风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机组的制作方法

风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机组的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机组。所述风力发电机叶片包括叶根和叶片主体；还包括：进气口，设在所述叶根处；出气口，设在所述叶片主体外表面处；叶片空气通道，设置在所述叶片内部并连通所述进气口和出气口；防回流装置，设在所述出气口处。本发明通过在内部设置叶片空气通道并在外表面设置出气口，可将进气口处的空气通过叶片空气通道引导至出气口排出。通过利用叶片转动时产生的压力差，形成由舱室至叶片出气口的运动气流，进而实现舱室散热。
【专利说明】
风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机组
技术领域
[0001 ]本发明涉及风力发电机领域，尤其涉及一种风力发电机叶片、风力发电机散热装 置及风力发电机组。
【背景技术】
[0002] 发电机散热作为风力发电机组散热的主要、重要组成部分，其结构、效率决定了风 电机组发电机的容量、结构、性能等，现阶段大功率(大于2MW)永磁直驱发电机散热常采用 主动风冷方式，虽结构不尽相同，但其造价、使用设备、占据空间等大致相同，并且根据散热 的需求，其散热效率差异较大。
[0003] 例如：在一种风力发电机散热装置中，散热过程是通过抽风机使发电机中热空气 与机舱底部塔筒中的冷空气对流换热，以达到散热效果。
[0004] 再如:在另一风力发电机散热装置中，通过两个电机驱动内外两套空气循环，增加 了热传递的效率，增强了散热效果。
[0005] 再如:在另一风力发电机散热装置中，通过散热电机将发电机中的空气抽出，通过 改进后的散热管道后，通过热传递散热，增加了散热效率。
[0006] 在上述方案中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0007] 1.需要增设电机及电机控制装置用以驱动空气循环运动，增加了风力发电机组的 成本和能耗，并导致风力发电机组的重量增加；
[0008] 2.无论是以热对流的方式还是以热传导的方式进行散热，其散热范围仅限于机舱 及其周围，无法有效的对实现风力发电机组其他设备如变流器、主控开关柜等的散热；
[0009] 3.散热装置对电机的可靠性要求比较高，一旦散热装置的电机发生故障，将严重 影响风力发电机组的散热效果，进而导致风力发电机组不能正常工作，从而降低风力发电 机组工作的稳定性和可靠性。

【发明内容】

[0010]本发明的实施例提供一种风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机 组，用以在不需要增设散热电机的情况下，依靠风力发电机的自身运动产生空气流动，实 现舱室散热。
[0011] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0012] -种风力发电机叶片，包括叶根和叶片主体，还包括:进气口，设在所述叶根处；出 气口，设在所述叶片主体外表面处;叶片空气通道，设置在所述风力发电机叶片内部并连通 所述进气口和出气口；防回流机构，设在所述出气口处。
[0013] 优选地，在前述的风力发电机叶片中，所述出气口距离所述叶根的轴向距离大于 或等于预设距离。
[0014] 优选地，在前述的风力发电机叶片中，所述出气口设置在所述叶片主体的中部和/ 或叶尖处。
[0015] 优选地，在前述的风力发电机叶片中，所述防回流机构是单向阀。
[0016] 优选地，在前述的风力发电机叶片中，所述出气口设有多个。
