のスペースに取り込むことでフレーム22の温度上昇を抑制する。
【0087】
以上のように、この実施の形態13によれば、領域35への熱負荷をカバー39により低減し、流速の小さい領域36の放熱性能を向上させることができ、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0088】
この実施の形態13では、カバー39を風力発電装置の外周面に配置するときに、設置位置によって形状を変えたり、設置位置を状況に合わせて選択することにより、発電機5内の温度分布を設計者の意図に応じて自由に制御することができる。
【0089】
実施の形態14.
図29はこの発明の実施の形態14に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態14の特徴は、図24で示した構成と同様に、フレーム22の外周面に立設されたフィン23と円筒状のカバー39とを一体化し、風上側クランパ19の上面及び風下側クランパ20の上面をフレーム22の外周面と面一に形成した点にある。
【0090】
次に動作について説明する。
図29に示すように、外気24がフレーム22、フィン23及びカバー39で囲まれたダクト状の空間に風上側から取り込まれる。このとき、フィン23とカバー39とが一体化しているため、発電機5内で発生した熱がフィン23からカバー39へと伝わり、カバー39の内周側および外周側から外気に放熱される。
【0091】
以上のように、この実施の形態14によれば、カバー39等により構成されたダクト状の空間に外気24を取り込むことにより当該空間内での外気24の流速を増大させることができる。また、カバー39の内周面及び外周面の両方が放熱面として機能するので、発電機5に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0092】
なお、この実施の形態14では、カバー39をフレーム22の外周面に平行に構成したが、カバー39の構成を図21及び図23に示した構成としてもよい。この場合には、外気24を効率よくカバー39とフレーム22とのスペース内に導きかつ排出することができるので、フレーム22等からの放熱を更に促進することができる。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ブレードを介してロータに回転力を与えた風に対し、ロータの回転により発電機から発生した熱を放出する放熱部を、発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設けたことにより、発電機内の熱の外気への放出性能を向上させることができ、これにより発電機内の温度を規定値以下に維持することができる。また、この発明によれば、従来の風力発電装置と異なり、吸気口、排気口および冷却用ファンが必要ないため、簡易な構造で、放熱効率の高い風力発電装置を得ることができる。さらに、この発明によれば、風で回転するブレードと一体に回転するロータを備えた発電機から発生する熱を当該風により冷却するようにしたので、合理的で無駄がなく、冷却に要するエネルギも皆無である。
【0094】
この発明によれば、フレーム上に放熱部としてのフィンを設けたことにより外気への放熱面積を拡大することができるので、フレームにフィンを設けない場合よりも格段に冷却性能を向上させることができる。
【0095】
この発明によれば、フィンの少なくとも風上側の先端部をブレードの回転方向と鋭角をなすように構成したことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、フィンの入り口での損失低減によるフィン間への流量増大と、周速成分を含んだ外気をフィンの側面に流せるので、フィンの外表面で高い熱伝達効率が得られ、発電機に対する冷却性能を改善することができる。
【0096】
この発明によれば、フィンをフレームの軸線方向に複数に分割し、該分割した複数のフィンのうちフレームの軸線方向で隣接するフィン同士をフレームの周方向に位置ずれしたことにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができ、これにより高い冷却性能を得ることができる。
【0097】
この発明によれば、複数のフィンのうち少なくとも風上側の分割フィンをブレードの回転方向と鋭角をなすように構成したことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、2列目以降の分割フィンの各側面に外気が衝突することで境界層が薄くなり高い熱伝達効率の箇所がフィンの側面の広範囲で得られるので、冷却性能を改善することができる。
【0098】
この発明によれば、風上側クランパの上面をフレームの外周面と面一に形成し、かつフィンを風下側クランパの上部よりフレームの半径方向外方に突出したことにより、フィンの風下側においても放熱性能を向上させることができるので、フィンが全長にわたって良好な放熱性能を発揮し、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0099】
この発明によれば、風上側クランパの上面及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと面一に形成したことにより、外気の流れがフィンの風下側まで急激に減速されずに通過するので、フィンが全長にわたって良好な放熱面となるため、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0100】
この発明によれば、風上側クランパの上部及び風下側クランパの上部をフレームより該フレームの半径方向外方に突出させ、フィンを風上側クランパの上部及び風下側クランパの上部より前記フレームの半径方向外方に突出させたことにより、フィンの突出部分に外気が直接衝突するため高い熱伝達率が得られ、フィンの突出部分では風下側クランパが風下側に存在しないため、フィンが全長にわたって有効な放熱面となるため、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0101】
この発明によれば、放熱部をフレームの半径方向外方に突出するピンとしたことにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができる。また、この発明によれば、ピンの風下側で発生する気流の渦により2列目以降のピン間を流れる外気の乱れ度が増大し、風下側のピンにおける熱伝達率が増加し、高い冷却性能を得ることができる。
【0102】
この発明によれば、フィンを日射の影響を受けるフレームの上部若しくはポールの影響を受けるフレームの下部の少なくとも一方に小さなピッチで適切に設置したことにより、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができると共に、機内温度の周方向分布を任意の形にコントロールすることができる。
【0103】
この発明によれば、フィンの高さをフレームの周方向に不均一としたことにより、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができると共に、機内温度の周方向分布を任意の形にコントロールすることができる。
【0104】
この発明によれば、放熱部をフレームの周方向に延在する外周壁としたことにより、放熱面積が拡大すると共に、上昇気流の発達により自然対流による放熱が促進されて、冷却性能を改善することができる。
【0105】
この発明によれば、少なくとも発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆いかつブレードを介して発電機のロータに回転力を与えた風をフレーム近傍に導くカバーを設けたことにより、フレーム上の気流の速度が増大し、冷却性能の向上を図ることができると共に、発電機の外壁面に日射が直達することを防ぐことができるので、直達日射の入熱による機内温度上昇を抑制し、冷却性能の高い風力発電装置を得ることができる。
【0106】
この発明によれば、カバーの風上側の部分をフレームとの離間距離が風上側からフレーム近傍にかけて徐々に短くなるように構成したことにより、フレームの外周面の近傍での風速を増大させることができるので、十分な冷却性能を得ることができる。
【0107】
この発明によれば、カバーの風下側の部分をフレームとの離間距離が風上側からフレーム近傍にかけて徐々に長くなるように構成したことにより、外気の出口での開口面積を大きくすることができるので、出口での流速を小さくでき、カバーの出口での圧力損失が低減され、フレームの外周面に導入できる外気の流速を増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。
