CN111900819A - 一种用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，包括箱体和筒体，所述箱体由出风箱和进风箱组成，所述出风箱和进风箱固定在筒体两端，出风箱、筒体、进风箱内部构成一个贯穿的圆柱空腔；所述进风箱顶端设有进风口，冷空气从进风口进入机座，与固定在筒体内腔的定、转子线圈进行热交换，沿轴向方向经过铁芯后，从出风箱顶端的出风口排出完成冷却，从而提高换热效率；同时减轻整机重量，提升了机座的整体支撑强度并降低了两端箱体内的空腔体积，降低了涡流形成的可能性。
Description
技术领域
本发明属于双馈风力发电机领域，涉及一种双馈风力发电机的机座，具体涉及一种用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座。
背景技术
如图1所示，现有空气直冷双馈风力发电机一般采用自通风(IC616) 或强迫通风(IC26)的冷却方式，其外装式冷却器(图1中方框内的部分) 为适配电机本体，通常是与机座大小相当的空气直冷风包或冷却风机。机座(图1中外装式冷却器下方的部分)通常为箱体框架结构，两侧为钢板，铁芯底部为侧板和底板构成的方形结构。工作时，白色箭头代表的冷空气从冷却器进入机座的两端，与铁芯完成热交换后，黑色箭头代表的热空气从机座中间沿径向通风槽(图中未画出)排出冷却器完成冷却。由于风路所限，定子铁芯下方温升要明显高于上方，该过程中会在铁芯下方空间形成涡流，从而降低热交换效率，导致电机温度升高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，包括箱体和筒体，所述箱体由出风箱和进风箱组成，所述出风箱和进风箱均包括箱体端板、箱体底板、箱体侧板和箱体幅板，所述筒体两端固定在两侧箱体幅板上，出风箱、筒体、进风箱内部构成一个贯穿的圆柱空腔；所述进风箱顶端设有进风口，冷空气从进风口进入机座，与固定在筒体内腔的定、转子线圈进行热交换，从出风箱顶端的出风口排出完成冷却。
进一步地所述筒体下方设有支撑筋，所述箱体侧板与箱体底板的连接处设有地脚，地脚上有固定孔，所述支撑筋与地脚和箱体幅板相连。
进一步地，所述箱体侧板的顶端和底端以及箱体底板的两端均为折弯结构，所述地脚的水平位置高于箱体底板。
进一步地，所述的折弯结构包括U型、Y型、或Z型。
进一步地，所述出风口和进风口分别设有至少两根方管，所述方管一端连接箱体端板，另一端连接箱体幅板，箱体端板上设置有耳板。
进一步地，所述出风口处有导风板，所述导风板上有与方管匹配的凹槽。
进一步地，所述箱体侧板设有观察窗，观察窗上安装有窗口盖板，所述观察窗对侧的箱体侧板上有接线窗。
进一步地，所述窗口盖板与观察窗可拆卸连接，窗口盖板上有加热器。
进一步地，所述筒体表面圆周方向分布有对称的通孔，每个通孔有配套的紧固件。
进一步地，所述通孔为螺纹通孔。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，采用箱体-筒体 -箱体的结构使其风路从现有技术中的“两端进中间出”改为“左进右出”，避免了气流“两端进中间出”在铁心两侧底角形成涡流，从而提高换热效率。同时这种结构将冷却风机和出风筒分别安装于进风口和出风口上方，不需要像传统风机冷却器一样整个盖在机座顶部，可以省去冷却器原本位于铁心上方的壳体重量，减轻整机重量。
筒体表面的通孔和箱体侧板设置的观察窗便于维护时清洁轴向风路端部风口，延长使用寿命。
箱体侧板和箱体底板的折弯结构，使箱体空腔的端面更接近圆形，提升了机座的整体支撑强度，减少了空腔的体积，不易在箱体内形成涡流。在经过刚度、强度、热流场仿真分析计算后，本方案机座相比同等功率的常规箱体结构机座，重量降低6.5％左右，体积缩小6.5％左右。
附图说明
图1是现有机座结构及风路图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是沿图2中A-A线的剖视图；
图4是本发明的风路图；
图5(a)、图5(b)、图5(c)为本发明机座的刚度、强度及温度场仿真分析图。
其中：1、筒体；2、出风箱；3、进风箱；4、箱体幅板；5、箱体端板；6、箱体侧板；7、地脚；8、导风板；9、观察窗；10、耳板；11、通孔；12、箱体底板；13、支撑筋；14、接线窗；15、方管；16、定子铁芯；17、转子铁芯；18、折弯结构；19、固定孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其机座整体结构如图2所示，采用“箱体-筒体-箱体”结构，箱体由出风箱和进风箱组成，固定在筒体1两端，出风口和进风口分别设置在出风箱2和进风箱3顶端，冷却器设置在进风口。出风箱2和进风箱3结构相同，区别仅在于出风箱2的出风口有导风板。所述出风箱2和进风箱3均包括箱体侧板6、箱体端板5、箱体底板12和箱体幅板4。其中，箱体端板5 和箱体幅板4开有圆孔，筒体两个端面分别与两箱体内侧的箱体幅板4 焊接，形成一个贯穿的圆柱空腔。定子铁芯16装配于该空腔内，两端与箱体辐板4配合安装。筒体1内径与定子铁芯16外径间存在径向间隙，可供风路由进风箱3至出风箱2轴向贯穿筒体1，实现对定子铁芯16外表面的冷却。
由于铁芯是由冲片沿轴向方向依次叠压而成，而受冲片自身材料及工艺特性所限，其沿径向方向导热效率远高于沿轴向方向导热效率(导热效率相差几十倍)。因此，“左进右出”式轴向风路相比于现有“两端进中间出”式径向风路结构，不仅可以有效避免铁芯下方空间形成涡流，更可以提高其散热效率。
