CN109980852A - 一种风力发电机通风散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种风力发电机通风散热系统，涉及风力发电机技术领域。本发明包括外壳,内部散热系统和外部散热系统，内部散热系统和外部散热系统均设置在外壳内；内部散热系统的离心风扇与发电机轴固定连接，定子部件和发电机箱体固定连接，且两者之间留有空隙，形成第一风道，定子部件和转子部件之间留有空隙，形成第二风道，转子铁心与发电机轴固定连接，且两者之间留有空隙，形成第三风道；外部散热系统包括进风管道和出风管道，进风管道的一端与外壳连接，另一端与发电机箱体连接，出风管道的一端与发电机箱体连接，另一端与外壳连接。本发明针对于目前风力发电机散热系统体积大，效率低，散热不均匀的缺陷具有体积小，重量轻，降温速度快，降温均匀，冷却效果好的优势。

Description

一种风力发电机通风散热系统

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，具体而言涉及一种风力发电机通风散热系统。

背景技术

随着风力发电技术的不断发展，风力发电机组的功率容量逐渐变大，叶片的长度逐渐变长、塔筒逐渐变高、各类控制技术逐步得到改进。

风力发电机组的功率容量的不断增大，将会直接导致发电机组内各个部件的发热量增加，如何有效释放这些热量已成为风力发电技术领域的热点问题。

目前，对于很多大功率容量的风力发电机组而言，大多将塔底的柜体(例如，主控柜和箱变)等布置在机舱内。在这种情况下，机舱内的各个部件的发热量显著增大，为确保风力发电机组的正常有效运行，必须提供与之相匹配的冷却系统，这样的冷却和散热方式需要占用非常大的机舱空间，且由于设置在发电机外部的冷却系统不利于发电机的快速均匀散热，且会增大风力发电机组的体积，不利于减少成本，也不利于减小重量。

CN201510484986.9 风力发电机组整机散热系统、其控制方法和风力发电机组公开了以下技术方案：该整机散热系统包括：进风口，设置于所述塔筒壁上；风机，设置于所述塔筒内，用于将外部空气经由所述进风口引入所述塔筒内；风箱，所述风箱具有朝下敞开的入风端和与所述入风端相对的出风端，在所述风箱中设有空气处理系统，所述空气处理系统将所述入风端与所述出风端相隔离，所述入风端通过导风管与所述进风口相连接，所述风机设在所述出风端上。而该技术方案对比散热并不均匀，会导致局部温度过高，从而对风力发电机的使用产生不利影响。

因此目前需要一种体积小，重量轻，降温速度快，降温均匀，冷却效果好的风力发电机通风散热系统。

发明内容

为了解决上述问题，提供一种降温速度快，降温均匀，冷却效果好的风力发电机通风散热系统，本发明采用以下技术方案。

一种风力发电机通风散热系统，包括：

外壳：内部散热系统和外部散热系统均设置在所述的外壳内；

内部散热系统：所述的内部散热系统包括定子部件、转子部件、发电机轴、发电机箱体、离心风扇，所述的离心风扇与所述的发电机轴固定连接，所述的定子部件和所述的发电机箱体固定连接，且两者之间留有空隙，形成第一风道，所述的定子部件和所述的转子部件之间留有空隙，形成第二风道，所述的转子铁心与发电机轴固定连接，且两者之间留有空隙，形成第三风道；

外部散热系统：所述的外部散热系统包括进风管道和出风管道，所述的进风管道的一端与所述的外壳连接，所述的进风管道的另一端与所述的发电机箱体连接，所述的出风管道的一端与所述的发电机箱体连接，所述的出风管道的另一端与所述的外壳连接。

本发明首先通过在发电机中各部件之间形成空隙，从而形成了三条风道，在离心风扇的转动下，进风管道从外部抽取冷空气进入发电机箱体内，然后空气经过三条风道，对流经的组件进行降温后到达离心风扇处，而离心风扇与发电机轴固定连接，在发电机轴的带动下离心风扇旋转，从而不需要在加设离心风扇的驱动电源，从而可以节约能源，减小体积，在离心风扇的作用下，温度高的空气通过出风管道离开发电机箱体，然后排出到外壳之外。由于多条风道的作用本发明可以均匀快速地对发电机的各部件均匀散热，且各风道均使用了发电机组件之间的缝隙，可以进一步减小本发明散热系统的体积，减轻本发明的重量。