【0108】
この発明によれば、風上側クランパの上面及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと面一に形成したことにより、カバーの下側に流入してくる外気の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【0109】
この発明によれば、カバーを支持する支柱をフレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンとし、このフィンの上部にカバーを取り付けたことにより、カバー及びカバーで構成されたダクト状の空間に取り込む外気の流速を増大させることができる。また、この発明によれば、フィンと一体化したカバーの内周面及び外周面の両方を放熱面として機能させることができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0110】
この発明によれば、フレームにカバーを設けた場合において、風上側クランパの上部及び風下側クランパの上部をフレームより該フレームの半径方向外方に突出させたことにより、カバーの下側空間に流入されて流速を増した外気を風下側クランパ等に衝突させることにより、放熱を促進することができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0111】
この発明によれば、フレームにカバーを設けた場合において、カバーを支持する支柱をフレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンとしたことにより、フィン形状の支柱からの放熱を促進することができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【0112】
この発明によれば、カバーを日射の影響を受けるフレームの上部若しくはポールの影響を受けるフレームの下部の少なくとも一方に設置したことにより、フレームの上部での熱負荷を低減し、フレームの下部での放熱性能を向上させることができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この実施の形態1に係る風力発電装置の正面図である。
【図2】 図1のII−II線断面図である。
【図3】 図2に示した風力発電装置の放熱部を拡大して示す断面図である。
【図4】 図3の放熱部の作用を説明するための斜視図である。
【図5】 この発明の実施の形態2に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図6】 この発明の実施の形態3に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図7】 この発明の実施の形態4に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図8】 図7に示した放熱部の作用を説明するための斜視図である。
【図9】 この発明の実施の形態5に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図10】 この発明の実施の形態6に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図11】 図10の放熱部を示す平面図である。
【図12】 この発明の実施の形態7に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図13】 図12に示した風力発電装置の運転時における放熱部を示す側面図である。
【図14】 図12に示した風力発電装置の運転停止時における放熱部を示す側面図である。
【図15】 この発明の実施の形態8に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図16】 風力発電装置の放熱部の参考例を示す断面図である。
【図17】 この発明の実施の形態9に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図18】 この発明の実施の形態10に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。
【図19】 この発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図20】 図19に示した風力発電装置の正面図である。
【図21】 この発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例1を示す断面図である。
【図22】 この発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例2を示す断面図である。
【図23】 この発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例3を示す断面図である。
【図24】 この発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例4を示す断面図である。
【図25】 この発明の実施の形態11に係る風力発電装置の放熱部の変形例5を示す断面図である。
【図26】 この発明の実施の形態12に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図27】 図26に示した風力発電装置の正面図である。
【図28】 この発明の実施の形態13に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。
【図29】 この発明の実施の形態14に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図30】 従来の風力発電装置の冷却構造を示す断面図である。
【図31】 図30の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
1 ポール、2 ナセル、3 ブレード、4 ハブ、5 密閉型発電機、6 水平軸、7 増速機、8 ブレーキ、9 送風ファン、10 吸気口、11 排気口、12 ボス、13 固定軸、14 ロータ、15 隙間、16 ステータ、17 ステータコア、18 ステータコイル、19 風上側クランパ、20 風下側クランパ、21 ステイ、22 フレーム、23 フィン(放熱部)、23a,23b,23c フィン(放熱部)、24 外気、25 境界層(軸線方向)、26a,26b,26c ピン(放熱部)、27 境界層(周方向)、30 側面、31 外周壁(放熱部)、32 自然対流、33,34 突出部分、35 領域(上側)、36 領域(下側)、37 領域(両側)、38 支柱、39 カバー。 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wind turbine generator having a cooling structure.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a wind power generator, it is necessary to efficiently release heat generated from a generator installed in the apparatus to the outside of the apparatus, and to maintain the reliability of the apparatus by lowering the temperature in the apparatus below a standard value. For this reason, in a conventional wind turbine generator, a blower fan is attached to a horizontal shaft to which a blade receiving wind force is fixed, and heat is generated by taking in outside air from the intake port by using this blower fan. I was cooling the power generator.
