CN109667732A - 风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电机组，其包括一轴承***，一固定轴和一轮毂，所述轴承***包括一轴承外圈和一轴承内圈，所述固定轴连接于所述轴承内圈，所述轮毂连接于所述轴承外圈，其特征在于，所述风力发电机组还包括一风冷***，其包括一出风管路，所述出风管路位于所述轴承内圈的一半径方向，所述出风管路可绕所述轴承内圈的中心点位置旋转。该风力发电机组应用空气管路360度周向喷射轴承内圈，有效控制轴承温度和周向温度梯度，无冷却液，工艺简单，并且由于从外部吸取空气，轴承冷却的同时轮毂内部空腔产生空气对流，加强散热，避免温度过高导致内部电气设备无法正常工作。同时，该风力发电机组还具备机舱通风功能，节省额外机舱通风装置。

Description

风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机组。
背景技术
在风力发电的领域，风力发电机组的大型化是目前的发展趋势，而机组大型化则必然要求轴承的大型化，所以同时轴承的载荷也不断增大，这样则对轴承的安全运行提出了更严峻的挑战。在轴承的运行过程中，运行温度是影响轴承安全运行的重要因素。轴承在运行过程中产生热量，需要通过冷却***进行散热，否则轴承将运行在很高的温度状态下，影响使用寿命。
目前使用轴承冷却方式有空冷和水冷两种，空冷方式中有时会使用热管散热组件进行散热，然而这种方式虽然能降低轴承运行温度，但由于热管散热组件的分布是离散的，导致布置散热组件的区域温度较低，而散热组件间隔区域的温度较高，使得轴承内圈存在较大的周向温度梯度，影响轴承的使用寿命。水冷的方式则是通过在轴承内圈上布置环形水冷管路进行冷却。这种方式能够有效降低轴承运行温度，且轴承周向温度分布较均匀，但是需要水冷管外壁与轴承内圈很好地贴合，因此对环形水冷管的制造工艺要求较高，且存在冷却液泄漏的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中风力发电机组的轴承冷却方式使轴承表面存在温度梯度，或安装水冷管施工要求度高，冷却液可能泄漏的缺陷，提供一种风力发电机组。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种风力发电机组，其包括一轴承***，一固定轴和一轮毂，所述轴承***包括一轴承外圈和一轴承内圈，所述固定轴连接于所述轴承内圈，所述轮毂连接于所述轴承外圈，其特点在于，所述风力发电机组还包括一风冷***，所述风冷***包括至少一条出风管路，所述出风管路位于所述轴承内圈的一半径方向，所述出风管路可绕所述轴承内圈的中心点位置旋转。
较佳地，所述风冷***还包括一进风管路，所述进风管路的一端连通于所述出风管路的靠近所述轴承内圈的中心点的一端，所述进风管路的另一端位于所述轮毂的内侧。
较佳地，所述进风管路的靠近所述出风管路的一端表面连接有一支撑装置，所述支撑装置用于固定所述进风管路。
较佳地，所述支撑装置包括至少一根支撑杆，所述支撑杆的一端固定连接于所述进风管路的外表面，所述支撑杆的另一端固定连接于所述轮毂的内侧。所述支撑杆用于固定所述进风管路的连接所述出风管路的一端，以避免在转动过程中由于重力和旋转导致的离心力而使所述进风管路弯曲变形的载荷过大。
较佳地，所述进风管路的另一端连接于所述轮毂的迎风面的内壁处。
较佳地，所述进风管路的另一端连接于所述轮毂的迎风面的中心位置。
较佳地，所述进风管路的方向与所述出风管路的方向相互垂直，所述轮毂的迎风面的中心点位于所述进风管路的中心轴上。
较佳地，所述轮毂的迎风面的中心位置处有一开孔，所述进风管路的直径不小于所述开孔的直径。
较佳地，所述进风管路的内部设置有一风扇装置，所述风扇装置固定于所述进风管路的内管壁，所述风扇装置用于将空气吸入所述进风管路和所述出风管路。
较佳地，所述风扇装置包括一风扇和一控制装置，所述控制装置安装于所述风扇上，所述控制装置用于控制所述风扇的转速。所述控制装置可以通过控制所述风扇的转速来改变所述进风管路内的空气流速，进而改变所述风冷***的冷却效率。