[0017] -种风力发电机散热装置，包括容纳发热元件的舱室和轮毂，还包括:如前所述的 风力发电机叶片，与所述轮毂固定连接;冷却通道，连接所述舱室和所述风力发电机叶片的 所述进气口。
[0018] 优选地，在前述的风力发电机散热装置中，所述发热元件包括发电机;所述舱室包 括第一舱室，所述第一舱室是发电机的内腔;所述冷却通道包括第一冷却通道;所述第一冷 却通道包括:转子支架连接口贯穿转子支架并与所述第一舱室连通;空气导管，其一端连接 所述转子支架连接口，另一端连接所述风力发电机叶片的所述进气口。
[0019]优选地，在前述的风力发电机散热装置中，所述轮毂上设有开口；所述空气导管的 一端设置在在所述轮毂的外部，并与所述转子支架连接口相连接;所述空气导管的另一端 通过所述开口进入所述轮毂内部，并与所述风力发电机叶片的所述进气口相连接。
[0020] 优选地，在前述的风力发电机散热装置中，所述发热元件包括变流器或主控开关 柜;所述舱室包括用于容纳变流器或主控开关柜的第二舱室;所述冷却通道包括第二冷却 通道;所述第二冷却通道包括:转接机构，其包括第一接口和第二接口，所述第一接口和所 述第二接口之间可转动的密封连接;第一连接管，连接所述第二舱室和所述转接机构的所 述第一接口；第二连接管，连接所述转接机构的所述第二接口和所述风力发电机叶片的所 述进气口。
[0021] 优选地，在前述的风力发电机散热装置中，所述发热元件还包括变流器或主控开 关柜;所述舱室还包括用于容纳变流器或主控开关柜的第二舱室;所述冷却通道还包括第 二冷却通道;所述第二冷却通道包括:转接机构，其包括第一接口和第二接口，所述第一接 口和所述第二接口之间可相对转动的密封连接;第一连接管，连接所述第二舱室和所述转 接机构的所述第一接口；第二连接管，连接所述转接机构的所述第二接口和所述风力发电 机叶片的所述进气口。
[0022]优选地，在前述的风力发电机散热装置中，所述转接机构的轴线与轮毂轴线重合。
[0023]优选地，在前述的风力发电机散热装置中，还包括:温度传感器，设置在所述舱室 内；机舱测量柜，与所述温度传感器连接并接收所述温度传感器检测的温度。
[0024] 一种风力发电机组，包括前述的风力发电机散热装置。
[0025] 本发明实施例提供的风力发电机叶片，通过在内部设置叶片空气通道并在外表面 设置出气口，当风力发电机叶片随轮毂转动时，在进气口与出气口之间形成空气压力差，在 空气压力差的作用下进气口处的空气通过叶片空气通道引导至出气口排出；通过设置防回 流装置，可防止空气或者雨水等从外部进入叶片内部进而影响发电机的正常运行。
[0026] 在此基础上，可将出气口设置在叶片主体的叶尖处，以增大空气压力差，增强气流 的流动性，提高换热效果。
[0027] 在此基础上，可设置多个出气口，可以增加气流流量，提高换热效果。
[0028]本发明实施例提供的风力发电机散热装置，通过设置冷却通道，将舱室与风力发 电机叶片的进气口相连通，当风力发电机叶片随轮毂转动时，舱室内的空气压力会大于风 力发电机叶片出的空气压力，进而会产生运动气流，气流可将舱室内的热量通过冷却通道 和叶片空气通道，最后经出气口带走，同时将冷气流引入舱室以实现对舱室的降温。本实施 例的风力发电机散热装置在不增加电机和控制装置的情况下有效的利用发电机自身的转 动解决了舱室散热的问题，降低了生产成本和运行能耗，减轻了发电机的重量。
[0029] 此外，本发明实施例的风力发电机散热装置不依赖于电机驱动，随发电机运行而 运行，可靠性好，故障率低。并且当发电机转速较高，发热量较大时，本散热装置的散热效率 也相应提高；当发电机停止运行时，本散热装置也停止运行，不需要额外的控制装置控制。
[0030] 在此基础上，本发明实施例的风力发电机散热装置不仅能用于对作为发电机的内 腔的第一舱室散热，还可用于对容纳变流器或主控开关柜的第二舱室进行散热，有效拓展 了散热装置的应用范围。
