JP6205957B2

JP6205957B2 - Wind power generator and cooling method for wind power generator

Info

Publication number: JP6205957B2
Application number: JP2013160998A
Authority: JP
Inventors: 夢樹小野
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: JP2015031200A

Description

本発明は、風力発電装置及び風力発電装置の冷却方法に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator and a method for cooling a wind turbine generator.

風力エネルギーを利用して発電を行う発電装置やポンプ等を駆動する駆動装置が知られている（例えば、特許文献１−５）。 2. Description of the Related Art A power generation device that generates power using wind energy and a drive device that drives a pump or the like are known (for example, Patent Documents 1-5).

図４は、従来技術に係る風力発電装置３３の構成を示す図である。風力発電装置３３は、風車３４と、発電機４と、タワートップ３とを有する。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a wind turbine generator 33 according to the related art. The wind power generator 33 includes a windmill 34, a generator 4, and a tower top 3.

風車３４は、発電機４に接続される回転軸３５と、回転軸３５の端部に設けられるハブ３６と、ハブ３６から回転軸３５の径方向に立設される風車ブレード３７，３８，３９と、を有する。 The windmill 34 includes a rotating shaft 35 connected to the generator 4, a hub 36 provided at an end of the rotating shaft 35, and windmill blades 37, 38, 39 erected from the hub 36 in the radial direction of the rotating shaft 35. And having.

発電機４は、風車３４の回転運動を電力に変換する。一般的に、増速器を有さない発電機４は、タワートップ３の側端部に設けられ、増速器を有する発電機は、タワートップ３内に配置される。 The generator 4 converts the rotational motion of the windmill 34 into electric power. Generally, the generator 4 that does not have a speed increaser is provided at the side end of the tower top 3, and the power generator that has a speed increaser is disposed in the tower top 3.

タワートップ３は、タワーベース４０から立設するタワー２の上端部に設けられ、電力変換器盤６、連系変圧器４１、風車制御盤４２、冷却装置４３を格納する。 The tower top 3 is provided at the upper end of the tower 2 standing from the tower base 40 and stores the power converter panel 6, the interconnection transformer 41, the windmill control panel 42, and the cooling device 43.

電力変換器盤６は、例えば、ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ電力変換器盤である。電力変換器盤６は、発電機４の端子箱４ａに接続された電力ケーブル１７を介して発電機４と接続され、発電機４で発電された電力が電力変換器盤６に供給される。さらに、電力変換器盤６は、電力ケーブル４４を介して連系変圧器４１が接続され、電力変換器盤６で変換された電力が連系変圧器４１を介して配電線網に供給される。なお、連系変圧器４１には、電力ケーブル１８を介して遮断機４５が接続され、変電所（図示せず）と風車３４（発電機４）との遮断が可能となっている。 The power converter board 6 is, for example, an AC-DC-AC power converter board. The power converter board 6 is connected to the generator 4 via the power cable 17 connected to the terminal box 4 a of the generator 4, and the power generated by the generator 4 is supplied to the power converter board 6. Further, the power converter board 6 is connected to the interconnection transformer 41 via the power cable 44, and the power converted by the power converter board 6 is supplied to the distribution network via the interconnection transformer 41. . The interconnection transformer 41 is connected to a circuit breaker 45 via the power cable 18 so that a substation (not shown) and the windmill 34 (the generator 4) can be disconnected.

風車制御盤４２は、風車全体を統括制御するものであり、例えば、ブレード３７，３８，３９の取付け角（ピッチ角度）や電力変換器盤６を制御し、強風等から風車３４を保護する。なお、図示省略しているが、タワーベース４０にも風車制御盤が設けられ、タワートップ３側の風車制御盤４２とタワーベース４０側の風車制御盤とが通信回線を通して通信を行い、風車３４の制御が行われる。 The windmill control panel 42 controls the entire windmill as a whole. For example, the windmill control panel 42 controls the mounting angle (pitch angle) of the blades 37, 38, 39 and the power converter panel 6 to protect the windmill 34 from strong winds and the like. Although not shown, the tower base 40 is also provided with a windmill control panel, and the windmill control panel 42 on the tower top 3 side and the windmill control panel on the tower base 40 side communicate with each other through a communication line, and the windmill 34 Is controlled.

冷却装置４３は、例えば、空冷や水冷により電力変換器盤６等の発熱部を冷却する。 The cooling device 43 cools the heat generating unit such as the power converter panel 6 by air cooling or water cooling, for example.