目前主流的风力发电机防护等级IP54,散热采用次级冷却介质与初级冷却介质进行换热后，通过初级冷却介质对发电机内铁芯叠片、绕组等发热体进行降温。而本发明通过引入过滤的空气，经由特别设计的内部风道对发电机进行冷却降温。相对于传统的IP54风力发电机散热系统，本发明可以用于IP23风力发电机，散热能力更强，在相同的制造成本下有利于提高功率，从而降低风力发电机组的度电成本，提升市场竞争力。

作为优选，所述的转子部件包括若干个相互平行的转子铁芯叠片，所述的定子部件包括若干个相互平行的定子铁芯叠片，所述的转子铁芯叠片之间设有转子铁芯叠片段间沟槽，所述的定子铁芯叠片之间设有定子铁芯叠片段间沟槽，所述的定子铁芯叠片段间沟槽一端与所述的第二风道相连，所述的定子铁芯叠片段间沟槽的另一端与所述的第一风道相连，所述的转子铁芯叠片段间沟槽的一端与所述的第二风道相连，所述的转子铁芯叠片段间沟槽的另一端与第三风道相连。

本发明通过在安装转子铁芯叠片和定子铁芯叠片的时候在转子铁芯叠片之间留有转子铁芯叠片段间沟槽，此时空气在第二风道和第三风道中流动的过程中可以进入转子铁芯叠片段间沟槽流动，从而对每一个平行设置的转子铁芯叠片进行降温，而同理第一风道和第二风道内的空气可以进入定子铁芯叠片段间沟槽内对定子铁芯叠片进行散热降温，该设计可以提高本发明的散热效率。

作为优选，还包括第一挡风板，所述的第一挡风板固定连接在所述的发电机箱体上，所述的第一挡板为环形筋板，所述的第一挡风板用于封堵第一风道的靠近所述的进风管道的一端。

本发明采用了第一挡风板，第一挡风板为环形，盖住了第一风道的入口，此时的被抽入发电机的空气只能进入第三风道和第二风道，一部分由第三风道排出，另一部分进入转子铁芯叠片段间沟槽后再流经第二风道后离开，还有一部分从第二风道再经过定子铁芯叠片段间沟槽后通过第一风道离开，从而加强了段间沟槽内的空气的流速，从而提高本发明的散热效果。

作为优选，还包括第二挡风板，所述的第二挡风板为环形筋板，所述的第二挡风板用于封堵第三风道靠近出风管道的一端。

本发明加设了第二挡风板，阻挡了第三风道出风，此时第三风道内的空气只能从第三风道经过转子铁芯叠片段间沟槽进入第二风道，由于第二风道较窄，少部分通过第二风道出风，另一部分经过定子铁芯叠片段间沟槽从第一风道出风，进一步加强了段间沟槽内的空气流速，增强了本发明的散热效果，且同时保证了发电机轴，转子部件和定子部件的散热效果较为均匀，不会出现局部过热的情况。

作为优选，还包括第三挡风板，所述的第三挡风板包括固定部和导风部，所述的导风部和固定部固定连接，所述的固定部固定连接在所述的发电机箱体上，所述的固定部为环形筋板，所述的导风部包括筒形部和与筒形部相连接的收缩部，所述的收缩部为向内弯曲的弧面，所述的收缩部设有开口。

本发明采用了第三挡风板的设计，当空气从第一和第二风道内出来的时候会在第三挡风板的作用下流动，然后从收缩部的开口处排出，从而能够较为集中地流向离心风扇，然后排出发电机箱体，提高了本发明的散热效果，固定部阻挡了第一风道的出风口，有助于防止热空气回流，影响散热效果。

作为优选，所述的收缩部的开口面向所述的离心风扇，在所述的开口上设有第二筒形部，所述的第二筒形部由所述的开口向所述的离心风扇的方向延伸。

本发明通过第二筒形部的设计进一步集中气流，防止热空气脱离第三挡风板后向第三挡风板和发电机箱体之间的位置扩散，从而提高散热效率。

作为优选，所述的进风管道上设有至少一个空气过滤装置，所述的出风管道上设有至少一个空气过滤装置。

本发明通过在进风管道和出风管道上加设了空气过滤装置可以阻挡空气中的细小颗粒进入发电机内，从而提高了本发明的环境适应性，提高本发明的使用寿命。

作为优选，所述的进风管道上的空气过滤装置包括一个初级空气过滤装置和一个次级空气过滤装置，所述的初级空气过滤装置位于所述的进风管道中靠近所述的外壳的一侧，所述的次级空气过滤装置位于所述的进风管道中靠近所述的发电机箱体的一侧。