[0031] 在此基础上，本发明实施例的风电发电机散热装置还可设置温度传感器和机舱测 量柜，用于对舱室的散热情况进行有效的监控。
[0032] 本发明实施例的风力发电机组，无需增设冷却电机，成本低、重量轻，可靠性高，并 能随着发电机转速的增加自动调整冷却气流的流量，散热性能好。
【附图说明】
[0033]图1为实施例一的风力发电机叶片结构；
[0034]图2为实施例二的风力发电机散热装置的结构图；
[0035]图3为实施例二的风力发电机散热装置的工作原理图；
[0036]图4为实施例三的风力发电机散热装置的结构图；
[0037]图5为实施例三的风力发电机散热装置的工作原理图。
[0038] 附图标号说明：
[0039] 1-风力发电机叶片；11-叶根；12-叶片主体；13-叶尖；14-空气通道；141-进气口； 142-出气口； 15-防回流机构；2-轮毂;21-固定支架;22-开口； 23-轮毂轴线;4-转子支架； 41-转子支架连接口； 5-转接机构;7-机舱测量柜;8-温度传感器;40-第一舱室;50-第二舱 室；100-空气导管;200-第一连接管;300-第二连接管。
【具体实施方式】
[0040]在下文中，将参照附图更加充分地描述各个示例性实施方式，在附图中示出了一 些示例性实施方式。但是，发明构思可以体现为多种不同形式，并且不应视为限于本文所描 述的示例性实施方式。相反地，这些实施方式被提供以使该说明书是全面且完整的，并将本 发明的实施方式的范围充分传递到本领域技术人员。
[0041 ] 实施例一
[0042] 图1示出了本发明实施例一的风力发电机叶片1，包括叶根11和叶片主体12;还包 括:进气口 141，设在所述叶根11处；出气口 142,设在所述叶片主体12外表面处;叶片空气通 道14,设置在所述风力发电机叶片1内部并连通所述进气口 141和出气口 142;防回流机构 15,设在所述出气口 142处。
[0043] 实施例一提供的风力发电机叶片1，通过在内部设置叶片空气通道14并在外表面 设置出气口 142,当风力发电机叶片1随轮毂2转动时，在进气口 141与出气口 142之间形成空 气压力差（形成空气压力差的具体原理将在实施例二中结合风力发电机散热装置进行说 明）。在空气压力差的作用下进气口 141处的空气通过叶片空气通道14引导至出气口 142排 出，进而在不增设电机的情况下借由风力发电机本身的旋转在风力发电机内部生成流动气 流，为将流动气流应用于风力发电机舱室的散热提供了基础;通过设置防回流装置15,可防 止空气或者雨水等从外部通过出气口 142进入风力发电机叶片1内部进而影响发电机的正 常运行。
[0044]此外，出气口 142距离叶根11的轴向距离L可大于或等于预设距离1^。这里所说的 轴向距离L是指沿从叶根11向叶尖13延伸的轴线方向的距离。如图1中所示，此处的轴线指 的是风力发电机叶片1的参照轴，而不是有形结构。轴向距离L越大，风力发电机叶片1转动 时所形成的空气压力差越大，散热性能越好。
[0045] 此外，出气口 142可设置在叶片主体12的中部和/或叶尖13处。叶片主体12包括连 接部分、中部和叶尖13;其中，连接部分与叶根相连;叶尖13位于远离叶根11 一端；中部位于 连接部分和叶尖13之间。优选将出气口 142设置在中部和/或叶尖13位置，可使出气口 142距 离叶根11的轴向距离L大于预设距离U，以能够形成满足散热要求的空气压力差。
[0046] 优选地，将出气口 142设置在叶尖13处，可增大空气压力差，增强气流的流动性，提 高换热效果。
[0047] 此外，防回流机构15可采用单向阀。但不限于单向阀，任何能够允许空气从出气口 流出但阻止空气或雨水等从外部经出气口 142进入风力发电机叶片1内部的机构均在本实 施例的限制范围内。
