TWI486523B - 應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置 - Google Patents

Description

應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置

一種應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，尤指一種降低一輪轂之溫度的冷卻裝置。

近年環保意識的興起，造成綠色能源的研發與應用亦成為一項重要的議題，而綠色能源中要以風力發電最具有其代表性。

現有的風力發電係應用一風力發電機所產生，該風力發電機具有一塔柱、一機艙、一發電機組與一葉片組。

機艙係設於塔柱的頂端，發電機組係設於機艙中，葉片組係設於機艙的一端，並且葉片組係透過一轉軸耦接發電機組。

當葉片組受到風力驅動時，轉動中的葉片組會進一步驅動發電機組，而使發電機組產生電能。

雖上述之方式係能夠產生具有環保效益之電能，但現有的風力發電機的高度約為25至100公尺以上，並且具有相當的重量，所以現有的風力發電機於維修時係具有難度，而風力發電機之輪轂內構件的損壞頻率較高，其係因輪轂為一密閉空間，輪轂的內部亦會設置有重要的構件，如角度旋轉馬達與旋角控制單元，而角度旋轉馬達與旋角控制單元於作動時所產生的熱能亦無法散逸至外部，並且該密閉空間之空氣係為不流動，同樣地亦會造成角度旋轉馬達與旋角控制單元之熱毀損。

如上所述，現有的風力發電機因本身高度、重量等因素，而造成不易維修的條件，並且其散熱狀況亦不佳，所以如何改善散熱狀況，以降低維修，就有可以討論的空間。

於一實施例，本揭露之技術手段在於提供一種應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其包含有：一循環風扇組，其係設置於一輪轂的鼻端中；一導風模組，其係設置於一機艙中之轉軸；其中，該循環風扇組係受到轉動中之輪轂所驅動，該導風模組係受到轉動中之轉軸所驅動。

以下係藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本揭露。

請配合參考圖1所示，本揭露係一種應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其係應用於一風力發電機1，該風力發電機1具有一塔柱10、一機艙11、一輪轂12、複數個葉片13、複數個輪轂密封單元14、複數個角度旋轉馬達15、複數個旋角控制單元16、一轉軸17與一發電機組18。

機艙11係設於塔柱10的頂端。

輪轂12係設於機艙11的一端。

該些葉片13係耦接於輪轂12遠離機艙11的一端。

各輪轂密封單元14係設於葉片13與輪轂12之間，以避面外在的溼氣侵入內部，或者內部之潤滑油滲漏至外部。

各角度旋轉馬達15係設於各輪轂密封單元14與輪轂12之間，以控制各葉片13之面對來風時的角度。

各旋角控制單元16係設於輪轂12中，並電性耦接該些角度旋轉馬達15，以控制該些角度旋轉馬達15。

轉軸17係設於機艙11中，並且轉軸17的一端係耦接輪轂12。

發電機組18係設於機艙11中，並且發電機組18係耦接轉軸17的另端。

請配合參考圖2所示，輪轂冷卻裝置具有一循環風扇組20、一導風環21、複數個輪轂流通孔22、一導風模組30、一第一介面孔35與一第二介面孔36。

循環風扇組20係設於輪轂12之輪轂鼻端121中，並且與該輪轂12連動且與該轉軸17同心轉動，並且遠離機艙11的一端，循環風扇組20具有具有一第一循環風扇單元200a，第一循環風扇單元200a為一螺旋式葉片。

請配合參考圖3所示，導風環21係設於輪轂12中，並且相鄰於機艙11的一端，導風環21之環壁係相對於輪轂12之壁面呈一角度傾斜，該傾斜角度為30至75度。

輪轂流通孔22係設於輪轂12的一端，並且相鄰於機艙11，並且位於導風環21及一密封件23所環繞的區域中，輪轂流通孔22係呈一環狀分佈。

請配合參考圖4所示，導風模組30係設於機艙11中，並且相鄰於輪轂12的一端，導風模組30具有一帶動環31、 二皮帶32、一第一風扇33與一第二風扇34。

請配合參考圖5所示，帶動環31係具有一第一半環310與一第二半環313，第一半環310的一面具有二第一凹槽311，第一半環310的二側邊分別具有一第一接合部312，第二半環313的一面具有二第二凹槽314，第二半環313的二側邊分別具有一第二接合部315，第二半環313的另一面具有一內掣槽316。

第一接合部312與第二接合部315係透過固定件相互耦接，以使第一半環310與第二半環313結合為一環體，二第一凹槽311與二第二凹槽314係相互結合，以形成二環槽。

如圖3與圖6所示，帶動環31係套設於轉軸17，二皮帶32係分別環設於上述之環槽、第一風扇33與第二風扇34，此外，帶動環31亦能夠一體成形，第一風扇33之扇葉的偏轉角度係相反於第二風扇34之扇葉，以第一風扇33為吸氣風扇，第二風扇34係為排氣風扇，或者若第一風扇33為排氣風扇，第二風扇34係為吸氣風扇。

