一种风力发电机用高效散热结构的制作方法

本发明属于风力发电散热，具体为一种风力发电机用高效散热结构。

背景技术：

1、风力发电机在叶片迎风旋转发电过程中，发电机绕组、磁钢、轴承等部件持续产生损耗热，机舱内部空间密闭、空气流通条件有限，热量若无法及时导出，会造成绕组绝缘老化、永磁体高温退磁、轴承润滑失效等故障，大幅缩短机组使用寿命，降低发电运行稳定性。现有风力发电机散热方案主要分为机舱内部强制风冷、外置循环液冷两大类，两类方案在能量供给、散热效率、整机载荷、运行适配性、振动抑制、低风速工况散热持续性等方面均存在固有技术短板，难以适配风电复杂多变的野外风速工况，具体缺陷如下：

2、1、传统机舱内部风冷散热方案依靠独立电机驱动循环风机，仅依靠机舱内外空气对流带走热量，空气换热系数低，对发电机本体发热源针对性散热能力弱，高温工况下降温效果不足，风机需配套独立供电回路，额外消耗机组发电功率，造成能源损耗。

3、2、常规外置液冷散热系统虽换热效率优于风冷，但需要配套大型储水箱、高压输送水泵、长距离供水管路，整套冷却设备重量大，大幅增加机舱、塔筒载荷，提升塔筒、机舱结构设计与制造成本，同时塔筒高度较高，高压水路输送存在渗漏、管路冻堵、水压不足等隐患，野外运维难度大，无法实现轻量化、无供水式独立循环散热。

4、3、野外自然风速具有间歇性、波动性，阵风、低风速时段叶片传动轴转速骤降，现有主轴直连式压缩机随传动轴同步降速，冷媒循环流量急剧衰减，发电机散热能力同步大幅下滑，产热速率大于散热速率，机舱内部温度快速攀升，常规散热结构未设置动能储能缓冲机构，无法在风速波动阶段维持压缩机稳定运行，低风速区间散热持续性不足，机组高温故障频发。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，解决的技术问题是，通过设置可与传动轴动力连接的压缩机部件，配合蒸发管、膨胀阀、冷凝管以及高压管循环压缩以及喷射冷媒，有效将发电机处产生的高温吸收，并转移至冷凝管处，直接利用外罩壳外侧的气流流动带走热量，则实现对发电机处的高效降温效果，且散热的能量直接来自风力发电机叶片的旋转，无需额外配置驱动，本方案恰好适配风力发电机的工作条件，即在有风时发电机工作并发热，而恰在此时压缩机亦被叶片组件驱动工作，随之进行降温工作，且此时外罩壳外界必然存在流经冷凝管的气流，及时对冷凝管处进行散热，而无风时发电机并不工作，压缩机部件无需运转，也无需对冷凝管进行散热，本方案的设置方法，与传统的仅在外罩壳内设置循环风机，或引入外界气流的方式相比，本方案更加高效且更具针对性地对发电机处进行降温，而相较于采用液冷的方式，本方案在外罩壳内外形成独立的循环系统，无需额外设置水箱或供水系统，大大减轻外罩壳处的重量负担，也无须设置供水系统，克服高压泵输到高处外罩壳内的问题，本方案采用多个压缩套筒与活塞按圆周方向设置于传动轴外侧，并使得压缩套筒的阵列中心以及压缩机壳体与传动轴处于同轴状态，则实现在满足功率需求的同时，有效避免占用过多空间，且均匀圆周阵列排布的方式，有效平衡压缩套筒与活塞工作时产生的震颤，通过设置飞轮套筒与飞轮，形成飞轮储能结构，则在传动轴高速旋转时，驱动飞轮与之一同高速旋转以储存动能，而当传动轴速度降低时，使得电磁离合器解除连接，利用飞轮的旋转惯性，继续驱动偏心盘旋转，进而驱动压缩机部件继续高效运行，保证对发电机的散热降温效果。

2、本发明为了实现上述目的，提供如下技术方案：一种风力发电机用高效散热结构，包括：外罩壳，所述外罩壳末端内设置有发电机，所述发电机外侧覆盖设置有多根蒸发管，每根所述蒸发管的一端连接有膨胀阀，每个所述膨胀阀远离蒸发管的一端连接有伸出外罩壳外侧的冷凝管，每个所述冷凝管远离膨胀阀的一端连接有置于外罩壳内壁处的高压管，所述蒸发管与高压管端部之间设置有压缩机部件，所述蒸发管、冷凝管以及高压管中填充有冷媒；

3、其中，所述外罩壳内设置有传动轴，所述传动轴与发电机的动力输入端之间通过联轴器连接，所述外罩壳内底部设置有底板，所述底板上分别设置有支撑发电机的发电机支架以及支撑压缩机部件的压缩机支架，所述压缩机部件与传动轴之间可选地进行动力连接。

