CN113565577A - 微型涡轮发电机组内部电圈散热系统 - Google Patents

微型涡轮发电机组内部电圈散热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了微型涡轮发电机组内部电圈散热系统,包括基座板以及发电机外壳，发电机外壳内壁设有定子线圈以及转子，发电机外壳侧壁设有风冷装置以及水冷装置；风冷装置包括切线进气部件以及切线排气部件，设于切线进气部件外壁的流速控制部件，以及设于切线排气部件排气端的热源气体收集部件；水冷装置包括第一水箱以及第二水箱，套设于切线进气部件外部的进气降温部件，套设于发电机外壳侧壁的外壳降温部件，以及环形整列设于发电机外壳内壁的定子直接降温部件；定子直接降温部件一侧设有导热吸湿部件，导热吸湿部件一端通过传输部件连通热源气体收集部件。本发明是一种降温气流对转子影响小的，防止冷凝水影响发电机正常工作的散热系统。

Description

微型涡轮发电机组内部电圈散热系统
技术领域
本发明主要涉及涡轮发电机的技术领域，具体为微型涡轮发电机组内部电圈散热系统。
背景技术
发电机是一种可将机械能转化为电能的机械设备，其主要原理是切割磁感线发电，发电机工作时其内部线圈将会产生热量，发电机内部过热将会影响发电机的工作效率。
根据申请号为CN202110443476.2的专利文献所提供的一种涡轮发电机的内部散热系统可知，该产品包括发电机，以及与所述发电机输入端相连接的径流式涡轮，发电机的内部设有散热组件，发电机内部轴线处转动连接有转子，转子外套设有固定于所述发电机内部的定子，发电机内部靠近径流式涡轮的一端设有引风机构，散热组件包括套设于定子外部且固定于发电机内壁上的环形风冷室，套接于环形风冷室外部的环形水冷室，以及套接于所述环形水冷室外部的环形储冷气囊，环形风冷室入气端通过引风机构与所述环形储冷气囊相连接，环形风冷室出气端通过引风机构与外接相连通。该产品通过多种方式对发电机内部元件进行散热，从而提高了散热效率。
上述专利中的产品可利用多种方式对发电机内部元件进行散热，但采用风冷时未考虑气流对转子转动的影响，采用水冷时未考虑冷凝水珠对定子的影响。
发明内容
本发明主要提供了微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
微型涡轮发电机组内部电圈散热系统,包括基座板，以及通过多个支撑柱连接基座板的发电机外壳，所述发电机外壳内壁设有定子线圈，所述发电机外壳内壁转动连接位于定子线圈内的转子，所述转子一端连接延伸至发电机外壳外部的转轴，所述发电机外壳侧壁设有风冷装置以及水冷装置；
所述风冷装置包括设于所述发电机外壳侧壁且贯穿发电机外壳连通定子线圈的切线进气部件以及切线排气部件，设于所述切线进气部件外壁的流速控制部件，以及设于所述切线排气部件排气端且固定在基座板上的热源气体收集部件；
所述水冷装置包括设于所述基座板上且位于所述发电机外壳两侧的第一水箱以及第二水箱，套设于所述切线进气部件外部且进水端管道连通第一水箱的进气降温部件，套设于所述发电机外壳侧壁且进水端管道连通进气降温部件排水端的外壳降温部件，以及环形整列设于所述发电机外壳内壁且进水端管道连通外壳降温部件的定子直接降温部件，所述定子直接降温部件以及外壳降温部件排水端连通第二水箱；
所述定子直接降温部件靠近所述定子线圈一侧设有导热吸湿部件，所述导热吸湿部件一端通过传输部件连通热源气体收集部件。
优选的，所述切线进气部件包括多个一端连通定子线圈、另一端贯穿发电机外壳延伸至外部的多个切线进气管，连通多个切线进气管的连通管，以及连通所述连通管的气源管。在本优选的实施例中，通过切线进气部件便于气流沿切线方向进入定子线圈与转子间，便于散热的同时，气流对转子的转动影响小。
优选的，所述切线排气部件包括穿设所述定子线圈侧壁的多个切线排气孔，设于所述定子线圈内侧壁的导流板、外侧壁且罩设于多个切线排气孔外部的排气盒，以及设于所述基座板上且进气端管道连通排气盒的抽吸泵，所述抽吸泵排气端设有排气管，所述排气管末端设有电控阀。在本优选的实施例中，通过排气部件便于将热交换后的气体导出发电机外壳。
优选的，所述流速控制部件包括设于所述气源管上的气体流量传感器，以及设于所述转轴上的转速传感器。在本优选的实施例中，通过流速控制部件便于根据转子转速调节气源管气流流速，以便于散热时减小气流对转子运动的影响。