[0003]
An example of a conventional wind power generator having the above cooling structure will be described below. FIG. 30 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional wind power generator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-65977, and FIG. 31 is an enlarged view of a main part of the cooling structure of the wind power generator shown in FIG. It is sectional drawing shown. In the figure,
[0004]
In such a cooling structure, ventilation in the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there is an increasing expectation for wind power generation using clean and extremely large wind power as a resource amount, and a wind power generator with higher output, higher efficiency, and better maintainability is demanded as demand increases.
[0006]
However, in the wind turbine generator having the conventional cooling structure, since the
[0007]
Further, in a wind turbine generator having a conventional cooling structure, moisture and salt contained in the outside air taken into the
[0008]
Further, in a wind turbine generator having a conventional cooling structure, when a filter or the like is installed in the
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a wind turbine generator having a cooling structure that reduces the temperature in the apparatus to a standard value or less with a simple structure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A wind turbine generator according to the present invention includes a horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a rotor fixed to the horizontal shaft, a stator disposed outside the rotor, and the stator in a frame. In a wind turbine generator comprising a generator including an upwind clamper and a leeward clamper sandwiched from both sides in the axial direction, and a blade fixed to the horizontal shaft and rotated by wind power, the rotor rotates through the blade. A heat dissipating part for releasing heat generated from the generator by rotation of the rotor is provided in a cylindrical frame that partitions the stator of the generator and outside air, and the heat dissipating part is A fin protruding radially outward of the frame and extending in the axial direction of the frame;,in frontAbove the lower clamperPart is, And projecting outward in the radial direction from the fin.
[0011]
The wind power generator according to this invention isA horizontal shaft disposed at the top of a vertically erected pole, a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed outside the rotor, and an upwind side sandwiching the stator from both sides in the axial direction of the frame In a wind turbine generator comprising a generator including a clamper and a leeward clamper, and a blade fixed to the horizontal shaft and rotated by wind power, the wind is applied to the rotor via the blade with respect to the wind. A heat dissipating part that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor is provided in a cylindrical frame that partitions the stator of the generator and the outside air, and the heat dissipating part protrudes radially outward of the frame and A fin extending in an axial direction of the frame, and at least one of an upper portion of the windward clamper and an upper portion of the leeward clamper is radially outward from the frame. Out, the fins protrude radially outwardly from the top of the upper and the leeward side clamper of the windward clamperIt is characterized by this.
[0012]
The wind power generator according to the present invention is characterized in that at least the tip of the fin on the windward side forms an acute angle with the rotation direction of the blade.
[0013]
The wind power generator according to this invention isFins gradually curve in the axial direction in the leeward directionIt is characterized by this.
[0014]
The wind power generator according to this invention isA horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In the wind turbine generator comprising: a rotating blade; and a heat dissipating part that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor provided in a cylindrical frame that partitions the stator of the generator from outside air. The portion is a fin that protrudes outward in the radial direction of the frame and extends in the axial direction of the frame, and the fin is divided into a plurality of pieces in the frame axial direction, and the fin among the plurality of divided fins The fins adjacent in the axial direction of the frame are displaced in the circumferential direction of the frame.It is characterized by this.
[0015]
The wind power generator according to this invention isAmong the plurality of fins, at least the split fin on the windward side forms an acute angle with the rotation direction of the blade.It is characterized by this.
[0016]
A wind turbine generator according to the present invention includes a horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a rotor fixed to the horizontal shaft, and a generator including a stator disposed on the outside of the rotor, In a wind power generator provided with a blade fixed to the horizontal axis and rotated by wind power, heat generated from the generator by rotation of the rotor with respect to the wind that gives a rotational force to the rotor via the blade A heat dissipating part for releasing the heat is provided in a cylindrical frame that partitions the stator of the generator and the outside air, and the heat dissipating part protrudes radially outward of the frame.Cylindrical columns installed in the flow direction of outside airIt is a protrusion.
[0017]
The wind power generator according to this invention isA horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power A wind power generator comprising a rotating blade, wherein a heat dissipating part that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor is applied to the wind applied to the rotor via the blade. The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame, and is provided on an upper portion of the frame and the frame. The pitch of the fins installed in at least one of the lower portions of the frame is not uniform in the circumferential direction of the frameIt is characterized by this.
[0018]
The wind power generator according to this invention isA horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power A wind power generator comprising a rotating blade, wherein a heat dissipating part that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor is applied to the wind applied to the rotor via the blade. It is provided in a cylindrical frame that partitions the stator and outside air of the machine, and the heat radiating portion is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame, and the height of the fin is Non-uniform in the circumferential direction of the frameIt is characterized by this.