[0048] 此外，出气口 142可设有多个。如图1中所示，在每个出气口 142处均设有防回流机 构15。通过设置多个出气口 142,可增加气流流量，提高换热效果。
[0049] 优选地，可设置多个进气口 141和多条叶片空气通道14,每条叶片空气通道14连接 一个进气口 141和一个出气口 142。或者，也可采用设置一个进气口 141和多条叶片空气通道 14的形式（图中未示出）。任何能实现将空气从进气口 141引导到出气口 142的空气通道14的 结构均在本实施例的限制范围内。
[0050] 本发明实施例提供的风力发电机叶片1，通过在内部设置叶片空气通道14并在外 表面设置出气口 142，当风力发电机叶片1随轮毂2转动时，在进气口 141与出气口 142之间形 成空气压力差，在空气压力差的作用下形成在空气通道14内流动的气流，最终由出气口 142 排出。在不增设电机的情况下借由风力发电机本身的旋转在风力发电机内部生成流动气 流，进而为将流动气流应用于舱室的散热提供了基础。通过设置防回流装置15,可防止空气 或者雨水等从外部通过出气口 142进入风力发电机叶片1内部进而影响发电机的正常运行。 [0051 ] 实施例二
[0052]图2和图3示出了实施例二的风力发电机散热装置的结构图和原理图。
[0053]实施例二的风力发电机散热装置包括容纳发热元件的舱室、轮毂2、如实施例一中 所描述的风力发电机叶片1以及冷却通道。其中，叶片1与所述轮毂2固定连接;冷却通道连 接所述舱室和所述风力发电机叶片1的所述进气口 141。
[0054] 本实施例中的舱室是指设在风力发电机内且内部容纳有运行时会发热的发热元 件的舱室。例如，舱室可以是发电机的内腔或者用于容纳开关柜或电流柜的舱室等，但并 不限于上述舱室，风力发电机内任何需要散热的舱室均在本实施例的限制范围内。
[0055] 在风力发电机运行时，需要对舱室及其容纳的发热元件进行散热。下面就该风力 发电机散热装置的工作原理进行说明：
[0056] 当风力发电机处于发电状态时，由伯努利方程可得公式① ：
[0057]
[0058] 其中，Pi为舱室的空气平均压强;ViS舱室的空气平均流动速度;In为舱室的平均 高度;P2为风力发电机叶片的出气口 142处的空气平均压强;V2为风力发电机叶片的出气口 142处的空气平均流动速度;h2为风力发电机叶片的出气口 142处的平均高度。
[0059] 由公式①可得公式②：
[0060]
[0061] 由公式②进一步得到公式③：
[0062]
[0063] 在公式③中：ΔΡ为舱室与出气口 142之间的空气压力差，即ΔΡζΡ^Ρ^单位为帕； 空气密度P取1.205kg/m3;重力加速度g取9.8m/s 2; Δ hd舱室平均高度与出气口 142的平均高 度的差值，单位为米，即Ah = h2-hi。
[0064] 随着叶片的转动，出气口 142的平均高度h2也会发生变化，而舱室的平均高度In固 定不变。因此，在叶片转动时，Ah在一固定范围内动态变化。当舱室接近发电机转轴的轴线 时，Δ h可视为大致在-L与L之间变化，即Ahe(-L，L)，其中L为出气口 142距离叶根11的轴 向距离。
[0065] 舱室内的空气平均流动速度％可大致取Om/s，因为舱室设在风力发电机内部，舱 室内的空气基本处于静止状态。
[0066] 出气口 142处的空气平均流动速度V2可由出气口处的叶片转速νω和当前风速Vf的 矢量和大致算出，参见公式④：
[0067]
[0068] 兵甲，νω73出nU 1似处的叶片转速，Vf为当前风速。
[0069 ]出气口 142处的叶片转速νω可大致由公式⑤计算得出：
[0070]
[0071] 其中，η为叶轮转速，单位是r/min。
[0072] 结合公式③、公式④和公式⑤可得到与空气压力差ΔΡ的值大致在以下范围内变 化：
[0073]
