机舱及风力发电机组的制作方法

本发明涉及风力发电领域，具体地说，本发明涉及一种风力发电机组的机舱及风力发电机组。

背景技术：

在风力发电机组上，变流器多采用柜体形式进行封装，多个功率模块都被安装于同一个柜体中而形成单独的变流柜。变流柜一般安装于风力发电机组的塔筒底部，通过多根具有一定长度的低压电缆(一般690v)与发电机连接。由于在发电机发电时，变流柜内会产生大量的热，因此，在变流柜内的功率模块周围一般配置有冷却系统，对其进行散热，并最终将其热量散发到塔筒外的大气中。

目前，变流柜一般采用ip54的防护等级，成本较高。另外，从发电机到变流柜连接的低压电缆用量大，成本高，且装配较为繁琐。在变流柜内额外的配置冷却系统，维护量大，耗能大。一旦冷却系统出现故障，变流柜内的各个变流器将无法运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机舱，以改善变流器中的各个功率模块的散热，并降低制造成本。

本发明的另一目的在于提供一种风力发电机组。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种风力发电机组的机舱，所述机舱的周围存在流动的外界气流的壁面的一部分被形成为倾斜部，所述倾斜部沿着从所述机舱的迎风侧向着背风侧的方向逐渐增高地向外凸出，在所述倾斜部的内侧安装有变流系统的多个功率模块，且所述功率模块上连接有散热器。

可选地，所述倾斜部从机舱的头部向着尾部的方向以连续的或不连续的方式向外凸出。

可选地，在所述倾斜部上开设有安装口，所述功率模块的散热器通过所述安装口伸出到所述机舱的外部。

可选地，所述倾斜部被形成为平面斜坡或曲面斜坡或者阶梯部。

可选地，在所述倾斜部为斜坡时，所述多个功率模块在所述斜坡上成排地布置。

可选地，在所述倾斜部为阶梯部时，所述阶梯部具有多个台阶，所述功率模块安装在各个台阶面上。

可选地，在所述机舱的内壁与每个功率模块之间处安装有密封结构。

可选地，所述功率模块与所述散热器一体连接，所述功率模块通过紧固件被固定在所述机舱的内壁上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种风力发电机组，所述风力发电机组包括上述机舱。

根据本发明的另一方面，还提供了一种风力发电机组的机舱，所述机舱的侧壁的一部分被形成为倾斜部，所述倾斜部沿着从所述机舱的迎风侧向着背风侧的方向逐渐增高地向外凸出，并且在所述倾斜部上开设有多个安装口。

可选地，所述倾斜部从所述机舱的头部向着尾部的方向以连续的或不连续的方式向外凸出。

可选地，所述倾斜部被形成为平面斜坡或曲面斜坡或者阶梯部。

通过将变流器的功率模块直接安装在机舱内，充分利用了机舱内的空间，并能够显著减少变流器与发电机之间的低压线缆的用量，并且省去了变流柜体。同时，使各个功率模块的散热器置于机舱外部，从而能够依靠外界自然风对功率模块进行风冷，既能够进行可靠的散热，还完全摒弃了单独的冷却系统，因而能够显著降低制造成本。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的机舱的安装变流器的部分的结构示意图；

图2是图1所示的机舱部分的正视图；

图3是图1所示的机舱部分的俯视图。

附图标记说明：

1：机舱壁，2：倾斜部，3：功率模块，4：安装口，21：台阶面，31：散热器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

参照图1至图3，根据本发明的实施例，提供了一种风力发电机组机舱，风力发电机组的机舱具有迎风侧和背风侧，通常，迎风侧为头部，背风侧为尾部。在机舱内通常安装有轮毂、发电机、齿轮箱和各种电气机构等。轮毂一般在机舱内安装在前部，发电机、齿轮箱和电气机构安装在轮毂的后方。对于发电机等部件安装的机舱后部区域而言，大体上包括相互彼此连接的顶板、底板和侧板以及尾板。

机舱的周围存在流动的外界气流的壁面的一部分被形成为倾斜部2，例如，机舱的顶板、底板或者侧板中的一部分(为了便于描述，在下文中该部分可统称为机舱壁1)。该倾斜部2可以相对于其他部分沿着从机舱的头部到尾部的方向逐渐增高地向外凸出。

通常对于用来执行特定功能的功率模块3而言，例如，变流器的功率模块3，在正常作业时会产生一定的热量，因而通常功率模块3上都固定有散热器31，功率模块3和散热器31可一体地形成而作为一个整体。在安装时，功率模块3可安装在机舱的内壁上，并且使得散热器31伸出到机舱的外部，从而可利用流经散热器31的自然风而与散热器31进行换热从而执行散热和冷却。

具体地说，倾斜部2的倾斜面可总体上面向机舱的前方，从而从机舱的前方吹来的气流可大体直吹到倾斜部2及其上的各个散热器31。或者，倾斜部2的倾斜面可相对于机舱的前方成较小的角度，使得气流的与倾斜部2垂直的分量占绝大部分。

在倾斜部2上可开设有安装口4，各个功率模块3的散热器31可穿过该安装口4而暴露于机舱壁1的外侧，而功率模块3则安装在安装口4附近且处于机舱内部。安装口4的尺寸可设置成稍大于散热器31的尺寸并且仅允许散热器31穿过。为此，为了避免外界灰尘、雨雪等异物经由各个安装口4进入到机舱内，在功率模块3与机舱壁1之间进一步安装有密封结构，以实现机舱的密封或者防止外界异物进入机舱内。例如，密封结构可包括有效地封闭两者之间的缝隙的密封圈、密封环等，或者开设在接触或相对的表面上的回形槽结构等。