4、进一步的，多组所述蒸发管呈螺旋状缠绕设置于发电机外侧，各个所述蒸发管之间的螺距均匀间隔，各个所述蒸发管对应的冷凝管亦均匀分布设置于外罩壳外侧，所述外罩壳内壁上位于每个高压管对应位置处设置有一组管座，每组所述管座与对应的高压管固定连接。

5、进一步的，外罩壳外侧位于每组冷凝管对应位置处设置有遮罩冷凝管的导流罩，所述导流罩与外罩壳外表面直线形成气流通道，所述冷凝管整体呈s形蜿蜒盘绕设置于各个导流罩形成的气流通道内，所述导流罩内设置有用以支撑固定冷凝管的冷凝管架。

6、进一步的，所述压缩机部件包括压缩机壳体，所述压缩机壳体外侧按圆周方向均匀分布设置有多个压缩套筒，所述压缩机壳体以及压缩套筒与传动轴同轴设置，每个所述压缩套筒内沿轴向滑动设置有活塞，每个所述压缩套筒顶部分别设置有进口单向阀与出口单向阀，所述进口单向阀以及出口单向阀分别与蒸发管以及高压管连接。

7、进一步的，所述传动轴自压缩机壳体中心处穿过并与发电机连接，每个所述压缩套筒与压缩机壳体之间通过固定套固定连接，所述压缩套筒可替换地设置于固定套内，所述压缩机壳体底部与压缩机支架固定连接。

8、进一步的，所述压缩机壳体内转动设置有偏心盘，所述偏心盘相对于传动轴偏心设置且转动套设于传动轴外侧，所述偏心盘边缘转动设置有主连杆，所述主连杆顶端与其中一个活塞铰接设置，所述主连杆边缘位于其余活塞对应位置分别铰接设置有副连杆，每个所述副连杆与对应的活塞铰接设置。

9、进一步的，所述传动轴伸出压缩机壳体的一端转动连接有飞轮套筒，所述飞轮套筒外侧套设并固定设置有多个飞轮，所述飞轮套筒与偏心盘之间传动连接。

10、进一步的，所述偏心盘套设于传动轴外侧的一端套设有连接法兰，所述连接法兰转动套设于传动轴外侧并与飞轮套筒端部固定连接，所述连接法兰与偏心盘接触面之间通过均匀设置的多个连接销固定连接。

11、进一步的，所述飞轮套筒伸出飞轮的端部固定连接有电磁离合器，所述电磁离合器与传动轴可选地进行动力连接。

12、进一步的，所述飞轮上特定位置处开设有配重孔，所述偏心盘的盘状主体上开设有减重孔。

13、综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

14、（1）通过设置可与传动轴动力连接的压缩机部件，配合蒸发管、膨胀阀、冷凝管以及高压管循环压缩以及喷射冷媒，有效将发电机处产生的高温吸收，并转移至冷凝管处，直接利用外罩壳外侧的气流流动带走热量，则实现对发电机处的高效降温效果，且散热的能量直接来自风力发电机叶片的旋转，无需额外配置驱动。

15、（2）本方案恰好适配风力发电机的工作条件，即在有风时发电机工作并发热，而恰在此时压缩机亦被叶片组件驱动工作，随之进行降温工作，且此时外罩壳外界必然存在流经冷凝管的气流，及时对冷凝管处进行散热，而无风时发电机并不工作，压缩机部件无需运转，也无需对冷凝管进行散热。

16、（3）本方案的设置方法，与传统的仅在外罩壳内设置循环风机，或引入外界气流的方式相比，本方案更加高效且更具针对性地对发电机处进行降温，而相较于采用液冷的方式，本方案在外罩壳内外形成独立的循环系统，无需额外设置水箱或供水系统，大大减轻外罩壳处的重量负担，也无须设置供水系统，克服高压泵输到高处外罩壳内的问题。

17、（4）本方案采用多个压缩套筒与活塞按圆周方向设置于传动轴外侧，并使得压缩套筒的阵列中心以及压缩机壳体与传动轴处于同轴状态，则实现在满足功率需求的同时，有效避免占用过多空间，且均匀圆周阵列排布的方式，有效平衡压缩套筒与活塞工作时产生的震颤。

18、（5）通过设置飞轮套筒与飞轮，形成飞轮储能结构，则在传动轴高速旋转时，驱动飞轮与之一同高速旋转以储存动能，而当传动轴速度降低时，使得电磁离合器解除连接，利用飞轮的旋转惯性，继续驱动偏心盘旋转，进而驱动压缩机部件继续高效运行，保证对发电机的散热降温效果。