上記のような電力変換器盤６等の機器は、タワートップ３またはタワーベース４０に配置される。電力変換器盤６等の機器をタワーベース４０に配置した場合、場合によっては冷却装置４３がタワーベース４０の外に配置されることがある。このように冷却装置４３がタワーベース４０の外に配置されると、冷却装置４３がクレーン等の建設機の邪魔になるおそれや建設工程の複雑化をまねくおそれがある。 Devices such as the power converter panel 6 as described above are arranged on the tower top 3 or the tower base 40. When devices such as the power converter panel 6 are arranged on the tower base 40, the cooling device 43 may be arranged outside the tower base 40 in some cases. If the cooling device 43 is arranged outside the tower base 40 as described above, the cooling device 43 may interfere with a construction machine such as a crane, or the construction process may be complicated.

これに対して、タワートップ３に電力変換器盤６等の機器を配置すると、タワーベース４０をスリム化することができる。また、地表より上空の方がより風が吹くため、風を冷却に有効に利用することができる。また、タワートップ３を工場で組み立てて出荷することで、現地建設工程を簡略化することもできる。 On the other hand, when a device such as the power converter panel 6 is arranged on the tower top 3, the tower base 40 can be slimmed. In addition, since the wind blows more in the sky than the ground surface, the wind can be effectively used for cooling. Moreover, the local construction process can be simplified by assembling and shipping the tower top 3 at the factory.

しかし、電力変換器盤６等の機器をタワートップ３に配置した場合、タワートップ３の放熱性が低下することが懸念される。そこで、タワートップ３での放熱性を向上させる一手段として、タワートップ３の大きさを大きくして、タワートップ３における機器の占有面積や占有体積を小さくすることが考えられる。 However, when devices such as the power converter panel 6 are arranged on the tower top 3, there is a concern that the heat dissipation of the tower top 3 is reduced. Therefore, as one means for improving the heat dissipation in the tower top 3, it is conceivable to increase the size of the tower top 3 and reduce the occupied area and occupied volume of the equipment in the tower top 3.

特開平９−２５２５６３号公報JP-A-9-252563 特表２００３−５０４５６２号公報JP-T-2003-504562 特開２０１２−７７６８７号公報JP 2012-77687 A 特開２００５−１８０２３７号公報JP 2005-180237 A 特表２０１３−５０１８９１号公報Special table 2013-501891 gazette

しかしながら、タワートップ３の大きさを大きくすると、その分タワー２やタワーベース４０を構成する部材の強度を大きくする必要が生じるおそれがある。 However, when the size of the tower top 3 is increased, it may be necessary to increase the strength of the members constituting the tower 2 and the tower base 40 accordingly.

タワートップ３の大きさを大きくすることなく、タワートップ３に設けられた機器の放熱性を向上させる技術として、タワートップ３内部に外気を取り入れ、この外気を直接発熱部（インバータ装置等）に吹き付ける技術が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、発熱部に直接外気を吹き付けると、発熱部が外気中の塩分や水分等により腐食されてしまうおそれがある。 As a technology to improve the heat dissipation of the equipment installed in the tower top 3 without increasing the size of the tower top 3, outside air is taken into the tower top 3 and this outside air is directly used as a heat generating part (inverter device, etc.). A technique for spraying has been proposed (for example, Patent Document 1). However, if the outside air is blown directly onto the heat generating portion, the heat generating portion may be corroded by salt or moisture in the outside air.

そこで、タワー２及びタワートップ３内に閉回路となるように冷却路を形成し、タワー２及びタワートップ３を放熱器として利用することで、外気を取り入れずにタワートップ３内部を冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。しかし、機器の占有面積や占有体積が大きいタワートップ３部での放熱性が不十分となるおそれがある。 Therefore, a method of cooling the inside of the tower top 3 without taking in outside air by forming a cooling path in the tower 2 and the tower top 3 so as to be a closed circuit and using the tower 2 and the tower top 3 as a radiator. Has been proposed (for example, Patent Document 2). However, there is a possibility that the heat radiation performance at the tower top 3 portion having a large occupied area or occupied volume of the device may be insufficient.

上記事情に鑑み、本発明は、風力発電装置において、タワートップ内部の放熱性の向上及びタワートップの小型化に貢献する技術を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technology that contributes to improvement in heat dissipation inside a tower top and downsizing of the tower top in a wind turbine generator.

上記目的を達成する本発明の風力発電装置は、風力エネルギーを動力として発電する発電機を有する風力発電装置であって、前記風力発電装置の発熱部の熱を冷却する冷却液が循環する冷却液循環路と、前記冷却液を冷却するラジエタと、前記ラジエタを冷却する冷却ファンとを有する冷却装置を備え、前記冷却ファンを前記発電機の回転軸の回動に応じて駆動することを特徴としている。 The wind power generator of the present invention that achieves the above object is a wind power generator having a generator that generates power by using wind energy, and a coolant that circulates a coolant that cools the heat of the heat generating portion of the wind power generator. A cooling device having a circulation path, a radiator that cools the cooling liquid, and a cooling fan that cools the radiator is provided, and the cooling fan is driven according to the rotation of the rotating shaft of the generator. Yes.