出风口和进风口设置有至少两根空心的方管15，方管15优选为截面为矩形的长方体，垂直设置在箱体端板5和箱体幅板4之间，接触面的短边平行于箱体底板12。相比现有的粗圆管和细圆管，方管15口径更细、截面积更小，可以降低进、出风的风阻。出风口处设有导风板8，导风板8上有与方管15匹配的凹槽，通过凹槽卡接在方管15上，将沿铁芯轴向风路出来的风导流至线圈端部，有效降低线圈端部的温升。
箱体侧板6上设有观察窗9，观察窗9上装有通过螺栓或卡扣连接的窗口盖板，窗口盖板上装有加热器。冷空气进入箱体与线圈热交换时，易形成水雾，通过加热器对进风箱3和出风箱2进行烘干，可以有效防止线圈绝缘结构因受潮导致的性能下降或失效，从而延长电机的使用寿命。观察窗9对侧的箱体侧板6还设有接线窗14，用于定子端部引出线连接定子接线盒。
筒体1表面圆周方向开有对称的多个通孔11(在本发明的最佳实施例中采用24个通孔，即传动端与非传动端各12个)，每个通孔11有对应的紧固件进行封堵，通孔11优选为螺纹通孔，也可以是光孔。在电机定期维护时，可取下紧固件，使用压缩空气对内部风路进行清洁。压缩空气从通孔11进入后沿电机铁芯表面轴向风路吹向电机两端箱体，维护人员可拆下窗口盖板及加热器，通过观察窗9对机座内部进行清洁维护。
筒体1下方设置有支撑筋13，与地脚7和箱体幅板4相连，箱体侧板6与箱体底板12的连接处设有地脚7，支撑筋13与地脚7和箱体幅板4相连，保证整体强度。地脚7上设置的固定孔19和箱体端板5两边设置的耳板10用于连接固定机座。支撑筋13底角边可以是弧形的，进一步提升强度。
如图3所示，箱体侧板6的顶端和底端为折弯结构18，一般是Z字型、U字型或Y字型，可以提升箱体侧板6的支撑强度。更进一步地，将箱体底板12的两端向上折弯形成折弯结构18，地脚7的水平位置高于箱体底板12，使箱体端面5的空腔更接近圆形，提升了整体结构强度，减少箱体内部空腔的体积，降低了箱体内形成涡流的可能性。
如图4所示，筒体1内的发电机为内转子结构，转子铁芯17位于筒体1中心，定子铁芯16焊接在两侧幅板4上。机座工作时，冷空气(白色箭头)从进风箱3顶部的进风口进入箱体，首先与定、转子线圈端部进行热交换，然后沿轴向方向从铁芯两端幅板4之间的筒体1与定子铁芯16、定子铁芯16与转子铁芯17之间的径向间隙以及转子铁芯17的轴向散热孔穿过，与铁芯及线圈直线段进行热交换，穿过铁芯后与另一端线圈端部进行热交换，最终热空气(黑色箭头)从出风箱的出风口排出电机完成冷却。该冷却过程不仅可以有效避免铁芯底部形成涡流，更可以提高其散热效率，降低电机温升。
Claims (10)
1.一种用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，包括箱体和筒体(1)，所述箱体由出风箱(2)和进风箱(3)组成，所述出风箱(2)和进风箱(3)均包括箱体端板(6)、箱体底板(12)、箱体侧板(6)和箱体幅板(4)，所述筒体(1)两端固定在两侧箱体幅板(4)上，出风箱(2)、筒体(1)、进风箱(3)内部构成一个贯穿的圆柱空腔；所述进风箱(3)顶端设有进风口，冷空气从进风口进入机座，与固定在筒体内腔的定、转子线圈进行热交换，从出风箱(2)顶端的出风口排出完成冷却。
2.如权利要求1所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述筒体(1)下方设有支撑筋(13)，所述箱体侧板(6)与箱体底板(12)的连接处设有地脚(7)，地脚(7)上有固定孔(19)，所述支撑筋(13)与地脚(7)和箱体幅板(4)相连。
3.如权利要求2所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述箱体侧板(6)的顶端和底端以及箱体底板(12)的两端均为折弯结构(18)，所述地脚(7)的水平位置高于箱体底板(12)。
4.如权利要求3所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述的折弯结构(18)包括U型、Y型、或Z型。
5.如权利要求1所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述出风口和进风口分别设有至少两根方管(15)，所述方管(15)一端连接箱体端板(5)，另一端连接箱体幅板(4)，箱体端板(5)上设置有耳板(10)。
6.如权利要求5所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述出风口处有导风板(8)，所述导风板(8)上有与方管(15)匹配的凹槽。
7.如权利要求1所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述箱体侧板(6)设有观察窗(9)，观察窗(9)上安装有窗口盖板，所述观察窗(9)对侧的箱体侧板(6)上有接线窗(14)。
8.如权利要求7所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述窗口盖板与观察窗(9)可拆卸连接，窗口盖板上有加热器。
9.如权利要求1所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述筒体(1)表面圆周方向分布有对称的通孔(11)，每个通孔(11)有配套的紧固件。
10.如权利要求9所述的用于空直冷双馈风力发电机的轴向风路机座，其特征在于，所述通孔(11)为螺纹通孔。
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