较佳地，所述风扇装置的附近有一空气过滤装置，所述空气过滤装置的四周固定于所述进风管路的管壁内侧，所述空气过滤装置用于过滤外界进入所述进风管路内的空气。所述空气过滤装置可对外部冷却空气进行过滤，除去空气中的水分和杂质，之后再输送到所述出风管路内，以避免冷却空气内的杂质对所述风力发电机组产生破坏。
较佳地，所述出风管路靠近所述轴承内圈的一端有一封板，所述封板上排布有若干开孔。所述开孔可以增强所述出风管路的开口处的空气流速并使流速分布均匀，继而增强所述冷却***的冷却效率，加快所述轴承***的冷却。
较佳地，所述出风管路的长度小于所述轴承内圈的内侧面半径。
较佳地，所述风冷***还包括一驱动装置，所述驱动装置位于所述出风管路靠近所述轴承内圈的中心点的一端，所述驱动装置用于驱动所述出风管路绕所述轴承内圈的中心点旋转。
较佳地，所述驱动装置包括一支撑杆，一驱动轴承和一电机，所述支撑杆的一端固定于所述固定轴上，所述支撑杆的另一端固定连接于所述驱动轴承，所述电机连接于所述驱动轴承，用于驱动所述驱动轴承转动。
较佳地，所述驱动装置还包括一电力控制装置，所述电力控制装置连接于所述电机，所述电力控制装置用于控制所述驱动轴承的转速。所述电力控制装置可以用于根据不同的外界温度和所述轴承内圈的温度相应调整所述驱动轴承的转速。
较佳地，所述风冷***还包括一进风管路，所述进风管路的一端连接于所述驱动轴承的一端，所述进风管路的另一端位于所述风力发电机组的机舱的内部空间处。
较佳地，所述进风管路的一端连接于所述驱动轴承的一端，所述进风管路的另一端连接于所述风力发电机组的机舱壁。
较佳地，所述驱动轴承为圆筒形，所述驱动轴承的一个端部封闭并且侧壁上有一开孔，所述开孔连接于所述出风管路的一端。
本发明的积极进步效果在于：
该风力发电机组应用了冷却空气管路定位喷射轴承内圈，并通过空气管路的旋转实现对轴承的周向360度冷却的方式，有效控制轴承的运行温度和周向温度梯度，而不存在制造工艺复杂的问题和冷却液泄漏的风险，并且由于从外部吸取冷却空气，对轴承冷却的同时也使得轮毂内部空腔产生空气对流，加强了空腔内的散热，避免了温度过高而导致轮毂附近的电气设备无法正常工作。同时，该风力发电机组还可以具备机舱通风功能，可节省额外的机舱通风装置。
附图说明
图1为本发明实施例1的风力发电机组的结构示意图。
图2为本发明实施例2的风力发电机组的结构示意图。
图3为本发明实施例3的风力发电机组的结构示意图。
附图标记说明：
轴承外圈 11
轴承内圈 12
固定轴 2
轮毂 3
出风管路 41
封板 42
进风管路 43
风扇装置 44
空气过滤装置 45
支撑装置 5
驱动轴承 61
支撑杆 62
具体实施方式
下面举三个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种风力发电机组，其包括一轴承***，轴承***包括一轴承外圈11和一轴承内圈12。该风力发电机组还包括一固定轴2和一轮毂3，固定轴2与轴承内圈12固定，轮毂3与轴承外圈11固定。该风力发电机组还包括一风冷***，其包括一出风管路41和一进风管路43，出风管路41位于轴承内圈12的一半径方向，其一端对准轴承内圈12的内侧表面，并且与轴承内圈12的内侧表面之间有部分空隙。该出风管路41可绕轴承内圈12的中心点位置进行旋转。优选地，该风力发电机组设置有两条出风管路41，两条出风管路41的一端均位于轴承内圈12的中心点位置并且两条出风管路41在同一直线上，进风管路43的方向与出风管路41的方向相互垂直。
进风管路43的一端与出风管路41位于轴承内圈12的中心点的一端焊接连接并相通，另一端位于所述轮毂的内部空间处。为了达到稳定的转动效果，进风管路43的另一端焊接于轮毂3的迎风面内壁的中心位置，轮毂3迎风面的中心点位于进风管路43的中心轴上。轮毂3迎风面的中心位置处有一开孔，进风管路43的直径略大于开孔的直径。进风管路43靠近出风管路41的一端表面连接有一支撑装置5，用来固定所述进风管路43。该支撑装置5包括两根支撑杆，两根支撑杆之间呈180度。两根支撑杆的一端焊接于进风管路43的外表面处，另一端焊接在轮毂3的内侧表面上。用支撑装置5支撑可以避免在轮毂3及轴承外圈11的转动过程中由于旋转离心力和重力作用而使进风管路43弯曲变形的载荷过大。为了达到更好的固定进风管路43的效果，也可使用更多数量的支撑杆。