[0074]由此可见，在当前风速vf不变的条件下，空气压力差ΔΡ主要取决于出气口 142距 离叶根11的轴向距离L和发电机转速η。发电机转速η越大，空气压力差ΔΡ越大；出气口 142 距离叶根11的轴向距离L越远，空气压力差Δ Ρ越大。
[0075]在发电机转速η范围一定时，将出气口 142距离叶根11的轴向距离L大于预设距离 U，即可使△ Ρ大于等于预设的空气压力差值△丹，进而保证舱室与出气口 142之间有足够大 的空气压力差△ P能够形成运动气流，实现舱室的散热。
[0076]当叶轮开始旋转后，在舱室内部的发热元件产生热量的同时，根据上述计算可知， 舱室与出气口 142处的空气压力差ΔΡ也随之产生。在此压力差的驱动下，舱室内部的空气 将通过冷却通道和空气导管14向出气口 142流动，同时发电机内部其他地方的空气或者外 部的空气将补充至舱室，此对流过程能够将舱室内部的热量散至出气口 142周围空间。在风 机启动至满发过程中，随着风速和叶轮转速的不断增大，舱室内的发热元件的发热量也会 不断增加，舱室内部与出气口 142处的空气压力差ΔΡ也随之增大，相应地，散热装置的散热 效率也在增加。同时，舱室和出气口 142处的空气温度差越大，本散热装置的效率也就越高。 [0077]实施例二的风力发电机散热装置通过设置冷却通道，将舱室与风力发电机叶片1 的进气口 141相连通，当风力发电机叶片1随轮毂2转动时，舱室内的空气压力会大于风力发 电机叶片出的空气压力，进而会产生运动气流，气流可将舱室内的热量通过冷却通道和叶 片空气通道，最后经出气口 142带走，同时将冷气流引入舱室以实现对舱室的降温。本实施 例的风力发电机散热装置在不增加电机和控制装置的情况下有效的利用发电机自身的转 动解决了舱室散热的问题，降低了生产成本和运行能耗，减轻了发电机的重量。
[0078] 此外，本发明实施例的风力发电机散热装置不依赖于电机驱动，随发电机运行而 运行，可靠性好，故障率低。当发电机转速较高，发热量较大时，本散热装置的散热效率也相 应提高；当发电机停止运行时，本散热装置也停止运行，不需要额外的控制装置控制。
[0079] 此外，本实施例的风力发电机散热装置还可包括:温度传感器8,用于检测所述舱 室内的温度;机舱测量柜7，与所述温度传感器8连接并接收所述温度传感器检测的温度。如 图3中所示，温度传感器8可以有效地监控舱室的温度，保证发电机运行安全。若温度传感器 8检测到舱室的温度过高，则机舱测量柜7根据检测的温度值判断散热装置无法将舱室温度 控制在安全范围内，可以采取报警、停机等相应措施以降低危险的发生。
[0080] 下面以为发电机内腔散热为例对本实施例的风力发电机散热装置进行进一步的 说明。
[0081 ]具体地，发热元件可包括例如发电机，舱室包括第一舱室40,第一舱室40是发电机 的内腔;冷却通道包括第一冷却通道。
[0082]具体地，发电机包括转子和定子，发电机的内腔是指转子和定子形成的空间，在运 行过程中，转子和定子会发热;第一冷却通道包括:转子支架连接口 40，其贯穿转子支架4并 与所述第一舱室40连通；空气导管100，其一端连接所述转子支架连接口 41，另一端连接所 述风力发电机叶片1的所述进气口 141。
[0083]此外，风力发电机叶片1的进气口 141通过轮毂2上的叶片安装口与轮毂2的内腔相 连通。由此，空气导管100可以在轮毂2的内部与进气口 141相连接。
[0084]通过设置转子支架连接口 41和空气导管100。当轮毂2在叶片1带动下旋转时，转子 支架4和空气导管100与轮毂2同步旋转。由于转子支架连接口41与第一舱室40始终保持连 通，当轮毂2旋转时，第一舱室40内的空气依然可以通过转子支架连接口41和空气导管100 进入叶片空气通道14中进而从出气口 142排出，带走第一舱室40内的热量。另一方面，冷气 流从外部补入第一舱室40，从而实现对第一舱室40的降温。优选地，转子支架连接口 41设置 在转子支架4的锁定销开口处。