具体可以在机舱的处于安装口4四周的内表面上或者在功率模块3的与机舱壁1接触或者面对机舱壁1同时也处于安装口4周围的部分上固定密封圈，从而从机舱的内部实现两者之间的密封。根据本发明的其他实施例，还可以采用其他任何合适的密封方式，只要使功率模块3与机舱壁1之间不存在进出缝隙即可。例如，可以直接在安装口4与散热器31之间安装密封圈，从而在安装口4处在散热器31周围实现密封；或者还可以采用黏合剂将功率模块3与机舱壁1之间的缝隙填死亦可。

另外，功率模块3可采用任何合适的方式安装且固定到机舱壁1上，例如，可以通过诸如螺栓的紧固件直接将功率模块3紧固到机舱壁1上，或者还可以采用粘结、卡扣、栓系等任何其他方式安装。

根据本发明的实施例，倾斜部2逐渐向外凸出的方式可包括连续地、离散地或者两者相结合的方式。也就是说，这部分机舱壁1大体上逐渐地或逐层地或以其他类似的方式向外凸出而形成倾斜部2。这里所述的离散地指倾斜部2的间断性地向外凸出。

因此，倾斜部2的具体轮廓可呈平面、曲面或其结合而形成的斜坡，或者可以呈阶梯形状而被形成为阶梯部2。另外，本发明的实施例并不限于这些具体形式，倾斜部2还可以采用其他任何合适的形状，只要其高度沿着从机舱头部到机舱尾部的方向逐渐增高即可。

在倾斜部2为斜坡时，功率模块3可在斜坡上成排地布置，大体上呈矩阵形状，且沿着倾斜部2的不同高度处可设置多排，且处于同一排的功率模块3可大体平行于机舱壁1。或者可以按照其他形式来排布各个功率模块3，只要能够避免相邻散热器31之间的散热不出现干涉即可，即，避免出现在气流冷却过上一个功率模块3之后而变成热气流之后再冷却下一个散热器31这种情况即可。

在倾斜部2具体为阶梯部2时，该阶梯部2可设置有多个台阶以及相应的台阶面21，这些台阶面21可与机舱壁1相平行的设置，并且可大体上沿着与机舱头部到机舱尾部的方向相垂直的方向延伸，如图3所示。安装口4可设置在每个台阶面21上，每个台阶面21上的安装口4的数量可根据功率模块3的整体布局来确定。

通过将功率模块3和散热器31分别设置在不同高度处，或者设置高度不同的台阶和台阶面来安装功率模块3和散热器31，从而可以利用不同高度处的气流来分别冷却每层散热器31，相对于形成上下分布的多层并联的冷却通道，来对功率模块3独立地冷却，避免了已经冷却过功率模块3而变热的气流再重复地冷却其他功率模块而降低冷却效果。

需要说明的是，台阶面21并不一定是平面，还可以是具有一定曲率的曲面，以适应一些实施例中的机舱壁1的弧面形式。

另外，倾斜部2的总高度，或者阶梯部2的台阶数量、相邻台阶面21之间的高度差等各种参数都可以基于功率模块3的数量和排布以及各种外界因素来确定。

例如，在一个实施例中，功率模块3可被分成3组，每组包括4个功率模块。阶梯部2可包括四个台阶面21，其中，这四个台阶面21可以包括机舱壁1的邻近阶梯部2的最前方的表面部分，该表面部分可以作为第一个台阶面，如图1至图3所示。而阶梯部2可再另外包括三个台阶以及相应的台阶面，即，功率模块3大体上安装在四个台阶面21上。在每个台阶面21上，可开设三个安装口4，并相应地安装三个功率模块3。对于倾斜部2呈斜坡形式时，可以类似地布置各个功率模块3。

对于数量更多或更少的功率模块的布置，可以按照类似的原则进行，大体上利用在高度上分层的气流来冷却处于不同高度处的功率模块3。

另外，在本发明的实施例中，如上所述，倾斜部2可由顶板、底板或者侧板中的一部分形成，也就是说，在处于轮毂后方的机舱的壁面的处于尾板之外的其他任何部分都可以被形成为倾斜部2。优选地，功率模块3可悬吊于机舱的顶板上，从而散热器31可竖直地向上凸出，倾斜部2可向上凸出一定的高度，以充分利用风力发电机组的上层气流来冷却各个功率模块3。

在所提供的实施例中，将变流器从原来的单独的变流柜修改成安装在机舱内部，从而省去了大尺寸的变流柜体的使用，并充分利用的机舱内的空间。并且变流器与发电机之间的距离明显缩短，从而显著减少了变流器与发电机之间的低压线缆的使用量，降低了变流器的安装成本。另外，通过使各个功率模块的散热器置于机舱外部，利用外界自然气流对功率模块进行风冷，一方面有效地实现了功率模块的冷却，另一方面，还避免了设置单独的冷却系统(包括冷却管路、冷却泵、冷却液等部件)，从而能够显著降低成本，并且完全避免了目前由于冷却系统故障而导致变流器不能正常工作的情况，确保了变流器在风力发电机组运行时便能够执行可靠的冷却，而不出现冷却故障。

另外，根据本发明的实施例，还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组可包括上述机舱，并且可实现类似的技术效果，在此不再赘述。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。