[发明专利]风力发电机轴承的空气冷却装置及包括其的风力发电机

说明书

本发明公开了一种风力发电机轴承的空气冷却装置及包括其的风力发电机，用于冷却风力发电机的轴承及轴承连接部件，空气冷却装置包括进风风扇、出风管路、射流装置和空气运输管道，射流装置用于将冷却空气喷射至轴承的表面和/或轴承连接部件的表面，空气运输管道的一端与进风风扇相连，空气运输管道的另一端与射流装置相连，出风管路与空气运输管道相互独立。本发明通过空气运输管道运输冷却空气至射流装置处，射流装置可以将冷却空气以高速射流的方式喷射至轴承的内圈的内表面和/或轴承连接部件的内表面，解决了现有技术中轴承空冷的对流换热强度较低的缺陷，提升了轴承空冷的冷却效率。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机轴承的空气冷却装置及包括其的风力发电机。

背景技术

轴承是风力发电机组的核心部件，也是机械故障的高发区。轴承运行时滚子和轨道摩擦产生热量，如果热量不能及时、有效的散发，将会导致轴承各部件以及与轴承连接的部件产生不同程度的过度变形。这将严重影响发电机的正常转动运行，并且逐渐破坏轴承结构，使得轴承寿命缩短，最终造成轴承无法正常运行甚至损毁。因此，合理的轴承冷却设计是发电机组正常运行的必要保障，尤其是对于永磁直驱发电机组，轴承体积较大，产热量也相对较大，合理有效冷却轴承的重要性更为突出。

对于现有风力发电机组，通常采用液体冷却或者空气冷却的方法将轴承温度控制在合理的范围内。液体冷却具有冷却效率高的优点，其能提供的冷却功率上限往往大于现有轴承的产热量。但是，液冷系统不可避免的涉及到腐蚀、泄漏、防冻等问题，其成本相对较高，需要定期维护，因此轴承液冷只在一部分机型上得到了应用，现今更为广泛采用的方式是空气冷却。轴承空冷具有易实现、成本低、基本免维护等明显优点。一种常见的空气冷却方式是，冷却空气通过风扇驱动至轴承附近，冷却空气流经部分暴露在外的轴承表面，将轴承产生的大部分热量从这些表面带走。然而，由于轴承空冷的有效散热面积有限、空冷的对流换热强度远低于液冷等原因，现有的轴承空冷方式所能提供的冷却功率已接近其极限，对于产热量较大的轴承，空气冷却甚至可能无法满足冷却需求。因此，如何进一步提升轴承空冷效率，即空冷的对流换热强度，对于轴承设计和运行、轴承冷却设计和实施具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中风力发电机中轴承空冷的对流换热强度较低的缺陷，提供一种风力发电机轴承的空气冷却装置及包括其的风力发电机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风力发电机轴承的空气冷却装置，用于冷却风力发电机的轴承及轴承连接部件，所述空气冷却装置包括进风风扇和出风管路，其特点在于，所述空气冷却装置还包括射流装置和空气运输管道，所述射流装置用于将冷却空气喷射至所述轴承的表面和/或所述轴承连接部件的表面，所述空气运输管道的一端与所述进风风扇相连，所述空气运输管道远离所述进风风扇的一端与所述射流装置相连，所述出风管路与所述空气运输管道相互独立。

在本方案中，冷却空气由进风风扇进入，沿空气运输管道与进风风扇相连的一端流向空气运输管道另一端，从而进入射流装置，再由射流装置向轴承的表面和/或轴承连接部件的表面喷射，达到冷却轴承和轴承连接部件的目的，变热后的空气由出风管路排出风力发电机内部。射流装置将冷却空气以高速射流的方式向轴承的表面和/或轴承连接部件的表面喷射，增强了空气对流换热强度，加强了轴承空气冷却的效果。

较佳地，所述射流装置固定在所述轴承的内表面上和/或所述轴承连接部件的内表面上，所述轴承与所述轴承连接部件接合，所述轴承包括内圈和外圈，所述射流装置用于将冷却空气喷射至所述内圈的内表面和/或所述轴承连接部件的内表面。

在本方案中，冷却空气主要冷却轴承的内圈的内表面和/或轴承连接部件的内表面。

较佳地，所述射流装置包括至少一根射流环管和多个射流孔；