本发明采用了一个初级空气过滤装置和一个次级空气过滤装置，空气先经过初级空气过滤装置后再经过次级空气过滤装置中进一步过滤，其中初级空气过滤装置采用市售的初效过滤器，次效空气过滤装置采用市售的中效空气过滤器，本发明采用该技术方案一方面可以保证进入发电机的冷却空气中不带杂质，保证了发电机箱体内的清洁，防止发电机受损，另一方面可以减少空气过滤器的维护次数，降低使用成本。

作为优选，所述的进风管道上距离发电机箱一侧最近的空气过滤装置中设有风压传感装置。

本发明通过在空气过滤装置中安装风压传感装置，可以通过在使用过程中传感装置的示数改变检测出外部散热系统是否出现堵塞的情况，从而便于进行维护和清理，提高了本发明的环境适应性。

作为优选，出风管道与所述的外壳连接处位于所述的外壳的顶部，在所述的外壳的顶部设有排风装置，所述的排风装置固定连接在所述的出风管道与所述的外壳连接处的上方，所述的排风装置的侧面设有出风口。

本发明采用了顶部排风装置是由于出风管道的出口位于外壳顶端，通过该装置可以起到防水以及防止颗粒物进入出风管道从而对发电机产生损坏。提高了本发明的使用的安全性，也防止了出风管道发生堵塞从而保证散热效果。

本发明的有益效果在于：（1）本发明具有体积小，重量轻的优势；（2）本发明的降温速度快，降温均匀；（3）本发明具有良好的环境适应性；（4）本发明具有维护方便，成本低的优势。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明第一种实施方式的内部散热系统的结构示意图；

图3为本发明第二种实施方式的内部散热系统的结构示意图；

图4为A处的结构示意图；

图5为第三挡风板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明作进一步解释。

实施例1

如图1和图2所示的一种风力发电机通风散热系统，包括：

一种风力发电机通风散热系统，包括：

外壳1：内部散热系统2和外部散热系统3均设置在外壳1内；

内部散热系统2：内部散热系统2包括定子部件21、转子部件22、发电机轴23、发电机箱体24、离心风扇25，离心风扇25与发电机轴23固定连接，定子部件21和发电机箱体24固定连接，且两者之间留有空隙，形成第一风道4，定子部件21和转子部件22之间留有空隙，形成第二风道5，转子铁心与发电机轴23固定连接，且两者之间留有空隙，形成第三风道6，转子部件22件包括17个相互平行的转子铁芯叠片221，定子部件包括17个相互平行的定子铁芯叠片211，两个相邻的转子铁芯叠片221之间设有转子铁芯叠片段间沟槽222，两个相邻的定子铁芯叠片211之间设有定子铁芯叠片段间沟槽212，定子铁芯叠片段间沟槽212一端与第二风道5相连，定子铁芯叠片段间沟槽212的另一端与第一风道4相连，转子铁芯叠片段间沟槽222的一端与第二风道5相连，转子铁芯叠片段间沟槽222的另一端与第三风道6相连，第一风道、第二风道，第三风道的横截面面为环形。

外部散热系统3：外部散热系统3包括进风管道31和出风管道32，进风管道31的一端与外壳1连接，进风管道31的另一端与发电机箱体24连接，出风管道32的一端与发电机箱体24连接，且出风管道32与发电机箱体24的连接处位于离心风扇25的上方，出风管道32的另一端与外壳1连接；出风管道32上设有一个空气过滤装置321，该空气过滤装置321为初效空气过滤装置321；进风管道31上设有一个初级空气过滤装置311和一个次级空气过滤装置312，初级空气过滤装置311采用市售的初效空气过滤器，次级空气过滤器采用市售的中效过滤器，初级空气过滤装置311位于进风管道31中靠近外壳1的一侧，次级空气过滤装置312位于进风管道31中靠近发电机箱体24的一侧；其中次级空气过滤装置312中设有风压传感装置，风压传感装置设在次级空气过滤装置312靠近发电机箱体24的一侧与出风管道32连接处；出风管道32与外壳1连接处位于外壳1的顶部，在外壳1的顶部设有排风装置11，排风装置11焊接在出风管道32与外壳1连接处的上方，排风装置11的侧面设有出风口111，其余的三侧面和顶面均为封闭的。