进风管路43靠近轴承内圈12的一端口处安装有一风扇装置44，其通过螺栓安装于进风管路43的管壁内侧，该风扇装置44用于将进风管路43内的空气吸入到出风管路41中。风扇装置44包括一风扇和一控制装置，控制装置安装于风扇上，用于控制所述风扇的转速。位于风扇装置44的风向上游处的进风管路43的管壁内侧处安装了一空气过滤装置45，用于过滤进风管路43内的空气。该空气过滤装置45可过滤进风管路43内的空气，除去水分和杂质，然后再将过滤后的空气输送到出风管路41内，这样可以避免机舱内的设备和部件被腐蚀。作为一种替代的方案，也可将空气过滤装置45安装在风扇装置44的风向下游处，可以达到使空气流场更加均匀的作用。
出风管路41靠近轴承内圈12的一端有一封板42，上面排布有均匀分布的开孔，用于增强出风管路41的开口处的空气流速并使其均匀，提高所述风冷***的冷却效率。作为一种替代的方案，也可使用其他的开孔排布方式，以起到加大封板42表面空气流速的作用。
当该风力发电机组***开始运行后，轮毂3转动带动所述风冷***进行转动，然后出风管路41绕其一端进行转动，另一端向轴承内圈12的内表面喷射空气，达到对轴承内圈12进行降温的效果。
实施例2
如图2所示，本实施例的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：该风冷***还包括一驱动装置，其包括两根支撑杆62和一个驱动轴承61，支撑杆62的一端焊接于固定轴2上，另一端连接驱动轴承61。该驱动装置还包括一电机，电机连接于驱动轴承61内部，用来驱动该驱动轴承61进行旋转。驱动轴承61位于轴承内圈12的中心点位置，并可绕中心点进行旋转。进风管路43的一端与驱动轴承61接通并固定，另一端位于所述风力发电机组的机舱的内部空间处。
驱动轴承61上还安装了一电力控制装置，通过控制电机来控制所述驱动轴承61的转速。在使用过程中，可以人为控制电力控制装置以调整所述电机的转速，进而调整驱动轴承61的转速。具体电力控制装置如何控制电机，电机如何驱动该驱动轴承61属于现有的技术，因此在此不再赘述。
驱动轴承61为圆筒形，其一边的端部封闭，侧壁上有一个开孔，出风管路41的一端焊接在此开孔处，即出风管路41、驱动轴承61和进风管路43中间相通。为了达到更好的对轴承内圈12散热的效果，也可使用更多的出风管路41。
当该风力发电机组的***开始运行后，可在轴承内圈12表面温度升高至一定程度后，开启驱动装置，使风冷***绕轴承内圈12的中心点开始转动，继而带动出风管路41进行旋转，然后开启风扇装置44，进风管路43从风力发电机组的机舱内抽取空气，并向轴承内圈12的表面喷射，达到降温冷却的作用。
实施例3
如图3所示，本实施例的结构与实施例2基本相同，其不同之处在于：进风管路43的一端与驱动轴承61接通并固定，进风管路43的另一端焊接于风力发电机组的机舱壁。
当该风力发电机组的***开始运行后，可在轴承内圈12表面温度升高至一定程度后，开启驱动装置，使风冷***绕轴承内圈12的中心点开始转动，继而带动出风管路41进行旋转，然后开启风扇装置44，通过进风管路43抽取外界的冷却空气，然后向轴承内圈12的表面喷射，达到降温冷却的作用。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种风力发电机组，其包括一轴承***，一固定轴和一轮毂，所述轴承***包括一轴承外圈和一轴承内圈，所述固定轴连接于所述轴承内圈，所述轮毂连接于所述轴承外圈，其特征在于，所述风力发电机组还包括一风冷***，所述风冷***包括至少一条出风管路，所述出风管路位于所述轴承内圈的一半径方向，所述出风管路可绕所述轴承内圈的中心点位置旋转。
2.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风冷***还包括一进风管路，所述进风管路的一端连通于所述出风管路的靠近所述轴承内圈的中心点的一端，所述进风管路的另一端位于所述轮毂的内侧。