また、上記目的を達成する本発明の風力発電装置の冷却方法は、風力エネルギーを動力として発電する発電機を有する風力発電装置の冷却方法であって、前記風力発電装置の発熱部近傍に冷却液を流通させ、該発熱部の熱を冷却液に熱交換し、前記冷却液の熱を外気に放熱するラジエタを冷却する冷却ファンを、前記発電機の回転軸の回動に応じて駆動させることを特徴としている。 The wind power generator cooling method of the present invention that achieves the above object is a wind power generator cooling method including a generator that generates power using wind energy as a motive power, and a cooling liquid is provided near the heat generating portion of the wind power generator. The cooling fan that cools the radiator that radiates the heat of the cooling liquid to the outside air is driven according to the rotation of the rotating shaft of the generator. It is characterized by.

以上の発明によれば、風力発電装置のタワートップ内部の放熱性の向上及びタワートップの小型化に貢献することができる。 According to the above invention, it can contribute to the improvement of the heat dissipation inside the tower top of a wind power generator, and miniaturization of a tower top.

（ａ）本発明の第１実施形態に係る風力発電装置のタワートップ部分の縦断面図、（ｂ）同部分の上面図である。(A) The longitudinal cross-sectional view of the tower top part of the wind power generator which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) The top view of the part. 本発明の第２実施形態に係る風力発電装置のタワートップ部分の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the tower top part of the wind power generator concerning 2nd Embodiment of this invention. （ａ）本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の他例を示すタワートップ部分の縦断面図、（ｂ）本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の他例を示すタワートップ部分の縦断面図である。(A) A longitudinal sectional view of a tower top portion showing another example of the wind turbine generator according to the second embodiment of the present invention, (b) A tower top showing another example of the wind turbine generator according to the second embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view of a part. 従来技術に係る風力発電装置の概略図である。It is the schematic of the wind power generator concerning a prior art.

本発明の風力発電装置及び風力発電装置の冷却方法について、図を参照して詳細に説明する。なお、図１〜３に示す図は、本発明の実施形態に係る風力発電装置を模式的に示したものであり、図面上の寸法比と実際の寸法比とは必ずしも一致するものではない。また、各実施形態に係る風力発電装置は、図４に示した従来技術に係る風力発電装置とタワートップ内部の構造が異なり、他の部分は同じである。したがって、異なる部分について詳細に説明する。 The wind power generator of the present invention and the method for cooling the wind power generator will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 schematically show the wind power generator according to the embodiment of the present invention, and the dimensional ratio on the drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio. Moreover, the wind power generator according to each embodiment is different from the wind power generator according to the related art shown in FIG. 4 in the structure of the tower top, and the other parts are the same. Therefore, different parts will be described in detail.

（第１実施形態）
図１（ａ），（ｂ）に本発明の第１実施形態に係る風力発電装置１のタワートップ３部分の縦断面図及び上面図を示す。 (First embodiment)
1A and 1B are a longitudinal sectional view and a top view of a tower top 3 portion of the wind turbine generator 1 according to the first embodiment of the present invention.

図１（ａ）に示すように、風力発電装置１は、タワー２の上端部に設けられるタワートップ３と、タワートップ３の側端部に設けられる発電機４と、を備える。 As shown in FIG. 1A, the wind turbine generator 1 includes a tower top 3 provided at the upper end portion of the tower 2 and a generator 4 provided at a side end portion of the tower top 3.

発電機４は、風車（図示せず）の回転運動を電力に変換する。図に示すように増速器を有さない発電機４はタワートップ３の側端部に設けられる。なお、発電機が増速器を有する場合は、発電機及び増速器はタワートップ３内に配置される。発電機４の回転軸には回転動力伝達軸５が直結され、発電時に発電機４の回転軸の回転に応じて回転動力伝達軸５が回転する。 The generator 4 converts the rotational motion of a windmill (not shown) into electric power. As shown in the figure, the generator 4 having no speed increaser is provided at the side end of the tower top 3. When the generator has a speed increaser, the power generator and speed increaser are arranged in the tower top 3. A rotating power transmission shaft 5 is directly connected to the rotating shaft of the generator 4, and the rotating power transmission shaft 5 rotates according to the rotation of the rotating shaft of the generator 4 during power generation.

タワートップ３は、ナセルまたはサブフレームと称されるものであり、電力変換器盤６及び冷却装置７を格納する。 The tower top 3 is called a nacelle or a subframe, and stores the power converter panel 6 and the cooling device 7.