[0085]此外，轮毂2上设有开口 22;所述空气导管100的一端设置在所述轮毂2的外部，并 与所述转子支架连接口41相连接;所述空气导管100的另一端通过所述开口 22进入所述轮 毂2内部，并与所述风力发电机叶片1的所述进气口 141相连接。
[0086]优选地，如图2中所示，在轮毂2的外部设有固定支架21，固定支架21将空气导管 100固定在轮毂2的外部，使得空气导管可以随轮毂2和转子支架4同步旋转。通过这样布置 空气导管，可使得第一冷却通道与叶片空气通道14在转子转动时也能始终保持连通的状 态，保障冷却气流的流动通畅，达到稳定、可靠、连续的散热效果。
[0087]下面结合具体数据对散热装置用于第一舱室40的效果予以进一步说明。
[0088]第一舱室40的设置位置通常靠近发电机转轴的轴线。在本实施例中优选地，将出 气口 142设于风力发电机叶片1的叶尖处，出气口 142距离叶根11的轴向距离L基本等于叶片 的长度。
[0089] 例如，叶片长度可以取60m。舱室平均高度与出气口 142的平均高度的差值Ah在大 约（-60，60)之间变化。空气密度P取1.205kg/m3，重力加速度g取9.8m/s 2，则依据公式③，Pg Ahe(-709,709)〇
[0090] 第一舱室40内部空气流动速度Vi可以取Om/s，叶尖处空气流动速度V2由公式④计 算得出。例如，vf可以取15m/s，转速η可以取17.3r/min，根据公式⑤可以算出νω大致为 108.6111/8 ;然后公式@可以算出￥2大致为109.6111/8。
[0091] 将上述数据代入式③可得，ΔΡ大致在6500-7900范围内变化，其单位为Pa。
[0092] 由上述数据可知，在发电机转动时，可在第一舱室40与出气口 142之间产生比较大 的空气压力差A P，在空气压力差△ P作用下第一舱室40内部的空气将通过第一冷却通道和 空气导管14向出气口 142流动，同时发电机内部其他地方的空气或者外部的空气将补充至 第一舱室40,此对流过程能够将第一舱室40内部的热量散至出气口 142周围空间，实现第一 舱室40的散热。
[0093] 实施例三
[0094]图4和图5是本发明的实施例三的风力发电机散热装置的结构图和原理图。实施例 三的风力发电机散热装置与实施例二中为第一舱室40散热的实施例不同之处在于，实施例 三的风力发电机散热装置可为不同于第一舱室40的第二舱室50散热。第二舱室50可以是容 纳变流器或者主控开关柜的舱室，但不限于上述舱室，也可以是其他不同于第一舱室40且 有散热需求的舱室。
[0095]具体地，第二舱室50与第一舱室40的不同之处在于，第一舱室40为发电机的内腔， 第一舱室40通过转子支架连接口 41在发电机转子旋转的状态下始终与第一冷却通道、叶片 空气通道14和叶片出气口 142保持连通;而位于发电机的其他位置的第二舱室不能通过常 规的连接管路直接与处于伴随转子转动的叶片1内的叶片空气通道14相连通，否则连接管 路会由于一端固定连接于第二舱室50,另一端同叶片1一起旋转而发生扭转而导致管路的 堵塞或者损坏，无法实现可靠的连接。
[0096]为此，实施例三的风力发电机冷却装置通过以下结构来解决第二舱室50与叶片1 的叶片空气通道14的连接的问题。
[0097]具体地，发热元件包括变流器或主控开关柜（图中未示出），风力发电机冷却装置 的舱室包括用于容纳变流器或主控开关柜的第二舱室50,所述冷却通道包括第二冷却通 道。
[0098]具体地，第二冷却通道包括:转接机构5，其包括第一接口和第二接口，所述第一接 口和所述第二接口之间可转动的密封连接;第一连接管200，连接所述第二舱室50和所述转 接机构5的所述第一接口；第二连接管300，连接所述转接机构的所述第二接口和所述风力 发电机叶片1的所述进气口 141。