[0019]
The wind power generator according to this invention isA horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power A wind power generator comprising a rotating blade, wherein a heat dissipating part that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor is applied to the wind applied to the rotor via the blade. Provided in a cylindrical frame that partitions the stator and outside air of the machine, the heat radiating portion is an outer peripheral wall extending in the circumferential direction of the frameIt is characterized by this.
[0020]
The wind power generator according to this invention isA horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind power generator comprising a rotating blade, the wind that covers at least a cylindrical frame that partitions the stator of the generator and outside air, and that applies a rotational force to the rotor of the generator via the blade A cover that leads to the vicinity of the frame is provided, and the cover is installed at a position that does not interfere with the blade in the axial direction.It is characterized by this.
[0021]
The wind power generator according to this invention isThe windward part of the cover is configured such that the distance from the frame gradually decreases from the windward side to the leeward side.It is characterized by this.
[0022]
The wind power generator according to this invention isThe leeward part of the cover is configured such that the distance from the frame gradually increases from the leeward side to the leeward side.It is characterized by this.
[0023]
The wind power generator according to this invention isThe cover is installed on at least one of the upper part and the lower part in the circumferential direction of the frame.It is characterized by this.
[0024]
The wind power generator according to this invention isThe leeward side end surface of the cover is installed facing the outer peripheral surface of the frame.It is characterized by this.
[0025]
The wind power generator according to this invention isA heat dissipating part for releasing heat generated from the generator by rotation of the rotor is provided in the frame against the wind that imparts rotational force to the rotor via the blades, and the heat dissipating part is disposed radially outward of the frame. It is a fin that protrudes and extends in the axial direction of the frame, and the support that supports the cover is the fin.It is characterized by this.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
1 is a front view of the wind turbine generator according to
[0031]
Unlike the conventional wind power generator shown in FIGS. 30 and 31, the wind power generator according to the first embodiment is a type that does not have the
[0032]
In the first embodiment, a
[0033]
The
[0034]
Next, the operation will be described.
First, when the
[0035]
On the other hand, the large wind-powered outside
[0036]
As described above, according to the first embodiment, by providing the
[0037]
In the first embodiment, heat radiation from the outer surface of the
[0038]
In the first embodiment, even when
[0039]
FIG. 5 is a perspective view showing a heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0040]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 5, since the main flow of the
[0041]
As described above, according to the second embodiment, the divided
[0042]
FIG. 6 is a perspective view showing a heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0043]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 6, the main stream of the
[0044]
As described above, according to the third embodiment, by installing the projecting
[0045]
In the third embodiment, the above-described effects can be obtained regardless of the positional relationship between the flow direction of the
[0046]
FIG. 7 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
The feature of the fourth embodiment is that the
[0047]
Next, the flow of outside air on the outer surface of the wind turbine generator will be described.
As shown in FIG. 8, in the vicinity of the outer surface of the
[0048]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 7, when each
[0049]
As described above, according to the fourth embodiment, by installing the
[0050]
FIG. 9 is a perspective view showing a heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0051]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 9, since the
[0052]
As described above, according to the fifth embodiment, the
[0053]
10 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
The feature of the sixth embodiment is that the divided
[0054]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 11, in the divided
[0055]
As described above, according to the sixth embodiment, the divided
[0056]
12 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
[0057]
The feature of the seventh embodiment is that a plurality of rows of outer peripheral walls (heat dissipating portions) 31 extending in the circumferential direction of the
[0058]
Next, the operation will be described.
During the generator operation, the temperature of the outer peripheral surface of the
[0059]
In addition, when the temperature of the
[0060]
As described above, according to the seventh embodiment, by installing the outer
[0061]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 15 is a sectional view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to Embodiment 8 of the present invention. The feature of the eighth embodiment resides in that the
[0062]
Next, the operation will be described.
On the leeward side of the
[0063]
As described above, according to the eighth embodiment, by providing the
[0064]
FIG.The windOf the heat dissipation part of the power generatorreferenceIt is sectional drawing which shows an example. thisreferenceIn the example, as shown in FIG. 16, the upper surface of the
[0065]
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a heat radiation portion of a wind turbine generator according to
[0066]
Next, the operation will be described.
Since the flow of the
[0067]
As described above, according to the ninth embodiment, a high heat transfer coefficient is obtained by the
[0068]
FIG. 18 is a front view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
[0069]
Next, the operation will be described.
In the
[0070]
As described above, according to the tenth embodiment, sufficient cooling performance for the
[0071]
In the tenth embodiment, the
[0072]
19 is a cross-sectional view showing a heat radiation portion of a wind turbine generator according to
[0073]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 19, a part of the
[0074]
As described above, according to the eleventh embodiment, the heat transfer coefficient increases due to the increase in the flow velocity on the outer peripheral surface of the
[0075]
FIG. 21 is a sectional view showing a first modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0076]
FIG. 22 is a sectional view showing a second modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0077]
FIG. 23 is a sectional view showing a third modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0078]
In the third modification, the upper surface of the
[0079]
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a fourth modification of the heat dissipating part of the wind turbine generator according to
[0080]
In the fourth modification, the
[0081]
FIG. 25 is a sectional view showing a fifth modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
[0082]
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
[0083]
Next, the operation will be described.
