CN110034633A - 发电机转子永磁体磁极冷却风路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机冷却风路结构，具体为发电机转子永磁体磁极冷却风路结构。本发明的目的在于提供一种发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，该冷却风路结构设计独特，不但冷却效率高，而且密封性好。该风路结构包括机座、定子、转子、驱动端端盖；驱动端端盖与转子之间设置有风路密封环；驱动端端盖的外端面固定有冷却风机、冷却器并开有进风孔和出风孔；定子铁心与机座之间设有导风筒，机座的驱动端内壁固定有分流管道；冷却器的进风口与驱动端端盖上的出风孔密封对接，冷却器的出风口与冷却风机的进风口密封对接。本发明适用于海上半直驱永磁风力发电机转子永磁体磁极冷却，也可用于其它电机。

Description

发电机转子永磁体磁极冷却风路结构
技术领域
本发明涉及电机冷却风路结构，具体为发电机转子永磁体磁极冷却风路结构。
背景技术
海上大功率永磁半直驱发电机，结构紧凑，电机功率密度、电流密度比较大，同时由于气隙磁密谐波导致的永磁体损耗，发电机运行时内部温度较高，为防止永磁体在高温下产生不可逆的退磁，磁极的散热结构是发电机设计的重要项点，经过优化选择采用空冷方式，而海上运行环境恶劣，盐雾、潮湿等工况容易导致机械结构部件的腐蚀、失效，因此风路密封不但关系到电机散热的效率，进而影响到发电机的整机发电效率，而且关系到发电机的防腐寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，该冷却风路结构设计独特，不但冷却效率高，而且密封性好，特别适用于海上大功率永磁半直驱发电机。
本发明是采用如下技术方案实现的：发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，包括机座、定子、由转子支架和固定于转子支架上的磁极构成的转子、驱动端端盖；驱动端端盖与转子之间设置有风路密封环，风路密封环的一端与驱动端端盖固定，另一端与转子支架间隙配合；驱动端端盖的外端面固定有冷却风机、冷却器并开有进风孔和出风孔，进风孔和出风孔都开在驱动端端盖的位于风路密封环以外的区域；定子铁心与机座之间设有贯通定子铁心驱动端一侧和非驱动端一侧的导风筒，机座的驱动端内壁固定有分流管道，分流管道的一端密封穿出驱动端端盖上的进风孔并与冷却风机的出风口密封对接，分流管道的另一端与导风筒的驱动端一端密封连通；冷却器的进风口与驱动端端盖上的出风孔密封对接，冷却器的出风口与冷却风机的进风口（经管道）密封对接。工作时，冷却风机驱动冷却风进入电机，经分流管道、导风筒到达电机内定子及转子的非驱动端一侧的空间，再经气隙到达驱动端一侧空间（其间对永磁体磁极实现冷却），再经驱动端端盖上的出风孔、冷却器的进风口进入冷却器，完成冷却后的风经冷却器的出风口、冷却风机的进风口进入冷却风机，以此完成风路的循环，实现永磁体磁极的冷却。
本发明以合理的风路流向以及可靠的密封结构，保证了发电机的散热效率，提高了永磁体磁极运行的可靠性。通过采用整体风路布局引导和风路部件固定密封相结合的形式，保证冷却风能够直达定转子气隙，从而有效的对转子磁极进行冷热交换，降低了冷却风的损失，提高了冷却风路的效率，通过仿真分析及型式试验验证，永磁体磁极温度保持在90℃以下，有效的避免永磁体因高温而产生不可逆退磁的风险，保证气隙磁密波形，从而提高了发电机全寿命周期的可靠性。密封结构不仅包括风路在发电机内部的整体密封，确保冷却风向有利于提高冷却性能的方向流动，同时包括风路单个部件的安装密封，从而保证了转子冷却风路的密封性和冷却高效性。本发明适用于海上半直驱永磁风力发电机转子永磁体磁极冷却，也可用于其它电机。
附图说明