[0099]本实施例中通过设置转接机构5,可实现将第二舱室50和转动的风力发电机叶片 1上的叶片空气通道14相连通。由于第一接口和第二接口之间可相对转动的密封连接，在实 际工作时，第一接口、第一连接管200和第二舱室50相对固定的连接，第二接口、第二连接管 300和风力发电机叶片1 一起转动，从而解决了连接管路扭转的问题，使得在转子转动时，第 二冷却通道和叶片空气通道14之间也保持畅通，进而实现对第二舱室持续稳定、可靠的散 热。转接机构5可采用本领域熟知的任意方式，只要能实现第一接口和第二接口的转动密封 连接均在本实施例的限制范围内。
[0100] 优选地，转接机构5的轴线与轮毂轴线23重合，如图4中所示，这样可使得在叶片转 动时，第一接口和第一连接管200固定不动，第二接口、第二连接管300和风力发电机叶片1 绕轮毂轴线23转动，将风力发电机叶片1转动对第二冷却通道的影响降到最低。
[0101] 在本实施例中，还可进一步的将对第一舱室40和第二舱室50的散热相结合，同时 实现对发电机、变流器和主控开关柜的散热，如图4和图5中所示。在风力发电机散热装置中 同时设置第一冷却通道和第二冷却通道，第一冷却通道和第二冷却通道均与叶片空气通道 14相连通，在风力发电机叶片1转动时同时实现对第一舱室40和第二舱室50的散热。
[0102] 此外，本实施例的风力发电机散热装置还可包括:温度传感器8,设置在所述舱室 内，用于检测第一舱室40和第二舱室50内的温度;机舱测量柜7，与所述温度传感器8连接并 接收所述温度传感器检测的温度。如图5中所示，温度传感器8可以有效地监控第一舱室40 和第二舱室50的温度，保证发电机运行安全。若温度传感器8检测到有舱室的温度过高时， 则机舱测量柜7根据检测的温度值判断散热装置无法将舱室温度控制在安全范围内，可以 采取报警、停机等相应措施以降低危险的发生。
[0103] 实施例四
[0104] 本发明的实施例四提供一种风力发电机组，其包括实施例二或实施例三中的风力 发电机散热装置。通过采用前述的风力发电机散热装置，本实施例的风力发电机组可依靠 自身叶片的转动为具有发热元件的舱室散热，无需额外设置冷却用的电机，降低了风力发 电机组的生产成本，减轻了重量，同时也提高了散热系统的可靠性。进一步的，本实施例的 风力发电机组可根据发电机的转速自动调节散热的气流流量，保证在不同的工作状态下都 能达到良好的散热效果。
[0105] 本发明实施例提供的风力发电机叶片通过在内部设置叶片空气通道并在外表面 设置出气口，当风力发电机叶片随轮毂转动时，在进气口与出气口之间形成压力差，在压力 差的作用下进气口处的空气通过叶片空气通道引导至出气口排出；通过设置防回流装置， 可防止空气或者雨水等从外部进入叶片内部进而影响发电机的正常运行。
[0106] 本发明实施例提供的风力发电机散热装置通过设置冷却通道，将容纳有发热元件 的舱室与风力发电机叶片的进气口相连通，当风力发电机叶片随轮毂转动时，舱室内的空 气压力会大于风力发电机叶片出的空气压力，进而会产生运动气流，气流可将舱室内的热 量通过冷却通道和叶片空气通道，最后经出气口带走，同时将冷气流引入舱室以实现对舱 室的降温。本实施例的风力发电机散热装置在不增加电机和控制装置的情况下有效的利用 发电机自身的转动解决了舱室散热的问题，降低了生产成本和运行能耗，减轻了发电机的 重量。
[0107] 本发明实施例的风力发电机组无需增设冷却电机，成本低、重量轻，可靠性高，并 能随着发电机转速的增加自动调整冷却气流的流量，散热性能好。