A part of the
[0084]
As described above, according to the twelfth embodiment, since the
[0085]
FIG. 28 is a front view showing a heat radiation portion of a wind turbine generator according to
[0086]
Next, the operation will be described.
The
[0087]
As described above, according to the thirteenth embodiment, the heat load on the
[0088]
In the thirteenth embodiment, when the
[0089]
FIG. 29 is a perspective view showing a heat radiation portion of a wind turbine generator according to
[0090]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 29, the
[0091]
As described above, according to the fourteenth embodiment, the flow rate of the
[0092]
In the fourteenth embodiment, the
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heat dissipating part that releases the heat generated from the generator by the rotation of the rotor to the wind that gives the rotor a rotational force through the blades is provided between the stator of the generator and the outside air. Is provided on the cylindrical frame, and the performance of releasing the heat in the generator to the outside air can be improved, whereby the temperature in the generator can be maintained below a specified value. In addition, according to the present invention, unlike the conventional wind power generator, the intake port, the exhaust port, and the cooling fan are not required, so that it is possible to obtain a wind power generator with high heat dissipation efficiency with a simple structure. Furthermore, according to the present invention, the heat generated from the generator provided with the rotor that rotates integrally with the blade that rotates with the wind is cooled by the wind. Therefore, the energy required for cooling is rational and wasteful. There is nothing.
[0094]
According to the present invention, since the heat radiation area to the outside air can be increased by providing the fin as the heat radiating portion on the frame, the cooling performance can be greatly improved as compared with the case where the fin is not provided on the frame. it can.
[0095]
According to the present invention, at least the tip of the windward side of the fin is configured to make an acute angle with the rotation direction of the blade, so that not only the effect of increasing the heat radiation area but also between the fins by reducing the loss at the entrance of the fin. Since the outside air containing the increase in the flow rate and the peripheral speed component can flow to the side surface of the fin, high heat transfer efficiency can be obtained on the outer surface of the fin, and the cooling performance for the generator can be improved.
[0096]
According to the present invention, the fin is divided into a plurality in the axial direction of the frame, and the fins adjacent to each other in the axial direction of the frame among the plurality of divided fins are displaced in the circumferential direction of the frame. In addition to the effect of expanding, it is possible to obtain a plurality of locations with high heat transfer coefficient due to the boundary layer renewal effect along the flow direction of the outside air, thereby obtaining high cooling performance.
[0097]
According to the present invention, at least the windward divided fins of the plurality of fins are configured to form an acute angle with the rotation direction of the blade, so that not only the effect of increasing the heat radiation area but also the divided fins in the second and subsequent rows are arranged. Since the boundary layer is thinned by the outside air colliding with each side surface, a portion with high heat transfer efficiency can be obtained over a wide area on the side surface of the fin, so that the cooling performance can be improved.
[0098]
According to the present invention, the upper surface of the windward clamper is formed flush with the outer peripheral surface of the frame, and the fin protrudes radially outward of the frame from the upper portion of the leeward clamper. Since the heat dissipation performance can be improved, the fins exhibit a good heat dissipation performance over the entire length, and a sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[0099]
According to the present invention, since the upper surface of the leeward clamper and the upper surface of the leeward clamper are formed flush with the frame, the flow of outside air passes through the fin leeward side without being rapidly decelerated. Since this is a good heat dissipation surface over the entire length, sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[0100]
According to the present invention, the upper part of the windward clamper and the upper part of the leeward clamper are protruded radially outward of the frame from the frame, and the fins are arranged in the radial direction of the frame from the upper part of the windward clamper and the upper part of the leeward clamper. By projecting outward, the outside air directly collides with the projecting part of the fin, so a high heat transfer coefficient is obtained.There is no leeward clamper on the leeward side at the projecting part of the fin, so the fin is effective over the entire length. Since it becomes a heat radiating surface, sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[0101]
According to the present invention, since the heat radiating portion is a pin protruding outward in the radial direction of the frame, not only the effect of expanding the heat radiating area but also the high heat transfer coefficient due to the boundary layer renewal effect along the flow direction of the outside air. Multiple locations can be obtained. Further, according to the present invention, the turbulence of the outside air flowing between the pins in the second and subsequent rows is increased by the vortex of the airflow generated on the leeward side of the pins, the heat transfer coefficient at the leeward side pins is increased, and high cooling is achieved. Performance can be obtained.
[0102]
According to this invention, sufficient cooling performance for the generator can be obtained by appropriately installing the fins at a small pitch on at least one of the upper part of the frame affected by solar radiation or the lower part of the frame affected by the pole. In addition, the circumferential distribution of the in-machine temperature can be controlled to an arbitrary shape.
[0103]
According to the present invention, by making the height of the fins non-uniform in the circumferential direction of the frame, it is possible to obtain sufficient cooling performance for the generator and to control the circumferential distribution of the in-machine temperature in an arbitrary form. be able to.