3.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风管路的靠近所述出风管路的一端表面连接有一支撑装置，所述支撑装置用于固定所述进风管路。
4.如权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述支撑装置包括至少一根支撑杆，所述支撑杆的一端固定连接于所述进风管路的外表面，所述支撑杆的另一端固定连接于所述轮毂的内侧。
5.如权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风管路的另一端连接于所述轮毂的迎风面的内壁处。
6.如权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风管路的另一端连接于所述轮毂的迎风面的中心位置。
7.如权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风管路的方向与所述出风管路的方向相互垂直，所述轮毂的迎风面的中心点位于所述进风管路的中心轴上。
8.如权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，所述轮毂的迎风面的中心位置处有一开孔，所述进风管路的直径不小于所述开孔的直径。
9.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风管路的内部设置有一风扇装置，所述风扇装置固定于所述进风管路的内管壁，所述风扇装置用于将空气吸入所述进风管路和所述出风管路。
10.如权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，所述风扇装置包括一风扇和一控制装置，所述控制装置安装于所述风扇上，所述控制装置用于控制所述风扇的转速。
11.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述风扇装置的附近有一空气过滤装置，所述空气过滤装置的四周固定于所述进风管路的管壁内侧，所述空气过滤装置用于过滤外界进入所述进风管路内的空气。
12.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述出风管路靠近所述轴承内圈的一端有一封板，所述封板上排布有若干开孔。
13.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述出风管路的长度小于所述轴承内圈的内侧面半径。
14.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风冷***还包括一驱动装置，所述驱动装置位于所述出风管路靠近所述轴承内圈的中心点的一端，所述驱动装置用于驱动所述出风管路绕所述轴承内圈的中心点旋转。
15.如权利要求14所述的风力发电机组，其特征在于，所述驱动装置包括一支撑杆，一驱动轴承和一电机，所述支撑杆的一端固定于所述固定轴上，所述支撑杆的另一端固定连接于所述驱动轴承，所述电机连接于所述驱动轴承，用于驱动所述驱动轴承转动。
16.如权利要求15所述的风力发电机组，其特征在于，所述驱动装置还包括一电力控制装置，所述电力控制装置连接于所述电机，所述电力控制装置用于控制所述驱动轴承的转速。
17.如权利要求16所述的风力发电机组，其特征在于，所述风冷***还包括一进风管路，所述进风管路的一端连接于所述驱动轴承的一端，所述进风管路的另一端位于所述风力发电机组的机舱的内部空间处。
18.如权利要求17所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风管路的一端连接于所述驱动轴承的一端，所述进风管路的另一端连接于所述风力发电机组的机舱壁。
19.如权利要求18所述的风力发电机组，其特征在于，所述驱动轴承为圆筒形，所述驱动轴承的一个端部封闭并且侧壁上有一开孔，所述开孔连接于所述出风管路的一端。
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