電力変換器盤６は、例えば、ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ電力変換器（コンバータ）盤である。電力変換器盤６は、タワートップ３（ナセル）に格納されている。電力変換器盤６には、電力ケーブル１７を介して発電機４が接続されており、発電機４で発電された電力が電力変換器盤６に供給される。さらに、電力変換器盤６で変換された電力は、連系変圧器（図示せず）及び電力ケーブル１８を介して配電線網に供給される。なお、図１（ｂ）に示すように、実施形態の説明では、電力変換器盤６が回転動力伝達軸５を挟んで２つ設けられた、いわゆる２面構成の例を示しているが、電力変換器盤６の数は特に限定されるものではなく、電力変換器盤６を１面構成としてもよい。 The power converter board 6 is, for example, an AC-DC-AC power converter (converter) board. The power converter panel 6 is stored in the tower top 3 (nacelle). A generator 4 is connected to the power converter panel 6 via a power cable 17, and the power generated by the generator 4 is supplied to the power converter panel 6. Furthermore, the electric power converted by the power converter panel 6 is supplied to the distribution network via the interconnection transformer (not shown) and the power cable 18. As shown in FIG. 1B, in the description of the embodiment, an example of a so-called two-surface configuration in which two power converter panels 6 are provided with the rotational power transmission shaft 5 interposed therebetween is shown. The number of the power converter boards 6 is not particularly limited, and the power converter board 6 may have a single surface configuration.

冷却装置７は、電力変換器盤６の内部に冷却液を流通させる冷却液循環路８，９と、冷却液を冷却するラジエタ１０と、冷却ファン１１とを有する。 The cooling device 7 includes coolant circulation paths 8 and 9 that allow the coolant to flow inside the power converter panel 6, a radiator 10 that cools the coolant, and a cooling fan 11.

冷却液循環路８，９は、電力変換器盤６の発熱部（インバータやコンバータ等）近傍まで延設されており、電力変換器盤６の発熱部近傍へ冷却液を流通させる。また、冷却液循環路８，９はラジエタ１０に接続されており、ラジエタ１０で冷却液と外気との熱交換が行われる。なお、冷却液循環路９には冷却液を循環させるための循環ポンプ１２が設けられ、循環ポンプ１２は制御盤１３により制御される。制御盤１３の循環ポンプ１２の制御は、例えば、循環ポンプ１２を一定速で運転する、または、冷却液の温度が所定の値となったときに循環ポンプ１２を一定速で運転する、または、冷却液の液温が一定となるように循環ポンプ１２を速度制御する等の方法により行われる。冷却液は、主に水が用いられるが、他の液体を用いてもよい。また、冷却液に水を使用する場合に、冷却液に防錆剤や不凍液（エチレングリコール等）を添加してもよい。 The coolant circulation paths 8 and 9 are extended to the vicinity of the heat generating part (inverter, converter, etc.) of the power converter panel 6 and allow the coolant to flow near the heat generating part of the power converter panel 6. The coolant circulation paths 8 and 9 are connected to the radiator 10, and the radiator 10 exchanges heat between the coolant and the outside air. The coolant circulation path 9 is provided with a circulation pump 12 for circulating the coolant, and the circulation pump 12 is controlled by the control panel 13. The control of the circulation pump 12 of the control panel 13 is, for example, operating the circulation pump 12 at a constant speed, or operating the circulation pump 12 at a constant speed when the temperature of the coolant reaches a predetermined value, or This is performed by a method of controlling the speed of the circulation pump 12 so that the liquid temperature of the cooling liquid becomes constant. As the cooling liquid, water is mainly used, but other liquids may be used. Further, when water is used as the coolant, a rust inhibitor or an antifreeze solution (ethylene glycol or the like) may be added to the coolant.

冷却ファン１１は、回転動力伝達軸５のラジエタ１０と対向する端部に、冷却ファン１１の回転軸が回転動力伝達軸５の回転軸と同軸となるように設けられる。そして、回転動力伝達軸５の回転に応じて冷却ファン１１が駆動される。冷却ファン１１が駆動すると、冷却風がラジエタ１０に送風され、ラジエタ１０における冷却液と外気との熱交換がさらに促進される。 The cooling fan 11 is provided at the end of the rotational power transmission shaft 5 facing the radiator 10 so that the rotational shaft of the cooling fan 11 is coaxial with the rotational shaft of the rotational power transmission shaft 5. Then, the cooling fan 11 is driven according to the rotation of the rotational power transmission shaft 5. When the cooling fan 11 is driven, cooling air is blown to the radiator 10, and heat exchange between the coolant and the outside air in the radiator 10 is further promoted.

なお、タワートップ３内には仕切板１４が設けられ、タワートップ３内部が２つの空間に隔てられる。一方の空間は、少なくともラジエタ１０及び冷却ファン１１が設けられる空間であって、外気が流入または流出する開口部１５，１６がタワートップ３の外壁部に形成された空間である。すなわち、この空間は、外気が流通する空間である。他方の空間は、少なくとも電力変換器盤６が設けられる空間であり、この空間には、外気を取り入れる開口部が形成されない。すなわち、他方の空間に設けられる機器は、外気からの腐食や汚損から保護されることとなる。 In addition, the partition plate 14 is provided in the tower top 3, and the inside of the tower top 3 is separated into two spaces. One space is a space in which at least the radiator 10 and the cooling fan 11 are provided, and is a space in which openings 15 and 16 through which outside air flows in or out are formed in the outer wall portion of the tower top 3. That is, this space is a space through which outside air circulates. The other space is a space in which at least the power converter panel 6 is provided, and an opening for taking in outside air is not formed in this space. That is, the device provided in the other space is protected from corrosion and contamination from the outside air.