[0104]
According to the present invention, the heat dissipating part is an outer peripheral wall extending in the circumferential direction of the frame, so that the heat dissipating area is expanded and the heat radiation by natural convection is promoted by the development of the updraft to improve the cooling performance. be able to.
[0105]
According to this invention, by providing a cover that covers at least the cylindrical frame that partitions the stator of the generator and the outside air, and that guides wind that gives rotational force to the rotor of the generator through the blades in the vicinity of the frame, The speed of the airflow on the frame increases, cooling performance can be improved, and solar radiation can be prevented from reaching the outer wall surface of the generator, so the temperature rise in the machine due to heat input from direct solar radiation is suppressed. And a wind power generator with high cooling performance can be obtained.
[0106]
According to the present invention, the wind speed in the vicinity of the outer peripheral surface of the frame can be increased by configuring the windward portion of the cover so that the distance from the frame gradually decreases from the windward side to the vicinity of the frame. Therefore, sufficient cooling performance can be obtained.
[0107]
According to the present invention, since the leeward part of the cover is configured so that the distance from the frame gradually increases from the windward side to the vicinity of the frame, the opening area at the outside air outlet can be increased. The flow velocity at the outlet can be reduced, the pressure loss at the outlet of the cover can be reduced, the flow velocity of outside air that can be introduced into the outer peripheral surface of the frame can be increased, and sufficient cooling performance can be obtained.
[0108]
According to the present invention, the upper surface of the windward clamper and the upper surface of the leeward clamper are formed flush with the frame, so that the flow of outside air flowing into the lower side of the cover passes smoothly without being decelerated. Can be made.
[0109]
According to the present invention, the support column supporting the cover is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame, and the cover is attached to the upper portion of the fin. The flow rate of outside air taken into the duct-shaped space thus made can be increased. Further, according to the present invention, since both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cover integrated with the fin can function as a heat radiating surface, sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[0110]
According to the present invention, when the cover is provided on the frame, the upper part of the windward side clamper and the upper part of the leeward side clamper are protruded radially outward from the frame to flow into the lower space of the cover. Since the outside air with the increased flow velocity is collided with the leeward clamper or the like, the heat radiation can be promoted, so that sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[0111]
According to the present invention, when the cover is provided on the frame, the support column supporting the cover is a fin protruding outward in the radial direction of the frame and extending in the axial direction of the frame. Therefore, sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[0112]
According to the present invention, the thermal load on the upper part of the frame is reduced by installing the cover on at least one of the upper part of the frame affected by solar radiation or the lower part of the frame affected by the pole. Since heat dissipation performance can be improved, sufficient cooling performance for the generator can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a wind turbine generator according to
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is an enlarged cross-sectional view of a heat radiating portion of the wind turbine generator shown in FIG. 2. FIG.
4 is a perspective view for explaining the operation of the heat dissipating unit of FIG. 3;
FIG. 5 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
FIG. 6 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
FIG. 7 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
8 is a perspective view for explaining the operation of the heat radiating unit shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
FIG. 10 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
11 is a plan view showing a heat radiating portion of FIG. 10;
FIG. 12 is a perspective view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
13 is a side view showing a heat radiating part during operation of the wind turbine generator shown in FIG. 12. FIG.
14 is a side view showing a heat radiating section when the wind turbine generator shown in FIG. 12 is stopped.
FIG. 15 is a sectional view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a reference example of a heat radiating portion of a wind turbine generator.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
FIG. 18 is a front view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
FIG. 19 is a sectional view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
20 is a front view of the wind turbine generator shown in FIG.
FIG. 21 is a sectional view showing a first modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
FIG. 22 is a sectional view showing a second modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
FIG. 23 is a sectional view showing a third modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
FIG. 24 is a sectional view showing a fourth modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
FIG. 25 is a cross sectional view showing a fifth modification of the heat radiating portion of the wind turbine generator according to
FIG. 26 is a sectional view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
27 is a front view of the wind turbine generator shown in FIG. 26. FIG.
FIG. 28 is a front view showing a heat radiating portion of a wind turbine generator according to
FIG. 29 is a perspective view showing a heat radiation part of a wind turbine generator according to
FIG. 30 is a cross-sectional view showing a cooling structure of a conventional wind turbine generator.
31 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of FIG. 30. FIG.
[Explanation of symbols]
1 pole, 2 nacelle, 3 blades, 4 hubs, 5 sealed generator, 6 horizontal shaft, 7 speed increaser, 8 brake, 9 blower fan, 10 air inlet, 11 exhaust port, 12 boss, 13 fixed shaft, 14 Rotor, 15 clearance, 16 stator, 17 stator core, 18 stator coil, 19 windward side clamper, 20 leeward side clamper, 21 stay, 22 frame, 23 fin (heat radiating portion), 23a, 23b, 23c fin (heat radiating portion), 24 Outside air, 25 boundary layer (axial direction), 26a, 26b, 26c pin (heat dissipating part), 27 boundary layer (circumferential direction), 30 side surface, 31 outer peripheral wall (heat dissipating part), 32 natural convection, 33, 34 protruding part, 35 area (upper side), 36 area (lower side), 37 area (both sides), 38 struts, 39 cover.
