CN110729852A - 一种风力发电机闭式冷却结构 - Google Patents

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Abstract

一种风力发电机闭式冷却结构，自左至右依次包括进风集风道、机座、出风集风道以及风机；机座上设置有传动方向和非传动方向；进风集风道位于传动方向上，进风集风道与机座连接；出风集风道位于非传动方向上，出风集风道与机座连接；进风集风道与出风集风道之间设置有进风风道，进风风道的一端与进风集风道连通，进风风道的另一端与风机连通；该结构的特点是转子部分低风阻结构、进出风口尽量均匀布置；此风路结构能够避免机舱中的油汽进入电机内部；低风阻的转子结构能够有效冷却轴承，同时降低强迫冷却驱动电机的功率、提升冷却器的冷却能力；均匀进出风结构,能保证电机温度更为均匀，降低绕组温升，温升不变可以提升电机功率。

Description

一种风力发电机闭式冷却结构
技术领域
本发明属于风力发电机领域，尤其涉及一种风力发电机闭式冷却结构。
背景技术
风力发电作为一种清洁可再生能源，由于其良好的环境和经济效益，越来越受到世界各国的重视。
在众多的风力发电机机型中，紧凑型永磁风力发电机因其重量轻、体积小、成本低、效率高、维护量小的特点成为新一代风力发电机的代表。
现有永磁风力发电机结构包括转子通风结构，转子通风结构通常是轴向流经转子之间的气隙和转子磁极之间的空隙，进出风通常为风机对应一个或者两个通风口。
但是现有永磁风力发电机的转子通风结构上的进出风通常为风机对应一个或两个风口，再或者是冷却器对应一个或两个封口，导致电机圆周温度不均匀，温差较大，最高温升偏高，冷却能力没有充分利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机闭式冷却结构，其解决了现有永磁风力发电机的转子通风结构上的进出风通常为风机对应一个或两个风口，再或者是冷却器对应一个或两个封口，导致电机圆周温度不均匀，温差较大，最高温升偏高，冷却能力没有充分利用的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种风力发电机闭式冷却结构，自左至右依次包括进风集风道、机座、出风集风道以及风机；
所述机座上设置有传动方向和非传动方向；
所述进风集风道位于传动方向上，所述进风集风道与机座连接；
所述出风集风道位于非传动方向上，所述出风集风道与机座连接；
所述进风集风道与出风集风道之间设置有进风风道，所述进风风道的一端与进风集风道连通，所述进风风道的另一端与风机连通；
所述风机与出风集风道连通。
进一步：所述进风风道和风机至少设置一组。
进一步：所述进风集风道和出风集风道分别设置为半圆形。
进一步：所述机座的传动方向设置有若干进风口，所述若干进风口在机座上呈圆周间隔分布；
所述机座的非传动方向设置有若干出风口，所述若干出风口在机座上呈圆周间隔分布。
进一步：所述若干进风口距离进风风道由近到远的面积逐渐增大；
所述若干出风口距离进风风道由近到远的面积逐渐增大。
进一步：所述机座内设置有转子支架，所述转子支架上设置有若干轴向通风孔，所述若干轴向通风孔自左到右贯穿整个转子支架。
进一步：所述若干轴向通风孔均分间隔分布在转子支架的侧壁上。
进一步：所述转子支架上设置有支撑板，所述支撑板为转子支架上的圆周分布的加强筋。
进一步：所述风机与出风集风道之间设置有冷却器，所述冷却器中设置有冷却水管，所述冷却水管呈非直线形。
进一步：所述冷却水管呈螺旋形。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
冷却风机为离心式风机，由其提供动力，将发电机内部的热风从机座非传动方向，经过出风集风道、出风口，吸入冷却风机。同时，冷却风机中通入冷却液，将热风冷却。冷却风机再将冷空气，经进风风道、进风集风道，吹入发电机内部。
冷风经过发电机机座传动方向的绕组端部、定转子之间的气隙、机座非传动方向的绕组端部，再进入出风集风道，形成一个循环，带走了绕组、定子铁心的热量。同时另一路，冷风经过发电机机座传动方向轴承、转子支架的轴向通风孔、机座非传动方向轴承，再进入出风集风道，形成一个循环，带走了轴承的热量。
大幅减小转子风阻，降低冷却器电机功率和实现电机进出风均匀布置，降低电机圆周温差，充分利用冷却能力。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明图1的前视图，图中箭头表示为风的流向；
图3为本发明图1的右视图，图中箭头表示为风的流向；
图4为本发明传动方向进风口的示意图；
图5为本发明的非传动方向出风口示意图；
图6为本发明轴向通风孔的示意图；
图7为本发明轴向通风孔的内部示意图，图中箭头表示为风的流向。
其中：1、进风集风道；2、机座；3、出风集风道；4、风机；5、进风风道；6、进风口；61、上进风口；62、下进风口；7、出风口；71、上出风口；72、下出风口；8、转子支架；81、轴向通风孔；9、支撑板；10、冷却器；11、冷却水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1-3所示，一种风力发电机闭式冷却结构，自左至右依次包括进风集风道1、机座2、出风集风道3以及风机4。
机座2上设置有传动方向和非传动方向。
进风集风道1位于传动方向，进风集风道1与机座2通过螺栓固定。
出风集风道3位于非传动方向，出风集风道3与机座2通过螺栓固定。
进风集风道1和出风集风道3分别设置为半圆形，方便风的循环方向。