在使用的过程中，外部风力带动发电机轴23转动，发电机轴23带动离心风扇25转动，离心风扇25促使空气流动，离心风扇25的速度取决于发电机轴23的转速，因此空气流动的速率和发电机产热的速率成正比，因此可以不借助外部控制系统来控制风速，此时空气从外部经进风管道31通过两个空气过滤装置321的过滤后流入发电机，然后分为三股，一股进入第一风道4，一股进入第二风道5，一股进入第三风道6，进入第二风道5和第三风道6的气体会在定子铁芯叠片段间沟槽212和转子铁芯叠片段间沟槽222内发生对流，对定子铁芯叠片211和转子铁芯叠片221进行冷却，随后三股风均吹向离心风扇25，在离心风扇25的带动下，热风在本身向上运动的趋势和离心风扇25两方面的作用下进入出风管道32，这样出风效率高，散热更快，随后经过一道空气过滤装置321后离开出风管道32，从排风装置11的侧面出风口111排出。

实施例2

如图1、图3和图4所示的一种风力发电机通风散热系统，包括：

一种风力发电机通风散热系统，包括：

外壳1：内部散热系统2和外部散热系统3均设置在外壳1内；

内部散热系统2：内部散热系统2包括定子部件21、转子部件22、发电机轴23、发电机箱体24、离心风扇25，第一挡风板26，第二挡风板27，第三挡风板28，离心风扇25与发电机轴23固定连接，定子部件21和发电机箱体24固定连接，且两者之间留有空隙，形成第一风道4，定子部件21和转子部件22之间留有空隙，形成第二风道5，转子铁心与发电机轴23固定连接，且两者之间留有空隙，形成第三风道6，转子部件22件包括17个相互平行的转子铁芯叠片221，定子部件21包括17个相互平行的定子铁芯叠片211，两个相邻的转子铁芯叠片221之间设有转子铁芯叠片段间沟槽222，两个相邻的定子铁芯叠片211之间设有定子铁芯叠片段间沟槽212，定子铁芯叠片段间沟槽212一端与第二风道5相连，定子铁芯叠片段间沟槽212的另一端与第一风道4相连，转子铁芯叠片段间沟槽222的一端与第二风道5相连，转子铁芯叠片段间沟槽222的另一端与第三风道6相连，定子铁芯叠片段间沟槽212连通了第一风道4和第二风道5，转子铁芯叠片段间沟槽222连通了第二风道5和第三风道6；还包括第一挡风板26，第一挡风板26固定连接在发电机箱体24上，第一挡板为环形筋板，第一挡风板26用于封堵第一风道4的靠近进风管道31的一端，第一档板盖住了第一风道4的入口，第二挡风板27为环形筋板，第二挡风板27用于封堵第三风道6靠近出风管道32的一端，第二挡风板27盖住了第三风道6的出口；第三挡风板28包括固定部281和导风部282，导风部282和固定部281固定连接，固定部281固定连接在发电机箱体24上，固定部281为环形筋板，此时第一风道4的进口被封闭，第三风道6的出口被封闭，导风部282包括筒形部2821和与筒形部2821相连接的收缩部2822，收缩部2822为向内弯曲的弧面，收缩部2822设有开口2823，收缩部2822的开口2823面向离心风扇25，在开口2823上设有第二筒形部2824，第二筒形部2824由开口2823向离心风扇25的方向延伸，第一风道、第二风道，第三风道的横截面面为环形。

外部散热系统3：外部散热系统3包括进风管道31和出风管道32，进风管道31的一端与外壳1连接，进风管道31的另一端与发电机箱体24连接，出风管道32的一端与发电机箱体24连接，且出风管道32与发电机箱体24的连接处位于离心风扇25的上方，出风管道32的另一端与外壳1连接；出风管道32上设有一个空气过滤装置321，该空气过滤装置321为初效空气过滤器；进风管道31上设有一个初级空气过滤装置311和一个次级空气过滤装置312，初级空气过滤装置311采用市售的初效空气过滤器，次级空气过滤器采用市售的中效过滤器，初级空气过滤装置311位于进风管道31中靠近外壳1的一侧，次级空气过滤装置312位于进风管道31中靠近发电机箱体24的一侧；其中次级空气过滤装置312中设有风压传感装置3121，风压传感装置设在次级空气过滤装置312靠近发电机箱体24的一侧与出风管道32连接处；出风管道32与外壳1连接处位于外壳1的顶部，在外壳1的顶部设有排风装置11，排风装置11焊接在出风管道32与外壳1连接处的上方，排风装置11的侧面设有出风口111，其余的三侧面和顶面均为封闭的。