次に、風力発電装置１における電力変換器盤６の冷却方法について説明する。風車が回転して発電機４で発電が開始されると、発電機４の発電とともに回転動力伝達軸５が回転する。回転動力伝達軸５の回転に応じて冷却ファン１１が駆動し、ラジエタ１０に冷却風が送風される。その結果、冷却液循環路８，９を循環している冷却液は、ラジエタ１０において冷却風により冷却される。なお、制御盤１３が循環ポンプ１２を駆動している場合は、冷却液は、ラジエタ１０から冷却液循環路９（または、冷却液循環路８）を通って電力変換器盤６の発熱部近傍を流通し、発熱部を冷却した冷却液が冷却液循環路８（または、冷却液循環路９）を通って再びラジエタ１０に戻ることとなる。このようにして、電力変換器盤６で発生した熱は冷却液循環路８，９を循環する冷却液に放出され、冷却液の熱はラジエタ１０から外気に放出される。 Next, a method for cooling the power converter panel 6 in the wind power generator 1 will be described. When the wind turbine rotates and the generator 4 starts generating power, the rotating power transmission shaft 5 rotates together with the power generation of the generator 4. The cooling fan 11 is driven according to the rotation of the rotational power transmission shaft 5, and the cooling air is blown to the radiator 10. As a result, the coolant circulating through the coolant circulation paths 8 and 9 is cooled by the cooling air in the radiator 10. When the control panel 13 drives the circulation pump 12, the coolant passes through the coolant circulation path 9 (or the coolant circulation path 8) from the radiator 10 and in the vicinity of the heat generating part of the power converter panel 6. , And the coolant that has cooled the heat generating portion returns to the radiator 10 again through the coolant circulation path 8 (or the coolant circulation path 9). In this way, the heat generated in the power converter panel 6 is released to the coolant circulating in the coolant circulation paths 8 and 9, and the heat of the coolant is released from the radiator 10 to the outside air.

以上のような風力発電装置１によれば、冷却液を循環させて電力変換器盤６等の発熱部を冷却するので冷却装置７を小型化することができる。また、冷却装置７に液冷を用いることで、電力変換器盤６等の発熱部の放熱性が向上する。したがって、電力変換器盤６等の集積度を上げ電力変換器盤６を小型化したり、タワートップ３内に電力変換器盤６等の装置を密集して配置したりすることができる。その結果、空冷式の冷却装置を用いた場合よりもタワートップ３を小型化することができる。 According to the wind power generator 1 as described above, the cooling device 7 can be downsized because the cooling liquid is circulated to cool the heat generating portion such as the power converter panel 6. Moreover, by using liquid cooling for the cooling device 7, the heat dissipation of the heat generating part such as the power converter panel 6 is improved. Accordingly, it is possible to increase the degree of integration of the power converter panel 6 and the like, to reduce the size of the power converter panel 6, and to arrange devices such as the power converter panel 6 and the like in the tower top 3. As a result, the tower top 3 can be made smaller than when an air-cooled cooling device is used.

従来技術に係る風力発電装置において、発熱部を液冷により冷却する場合、風力発電装置に設けられる設備の温度（若しくは、風力発電装置内温度）に応じて冷却ファンを駆動させる必要があり、マイクロコンピュータ等の電子制御装置により冷却ファンの駆動を制御していた。このように、電子制御装置により冷却ファンを駆動させる構成をとると、風力発電装置のコストが大きくなるという課題があった。 In the wind turbine generator according to the prior art, when the heat generating part is cooled by liquid cooling, it is necessary to drive the cooling fan according to the temperature of the equipment provided in the wind turbine generator (or the temperature inside the wind turbine generator). The driving of the cooling fan was controlled by an electronic control device such as a computer. Thus, when the structure which drives a cooling fan with an electronic control apparatus was taken, the subject that the cost of a wind power generator would become large occurred.

これに対して、本発明の風力発電装置１は、発電機４の回転軸の回動（すなわち、回転動力伝達軸５の回動）に応じて冷却ファン１１が駆動されるので、風力発電装置１において発熱が生じるタイミングで冷却ファン１１を駆動することができる。その結果、冷却ファン１１を制御するためのセンサや電子制御装置等が不要となり、冷却装置７の簡素化及び低コスト化が実現される。 In contrast, in the wind power generator 1 of the present invention, the cooling fan 11 is driven according to the rotation of the rotating shaft of the generator 4 (that is, the rotating power transmission shaft 5). 1 can drive the cooling fan 11 at a timing when heat is generated. As a result, a sensor, an electronic control unit, and the like for controlling the cooling fan 11 become unnecessary, and the cooling device 7 can be simplified and reduced in cost.