优选的，所述热源气体收集部件包括设于所述基座板上且进气端管道连通排气管的空压机，以及设于所述基座板上且进气端管道连通空压机排气端的保温储气罐。在本优选的实施例中，通过热源气体收集部件便于收集经发电机外壳内热交换后的热源气体。
优选的，所述进气降温部件包括套设于所述切线进气管外部的外套管，设于所述外套管内且套设于所述切线进气管外壁第一螺旋管，所述第一螺旋管进水端管道连通第一水箱。在本优选的实施例中，通过进气降温部件便于对即将进入发电机外壳内的气体进行降温。
优选的，所述外壳降温部件包括设于所述发电机外壳外壁的夹层，设于所述夹层内的第二螺旋管，所述第二螺旋管进水端管道连通第一螺旋管排水端、排水端管道连通第二水箱。在本优选的实施例中，通过外壳降温部件便于对发电机外壳进行降温，以便于发电机的整体降温。
优选的，所述定子直接降温部件包括设于所述发电机外壳内壁的降温块，以及设于所述降温块内的降温流道，所述降温流道进水端管道连通第二螺旋管、排水端管道连通第二水箱。在本优选的实施例中，通过定子直接降温部件便于对定子线圈进行直接降温。
优选的，所述导热吸湿部件包括设于所述降温块侧壁的导热盒，设于所述导热盒内壁的导热吸湿层，以及贯穿导热吸湿层连接导热盒内壁的湿度传感器，所述导热吸湿层为黄沙。在本优选的实施例中，通过导热吸湿部件便于进行热传导的同时便于吸除冷凝水。
优选的，所述传输部件包括设于所述发电机外壳一端的环形气管，所述环形气管通过传输管连通导热盒，所述环形气管用于承接热源气体收集部件排出的热源气体。在本优选的实施例中，通过传输部件便于将热源气体收集部件收集的干燥热气传输至导热吸湿部件，以便于导热吸湿部件的干燥。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中通过切线进气部件、切线排气部件以及流速控制部件便于降低降温气流对转子转动的影响，通过导热吸湿部件、热源气体收集部件以及传输部件配合防止冷凝水影响发电机正常工作；
通过切线进气部件便于气流沿切线方向进入定子线圈与转子间，便于散热的同时，气流对转子的转动影响小，通过排气部件便于将热交换后的气体导出发电机外壳，通过流速控制部件便于根据转子转速调节气源管气流流速，以便于散热时减小气流对转子运动的影响，通过热源气体收集部件便于收集经发电机外壳内热交换后的热源气体，通过进气降温部件便于对即将进入发电机外壳内的气体进行降温，通过外壳降温部件便于对发电机外壳进行降温，以便于发电机的整体降温，通过定子直接降温部件便于对定子线圈进行直接降温，通过导热吸湿部件便于进行热传导的同时便于吸除冷凝水，通过传输部件便于将热源气体收集部件收集的干燥热气传输至导热吸湿部件，以便于导热吸湿部件的干燥。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1为本发明的整体结构轴测图；
图2为本发明的整体结构爆炸图；
图3为本发明的水冷装置结构轴测图；
图4为本发明的风冷装置结构轴测图；
图5为本发明的整体结构俯视图；
图6为本发明的风冷装置结构剖视图；
图7为本发明的切线排气部件结构剖视图；
图8为本发明的导热吸湿部件结构剖视图。
附图说明：10、基座板；11、发电机外壳；12、定子线圈；13、转子；14、转轴；20、风冷装置；21、切线进气部件；211、切线进气管；212、连通管；213、气源管；22、切线排气部件；221、切线排气孔；222、排气盒；223、抽吸泵；224、排气管；225、电控阀；226、导流板；23、流速控制部件；231、气体流量传感器；232、转速传感器；24、热源气体收集部件；241、空压机；242、保温储气罐；30、水冷装置；31、第一水箱；32、第二水箱；33、进气降温部件；331、外套管；332、第一螺旋管；34、外壳降温部件；341、夹层；342、第二螺旋管；35、定子直接降温部件；351、降温块；352、降温流道；40、导热吸湿部件；401、导热盒；402、导热吸湿层；403、湿度传感器；41、传输部件；411、环形气管；412、传输管。