进风集风道1与出风集风道3之间设置有进风风道5，进风风道5的一端与进风集风道1连通，进风风道5的另一端与风机4连通。
风机4与出风集风道3之间连通有冷却器10，冷却器10内部穿设有冷却水管11，冷却水管11呈非直线形，优选冷却水管11为螺旋形，增加风与冷却水管11的接触面积，将风的温度传递给冷却水管11，进行降低风的温度。
进风风道5和风机4设置两组，增加风速的流动性。
参照图4和图5，机座2的传动方向开设有三个进风口6，三个进风口6包括一个上进风口61和两个下进风口62，上进风口61和下进风口62在机座2上呈圆周间隔分布。
机座2的非传动方向开设有八个出风口7，八个出风口7包括四个上出风口71和四个下出风口72，四个上出风口71和四个下出风口72在机座2上呈圆周间隔分布。
三个进风口6和八个出风口7的结构设置，解决了圆周方向温差的问题。
根据位置设计不同大小的风口，距离风道近的风口风阻小，设计的上进风口61和上出风口71也小；距离风道远的风口风阻大，设计的上进风口61和上出风口71也大，这样能保证圆周方向所有进出风口7的风流量均匀，冷却温差小。
参照图6和图7机座2内焊接有转子支架8，转子支架8上开设有十二个轴向通风孔81，十二个轴向通风孔81自左到右贯穿整个转子支架8，十二个轴向通风孔81均分间隔分布在转子支架8的侧壁上。
在转子支架8上增加轴向通风孔81，可以大幅减小转子风阻，降低冷却器10电机功率。同时可以加大轴承周围的冷却风量，改善轴承冷却效果。
转子支架8上焊接有支撑板9，支撑板9为转子支架8上的圆周分布的加强筋，转子支撑板9可以充当扇叶，增加机舱内部冷热空气的对流，同时风阻减小20％以上，电机最高温升降低10％，可以大幅改善冷却效果，实现发电机升功设计，提高了电机的功率密度。
工作原理：冷却风机4为离心式风机，由其提供动力，将发电机内部的热风从机座2非传动方向，经过出风集风道1、出风口7，吸入冷却风机4。同时，冷却风机4中通入冷却液，将热风冷却。冷却风机4再将冷空气，经进风风道5、进风集风道1，吹入发电机内部。
冷风经过发电机机座2传动方向的绕组端部、定转子之间的气隙、机座2非传动方向的绕组端部，再进入出风集风道3，形成一个循环，带走了绕组、定子铁心的热量。同时另一路，冷风经过发电机机座2传动方向轴承、转子支架的轴向通风孔81、机座2非传动方向轴承，再进入出风集风道3，形成一个循环，带走了轴承的热量。
本实施例采用闭式冷却结构，相对于开式冷却结构而言，开式冷却结构冷却介质从电机外部进入，再排出到电机外部；闭式冷却结构，冷却介质只在电机内部循环。闭式冷却结构能够避免将机舱中的油汽、盐雾吸入电机内部，对绝缘造成不良影响。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，自左至右依次包括进风集风道(1)、机座(2)、出风集风道(3)以及风机(4)；
所述机座(2)上设置有传动方向和非传动方向；
所述进风集风道(1)位于传动方向，所述进风集风道(1)与机座(2)连接；
所述出风集风道(3)位于非传动方向，所述出风集风道(3)与机座(2)连接；
所述进风集风道(1)与出风集风道(3)之间设置有进风风道(5)，所述进风风道(5)的一端与进风集风道(1)连通，所述进风风道(5)的另一端与风机(4)连通；
所述风机(4)与出风集风道(3)连通。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述进风风道(5)和风机(4)至少设置一组。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述进风集风道(1)和出风集风道(3)分别设置为半圆形。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述机座(2)的传动方向设置有若干进风口(6)，所述若干进风口(6)在机座(2)上呈圆周间隔分布；
所述机座(2)的非传动方向设置有若干出风口(7)，所述若干出风口(7)在机座(2)上呈圆周间隔分布。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述若干进风口(6)距离进风风道(5)由近到远的面积逐渐增大；
所述若干出风口(7)距离进风风道(5)由近到远的面积逐渐增大。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述机座(2)内设置有转子支架(8)，所述转子支架(8)上设置有若干轴向通风孔(81)，所述若干轴向通风孔(81)自左到右贯穿整个转子支架(8)。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述若干轴向通风孔(81)均分间隔分布在转子支架(8)的侧壁上。
8.根据权利要求6所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述转子支架(8)上设置有支撑板(9)，所述支撑板(9)为转子支架(8)上的圆周分布的加强筋。
9.根据权利要求1所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述风机(4)与出风集风道(3)之间设置有冷却器(10)，所述冷却器(10)中设置有冷却水管(11)，所述冷却水管(11)呈非直线形。
10.根据权利要求9所述的一种风力发电机闭式冷却结构，其特征在于，所述冷却水管(11)呈螺旋形。
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