在使用的过程中，外部风力带动发电机轴23转动，发电机轴23带动离心风扇25转动，离心风扇25促使空气流动，离心风扇25的速度取决于发电机轴23的转速，因此空气流动的速率和发电机产热的速率成正比，因此可以不借助外部控制系统来控制风速，此时空气从外部经进风管道31通过两个空气过滤装置321的过滤后流入发电机，然后进入第三风道6和第二风道5，然后通过第三风道6由于封堵的缘故空气通过转子铁芯叠片段间沟槽222由第三风道6进入第二风道5，并在通过转子铁芯叠片段间沟槽222的过程中对转子铁芯叠片221进行冷却，然后一部分吹出第二风道5并在在第三挡板的导向作用下吹向离心风扇25，另一部份通过定子铁芯叠片段间沟槽212然后进入第一风道4，再由第一风道4离开，然后经过第三挡板的导向作用吹向离心风扇，在离心风扇25的带动下，热风在本身向上运动的趋势和离心风扇25两方面的作用下进入出风管道32，这样出风效率高，散热更快，随后经过一道空气过滤装置321后离开出风管道32，从排风装置11的侧面出风口111排出。

Claims (10)

1.一种风力发电机通风散热系统，包括：

外壳：内部散热系统和外部散热系统均设置在所述的外壳内；

内部散热系统：所述的内部散热系统包括定子部件、转子部件、发电机轴、发电机箱体、离心风扇，所述的离心风扇与所述的发电机轴固定连接，所述的定子部件和所述的发电机箱体固定连接，且两者之间留有空隙，形成第一风道，所述的定子部件和所述的转子部件之间留有空隙，形成第二风道，所述的转子铁心与发电机轴固定连接，且两者之间留有空隙，形成第三风道；

外部散热系统：所述的外部散热系统包括进风管道和出风管道，所述的进风管道的一端与所述的外壳连接，所述的进风管道的另一端与所述的发电机箱体连接，所述的出风管道的一端与所述的发电机箱体连接，所述的出风管道的另一端与所述的外壳连接。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：所述的转子部件包括若干个相互平行的转子铁芯叠片，所述的定子部件包括若干个相互平行的定子铁芯叠片，所述的转子铁芯叠片之间设有转子铁芯叠片段间沟槽，所述的定子铁芯叠片之间设有定子铁芯叠片段间沟槽，所述的定子铁芯叠片段间沟槽一端与所述的第二风道相连，所述的定子铁芯叠片段间沟槽的另一端与所述的第一风道相连，所述的转子铁芯叠片段间沟槽的一端与所述的第二风道相连，所述的转子铁芯叠片段间沟槽的另一端与第三风道相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：还包括第一挡风板，所述的第一挡风板固定连接在所述的发电机箱体上，所述的第一挡板为环形筋板，所述的第一挡风板用于封堵第一风道的靠近所述的进风管道的一端。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：还包括第二挡风板，所述的第二挡风板为环形筋板，所述的第二挡风板用于封堵第三风道靠近出风管道的一端。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：还包括第三挡风板，所述的第三挡风板包括固定部和导风部，所述的导风部和固定部固定连接，所述的固定部固定连接在所述的发电机箱体上，所述的导风部包括筒形部和与筒形部相连接的收缩部，所述的收缩部为向内弯曲的弧面，所述的收缩部设有开口。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：所述的收缩部的开口面向所述的离心风扇，在所述的开口上设有第二筒形部，所述的第二筒形部由所述的开口向所述的离心风扇的方向延伸。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：所述的进风管道上设有至少一个空气过滤装置，所述的出风管道上设有至少一个空气过滤装置。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：所述的进风管道上的空气过滤装置包括一个初级空气过滤装置和一个次级空气过滤装置，所述的初级空气过滤装置位于所述的进风管道中靠近所述的外壳的一侧，所述的次级空气过滤装置位于所述的进风管道中靠近所述的发电机箱体的一侧。

9.根据权利要求7或8所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：所述的进风管道上距离发电机箱一侧最近的空气过滤装置中设有风压传感装置。

10.根据权利要求1所述的一种风力发电机通风散热系统，其特征在于：出风管道与所述的外壳连接处位于所述的外壳的顶部，在所述的外壳的顶部设有排风装置，所述的排风装置固定连接在所述的出风管道与所述的外壳连接处的上方，所述的排风装置的侧面设有出风口。