また、本発明の風力発電装置１は、発熱部の近傍を冷却液が流通するように冷却液循環８，９路を設けることで、密閉された空間に設けられた発熱部品の放熱性が向上する。したがって、タワートップ３に仕切板１４を設けたり、電力変換器盤６を密閉されたケース（または、タワートップ３の密閉された空間）に収納したりした場合でも、発熱部品が十分冷却されるので、電力変換器盤６等の精密機器が外気中の塩分や水分等により腐食されることを抑制することができる。 In addition, the wind power generator 1 of the present invention is provided with the coolant circulation paths 8 and 9 so that the coolant flows in the vicinity of the heat generating portion, thereby improving the heat dissipation performance of the heat generating components provided in the sealed space. To do. Therefore, even when the partition plate 14 is provided on the tower top 3 or the power converter panel 6 is housed in a sealed case (or in the sealed space of the tower top 3), the heat generating components are sufficiently cooled. Therefore, it can suppress that precision instruments, such as the power converter panel 6, are corroded by the salt content, moisture, etc. in external air.

（第２実施形態）
図２を参照して、本発明の第２実施形態に係る風力発電装置１９について詳細に説明する。第２実施形態に係る風力発電装置１９は、発電機４の回転軸の回転動力を動力伝達機構２０を介して冷却ファン２１，２２，２３に伝えることが第１実施形態の風力発電装置１と異なる。よって、異なる部分である冷却ファン２１，２２，２３の駆動機構について詳細に説明する。ここでは、第１実施形態の風力発電装置１と同一の構成は第１実施形態と同じ符号を付して詳細に説明する。 (Second Embodiment)
With reference to FIG. 2, the wind power generator 19 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated in detail. The wind power generator 19 according to the second embodiment transmits the rotational power of the rotating shaft of the generator 4 to the cooling fans 21, 22, 23 via the power transmission mechanism 20 and the wind power generator 1 of the first embodiment. Different. Therefore, the drive mechanism of the cooling fans 21, 22, 23 which are different parts will be described in detail. Here, the same configuration as the wind turbine generator 1 of the first embodiment will be described in detail with the same reference numerals as those of the first embodiment.

図２に示すように、第２実施形態に係る風力発電装置１９は、タワー２の上端部に設けられるタワートップ３と、タワートップ３の側端部に設けられる発電機４と、を備える。タワートップ３には、電力変換器盤６及び冷却装置７が格納される。 As shown in FIG. 2, the wind turbine generator 19 according to the second embodiment includes a tower top 3 provided at the upper end portion of the tower 2 and a generator 4 provided at a side end portion of the tower top 3. In the tower top 3, a power converter panel 6 and a cooling device 7 are stored.

冷却装置７は、電力変換器盤６に冷却液を循環させる冷却液循環路８，９と、冷却液を冷却するラジエタ１０と、冷却ファン２１，２２，２３とを、有する。冷却ファン２１，２２，２３は、ラジエタ１０と対向して設けられ、冷却ファン２１，２２，２３の回転軸は、発電機４の回転軸（図示せず）に動力伝達機構２０を介して接続される。そして、発電機４の回転軸の回転に応じて冷却ファン２１，２２，２３が駆動し、冷却風がラジエタ１０に送風される。 The cooling device 7 includes coolant circulation paths 8 and 9 that circulate the coolant in the power converter panel 6, a radiator 10 that cools the coolant, and cooling fans 21, 22, and 23. The cooling fans 21, 22, and 23 are provided to face the radiator 10, and the rotation shafts of the cooling fans 21, 22, and 23 are connected to the rotation shaft (not shown) of the generator 4 through the power transmission mechanism 20. Is done. Then, the cooling fans 21, 22 and 23 are driven according to the rotation of the rotating shaft of the generator 4, and the cooling air is blown to the radiator 10.

動力伝達機構２０は、ギヤ２４、動力伝達軸２５、ギヤ２６及びベルト２７から構成される。ギヤ２４は、発電機４の回転軸の回転運動を動力伝達軸２５に伝達する部材であり、ギヤ２４には発電機４の回転軸と動力伝達軸２５の一端とが接続される。ギヤ２６は、動力伝達軸２５の回転運動をベルト２７を介して冷却ファン２１，２２，２３に伝達する部材であり、ギヤ２６には動力伝達軸２５の他端とベルト２７とが接続される。なお、動力伝達機構２０は、実施形態に限定されるものではなく、動力伝達機構２０を、チェーン機構、ベルト機構、ギヤ機構等を単独若しくは組み合わせて構成してもよい。 The power transmission mechanism 20 includes a gear 24, a power transmission shaft 25, a gear 26 and a belt 27. The gear 24 is a member that transmits the rotational motion of the rotating shaft of the generator 4 to the power transmission shaft 25, and the rotating shaft of the generator 4 and one end of the power transmission shaft 25 are connected to the gear 24. The gear 26 is a member that transmits the rotational movement of the power transmission shaft 25 to the cooling fans 21, 22, and 23 via the belt 27, and the other end of the power transmission shaft 25 and the belt 27 are connected to the gear 26. . The power transmission mechanism 20 is not limited to the embodiment, and the power transmission mechanism 20 may be configured by a chain mechanism, a belt mechanism, a gear mechanism, or the like alone or in combination.