图1为本发明驱动端端盖一侧的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本发明机座上的分流管道结构示意图；
图4为本发明机座上的导风筒结构示意图；
图5为本发明的机座结构示意图；
图6为图4的局部放大图；
图7为图2中的局部放大图；
图8为本发明导向筒的结构示意图；
图9为图8的侧视图；
图10为图8的仰视图；
图11为图9的局部放大图。
图中：1－机座，2－定子，3－转子，4－驱动端端盖，5－风路密封环，6－冷却风机，7－冷却器，8－进风孔，9－导风筒，10－分流管道，11－圆环状加强筋板，12－风孔，13－第一L形卡扣，14－第二L形卡扣。
具体实施方式
发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，包括机座1、定子2、由转子支架和固定于转子支架上的磁极构成的转子3、驱动端端盖4；驱动端端盖4与转子之间设置有风路密封环5，风路密封环5的一端与驱动端端盖4固定，另一端与转子支架间隙配合（驱动端端盖4中心部位有开孔；风路密封环5阻断了发电机内腔与外界的气流沟通，保证冷却风在发电机内部循环）；驱动端端盖4的外端面固定有冷却风机6、冷却器7并开有进风孔8和出风孔，进风孔8和出风孔都开在驱动端端盖4的位于风路密封环5以外的区域；定子铁心与机座1之间设有贯通定子铁心驱动端一侧和非驱动端一侧的导风筒9，机座1的驱动端内壁固定有分流管道10，分流管道10的一端密封穿出驱动端端盖4上的进风孔8并与冷却风机6的出风口密封对接，分流管道10的另一端与导风筒9的驱动端一端密封连通；冷却器7的进风口与驱动端端盖4上的出风孔密封对接，冷却器7的出风口与冷却风机6的进风口（经管道）密封对接。
具体实施时，机座1内壁设有两个圆环状加强筋板11，两个圆环状加强筋板11的内圈直径相同，且内圈中心线与转子3轴线共线，定子铁心固定于两个圆环状加强筋板11的内圈；两个圆环状加强筋板11上开有位置相对的风孔12，导风筒9连接于两个圆环状加强筋板11上位置相对的两风孔12之间；为实现导风筒9的两端与两个圆环状加强筋板11的连接，导风筒9的两端分别插入两个圆环状加强筋板11上位置相对的风孔12内，导风筒9的一端设有第一L形卡扣13，第一L形卡扣13的一个折面固定于导风筒9的内壁、另一个折面与一个圆环状加强筋板11固定；导风筒9的另一端固定有第二L形卡扣14，第二L形卡扣14的一个折面固定于导风筒9的外壁且自由端向回折弯并钩挂于导风筒9的另一端端面、另一个折面与另一个圆环状加强筋板11固定；导向筒9与风孔12之间采用密封胶密封。分流管道10为整体外形呈弧状且底部敞口的盒体，盒体底部密封固定于驱动端一侧的圆环状加强筋板11上并覆盖圆环状加强筋板11上的风孔12，盒体顶面开口并延伸出导风道，延伸出的导风道密封穿过驱动端端盖4上的进风孔8与冷却风机6的出风口密封对接。具体实施时，驱动端端盖4上的进风孔8为两个，分别开于驱动端端盖4的水平径向的两端，每个进风孔8对应一个冷却风机6，每个冷却风机6对应各自的分流管道10和导风筒9；与两个冷却风机6对应的导风筒9分别置于发电机上半部两侧；驱动端端盖4上的出风孔开于驱动端端盖4的垂直径向的下端。导风筒9为四个，相应地两个圆环状加强筋板11上的风孔12也为四个，四个风孔12的截面积从上至下依次变小，以均布冷却风量。分流管道10、导风筒9及冷却风路各部件之间的连接管道采用不锈钢板制作，并做防腐涂层。冷却器（换热器）6内部有气侧结构和冷却液侧结构，正常工作时，冷却液侧需配置相应的的冷却液循环系统。风路密封环5的另一端与转子支架之间的接触间隙为2mm。

Claims (9)

