CN102332780B - 一种风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机，所述风力发电机设置有相互配合的转子和定子机座，所述转子与定子机座之间构成相连通的圆环状的气隙，所述定子机座的外圆周面上设置有一圈环状沟体，环状沟体的两侧设置有挡板、其内部沿定子轴向设置有立筋板，将环状沟体分隔为若干个通风腔，该通风腔是冷风腔或热风腔，所述冷风腔和热风腔交替布置在定子机座的外圆周面上，其底部分别连接有冷风送入风道和热风输出风道。本发明各冷热风区通道相互交叉分布，功能明确又不互相干扰，冷却效果好并使需要的冷却风量大大降低，提高了发电机工作效率；结构紧凑，便于结构设计，具有良好的推广价值。

Description

一种风力发电机

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，具体是一种采用多风区、且通风区冷热交替的直驱风力发电机。

背景技术

直驱永磁风力发电机是当今风力发电机的一种较受瞩目的机型。相对于双馈、半直驱风力发电机，直驱式的取消了易发生故障的齿轮箱结构，因而具有免维护、高可靠性、高效率、低噪声等众多优点，是风电市场上很有潜力的一种机型。发电机的通风冷却系统的主要任务是通过冷却气体在发电机内流通的过程中，与发电机有效损耗部位发生热交换，将发电机内部产生的损耗转化为冷却介质的热量，并通过热交换器或者直接与外界再次发生热交换，把热量带出发电机，把各部位温度控制在绝缘等材料的要求范围之内，以保证发电机能够长期安全可靠地运行。

现有技术的直驱永磁风力发电机一般采用自然风冷却方式。虽然直驱永磁发电机有内转子结构方式和外转子结构方式两种结构形式，但在通风冷却方面很多都是采用的自然风冷却方式。自然风冷却本身就效率低，再加上风力发电机有塔筒的支撑，其塔筒效应对发电机自然通风散热有影响。所以，一般自然通风冷却不均衡，会使发电机局部温度升高，影响发电机使用效果。直驱型风力发电机因为转速低，体积庞大，在通风冷却系统的设计要求上也与双馈等高速机组有所不同。

发明内容

本发明的目的在于：针对具体的冷却要求，提出一种采用多风区交替通风的通风冷却结构的直驱风力发电机。

本发明所采用的技术方案是：

一种风力发电机，所述风力发电机设置有相互配合的转子和定子机座，所述转子与定子机座之间构成相连通的圆环状的气隙，所述定子机座的外圆周面上设置有一圈环状沟体，环状沟体的两侧设置有挡板、其内部沿定子轴向设置有立筋板，将环状沟体分隔为若干个通风腔，该通风腔是冷风腔或热风腔，所述冷风腔和热风腔交替布置在定子机座的外圆周面上，其底部分别连接有冷风送入风道和热风输出风道。

所述冷风腔的底部、靠近环状沟体前侧挡板处设置有冷风孔，该冷风孔与冷风送入风道连接，向气隙送入冷却气体。

所述热风腔的底部、靠近环状沟体后侧挡板设置有热风孔，该热风孔与热风送入风道连接，将气隙内完成热交换后的气体输出。

所述定子机座外缘设置有若干块装配成圆环状的铁心叠片，圆环状的铁心叠片在轴向分段，段间构成通风沟。

所述冷风腔内部、在环状沟体后侧档板上设置有端部通风孔。

本发明所产生的有益效果是：

本发明的风力发电机，具有特殊设计的通风冷却结构，该通风冷却结构适用于各种外转子结构的直驱风力发电机。本发明可以在很小风量的条件下，达到良好均匀的冷却效果，且不会影响机舱内的设计布局；各冷热风区通道相互交叉分布，功能明确又不互相干扰，无死风区、回风区等，且主要风压降都产生在有效部位，达到了高效、均匀的冷却效果；转子采用表面直接冷却，冷却效果好并使需要的冷却风量大大降低，减小了通风损耗，提高了发电机工作效率；结构紧凑，通风系统不需额外增加发电机的尺寸，不会影响到机舱内的设计布局，便于结构设计，具有良好的推广价值。

附图说明

图1是本发明的风力发电机定子支架后端的立体结构示意图； 

图2是本发明的风力发电机定子支架前端的立体结构示意图；

图3 是本发明的风力发电机冷风送入结构的局部示意图；

图4是本发明的风力发电机热风送出结构的局部示意图。

图中标号表示：1-风机、2-导风管、3-定子机座、4-鸽尾筋、5-定子铁心叠片、 6-转子、7-横向隔板、8-立筋板、9-前端盖、10-后端盖、11-前侧挡板、12-后侧挡板、a-通风沟、b-气隙、c-冷导风孔、d-热导风孔、e-冷风腔、f-热风腔、g-端部通风孔。

具体实施方式

如图1～4所示：本发明是一种具有特殊的通风冷却结构的直驱风力发电机，该风力发电机的机壳内设置有相互配合的转子6和定子机座3。机壳的前端盖9对应风力发电机的非驱动端，后端盖11对应风力发电机的驱动端。