內掣槽316係與轉軸17相互卡掣，舉例而言，轉軸17相對應內掣槽316之位置處具有一卡塊，該卡塊係與內掣槽316相互卡掣，故當轉軸17轉動時，帶動環31亦會隨著轉軸17轉動。

第一介面孔35與第二介面孔36分別係設於機艙11的一端，並且相鄰於輪轂12，第一介面孔35與第二介面孔36係相對設置，並且第一介面孔35與第二介面孔36係分別選擇性相通與其對應之輪轂流通孔22，而且第一介面孔 35係位於輪轂流通孔22與第一風扇33之間，以及第二介面孔36係位於輪轂流通孔22與第二風扇34之間。

當一風力驅動該些葉片13時，該些葉片13係驅動輪轂12，以使輪轂12隨之轉動，轉動中之輪轂12係帶動轉軸17，而轉動之輪轂12亦會轉動循環風扇組20，該循環風扇組20係與該轉軸17同心轉動。

轉動中之循環風扇組20係會增加輪轂12內空氣的循環而減少輪轂12內構件局部過熱。

轉動中之轉軸17係透過二皮帶32，以驅動第一風扇33與第二風扇34，承上所述，若第一風扇33為吸氣風扇時，第二風扇34為排氣風扇，則第一風扇33係透過輪轂流通孔22與第一介面孔35，而將位於輪轂12中之熱空氣吸入機艙11中，第二風扇34係透過第二介面孔36與輪轂流通孔22，而將位於機艙11中之冷空氣排入輪轂12中。

反之，若第一風扇33為排氣風扇，第二風扇34為吸氣風扇時，則第一風扇33係將位於機艙11中之冷空氣排入輪轂12中，第二風扇34係將位於輪轂12中之熱空氣吸入機艙11中。

當冷空氣或熱空氣通過輪轂流通孔22，該冷空氣或該熱空氣係會受到

如上所述，藉由機艙11與輪轂12中之冷空氣與熱空氣的流動，藉此降低設於輪轂12中之各構件於工作時所產生熱能，以達到於密閉空間中之散熱。

請配合參考圖7與圖8所示，循環風扇組20的另一實實施例，循環風扇組20更具有至少一第一循環風扇單元 200a與至少一第二循環風扇單元200b、一循環風扇支軸202；循環風扇支軸202的一端具有一循環風扇底座203，循環風扇支軸202的另端具有一循環風扇葉片固定塊201；該循環風扇單元200a、200b具有相同結構及結合孔，可互相偶接。

如圖2、圖7與圖8所示，第一循環風扇單元200a的循環風扇底座203係耦接於輪轂12之輪轂鼻端121中，若循環風扇單元為複數個，則在第一循環風扇單元200a的另一側更可以偶接至少一第二循環風扇單元200b再以葉片固定塊201固定聯結。

本揭露應用於一風力發電機之輪轂冷卻方法，其包含有：如圖2所示，一風力發電機之輪轂12受到葉片的帶動，而使輪轂12轉動時，設於該輪轂12中之循環風扇組20會增加輪轂12內空氣的循環而減少輪轂12內構件局部過熱。

位於機艙11中之第一風扇33與第二風扇34則會產生一吸氣與一排氣的作動，若第一風扇33為吸氣之動作，則第一風扇33可透過第一介面孔35與輪轂流通孔22，而將輪轂12之熱空氣吸入機艙11中，若第二風扇34為排氣之動作，則第二風扇34可透過第二介面孔36與輪轂流通孔22，將機艙11中之冷空氣排入輪轂12中；反之，若第一風扇33為排氣風扇，第二風扇34係為吸氣風扇，則第一風扇33可透過第一介面孔35與輪轂流通孔22，而將機艙11中之冷空氣排入輪轂12中，第二風扇34可透過第二介 面孔36與輪轂流通孔22，而將輪轂12之熱空氣吸入機艙11中；而且，轉動之循環風扇組20具有增加輪轂12內空氣的循環而減少輪轂12內電控裝置局部過熱，故可冷卻位於輪轂12內構件。

綜合上述，本揭露係於一風力發電機之機艙與輪轂中分別設有導風模組30與循環風扇組20，導風模組30與循環風扇組20係分別受到轉動中之轉軸17與輪轂12所驅動，而轉軸17與輪轂12係間接或直接受到風力所驅動之葉片13的驅動，如此於驅動導風模組30與循環風扇組20時，無須額外設置多餘的動力模組。

導風模組30係能夠將冷空氣由機艙11中排入輪轂12中間，以及熱空氣由輪轂12中吸入機艙11，循環風扇組20會增加輪轂12內空氣的循環而減少輪轂12內構件局部過熱，以達到密閉空間中之空氣對流，並能降低設於輪轂12中之各構件於工作時所產生熱能。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本揭露，而非用於限定本揭露之可實施範疇，於未脫離本揭露上揭之精神與技術範疇下，任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧風力發電機