Claims (16)
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記風下側クランパの上部は、前記フィンより半径方向外方に突出したことを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed at the top of a vertically erected pole, a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed outside the rotor, and an upwind side sandwiching the stator from both sides in the axial direction of the frame In a wind turbine generator including a generator including a clamper and a leeward clamper, and a blade fixed to the horizontal shaft and rotated by wind power,
A cylindrical frame that divides the stator of the generator and the outside air from a heat radiating portion that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor against wind that gives rotational force to the rotor via the blades. Provided in
The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame,
The wind power generator characterized in that the upper part of the leeward clamper protrudes radially outward from the fin.
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部の少なくとも一方は、前記フレームより半径方向外方に突出し、
前記フィンが、前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部より半径方向外側に突出していることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed at the top of a vertically erected pole, a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed outside the rotor, and an upwind side sandwiching the stator from both sides in the axial direction of the frame In a wind turbine generator including a generator including a clamper and a leeward clamper, and a blade fixed to the horizontal shaft and rotated by wind power,
A cylindrical frame that divides the stator of the generator and the outside air from a heat radiating portion that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor against wind that gives rotational force to the rotor via the blades. Provided in
The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame,
At least one of the upper part of the windward clamper and the upper part of the leeward clamper protrudes radially outward from the frame ,
The wind turbine generator according to claim 1, wherein the fin projects radially outward from an upper part of the windward clamper and an upper part of the leeward clamper.
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記フィンは、前記フレーム軸線方向に複数に分割され、
該分割された複数のフィンのうち前記フレームの軸線方向で隣接するフィン同士は、前記フレームの周方向に位置ずれしていることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind turbine generator provided with a rotating blade, and a heat dissipating part that releases heat generated from the generator by the rotation of the rotor provided in a cylindrical frame that partitions the stator of the generator and outside air,
The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame,
The fin is divided into a plurality in the frame axis direction,
Among the plurality of divided fins, the fins adjacent in the axial direction of the frame are displaced in the circumferential direction of the frame.
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出し外気の流れ方向に複数設置された円柱状の突起物であることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind turbine generator with a rotating blade,
A cylindrical frame that divides the stator of the generator and the outside air from a heat radiating portion that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor against wind that gives rotational force to the rotor via the blades. Provided in
The said heat radiating part is a column-shaped protrusion which protruded in the radial direction of the said flame | frame, and was installed in the flow direction of external air, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記フレームの上部および前記フレームの下部の少なくとも一方に設置されている前記フィンのピッチは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind turbine generator with a rotating blade,
A cylindrical frame that divides the stator of the generator and the outside air from a heat radiating portion that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor against wind that gives rotational force to the rotor via the blades. Provided in
The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame,
The wind power generator characterized by the pitch of the said fin installed in at least one of the upper part of the said flame | frame, and the lower part of the said flame | frame being uneven in the circumferential direction of the said flame | frame.
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記フィンの高さは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind turbine generator with a rotating blade,
A cylindrical frame that divides the stator of the generator and the outside air from a heat radiating portion that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor against wind that gives rotational force to the rotor via the blades. Provided in
The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame,
The wind power generator according to claim 1, wherein the height of the fin is not uniform in a circumferential direction of the frame.
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの周方向に延在する外周壁であることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind turbine generator with a rotating blade,
A cylindrical frame that divides the stator of the generator and the outside air from a heat radiating portion that releases heat generated from the generator by rotation of the rotor against wind that gives rotational force to the rotor via the blades. Provided in
The wind power generator, wherein the heat dissipating part is an outer peripheral wall extending in a circumferential direction of the frame.
少なくとも前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆い、かつ前記ブレードを介して前記発電機のロータに回転力を与えた風を前記フレーム近傍に導くカバーを備え、
前記カバーは、前記ブレードと軸方向に干渉しない位置に設置されていることを特徴とする風力発電装置。A horizontal shaft disposed on an upper part of a vertically installed pole, a generator including a rotor fixed to the horizontal shaft and a stator disposed on the outside of the rotor, and fixed to the horizontal shaft by wind power In a wind turbine generator with a rotating blade,
A cover that covers at least a cylindrical frame that partitions the stator of the generator and the outside air, and that guides wind that gives rotational force to the rotor of the generator through the blades in the vicinity of the frame;
The cover is installed at a position where it does not interfere with the blade in the axial direction.
