專利名稱：散熱裝置及采用該裝置的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
散熱裝置及采用該裝置的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的散熱裝置，同時也涉及采用 該散熱裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]風(fēng)能是水能之外最具規(guī)模應(yīng)用前景的可再生能源，受到世界各國的高度重視。中 國已成為世界上最活躍的風(fēng)電市場。2009年全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量超過800萬千瓦，累計(jì) 總?cè)萘恳堰_(dá)2000萬千瓦以上。因此，我國風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的市場前景十分廣闊。[0003]風(fēng)力發(fā)電機(jī)按旋轉(zhuǎn)軸的方向來分，可分為水平軸和垂直軸兩種。目前被廣泛應(yīng)用 的是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但其存在設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，造價居高不下等缺陷。相比之下，經(jīng)過改 進(jìn)設(shè)計(jì)的垂直軸H型風(fēng)力發(fā)電機(jī)以啟動風(fēng)速低、風(fēng)能利用率高和無噪聲等眾多優(yōu)點(diǎn)，具備 更加廣闊的市場應(yīng)用前景。[0004]根據(jù)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，普遍使用盤式無鐵芯永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。 在專利號為ZL 2006100696M.5的中國發(fā)明專利中，公開了一種盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其定子 由繞組線圈組成，不含鐵磁材料。固定在轉(zhuǎn)子軸上的永磁體是以轉(zhuǎn)子軸為軸線的回轉(zhuǎn)體， 且與固定在上、下殼體內(nèi)的永磁體相對應(yīng)，相對面的極性相同。由于該風(fēng)力發(fā)電機(jī)取消了鐵 芯，因此減少了磁阻力。由于取消了軸承，使轉(zhuǎn)子軸與定子之間形成空氣懸浮，減少了空載 阻力矩，提高了電機(jī)的效率。但是，現(xiàn)有的盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)普遍存在散熱困難等缺陷，使風(fēng) 機(jī)輸出功率難以進(jìn)一步提高。[0005]在專利號為ZL 200920115365. 3的中國實(shí)用新型專利中，針對單一風(fēng)冷結(jié)構(gòu)難以 滿足兆瓦級以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻要求上存在的不足，提供一種冷卻效果好，能夠提高大 功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率的空-水冷卻裝置。該裝置包括設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)殼外壁的水冷卻 夾層，夾層上部設(shè)有進(jìn)水口，夾層下部設(shè)有出水口，夾層內(nèi)沿風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)殼外壁徑向分隔 成多個獨(dú)立的徑向水流通道，多個水流通道在進(jìn)水口和出水口處連通，風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn) 軸上至少一側(cè)設(shè)有風(fēng)扇。該實(shí)用新型能夠提供更大的制冷量，有助于增加電機(jī)內(nèi)部熱空氣 與水冷機(jī)座的冷熱交換，但存在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，安裝和維修不方便等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 散熱裝置。[0007]為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案[0008]一種用于大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的散熱裝置，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的中心軸和端蓋圍 合而成的空間內(nèi)軸向排列有呈平面圓盤結(jié)構(gòu)的定子部分和轉(zhuǎn)子部分，所述定子部分包括沿 徑向延伸的電樞，所述轉(zhuǎn)子部分包括多塊永磁體，其特征在于[0009]在所述端蓋中間的扁平間隙處設(shè)置有貫通的風(fēng)道，在所述風(fēng)道內(nèi)設(shè)有至少一個送排風(fēng)機(jī)。[0010]其中，所述電樞上貫通開設(shè)有多個與所述風(fēng)道連接的通風(fēng)孔。[0011]所述永磁體上也貫通開設(shè)有多個與所述風(fēng)道連接的通風(fēng)孔。[0012]在所述端蓋上靠近所述送排風(fēng)機(jī)的位置開設(shè)有通風(fēng)口。[0013]一種大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用 如前所述的散熱裝置。[0014]本實(shí)用新型所提供的散熱裝置具有良好的散熱效果，大大降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部 的臨界溫度，有效地避免局部過熱現(xiàn)象的發(fā)生，從而有利于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)向大功率方 向發(fā)展。
[0015]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。[0016]圖1為采用本實(shí)用新型所提供的散熱裝置的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剖視圖；[0017]圖2為圖1中所示的散熱裝置的局部放大示意圖。
具體實(shí)施方式
[0018]在本實(shí)用新型所提供的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，所使用的永磁發(fā)電機(jī)為無鐵芯的盤 式結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)。如圖1所示，該發(fā)電機(jī)封裝在由中心軸1和端蓋6圍合而成的封閉空間內(nèi)， 其中定子部分和轉(zhuǎn)子部分都呈平面圓盤結(jié)構(gòu)，沿軸向排列。定子部分主要由電樞鉗3和電 樞7組成，其中電樞鉗3固定在中心軸1的周圍，電樞7沿徑向延伸。轉(zhuǎn)子部分包括上下對 稱的兩個轉(zhuǎn)子盤，在轉(zhuǎn)子盤與中心軸1之間安裝有軸承2。上下兩個轉(zhuǎn)子盤的外緣處還設(shè)有 軛鐵4，以便構(gòu)成封閉的磁路。在兩個轉(zhuǎn)子盤上面布置有多塊磁極交替的永磁體8，這些永 磁體采用圓環(huán)狀布置方式，從而形成軸向勵磁磁場。徑向延伸的電樞7位于兩個轉(zhuǎn)子盤之 間。轉(zhuǎn)子盤隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，不斷切割磁力線以產(chǎn)生電能。[0019]眾所周知，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中由于電樞發(fā)熱產(chǎn)生高溫，需要及時散熱以保證正 常工作。尤其是發(fā)電機(jī)的功率越大，對散熱的要求也越高，這也是一般垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)難 以進(jìn)一步提高功率的原因之一。要將電樞發(fā)熱產(chǎn)生的高溫降低，一定要采用強(qiáng)制送排風(fēng)辦 法，將局部產(chǎn)生的高熱排出并進(jìn)行內(nèi)外循環(huán)，為此本實(shí)用新型采用了循環(huán)送排風(fēng)的辦法。[0020]由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電樞7為盤式扁平體，所以利用常規(guī)的設(shè)計(jì)很難解決送 排風(fēng)問題。結(jié)合該垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本實(shí)用新型利用發(fā)電機(jī)端蓋6中間的扁 平間隙作為送排風(fēng)道5，這樣很容易降低電樞7的溫升，實(shí)現(xiàn)快速通風(fēng)降溫的作用。[0021]具體而言，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，電樞7會發(fā)熱產(chǎn)生高溫。為了及時排除電 樞7產(chǎn)生的熱量，在上、下轉(zhuǎn)子盤的兩側(cè)與端蓋6之間設(shè)置有貫通的通風(fēng)道5。結(jié)合圖2來 看，在端蓋6的上半部分與永磁體8、軛鐵4之間形成有扁平的間隙，作為風(fēng)道5的上部。同 樣，在端蓋6的下半部分與永磁體8、軛鐵4之間也形成有扁平的間隙，作為風(fēng)道5的下部。 在風(fēng)道5的上部和下部，端蓋6與電樞鉗3之間分別設(shè)置有兩個送排風(fēng)機(jī)9。在這兩個送 排風(fēng)機(jī)9的作用下，如圖2中的箭頭方向所示，風(fēng)道5的上部形成向左吹的風(fēng)，經(jīng)過電樞鉗 3與中心軸1之間的空隙，進(jìn)入下側(cè)的送排風(fēng)機(jī)9，再形成向右吹的風(fēng)。如此循環(huán)。在端蓋 6內(nèi)的風(fēng)道5里面流動的空氣，將電樞7產(chǎn)生的熱量均勻傳導(dǎo)給端蓋6。利用金屬端蓋6的良好的熱傳導(dǎo)特性，將熱量傳導(dǎo)到外部空間。另一方面，在端蓋6上靠近送排風(fēng)機(jī)9的位置 開設(shè)有通風(fēng)口(圖中未示)，通過該通風(fēng)口可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部熱空氣與外部冷空氣之間的交換， 從而進(jìn)一步降低電樞7的溫度，保證其正常工作。如圖2所示，在電樞7上貫通開設(shè)有多個與風(fēng)道5連接的通風(fēng)孔10，在永磁體8上 貫通開設(shè)有多個與風(fēng)道5連接的通風(fēng)孔11。利用這些通風(fēng)孔10和11可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)道5的上 部與下部的直接貫通。由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時，永磁體8隨著轉(zhuǎn)子盤在電樞的上 下兩側(cè)高速旋轉(zhuǎn)，因此這些通風(fēng)孔的設(shè)置可以顯著加快風(fēng)道5內(nèi)的空氣流動，進(jìn)一步改善 通風(fēng)散熱的效果。另外，在本散熱裝置中設(shè)置的送排風(fēng)機(jī)并不限于兩個。根據(jù)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和散熱需要，也可以采用一個或者多個送排風(fēng)機(jī)。需要說明的是，圖1所示的中間定子、兩側(cè)轉(zhuǎn)子的盤式結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)只是垂直軸風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的一種實(shí)現(xiàn)形式。實(shí)際上，該垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)還可以采用中間轉(zhuǎn)子、兩側(cè)定子的 實(shí)現(xiàn)形式，或者多個定子、多個轉(zhuǎn)子軸向交替排列的實(shí)現(xiàn)形式。在中間轉(zhuǎn)子、兩側(cè)定子的情 況下，上、下定子的兩側(cè)與端蓋之間設(shè)置有貫通的通風(fēng)道。在多個定子、多個轉(zhuǎn)子軸向交替 排列的情況下，最上側(cè)的定子(或轉(zhuǎn)子)與端蓋上部之間設(shè)置通風(fēng)道，最下側(cè)的轉(zhuǎn)子(或定 子)與端蓋下部之間也設(shè)置通風(fēng)道。 以上對本實(shí)用新型所提供的用于大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的散熱裝置進(jìn)行了詳 細(xì)的說明。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神的前提下對它所做的 任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本實(shí)用新型專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求1.一種用于大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的散熱裝置，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的中心軸和端蓋圍合 而成的空間內(nèi)軸向排列有呈平面圓盤結(jié)構(gòu)的定子部分和轉(zhuǎn)子部分，所述定子部分包括沿徑 向延伸的電樞，所述轉(zhuǎn)子部分包括多塊永磁體，其特征在于在所述端蓋中間的扁平間隙處設(shè)置有貫通的風(fēng)道，在所述風(fēng)道內(nèi)設(shè)有至少一個送排風(fēng)機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于 所述電樞上貫通開設(shè)有多個與所述風(fēng)道連接的通風(fēng)孔。
3.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于所述永磁體上貫通開設(shè)有多個與所述風(fēng)道連接的通風(fēng)孔。
4.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于在所述端蓋上靠近所述送排風(fēng)機(jī)的位置開設(shè)有通風(fēng)口。
5.一種大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用如權(quán)利要求1所述的散熱裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的散熱裝置及采用該散熱裝置的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該散熱裝置中，在端蓋中間的扁平間隙處設(shè)置有貫通的風(fēng)道，在風(fēng)道內(nèi)設(shè)有至少一個送排風(fēng)機(jī)。同時，在定子部分的電樞上貫通開設(shè)有多個通風(fēng)孔，在轉(zhuǎn)子盤的永磁體上也貫通開設(shè)有多個通風(fēng)孔。本實(shí)用新型所提供的散熱裝置具有良好的散熱效果，大大降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部的臨界溫度，有效地避免局部過熱現(xiàn)象的發(fā)生，有利于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)向大功率方向發(fā)展。
文檔編號H02K9/04GK201821214SQ20102916604
公開日2011年5月4日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者王建輝, 盛明凡, 蔣大龍 申請人:國能風(fēng)力發(fā)電有限公司