10‧‧‧塔柱

12‧‧‧輪轂

121‧‧‧輪轂鼻端

13‧‧‧葉片

14‧‧‧輪轂密封單元

15‧‧‧角度旋轉馬達

16‧‧‧旋角控制單元

17‧‧‧轉軸

18‧‧‧發電機組

20‧‧‧循環風扇組

200a‧‧‧第一循環風扇單元

200b‧‧‧第二循環風扇單元

201‧‧‧循環風扇葉片固定塊

202‧‧‧循環風扇支軸

203‧‧‧循環風扇底座

21‧‧‧導風環

22‧‧‧輪轂流通孔

23‧‧‧密封件

30‧‧‧導風模組

31‧‧‧帶動環

310‧‧‧第一半環

311‧‧‧第一凹槽

312‧‧‧第一接合部

313‧‧‧第二半環

314‧‧‧第二凹槽

315‧‧‧第二接合部

316‧‧‧內掣槽

32‧‧‧皮帶

33‧‧‧第一風扇

34‧‧‧第二風扇

35‧‧‧第一介面孔

36‧‧‧第二介面孔

圖1為一風力發電機之立體示意圖。

圖2為本揭露之一種應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置設於一輪轂與一機艙之剖面示意圖。

圖3為一導風環與一導風模組之局部立體示意圖。

圖4為導風模組設於機艙之立體示意圖。

圖5為一帶動環之立體示意圖。

圖6為導風模組之立體示意圖。

圖7為一循環風扇組之立體示意圖。

圖8為一具有複數個循環風扇單元之循環風扇組立體示意圖。

12‧‧‧輪轂

121‧‧‧輪轂鼻端

15‧‧‧角度旋轉馬達

16‧‧‧旋角控制單元

17‧‧‧轉軸

20‧‧‧循環風扇組

200a‧‧‧第一循環風扇單元

201‧‧‧循環風扇葉片固定塊

202‧‧‧循環風扇支軸

21‧‧‧導風環

22‧‧‧輪轂流通孔

23‧‧‧密封件

30‧‧‧導風模組

31‧‧‧帶動環

32‧‧‧皮帶

33‧‧‧第一風扇

34‧‧‧第二風扇

35‧‧‧第一介面孔

36‧‧‧第二介面孔

Claims (15)

1. 一種應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其包含有：一循環風扇組，其係設置於一輪轂的鼻端中；一導風模組，其係設置於一機艙中之轉軸，該導風模組具有一帶動環、二皮帶、一第一風扇與一第二風扇，該帶動環係套設於該轉軸，該二皮帶係分別繞帶動環、該第一風扇與該第二風扇，該帶動環具有一第一半環與一第二半環，該第一半環與該第二半環係相互耦接，該第一半環之周面具有二第一凹槽，該第二半環之周面具有二第二凹槽，該二第一凹槽與該二第二凹槽係相結合，以形成二環槽，該第二半環的另一面具有一內掣槽，該內掣槽係與該轉軸相卡掣；其中，該循環風扇組係受到轉動中之輪轂所驅動，該導風模組係受到轉動中之轉軸所驅動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該帶動環為一體成型之環體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該第一半環之側邊具有二第一接合部，該第二半環之側邊具有二第二接合部，該二第一接合部與該二第二接合部係相互耦接，以使該第一半環與該第二半環形成一環體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該第一風扇之扇葉的偏轉角度係相反於該第二風扇之扇葉。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於一風力發電機之輪 轂冷卻裝置，其中該循環風扇組具有一至少一第一循環風扇單元、至少一第二循環風扇單元、一循環風扇支軸與一循環風扇底座；該第二循環風扇單元與該第一循環風扇單元相互耦接，並於該第二循環風扇單元的另一側，使用葉片固定塊再與循環風扇支軸固定聯結，該循環風扇底座位於該循環風扇支軸的一端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該循環風扇單元為一螺旋式風扇。
7. 如申請專利範圍第5項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該循環風扇組係與該轉軸同心轉動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其進一步具有一導風環，該導風環係設於該輪轂中，並且相鄰於該機艙的一端。
9. 如申請專利範圍第8項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該導風環之環壁係相對於該輪轂之壁面呈一角度傾斜。
10. 如申請專利範圍第8項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該傾斜角度為30至75度。
11. 如申請專利範圍第8項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其進一步具有複數個輪轂流通孔，該些輪轂流通孔係設於該輪轂的一端，並且相鄰於該機艙，並且位於該導風環所環繞的區域中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該些輪轂流通孔係呈一環狀分佈。
13. 如申請專利範圍第11項所述之應用於一風力發電機之 輪轂冷卻裝置，其進一步具有一第一介面孔與一第二介面孔，該第一介面孔與該第二介面孔分別係設於該機艙的一端，並且相鄰於該輪轂，該第一介面孔與該第二介面孔係分別選擇性相通與其對應之輪轂流通孔。
14. 如申請專利範圍第13項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其該第一介面孔與該第二介面孔係相對設置。
15. 如申請專利範圍第1項所述之應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置，其中該第一風扇係相對於該第一介面孔，該第二風扇係相對於該第二介面孔。