タワートップ３内には仕切板１４が設けられ、仕切板１４は、タワートップ３内部を外気が流通する空間と外気が流通しない空間に隔てる。 A partition plate 14 is provided in the tower top 3, and the partition plate 14 divides the inside of the tower top 3 into a space where outside air circulates and a space where outside air does not circulate.

次に、風力発電装置１９における電力変換器盤６の冷却方法について説明する。風車が回転して発電機４で発電が開始されると、発電機４の回転軸の回転運動が、ギヤ２４、動力伝達軸２５、ギヤ２６、ベルト１７の順に伝達し、冷却ファン２１，２２，２３が駆動される。このように冷却ファン２１，２２，２３が駆動することで、冷却風がラジエタ１０に送風される。その結果、第１実施形態の風力発電装置１と同様に、電力変換器盤６の発熱部で発生した熱は冷却液循環路８，９を循環する冷却液に放出され、冷却液の熱はラジエタ１０から外気に放出される。 Next, a method for cooling the power converter panel 6 in the wind power generator 19 will be described. When the wind turbine rotates and power generation is started by the generator 4, the rotational motion of the rotating shaft of the generator 4 is transmitted in the order of the gear 24, the power transmission shaft 25, the gear 26, and the belt 17, and the cooling fans 21 and 22. , 23 are driven. As the cooling fans 21, 22 and 23 are driven in this way, the cooling air is blown to the radiator 10. As a result, similarly to the wind power generator 1 of the first embodiment, the heat generated in the heat generating part of the power converter panel 6 is released to the coolant circulating in the coolant circulation paths 8 and 9, and the heat of the coolant is It is discharged from the radiator 10 to the outside air.

以上のような第２実施形態に係る風力発電装置１９によれば、第１実施形態の風力発電装置１と同様に、電力変換器盤６等の発熱部の放熱性を向上し、タワートップ３を小型化することができる。また、冷却装置７の簡素化及び低コスト化が実現される。また、電力変換器等の精密機器が外気中の塩分や水分等により腐食されることを抑制することができる。 According to the wind turbine generator 19 according to the second embodiment as described above, as in the wind turbine generator 1 of the first embodiment, the heat dissipation of the heat generating part such as the power converter panel 6 is improved, and the tower top 3 Can be miniaturized. Moreover, simplification and cost reduction of the cooling device 7 are realized. Moreover, it can suppress that precision instruments, such as a power converter, are corroded by salt content, moisture, etc. in external air.

また、第２実施形態に係る風力発電装置１９によれば、発電機４の回転軸に動力伝達機構２０を介して冷却ファン２１，２２，２３を駆動するので、動力伝達軸２５の位置を任意に設定することができる。その結果、電力変換器盤６等の機器の配置形態の自由度が向上する。 Further, according to the wind turbine generator 19 according to the second embodiment, since the cooling fans 21, 22, and 23 are driven via the power transmission mechanism 20 on the rotating shaft of the generator 4, the position of the power transmission shaft 25 is arbitrary. Can be set to As a result, the degree of freedom of the arrangement form of devices such as the power converter panel 6 is improved.

また、ギヤ２４を介して発電機４の回転軸と動力伝達軸２５とを連結することで、発電機４の回転軸と動力伝達軸２５の回転比率を任意に設定することができる。 Further, by connecting the rotating shaft of the generator 4 and the power transmission shaft 25 via the gear 24, the rotation ratio of the rotating shaft of the generator 4 and the power transmission shaft 25 can be arbitrarily set.

以上、本発明の風力発電装置及び風力発電装置の冷却方法について、具体例を示して詳細に説明したが、本発明の風力発電装置及び風力発電装置の冷却方法は、上述した実施形態に限らず、本発明の特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、そのように変更された形態も本発明に技術的範囲に属する。 The wind power generation apparatus and the wind power generation apparatus cooling method according to the present invention have been described in detail with specific examples. However, the wind power generation apparatus and the wind power generation apparatus cooling method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The design can be changed as appropriate without departing from the characteristics of the present invention, and such a modified embodiment also belongs to the technical scope of the present invention.

例えば、図３（ａ）に示す風力発電装置２８ように、発電機４の回転軸にギヤ２４、動力伝達軸２５を介して圧縮機２９を設け、この圧縮機２９で生成された圧縮空気でエアモータ３０を駆動し、冷却ファン２１，２２，２３を駆動してもよい。また、図３（ｂ）に示す風力発電装置３１のように、発電機４の回転軸にギヤ２４、動力伝達軸２５を介して油圧ポンプ３２を設け、この油圧ポンプ３２で冷却ファン２１，２２，２３を駆動してもよい。 For example, as in the wind power generator 28 shown in FIG. 3A, a compressor 29 is provided on the rotating shaft of the generator 4 via a gear 24 and a power transmission shaft 25, and compressed air generated by the compressor 29 is used. The air motor 30 may be driven and the cooling fans 21, 22, and 23 may be driven. 3B, a hydraulic pump 32 is provided on the rotating shaft of the generator 4 via a gear 24 and a power transmission shaft 25, and the cooling fans 21 and 22 are provided by the hydraulic pump 32. , 23 may be driven.

また、冷却装置７が冷却する対象は、電力変換器盤６に限定されるものではなく、例えば、変圧器やタワートップ３内全体、タワー２内全体等を冷却する目的で設けてもよい。 The object to be cooled by the cooling device 7 is not limited to the power converter panel 6 and may be provided for the purpose of cooling the transformer, the entire tower top 3, the entire tower 2, and the like.

１，１９，２８，３１…風力発電装置
２…タワー
３…タワートップ
４…発電機
５…回転動力伝達軸
６…電力変換器盤（発熱部）
７…冷却装置
８，９…冷却液循環路
１０…ラジエタ
１１，２１，２２，２３…冷却ファン
１２…循環ポンプ
１３…制御盤
１４…仕切板
１５，１６…開口部
１７，１８…電力ケーブル
２０…動力伝達機構
２４，２６…ギヤ
２５…動力伝達軸
２７…ベルト
２９…圧縮機
３０…エアポンプ
３２…油圧ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 19, 28, 31 ... Wind power generator 2 ... Tower 3 ... Tower top 4 ... Generator 5 ... Rotation power transmission shaft 6 ... Power converter panel (heat generating part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Cooling device 8, 9 ... Coolant circulation path 10 ... Radiators 11, 22, 22, 23 ... Cooling fan 12 ... Circulation pump 13 ... Control panel 14 ... Partition plates 15, 16 ... Openings 17, 18 ... Power cable 20 ... Power transmission mechanisms 24, 26 ... Gear 25 ... Power transmission shaft 27 ... Belt 29 ... Compressor 30 ... Air pump 32 ... Hydraulic pump

Claims

A generator that generates power using wind energy, and
A power converter panel for converting the power generated by the generator;
A cooling device for cooling the power converter board;
A nacelle for storing the power converter panel and the cooling device;
A partition plate that divides the nacelle into a space in which outside air circulates and a space that does not have an opening for taking in outside air, and
The power converter board is provided in a space having no opening for taking in the outside air,
The cooling device includes a coolant circulation path through which a coolant that cools the heat of the power converter board circulates, a radiator that is provided in a space through which the outside air flows, and that cools the radiator. for example Bei and a fan,
It said cooling fan, wind power generator according to claim <br/> be driven in response to rotation of the rotating shaft of the generator.

The wind turbine generator according to claim 1, wherein the rotating shaft of the generator and the rotating shaft of the cooling fan are connected via a power transmission mechanism.

A compressor that generates compressed air according to the rotation of the rotating shaft of the generator;
An air motor driven by the compressed air of the compressor,
Wind power generator according to claim 1, characterized in that for driving the cooling fan in the air motor.

A hydraulic pump that operates according to the rotation of the rotating shaft of the generator;
Wind power generator according to claim 1, characterized in that for driving the cooling fan in the hydraulic pump.

A generator that generates power using wind energy, and
A power converter panel for converting the power generated by the generator;
A cooling device for cooling the power converter board;
A nacelle for storing the power converter panel and the cooling device;
A partition plate that divides the nacelle into a space in which outside air circulates and a space that does not have an opening for taking in outside air, and
The power converter panel is provided in a space that does not have an opening for taking in the outside air,
The cooling device is provided with a cooling liquid circulation path through which a cooling liquid for cooling the heat of the power converter panel circulates, a radiator provided in a space through which the outside air circulates, and a cooling for cooling the radiator. A method for cooling a wind turbine generator including a fan ,
Said power converter board vicinity is circulated a cooling fluid, heat exchanging the heat of the power converter board to the coolant,
Circulating the cooling liquid in a space where the outside air circulates, and dissipating heat of the cooling liquid to the outside air via the radiator,
Cooling method of a wind power generation apparatus, characterized in that before the Kihiya retirement fan, it is driven in response to rotation of the rotating shaft of the generator.