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
カバーを支持する支柱は、前記フィンであることを特徴とする請求項11から請求項15のうちのいずれか1項記載の周力発電装置。A heat dissipating part that releases heat generated from the generator by the rotation of the rotor is provided in the frame against the wind that imparts rotational force to the rotor via the blades,
The heat dissipating part is a fin that protrudes radially outward of the frame and extends in the axial direction of the frame,
The peripheral power generation device according to any one of claims 11 to 15, wherein the column supporting the cover is the fin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001132712A JP3989693B2 (en) | 2000-04-28 | 2001-04-27 | Wind power generator |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000-130941 | 2000-04-28 | ||
JP2000130941 | 2000-04-28 | ||
JP2001132712A JP3989693B2 (en) | 2000-04-28 | 2001-04-27 | Wind power generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002013467A JP2002013467A (en) | 2002-01-18 |
JP3989693B2 true JP3989693B2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=26591253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001132712A Expired - Fee Related JP3989693B2 (en) | 2000-04-28 | 2001-04-27 | Wind power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3989693B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3663576A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-10 | Nissens Cooling Solutions A/S | A wind turbine nacelle cooling system |
WO2020115276A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Nissens Cooling Solutions A/S | A wind turbine nacelle mounted cooling system |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004125381A (en) | 2002-08-02 | 2004-04-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | Heat pipe unit and heat pipe cooler |
JP5002309B2 (en) | 2007-04-06 | 2012-08-15 | 富士重工業株式会社 | Horizontal axis windmill |
JP4796009B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-10-19 | 三菱重工業株式会社 | Wind power generator |
EP2014917B1 (en) * | 2007-07-10 | 2017-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Minimising wind turbine generator air gap with a specific shaft bearing arrangement |
JP4796039B2 (en) | 2007-11-22 | 2011-10-19 | 三菱重工業株式会社 | Wind power generator |
CN102439830A (en) * | 2008-09-23 | 2012-05-02 | 艾罗威罗门特公司 | Motor air flow cooling |
DE102008050848A1 (en) * | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Wobben, Aloys | ring generator |
US7843080B2 (en) * | 2009-05-11 | 2010-11-30 | General Electric Company | Cooling system and wind turbine incorporating same |
DE102010000756A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | Wobben, Aloys, 26607 | Wind turbine |
JP2012012980A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Wind power generator |
US8403638B2 (en) | 2010-06-30 | 2013-03-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind power generator |
JP5517786B2 (en) * | 2010-06-30 | 2014-06-11 | 三菱重工業株式会社 | Wind power generator |
US8308438B2 (en) | 2010-06-30 | 2012-11-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd | Wind power generator |
KR101394708B1 (en) | 2012-02-01 | 2014-05-16 | 전북대학교산학협력단 | Cooling System of Wind Generating Gearbox |
JP2013179769A (en) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Rotary electric machine |
JP2014033584A (en) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Fuji Electric Co Ltd | Wind cooling structure of rotary electric machine |
JP2015099829A (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | ダイキン工業株式会社 | Fan drive device |
KR101522813B1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-06-26 | 현대중공업 주식회사 | Surface cooling structure of motor frame |
US20190157922A1 (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electric motor |
CN108599445B (en) * | 2018-07-09 | 2023-11-03 | 深圳市八达威科技有限公司 | Brushless direct current motor with contact pin structure |
US11444507B2 (en) * | 2019-10-04 | 2022-09-13 | Hamilton Sundstrand Corporation | Actuation motor with cooling fins |
KR102477549B1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-12-14 | 김기섭 | Apparatus for Auxiliary Charging and Battery Cooling and Engine Block Cooling Using Wind Power In Electric Vehicle |
-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001132712A patent/JP3989693B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3663576A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-10 | Nissens Cooling Solutions A/S | A wind turbine nacelle cooling system |
WO2020115276A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Nissens Cooling Solutions A/S | A wind turbine nacelle mounted cooling system |
EP4242455A3 (en) * | 2018-12-07 | 2023-12-06 | Nissens Cooling Solutions A/S | A wind turbine nacelle cooling system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002013467A (en) | 2002-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3989693B2 (en) | Wind power generator | |
US6483199B2 (en) | Wind power generating device | |
RU2506682C2 (en) | Annular generator | |
US20230383634A1 (en) | Heat Radiator and Turbo Fracturing Unit Comprising the Same | |
JP5204216B2 (en) | Wind power generator | |
JP5463218B2 (en) | Wind power generator | |
EA006690B1 (en) | Anti-icing system for wind turbines | |
AU2002256732B2 (en) | Cooling device for a wind turbine generator | |
CN102245897B (en) | Wind turbine comprising a cooling circuit | |
EP2535580A1 (en) | Wind-powered electrical generator | |
US20120074710A1 (en) | Wind power generator | |
JP6200748B2 (en) | Wind power generation equipment | |
JP2004251270A (en) | Wind power generator having high energy yield | |
WO2015087035A1 (en) | Passive cooling system for wind tower | |
TWI630316B (en) | Wind power generator | |
EP3270491A1 (en) | Cooling arrangement of a wind turbine generator | |
JP2006514190A (en) | Anti-icing system for wind power plant | |
JP5449235B2 (en) | Wind power generator | |
CN220817933U (en) | Fan assembly and air condensing units | |
JP2960638B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR20110114427A (en) | Wind-driven generator | |
KR102390066B1 (en) | Generator for Wind Turbine | |
JPS5830485A (en) | Wind power generation method | |
KR101497439B1 (en) | Apparatus for nacelle air cooling | |
CN114704444A (en) | Cooling device of wind generating set, engine room and wind generating set |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060509 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060704 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070330 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070508 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070518 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070619 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070718 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |