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1. CN101657637 - Wind driven electric power generator

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[ ZH ]
风力发电装置


技术领域
本发明涉及使用将自然能源的风转换成旋转力的风车来进行发电的 风力发电装置。
背景技术
以往,公知利用作为自然能源的风力来进行发电的风力发电装置。该 类型风力发电装置设置有:在设置于支柱上的机舱上安装了风车叶片的转 子头、以与该转子头一体旋转的方式连接的主轴、连接通过在风车叶片上 接受风力而旋转的主轴的增速机、由增速机的轴功率驱动的发电机。在这 样构成的风力发电装置中,通过具备将风力转换为旋转力的风车叶片的转 子头及主轴旋转来产生轴功率,并通过与主轴连接的增速机将增加转速了 的轴功率传递给发电机。因此,能够进行以将风力转变为旋转力而得到的 轴功率作为发电机的动力源,利用风力作为发电机的动力的发电。
在上述现有的风力发电装置中,例如图21所示,在相对于固体侧的 机舱3而形成旋转侧的转子头4的衬套7内,收纳设置有伴随发热的内部 设备8。作为该内部设备8例如具有根据风速的改变使风车叶片5的叶片 斜度(ピツチ)迅速且精密地变化的斜度控制装置等,且由电动机驱动的 液压泵等的驱动设备类和进行斜度控制的控制板等的控制设备类构成。此 外,图中的符号4a是转子头罩,转子头4形成通过转子头罩4a覆盖衬套 7的外侧的结构。
另一方面,在机舱3的内部也收纳设置有例如增速机或发电机等那样 在运转时发热的部件。因此,形成空气吸气口及空气排气口,并且例如采 用通过利用风车而运转的风扇将机舱内部通风来防止温度上升的冷却结 构。
此外,上述机舱3和转子头4之间虽然例如通过安装有穿孔金属等的 连通路9而空间地连接,但是由于转子头4侧被封闭因此空气基本不流通。
另外,作为风力发电装置的关联现有技术公开了例如在设置于塔架头 内的配电盘上具备冷却装置的风力发电装置。(例如,参照专利文献1)
专利文献1:美国专利申请公开第2007/0119185号说明书。
可是,上述风力发电装置为应对近年的大功率化也具有风车叶片大型 化的倾向。因此,由于需要增加设置在转子头的衬套内的设备类的输出功 率,因此伴随输出功率的增大,设备类的发热量也增加。这样的发热量的 增加由于使衬套4的内部温度上升,因此对于由需要设置环境的温度管理 的电气及电子部件构成的控制设备类来说成为严峻的状况。
另外,转子头和机舱之间空气基本不流通,由于转子头内的发热而温 度上升了的空气的大部分处于滞留的状态。
进而,由于转子头的内部为了保护内部设备免受雨水等的侵害而需要 密封性,因此将上述连通路以外密封。尤其作为在转子头的衬套内设置的 机械类的防水对策,要求衬套内的密封性。
这样,由于转子头的内部需要采用容易聚热的密封构造,因此由内部 设备的发热量的增大引起的内部温度的上升变得显著。从而,为了使控制 设备类正常工作并继续发电,需要对转子头内部进行冷却等充分的温度管 理。从这样的背景出发,伴随风力发电装置的大型化,进行基于转子头内 部冷却的温度管理,提高风力发电装置的可靠性和耐久性成为重要课题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作出,其目的在于提供一种能够进行转子头内 部的温度管理的风力发电装置。
本发明为了解决上述课题采用下述机构。
在本发明的第一方式的风力发电装置中,在机舱内收纳设置有与安装 了风车叶片的转子头连接的驱动及发电机构,在所述转子头的衬套内收纳 设置有控制设备类,所述风力发电装置的特征在于,设置有空气流形成机 构,该空气流形成机构使空气经由在所述转子头和所述机舱之间形成的连 通路而在所述转子头的内部和所述机舱的内部之间循环。
根据本发明的第一方式,由于设置有空气流形成机构,且该空气流形 成机构使空气经由在转子头和机舱之间形成的连通路而在转子头的内部 和机舱的内部之间循环,从而具备冷却结构而使温度比较低的空气在转子 头内流通来使内部温度降低。
在上述第一方式的风力发电装置中,所述空气流形成机构优选为设置 于所述连通路的空气循环用引导件。由此,在旋转侧的转子头和固定侧的 机舱之间形成的连通路中,空气循环用引导件能够不需要专用的动力就进 行相对的旋转运动来增加空气的循环量。
该情况下,所述空气循环用引导件可以固定于所述机舱侧且向所述连 通路的周向沿半周安装有多个。或者,所述空气循环用引导件也可以固定 于所述转子头侧且向所述连通路的周向沿半周安装有多个。
另外,在上述第一方式中,所述空气流形成机构具备:空气流路形成 构件,其安装在所述转子头的内部,将所述连通路划分成内周部侧和外周 部侧,并且将所述转子头的内部空间划分为衬套外周面侧和转子头内壁面 侧,具备使所述衬套外周面侧和所述转子头内壁面侧之间连通的开口部; 内周侧空气循环用引导件,其固定于所述转子头侧且沿着所述连通路的内 周部侧配置于整周;以及外周侧空气循环用引导件,其固定于所述机舱侧 且沿着所述连通路的外周部侧配置于整周,所述空气流形成机构将所述机 舱内的空气导入所述空气流路形成构件的内部并使其循环。由此,在旋转 侧的转子头和固定侧的机舱之间形成的连通路中,空气循环用引导件能够 不需要专用的动力就进行相对的旋转运动来增加空气的循环量。该情况 下,温度比较低的机舱内的空气首先导入空气流路形成构件的内侧(衬套 外周面侧)并循环,之后从开口部向外侧(转子头内壁面侧)流出并向机 舱侧返回。
另外,在上述第一方式中,所述空气流形成机构优选是以在所述转子 头内的规定位置静止的方式设置的空气流加速构件。由此,当从旋转的转 子头侧观察时,静止的空气流加速构件不需要动力就形成相对的旋转状 态。其结果是,空气流加速构件能够在转子头的内部形成空气的循环流。 此外,该情况的空气流加速构件中,可以通过重物等使被轴支承为回转自 如的螺旋桨形状构件或板状构件在规定位置保持静止。
另外,在上述第一方式中,所述空气流形成机构具备:连通所述机舱 内和所述衬套内的转子轴内流路;设置于所述机舱内的送风机构;以及穿 设于所述衬套的流出孔,将所述机舱内的空气导入所述衬套的内部并使其 从所述流出孔流出,之后经由所述连通路返回所述机舱内,由此来进行循 环。由此,能够使温度比较低的机舱内部的空气向衬套的内部流出来进行 可靠地通风,并且能够对衬套的内部进行冷却。进而,由于空气从流出孔 流出,因此能够防止水滴等侵入衬套的内部并形成接近气密的状态。
另外,在上述第一方式中,所述空气流形成机构优选为设置于所述连 通路并以所述转子头侧的旋转作为驱动力来进行工作的风扇。由此,即使 没有电动机等的驱动源也能够使风扇工作,能够使温度比较低的机舱内的 空气向转子头内循环来进行通风。
本发明的第二方式的风力发电装置中,在机舱内收纳设置有与安装了 风车叶片的转子头连接的驱动及发电机构,在所述转子头的衬套内收纳设 置有控制设备类,所述风力发电装置的特征在于,设置有使所述转子头的 外部和所述衬套的内部之间连通且具备通风窗的外部气体导入通路, 并形成有外部气体循环流路,从所述外部气体导入通路的入口导入所述衬 套内部的外部气体通过穿设于所述衬套的流出孔及在所述转子头和所述 机舱之间形成的连通路而流出。
根据本发明的第二方式,设置有使转子头的外部和衬套的内部之间连 通且具备通风窗的外部气体导入通路,并形成有外部气体循环流路,从外 部气体导入通路的入口导入衬套内部的外部气体通过穿设于衬套的流出 孔及在转子头和机舱之间形成的连通路而流出。因此能够利用外部气体将 衬套的内部可靠地冷却,并且通过通风窗能够防止水滴等的侵入并形成接 近气密的状态。
本发明的第三方式的风力发电装置中,在机舱内收纳设置有与安装了 风车叶片的转子头连接的驱动及发电机构,在所述转子头的衬套内收纳设 置有控制设备类,所述风力发电装置的特征在于,在所述转子头及所述衬 套的至少一方设置有散热机构。
根据本发明的第三方式,由于在转子头及衬套的至少一方设置有散热 机构,因此能够在不损坏气密性的情况下增加转子头和衬套的内外的传热 量。作为该情况的散热机构,珀耳帖元件等的冷却用传热元件和散热风扇 等是有效的。
根据上述的本发明,从机舱的内部导入温度比较低的空气,或者将外 部气体直接导入转子头的内部并使其进行循环,由此能够进行基于转子头 内部冷却的温度管理,尤其是能够通过维持控制设备类的动作环境来提高 风力发电装置的可靠性和耐久性。
另外,在转子头及衬套的至少一方设置散热机构来增加传热量,由此 能够进行基于转子头内部冷却的温度管理,尤其是能够通过维持控制设备 类的动作环境来提高风力发电装置的可靠性和耐久性。
附图说明
图1是示出本发明的风力发电装置的一个实施方式的图,是对于空气 循环用引导件的第一实施方式而示出主要部分的截面图。
图2是从转子头侧观察到的图1的空气循环用引导件的图。
图3是示出成为空气循环用引导件的翼形的立体图。
图4是作为空气循环用引导件的变形例而示出弯曲构件的立体图。
图5是示出风力发电装置的整体结构例的图。
图6是示出机舱的内部结构例的立体图。
图7是示出本发明的风力发电装置的一个实施方式的图,是对于空气 循环用引导件的第二实施方式而示出主要部分的截面图。
图8是从机舱侧观察到的图7的空气循环用引导件的图。
图9是示出本发明的风力发电装置的一个实施方式的图,是对于空气 循环用引导件的第三实施方式而示出主要部分的截面图。
图10是从转子头侧观察到的图9的空气循环用引导件的图。
图11是示出本发明的风力发电装置的一个实施方式的图,是对于空 气循环用引导件的第四实施方式而示出主要部分的截面图。
图12是示出图11的变形例的主要部分的截面图。
图13是对于本发明的风力发电装置而示出第五实施方式的主要部分 截面图。
图14是对于本发明的风力发电装置而示出第六实施方式的主要部分 截面图。
图15是对于本发明的风力发电装置而示出第七实施方式的主要部分 截面图。
图16是对于本发明的风力发电装置而示出第八实施方式的主要部分 截面图。
图17是示出图16的第一变形例的主要部分截面图。
图18是示出图16及图17的变形例的主要部分截面图。
图19是示出图16的第二变形例的主要部分截面图。
图20是从转子头的前端部侧观察图19看到的图。
图21是示出现有例的主要部分截面图。
[符号说明]
1风力发电装置
2支柱
3机舱
4转子头
4a转子头罩
5风车叶片
7衬套
7a流出孔
8内部设备
9连通路
9a、9b间隔构件
10增速机
11发电机
20、20A空气循环用引导件(空气流形成机构)
23流路分离引导件(空气流路形成构件)
24开口部
30静止螺旋桨(空气流形成机构)
33板状构件(空气流形成构件)
40转子轴内流路
50风扇(空气流形成机构)
60外部气体导入通路
61通风窗
70散热用传热元件(散热机构)
71、72散热风扇
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的风力发电装置的一个实施方式进行说明。
风力发电装置1如图5所示,具有竖立设置在地基6上的支柱2、设 置在支柱2上端的机舱3、能够绕大致水平的轴线旋转且设置在机舱3上 的转子头4。
在转子头4上,绕着其旋转轴线呈放射状安装有多片的风车叶片5。 其结果是,从转子头4的旋转轴线方向对风车叶片5作用的风力转变为使 转子头4绕着旋转轴线旋转的动力。
在机舱3的内部例如如图6所示收纳设置有驱动及发电机构,所述驱 动及发电机构具备通过与转子头4同轴的增速机10而与转子头4连接的 发电机11。即,利用增速机10使转子头4的旋转增速来驱动发电机11, 由此,得到由发电机11输出的发电机输出功率W。此外,图6所示的符 号12是变压器,13是控制器,14是变换器,15是变换器冷却器,16是 润滑油冷却器。
上述机舱3的内部由于增速机10和发电机11等的旋转发热以及变压 器14等的发热而内部温度上升。因此,设置变换器冷却器15和润滑油冷 却器16来进行冷却,并且在机舱3的适当位置设置有具备冷却风扇的吸 排气口(未图示)以使其内部通风而进行冷却。因此,机舱3的内部通过 内部空气的冷却及通风形成了温度比较低的状态。
转子头4在与主轴连接而旋转的衬套7上安装有风车叶片5。衬套7 的外周形成规定的空间并通过转子头罩4a覆盖。
在衬套7的内部收纳设置有例如进行风车叶片5的斜度控制的液压设 备类和控制板等的内部设备8。其中,液压泵等液压设备类形成发热体, 另一方面,构成控制板那样的控制设备类的电气及电子部件受设置环境的 温度条件制约。另外,对于内部设备8来说由于最好不侵入雨水等,因此 衬套7需要具有密封性。
因此,在本发明的风力发电装置1中,在机舱3内收纳设置有与安装 风车叶片5的转子头4连接的增速机10和发电机11等的驱动及发电机构, 且在转子头4的衬套7内收纳设置有控制板等的控制设备类,并且设置有 空气流形成机构,该空气流形成机构使空气经由在转子头4和机舱3之间 形成的连通路9而在转子头4的内部和机舱3的内部之间循环。
此外,在上述连通路9中安装有间隔构件9a,该间隔构件9a例如穿 孔金属或网状构件等那样,形成使空气在转子头4及机舱3的两个空间流 通的连通状态而进行间隔。
以下,关于空气流形成机构的实施方式,参照附图对具体的结构例进 行说明。
(第一实施方式)
在从图1至图3所示的第一实施方式中,将形成空气流的空气流形成 机构作为设置在连通路9的空气循环用引导件20(以下称“引导件”),该 引导件20例如是图3所示的翼形的构件,在形成圆形的连通路9的周向 大致沿半周等间隔地配置有多片。在图示的结构例中,引导件20沿连通 路9的上部半周(以下称“上部区域”)安装,但是对此没有特别地限定。 此外,在图3所示的引导件20的翼形中,图中的符号21是背,22是腹。
在图1及图2所示的结构中,在成为固定侧的机舱3上安装有多个引 导件20。即,在连通路9上设置的间隔构件9a被形成在转子头4和机舱 3之间的固定侧的机舱3固定支承,形成在该间隔构件9a的上部区域固定 安装上述引导件20的结构。
图2是从转子头4侧观察到的在固定于机舱3的间隔构件9a上安装 的引导件20的图,在转子头4的旋转方向(参照箭头R)上,配置为放 射状的引导件20以从腹22侧向着背21侧的方式安装。换言之,向旋转 方向R旋转的转子头4在通过设置有引导件4的上部区域时,按照腹22、 背21、腹22、背21…背21的顺序通过。
通过设置这样构成的空气流形成机构,当转子头4旋转时,能够使空 气经由在转子头4和机舱3之间形成的连通路9而在转子头4的内部和机 舱3的内部之间循环。即,引导件20不需要专用的动力就进行相对的旋 转运动,由此,能够增加经由在旋转侧的转子头4和固定侧的机舱3之间 形成的连通路9循环的空气量。
其结果是,从具备基于冷却及通风的冷却结构的机舱3内导入转子头 4的内部温度比较低的空气,通过使该空气在转子头4的内部流通使转子 头4及衬套7的内部温度降低。
以下,对上述空气循环进行具体的说明。
风力发电装置1通过在风车叶片5上接受风,转子头4向箭头R的方 向旋转。因此,在机舱3侧固定并形成静止侧的引导件20形成与相对于 转子头4旋转相同的状态,在引导件20存在的上部区域中沿着引导件20 的翼形形成从转子头4内向机舱3侧的空气流(参照图中的箭头Fh)。该 空气流Fh将受内部设备8加热而温度上升了的温度比较高的空气从转子 头4内吸出并向机舱3侧送出。
当形成上述空气流Fh时,由于转子头4的内压降低,因此机舱3的 内压相对地变高。其结果是,在连通路9的下部区域形成从内压高的机舱 3侧向转子头4内流动的温度比较低的空气流(参照图中的箭头Fc)。从 而,通过持续旋转转子头4,利用通过连通路9的上部区域的空气流Fh 和通过连通路9的下部区域的空气流Fc,形成从转子头4内流出温度比较 高的空气,并且从机舱3内流入温度比较低的空气的空气的循环流。由于 该循环流通过转子头4的旋转及引导件20的作用而产生,因此,不需要 设置新的驱动源来用于形成循环流。
当形成上述的空气的循环流时,在机舱3的内部和转子头4之间经由 连通路9流动的通气量增加。其结果是,使转子头4内的内部温度降低, 并且能够使内部设备8发出的从衬套7表面放出的热量增加。因此,能够 防止在密封的衬套7的内部聚热并抑制温度的上升来进行电气及电子部件 的性能维持所必需的温度管理。
在上述实施方式中,将空气流形成机构形成为翼形的引导件20,但是 例如图4所示,也可以形成将薄板弯曲成大致翼形状的翼形弯曲板20A, 或者仅将薄板形状(平板)的引导件相对于空气流倾斜配置。
(第二实施方式)
接下来,根据图7及图8对本发明的第二实施方式进行说明。对与上 述实施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式中,隔开连通口9的穿孔金属等的间隔构件9b安装在 转子头4侧。作为形成空气流的空气流形成机构,在连通路9上安装有空 气循环用引导件(以下称“旋转引导件”)20A。该旋转引导件20A例如 采用如图3所示的翼形的构件或如图4所示的翼形弯曲板,在形成圆形的 连通路9的周向,沿大致半周等间隔地设置有多个。此外,在图3所示的 旋转引导件20的翼形中,图中的符号21是背,22是腹。
图8是从机舱3侧观察在固定于转子头4的间隔构件9b上安装的旋 转引导件20A所看到的图。该情况下,当转子头4向箭头R所示的旋转 方向旋转时,配置成放射状的引导件20A按照翼形状的腹22、背21、腹 22…背21的顺序依次通过作为固定侧的机舱3的规定位置。
通过设置这样构成的空气流形成机构,当转子头4旋转时,不需要专 用的动力就能够使空气经由转子头4和机舱3之间形成的连通路9,在转 子头4的内部和机舱3的内部之间循环。即,通过引导件20A与转子头4 一体地旋转,能够增加经由在旋转侧的转子头4和固定侧的机舱3之间形 成的连通路9而循环的空气量。
其结果是,从具备基于冷却及通风的冷却结构的机舱3内向转子头4 的内部导入温度比较低的空气,通过该空气在转子头4的内部流通来使转 子头4及衬套7的内部温度降低。
以下,对上述空气循环进行具体的说明。
当转子头4向箭头R的方向旋转时,旋转引导件20A与转子头4一 体地旋转。因此,在存在引导件20A的区域中,沿着引导件20A的翼形 形成从转子头4内向机舱3侧的空气流(参照图中的箭头Fh)。该空气流 Fh将受内部设备8加热而温度上升了的温度比较高的空气从转子头4内吸 出并向机舱3侧送出。
当形成上述空气流Fh时,由于转子头4的内压降低,因此机舱3的 内压相对地变高。其结果是,在不存在旋转引导件20A的连通路9的区域 中,形成从内压高的机舱3侧向转子头4内流动的温度比较低的空气流(参 照图中的箭头Fc)。从而,通过持续旋转转子头4,利用温度比较高的空 气流Fh和温度比较低的空气流Fc,在转子头4和机舱3的内部形成空气 的循环流。由于该循环流利用转子头4的旋转及引导件20的作用而产生, 因此不需要设置新的驱动源来用于形成循环流。
并且,通过该循环流,由于在机舱3的内部和转子头4之间经由连通 路9而流动的通气量增加,因此能够使转子头4内的内部温度降低,并且 能够使内部设备8发出的从衬套7表面放出的热量增加。
(第三实施方式)
接下来,根据图9及图10对本发明的第三实施方式进行说明。此外, 对与上述实施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式中,在机舱3和转子头4双方例如沿半径方向分割而安 装有隔开连通口9的穿孔金属等的间隔构件9a、9b。在图示的例子中,对 于连通路9,在机舱3侧的大致外周侧一半部分安装有间隔构件9a,在转 子头4的大致内周侧一半部分安装有间隔构件9b。
该情况下的空气流形成机构组合使用上述第一实施方式中说明的引 导件20和第二实施方式中说明的旋转引导件20A。即,在连通路9的外 周侧,作为外周侧空气循环用引导件安装有固定于机舱3侧的引导件20, 并且,在连通路9的内周侧,作为内周侧空气循环用引导件安装有与转子 头4一体旋转的旋转引导件20A。并且,该情况下的引导件20及旋转引 导件20A均沿连通路9的全周等间隔地配置。此外,对于转子头4的旋转 方向R和翼形的安装方向(背21及腹22的配置)与上述实施方式相同。
另外,在该实施方式中,作为将连通路9分割成内周部侧和外周部侧, 并且将转子头4的内部空间分割成衬套外周面侧和转子头内壁面侧的空气 流路形成构件,在转子头4的内部安装有圆锥形流路分离引导件23。该分 离引导件23具有以切换间隔构件9a、9b的连通路9的位置作为起点,从 机舱3离开且向转子头4的前端部侧延伸的圆锥形状。
并且,在流路分离引导件23的内部空间23a即在衬套外周面侧形成 的空间中收纳设置有衬套7,在流路分离引导件23的内壁面和衬套7的外 壁面之间形成空气流路(内部流路)。另外,在流路分离引导件23的外部 空间23b即在转子头内壁面侧形成的空间中,在与转子头罩4a之间形成 另一条空气流路(外部流路)。
进而,流路分离引导件23例如具有在前端部形成的开口部24,以使 上述内部空间23a和外部空间23b之间连通,也就是使衬套外周面侧的内 部流路和转子头内壁面侧的外部流路之间连通。
通过这样的结构,能够将机舱3内的空气导入流路分离引导件23a的 内部空间23a并使其循环。此时,在旋转侧的转子头4和固定侧的机舱3 之间形成的连通路9中,由于引导件20及旋转引导件20A不需要专用的 动力就进行相对的旋转运动而增加空气的循环量,因此温度比较低的机舱 3内的空气首先导入内部空间23a循环,之后从开口部24向外部空间23b 流出并向机舱3侧返回。尤其是,旋转引导件20A使机舱3内的空气形成 向转子头4内压入方向的气流,并且引导件20使转子头4内的空气形成 向机舱3内吸入的方向的气流,因此通过两引导件20A、20的协作,能够 有效地形成空气的循环流。
在上述实施方式的说明中,为了使温度低的空气首先通过内部空间 23a而能够对衬套7内进行有效冷却,在连通路9的外周侧配置引导件20 并在内周侧配置旋转引导件20A,但是为了达到形成空气的循环流这样的 目的,也可以采用相反的配置。
另外,对于开口部24的位置,以使温度低的空气可靠地通过内部空 间23a内的整个区域的方式进行配置,但是对其没有特别限定,且对于其 设置个数也没有特别地限定。
(第四实施方式)
接下来,根据图11对本发明的第四实施方式进行说明。对与上述实 施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式中,作为空气流形成机构采用以在转子头4内的规定位 置静止的方式配置的空气流加速构件。以下,作为空气流下侧构件的具体 的结构例,对静止螺旋桨30进行说明。
图11所示的静止螺旋桨30以在旋转的转子头4的内部静止的方式安 装。该静止螺旋桨30与重物32一同转动自如地被轴支承在连接衬套7和 转子头罩4a之间而安装的轴31上。从而,即使衬套7和转子头4一同旋 转,与重物32一体的静止螺旋桨30也不旋转,而是在规定位置形成大致 静止的状态。即,由于重物32维持向轴31的下方垂下的状态,因此利用 该重物32,静止螺旋桨30保持在与静止时相同的位置。
这样,当在转子头4旋转的状态下静止螺旋桨30在规定位置静止时, 若从旋转的转子头4侧观察,则静止的静止螺旋桨30不需要动力就形成 相对的旋转状态,因此在转子头4的内部通过静止螺旋桨30形成空气的 循环流f。该循环流由于使在机舱3的内部和转子头4之间经由连通路9 而流动的通气量增加。因此能够使转子头4内的内部温度降低,并且,能 够使内部设备8发出的从衬套7表面放出的热量增加。
另外,本实施方式的空气流形成机构不局限于上述静止螺旋桨30,例 如如图12所示的变形例,也可以代替静止螺旋桨30而采用与重物31一 体的板状构件33。当从旋转的转子头4侧观察时,由于静止的板状构件 33不需要动力就形成进行相对的旋转状态,因此在转子头4的内部与静止 螺旋桨30时的情况相同,形成基于板状构件33的空气的循环流。
(第五实施方式)
接下来,根据图13对本发明的第五实施方式进行说明。对与上述实 施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式中,采用如下所述的空气流形成机构,该空气流形成机 构具备连通机舱3内和衬套7内的转子轴内流路40、设置于机舱3内的送 风机构的风扇(未图示)以及穿设于衬套7上的流出孔7a,将机舱3内的 空气导入衬套7的内部并使其从流出孔7a流出后,经由连通路9返回机 舱3内来进行循环。此外,对于这种情况下的风扇,可以重新设置专用的 风扇,或者,也可以利用机舱3内的通风及冷却用风扇。
若形成这样的结构,则由于能够通过转子轴内流路40将温度比较低 的机舱3内部的空气可靠地导入到衬套7的内部并使其从流出孔7a流出, 因此能够可靠地对衬套7的内部进行通气并冷却。并且,由于空气形成从 流出孔7a流出的状态,因此能够防止水滴等侵入衬套7的内部,从而能 够形成接近气密的状态。
(第六实施方式)
接下来,根据图14对本发明的第六实施方式进行说明。对与上述实 施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式中,将设置于连通路9且以转子头4侧的旋转作为驱动 力而进行工作的风扇50作为空气流形成机构。即,在连通路9的适当位 置设置通过旋转的衬套7或与主轴啮合的齿轮51驱动的风扇50,即使没 有电动机等驱动源,也能使风扇50机械性地工作而形成空气的循环流。
上述风扇50例如可以如图14所示配置多个,以使一方的风扇将机舱3 内温度比较低的空气形成向转子头4内压入的空气流Fc,另一方的风扇将 转子头4内温度比较高的空气形成向机舱3内吸入的空气流Fh,或者也可 以设置形成空气流Fc或空气流Fh中的任一方的风扇50。此外,上述风扇 50的设置具有与第一实施方式或第二实施方式中说明的引导件20及旋转 引导件20A实质性相同的循环流形成功能。
(第七实施方式)
接下来,根据图15对本发明的第七实施方式进行说明。对与上述实 施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式的风力发电装置1中,在机舱3内收纳设置有与安装风 车叶片5的转子头4连接的驱动及发电机构,且在转子头4的衬套7内收 纳设置控制设备类,通过外部气体导入通路60使转子头4的外部和衬套7 的内部之间连通,且在外部气体导入通路60的适当位置设置通风窗61。
并且,为了使从外部气体导入通路60的入口60a导入衬套7内部的 外部空气向转子头4的内部流出,在衬套7上穿设有流出孔7a。
从而,从外部气体导入通路60的入口60a导入的外部气体流(图中 的箭头Fg)通过通风窗61向衬套7的内部流入。此时,利用通过通风窗 61能够防止雨水等水滴侵入。流入衬套7内部的外部气体流Fg对衬套7 的内部进行通风并冷却,并且冷却内部设备8。这样,温度上升了的外部 气体流Fg通过流出孔7a向转子头4内流入后,经由在转子头4和机舱3 之间形成的连通路9向机舱3的内部流出。
其结果是,从外部气体导入通路60的入口60a流入的外部气体流形 成通过通风窗61、衬套7内部、流出孔7a、转子头4的内部及连通路9 向机舱3内流出的外部气体循环流路。此外,向机舱3内部流出的外部气 体流Fg从机舱3的通风用出口向外部流出。
这样,设置使转子头4的外部和衬套7的内部之间连通并具备通风窗 61的外部气体导入通路60,使从外部气体导入通路60的入口60a导入衬 套7内部的外部气体形成通过穿设于衬套7上的流出孔7a及在转子头4 和机舱7之间形成的连通路9并流出的外部气体循环流路,因此通过低温 的外部气体将衬套7的内部可靠地冷却,并且通过通风窗61能够防止水 滴等的侵入,形成接近气密的状态。
(第八实施方式)
接下来,根据图16至图19对本发明的第八实施方式进行说明。对与 上述实施方式相同的部分标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在该实施方式的风力发电装置1中,在机舱3内收纳设置有与安装风 车叶片5的转子头4连接的驱动及发电机构,且在转子头4的衬套7内收 纳设置控制设备类,在转子头4及衬套7的至少一方设置有散热机构。
在图16所示的实施方式中,贯通设置于转子头4内的衬套7来安装 散热用传热元件70,所述散热用传热元件70例如利用珀耳帖效应将内部 的热量向外部散出。即,贯通衬套7的壁面安装的散热用传热元件70利 用珀耳帖效应将内部设备8放出的热从衬套7的内部向外部放出,因此能 够通过增加衬套7内外的传热量来防止或抑制温度上升。此时,如果将散 热用传热元件70的贯通部处理成不透水,则衬套7的内部的气密性没有 被损害。
另外,在该实施方式中采用的散热用传热元件70不仅贯通上述衬套7 而安装,而且贯通转子头4的转子头罩4a而安装,由此可以将热向外部 气体放出。这样的散热用传热元件70例如如图18所示,通过在衬套7及 转子头罩4a这两方安装,能够有效可靠地防止或抑制衬套7内温度的上 升。
进而,上述的散热用传热元件70能够与上述各实施方式组合使用。
在图17示出的第一变形例中,代替上述散热用传热元件70,安装用 于增加导热面积的散热风扇71。在图示的例子中,散热风扇71贯通转子 头罩4a安装,但是也可以仅贯通衬套7安装,或者也可以在衬套7及转 子头罩4a这两方(参照图18)安装。在该种情况下,如果对散热用传热 元件70的贯通部处理成不透水,则衬套7和转子头4的内部的气密性也 没有被损害。
另外,该第一变形例与上述散热用传热元件70同样,能够与上述各 实施方式组合使用。
在图19及图20所示的第二变形例中,采用从衬套7的内部到转子头 4的外侧连续贯通的散热风扇72。该散热风扇72中,由于各散热风扇72 从衬套7的内部贯通到与外部气体接触的转子头4的外侧,因此能够从衬 套7的内部向温度低的外部气体直接散热。这样的散热风扇72例如如图 20所示,优选在相邻的风车叶片5之间突出。
另外,关于该第二变形例也与上述散热用传热元件70或散热风扇71 同样,能够与上述各实施方式组合使用。
这样,由于在转子头4及衬套7的至少一方设置散热用传热元件70 或散热风扇71、72那样的散热机构,因此能够在不损坏气密性的情况下 增加转子头4和衬套7内外的传热量。并且,当将这样的散热机构追加到 上述各实施方式中来进行组合时,能够防止转子头4及衬套7的内部温度 上升,能够更加有效地冷却来进行温度管理。
从而,根据上述本发明,从机舱3的内部导入温度比较低的空气,或 者将外部气体直接导入转子头4的内部并使其循环,由此能够进行基于转 子头内部冷却的温度管理,尤其是,能够通过维持由电气及电子部件构成 的控制设备类的动作环境来提高风力发电装置的可靠性和耐久性。进而, 在转子头4及衬套7的至少一方设置散热机构来增加传热量,由此能够进 行基于转子头内部冷却的温度管理,并能够通过维持控制设备类的动作环 境来提高风力发电装置的可靠性和耐久性。
此外,本发明不局限于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够 进行适当的更改。