[0108] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种风力发电机叶片（1)，包括叶根(11)和叶片主体(12);其特征在于，还包括： 进气口（ 141 )，设在所述叶根（11)处；出气口（ 142 )，设在所述叶片主体（12)外表面处； 叶片空气通道（14)，设置在所述风力发电机叶片（1)内部并连通所述进气口（141)和出 气口（142); 防回流机构（15 )，设在所述出气口（ 142)处。2. 根据权利要求1所述的风力发电机叶片（1)，其特征在于，所述出气口（142)距离所述 叶根(11)的轴向距离(L)大于或等于预设距离(L〇。3. 根据权利要求1所述的风力发电机叶片（1)，其特征在于，所述出气口（142)设置在所 述叶片主体(12)的中部和/或叶尖(13)处。4. 根据权利要求1所述的风力发电机叶片（1)，其特征在于，所述防回流机构（15)是单 向阀。5. 根据权利要求4所述的风力发电机叶片（1)，其特征在于：所述出气口（142)设有多 个。6. -种风力发电机散热装置，包括容纳发热元件的舱室和轮毂（2)，其特征在于，还包 括： 如权利要求1-5中任一项所述的风力发电机叶片（1)，与所述轮毂(2)固定连接； 冷却通道，连接所述舱室和所述风力发电机叶片（1)的所述进气口（ 141)。7. 根据权利要求6所述的风力发电机散热装置，其特征在于， 所述发热元件包括发电机； 所述舱室包括第一舱室(40 )，所述第一舱室(40)是所述发电机的内腔； 所述冷却通道包括第一冷却通道； 所述第一冷却通道包括： 转子支架连接口（41)，其贯穿转子支架(4)并与所述第一舱室(40)连通； 空气导管（100)，其一端连接所述转子支架连接口（41)，另一端连接所述风力发电机叶 片（1)的所述进气口（141)。8. 根据权利要求7所述的风力发电机散热装置，其特征在于，所述轮毂(2)上设有开口 (22);所述空气导管（100)的一端设置在所述轮毂（2)的外部，并与所述转子支架连接口 (41)相连接;所述空气导管（100)的另一端通过所述开口（22)进入所述轮毂(2)内部，并与 所述风力发电机叶片（1)的所述进气口（ 141)相连接。9. 根据权利要求6所述的风力发电机散热装置，其特征在于， 所述发热元件包括变流器或主控开关柜； 所述舱室包括用于容纳变流器或主控开关柜的第二舱室(50); 所述冷却通道包括第二冷却通道； 所述第二冷却通道包括： 转接机构(5)，其包括第一接口和第二接口，所述第一接口和所述第二接口之间可转动 的密封连接； 第一连接管(200)，连接所述第二舱室(50)和所述转接机构(5)的所述第一接口； 第二连接管(300)，连接所述转接机构的所述第二接口和所述风力发电机叶片（1)的所 述进气口（141)。10. 根据权利要求7所述的风力发电机散热装置，其特征在于， 所述发热元件还包括变流器或主控开关柜； 所述舱室还包括用于容纳变流器或主控开关柜的第二舱室(50); 所述冷却通道还包括第二冷却通道； 所述第二冷却通道包括： 转接机构(5)，其包括第一接口和第二接口，所述第一接口和所述第二接口之间可相对 转动的密封连接； 第一连接管(200)，连接所述第二舱室(50)和所述转接机构(5)的所述第一接口； 第二连接管(300)，连接所述转接机构的所述第二接口和所述风力发电机叶片（1)的所 述进气口（141)。11. 根据权利要求9或10所述的风力发电机散热装置，其特征在于，所述转接机构(5)的 轴线与轮毂轴线(23)重合。12. 根据权利要求6所述的风力发电机散热装置，其特征在于，还包括： 温度传感器(8 )，设置在所述舱室内； 机舱测量柜(7 )，与所述温度传感器(8)连接并接收所述温度传感器(8)检测的温度。13. -种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求6-12中任一项所述的风力发电机 散热装置。
【文档编号】F03D1/06GK105863953SQ201610176877
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】葛俊豪, 王砼
【申请人】北京金风科创风电设备有限公司