定子机座3的外圆周面的两侧分别设置有前侧挡板11和后侧挡板12，前侧挡板11和后侧挡板12呈圆环状，固定连接在定子机座3的外圆周面的两侧，且前侧挡板11和后侧挡板12的高要高于外圆周面一段距离，使得定子机座3的外圆周面附近形成一圈环状沟体。该环状沟体的内部、沿定子轴向设置有若干块立筋板8，立筋板8在定子机座3的外圆周面均匀对称分布，将环状沟体分隔为若干个通风腔，相邻的通风腔被立筋板8隔离。从功能和结构上，可以将通风腔分为冷风腔e和热风腔f两种，并且冷风腔e和和热风腔f交替布置在定子机座3的外圆周面上，其底部分别连接有冷风送入风道和热风输出风道。立筋板8与鸽尾槽中装配的鸽尾筋4采用螺杆把合，将冷、热风区分别对应到环状沟体。

同时，在环状沟体的顶部，前侧挡板11和后侧挡板12之间固定连接有鸽尾筋4，鸽尾筋4上固定安装有若干块扇形的定子铁心叠片5，扇形的定子铁心叠片5相互连接，构成若干个圆环状的定子铁心，定子铁心在轴向分为若干段，段间为通风沟a。通风沟a的外圆周面上，在机壳前端盖9、后端盖11、转子6的内圆周面与定子铁心的外圆周面之间构成相连通的、圆环状的气隙b。如此设置，通风沟a一端连接通风腔、另一端连接气隙b，且通风沟a将冷风腔e和热风腔f联通。通风沟a和气隙b就是进行气体对流、热交换的区域，且发生热交换的区域主要在通风沟a，气隙b内的热交换只占很小的一部分，气隙b在通风中的作用更多的是作为风路的一部分。

定子机座3按通风功能划分为内、外侧两部分，从结构上来说，该内、外侧的分隔部分就是定子机座3的外圆周面。定子机座3外圆周面的内侧空腔内、沿定子机座的水平中心线设置有横向隔板7，横向隔板7将该内侧空腔分为两部分，上部为冷风腔体、下部为热风腔体，使得进、出的冷却空气分隔开来。横向隔板7上设置有一个冷导风孔c，冷导风孔c连接导风管2，导风管2的末端对应外界的冷却空气，且在导风管2上安装有向其内部送风的风机1。冷风腔体的周面即为定子机座3的外周面，定子机座3的外周面上冷风腔e的底部、靠近环状沟体前侧挡板11处设置有冷风孔，该冷风孔与冷风送入风道连接，通过通风沟a向气隙b送入冷却气体。热风腔体上也设置有一个热导风孔d，热导风孔d连接导风管2，导风管2的末端对应外界空气或空气冷却器，使得连接热导风孔d的导风管2将热空气直接排出到发电机外部，或是送入空气冷却器进行二次冷却。热风腔体的周面即为定子机座3的外周面，定子机座3的外周面上热风腔f的底部、靠近环状沟体后侧挡板12设置有热风孔，该热风孔与热风送入风道连接，将通风沟a内完成热交换后的气体输出。

另外，为了更好地冷却非驱动端定子线圈和汇流铜环，在每一个冷风腔e的内部、环状沟体后侧档板12上设置有端部通风孔g。

本发明工作时，冷却空气的具体流通路径为：自风机1出口排出的冷风，通过定子机座3内侧的导风管2进入机座外侧的冷风腔e，大部分流入定子铁心叠片5之间构成的通风沟a，通风沟a中冷风腔e中的冷却空气为高压，在风压差的驱动作用下沿着通风沟a进入气隙b，在此过程中完成一部分热交换，使得冷却空气的温度升高。通风沟a中热风腔f内的冷却空气为低压，气隙b中来自冷风腔e的高压空气在风压差的作用下，进入相邻的热风腔f，从气隙b进入通风沟a再进入热风腔f，完成另一部分热交换。最后，热空气可直接通过导风管2排出到发电机外部，或是进入空气冷却器进行二次冷却，完成热交换，成为冷风。在风机1的作用下再次通过导风管2进入定子机座的冷风腔e，开始进行下一次循环。同时，高压风机1吹出的冷风，可以通过冷风腔e环状沟体后侧档板12上设置的端部通风孔g，直接冷却定子端部线圈和汇流铜环。

Claims (3)

1.一种风力发电机，所述风力发电机设置有相互配合的转子和定子机座，所述转子与定子机座之间构成相连通的圆环状的气隙，其特征在于：所述定子机座的外圆周面上设置有一圈环状沟体，环状沟体的两侧设置有挡板、其内部沿定子轴向设置有立筋板，将环状沟体分隔为若干个通风腔，该通风腔是冷风腔或热风腔，所述冷风腔和热风腔交替布置在定子机座的外圆周面上，其底部分别连接有冷风送入风道和热风输出风道；所述冷风腔的底部、靠近环状沟体前侧挡板处设置有冷风孔，该冷风孔与冷风送入风道连接，向气隙送入冷却气体；所述热风腔的底部、靠近环状沟体后侧挡板设置有热风孔，该热风孔与热风送入风道连接，将气隙内完成热交换后的气体输出。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：所述定子机座外缘设置有若干块装配成圆环状的铁心叠片，圆环状的铁心叠片在轴向分段，段间构成通风沟，通风沟一端连接通风腔、另一端连接气隙。

3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：所述冷风腔内部、在环状沟体后侧档板上设置有端部通风孔。

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