1.一种发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，包括机座(1)、定子(2)、由转子支架和固定于转子支架上的磁极构成的转子(3)、驱动端端盖(4)；其特征在于，驱动端端盖(4)与转子之间设置有风路密封环(5)，风路密封环(5)的一端与驱动端端盖(4)固定，另一端与转子支架间隙配合；驱动端端盖(4)的外端面固定有冷却风机(6)、冷却器(7)并开有进风孔(8)和出风孔，进风孔(8)和出风孔都开在驱动端端盖(4)的位于风路密封环(5)以外的区域；定子铁心与机座(1)之间设有贯通定子铁心驱动端一侧和非驱动端一侧的导风筒(9)，机座(1)的驱动端内壁固定有分流管道(10)，分流管道(10)的一端密封穿出驱动端端盖(4)上的进风孔(8)并与冷却风机(6)的出风口密封对接，分流管道(10)的另一端与导风筒(9)的驱动端一端密封连通；冷却器(7)的进风口与驱动端端盖(4)上的出风孔密封对接，冷却器(7)的出风口与冷却风机(6)的进风口密封对接。
2.根据权利要求1所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，机座(1)内壁设有两个圆环状加强筋板(11)，两个圆环状加强筋板(11)的内圈直径相同，且内圈中心线与转子(3)轴线共线，定子铁心固定于两个圆环状加强筋板(11)的内圈；两个圆环状加强筋板(11)上开有位置相对的风孔(12)，导风筒(9)连接于两个圆环状加强筋板(11)上位置相对的两风孔(12)之间。
3.根据权利要求2所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，导风筒(9)的两端分别插入两个圆环状加强筋板(11)上位置相对的风孔(12)内，导风筒(9)的一端设有第一L形卡扣(13)，第一L形卡扣(13)的一个折面固定于导风筒(9)的内壁、另一个折面与一个圆环状加强筋板(11)固定；导风筒(9)的另一端固定有第二L形卡扣(14)，第二L形卡扣(14)的一个折面固定于导风筒(9)的外壁且自由端向回折弯并钩挂于导风筒(9)的另一端端面、另一个折面与另一个圆环状加强筋板(11)固定；导向筒(9)与风孔(12)之间采用密封胶密封。
4.根据权利要求2或3所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，分流管道(10)为整体外形呈弧状且底部敞口的盒体，盒体底部密封固定于驱动端一侧的圆环状加强筋板(11)上并覆盖圆环状加强筋板(11)上的风孔(12)，盒体顶面开口并延伸出导风道，延伸出的导风道密封穿过驱动端端盖(4)上的进风孔(8)与冷却风机(6)的出风口密封对接。
5.根据权利要求4所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，驱动端端盖(4)上的进风孔(8)为两个，分别开于驱动端端盖(4)的水平径向的两端，每个进风孔(8)对应一个冷却风机(6)，每个冷却风机(6)对应各自的分流管道(10)和导风筒(9)；驱动端端盖(4)上的出风孔开于驱动端端盖(4)的垂直径向的下端。
6.根据权利要求5所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，与两个冷却风机(6)对应的导风筒(9)分别置于发电机上半部两侧。
7.根据权利要求6所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，导风筒(9)为四个，相应地两个圆环状加强筋板(11)上的风孔(12)也为四个，四个风孔(12)的截面积从上至下依次变小。
8.根据权利要求1或2或3所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，分流管道(10)、导风筒(9)采用不锈钢板制作，并做防腐涂层。
9.根据权利要求1或2或3所述的发电机转子永磁体磁极冷却风路结构，其特征在于，风路密封环(5)的另一端与转子支架之间的接触间隙为2mm。
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