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请着重参照附图1、2、4、5、6、7所示，在本发明一优选实施例中，微型涡轮发电机组内部电圈散热系统,包括基座板10，以及通过多个支撑柱连接基座板10的发电机外壳11，所述发电机外壳11内壁设有定子线圈12，所述发电机外壳11内壁转动连接位于定子线圈12内的转子13，所述转子13一端连接延伸至发电机外壳11外部的转轴14，所述发电机外壳11侧壁设有风冷装置20以及水冷装置30；所述风冷装置20包括设于所述发电机外壳11侧壁且贯穿发电机外壳11连通定子线圈12的切线进气部件21以及切线排气部件22，设于所述切线进气部件21外壁的流速控制部件23，以及设于所述切线排气部件22排气端且固定在基座板10上的热源气体收集部件24；所述切线进气部件21包括多个一端连通定子线圈12、另一端贯穿发电机外壳11延伸至外部的多个切线进气管211，连通多个切线进气管211的连通管212，以及连通所述连通管212的气源管213，所述切线排气部件22包括穿设所述定子线圈12侧壁的多个切线排气孔221，设于所述定子线圈12内侧壁的导流板226、外侧壁且罩设于多个切线排气孔221外部的排气盒222，以及设于所述基座板10上且进气端管道连通排气盒222的抽吸泵223，所述抽吸泵223排气端设有排气管224，所述排气管224末端设有电控阀225，所述流速控制部件23包括设于所述气源管213上的气体流量传感器231，以及设于所述转轴14上的转速传感器232，所述热源气体收集部件24包括设于所述基座板10上且进气端管道连通排气管224的空压机241，以及设于所述基座板10上且进气端管道连通空压机241排气端的保温储气罐242。
需要说明的是，在本实施例中，发电机工作时，转轴14以及转子13转动，以进行发电，此时定子线圈12产生热量，可将气源管213连通气源如气泵，气体依次经过气源管213、连通管212以及切线进气管211后进入转子13以及定子线圈12间进行热交换，吸热后在导流板226到导流下依次经切线排气孔221、排气盒222、抽吸泵223以及排气管224排出，流速控制部件23便于根据转子13转速调节气源管213气流流速，以便于散热时减小气流对转子13运动的影响，热源气体收集部件24还可对发电机外壳11内热交换后的热源气体进行收集；
进一步的，流速控制部件23工作时，PLC控制器接收转速传感器232测定的转子13转速信息，并根据转速信息分析出对应的气体流速信息，PLC控制器控制气源管213的进气流量、如控制气泵功率，以使气体流量传感器231测定的气体流速信息与PLC控制器分析设定的气体流速信息一致，即可完成流速控制；
进一步的，热源气体收集部件24工作时，电控阀225关闭，热源气体经管道进入空压机241，空压机241对热源气体进行压缩，压缩后的热源气体进入保温储气罐242进行存储。
请着重参照附图2、3、6所示，在本发明另一优选实施例中，所述水冷装置30包括设于所述基座板10上且位于所述发电机外壳11两侧的第一水箱31以及第二水箱32，套设于所述切线进气部件21外部且进水端管道连通第一水箱31的进气降温部件33，套设于所述发电机外壳11侧壁且进水端管道连通进气降温部件33排水端的外壳降温部件34，以及环形整列设于所述发电机外壳11内壁且进水端管道连通外壳降温部件34的定子直接降温部件35，所述定子直接降温部件35以及外壳降温部件34排水端连通第二水箱32；所述进气降温部件33包括套设于所述切线进气管211外部的外套管331，设于所述外套管331内且套设于所述切线进气管211外壁第一螺旋管332，所述第一螺旋管332进水端管道连通第一水箱31，所述外壳降温部件34包括设于所述发电机外壳11外壁的夹层341，设于所述夹层341内的第二螺旋管342，所述第二螺旋管342进水端管道连通第一螺旋管332排水端、排水端管道连通第二水箱32，所述定子直接降温部件35包括设于所述发电机外壳11内壁的降温块351，以及设于所述降温块351内的降温流道352，所述降温流道352进水端管道连通第二螺旋管342、排水端管道连通第二水箱32。
需要说明的是，在本实施例中，水冷装置30工作时，第一水箱31内冷却液经管道进入第一螺旋管332，以对气源管213进行降温，以便于对即将进入发电机外壳11内的气体进行降温；
第一螺旋管332流出的冷却液进入第二螺旋管342，以对发电机外壳11进行降温，以便于发电机的整体降温，第二螺旋管342流出的冷却液进入第二水箱32；
流经第二螺旋管342的部分冷却液由管道进入降温流道352，以使降温块351降温，以对定子线圈12进行直接降温，降温流道352流出的冷却液进入第二水箱32。
请着重参照附图2、3、8所示，在本发明另一优选实施例中，所述定子直接降温部件35靠近所述定子线圈12一侧设有导热吸湿部件40，所述导热吸湿部件40一端通过传输部件41连通热源气体收集部件24，所述导热吸湿部件40包括设于所述降温块351侧壁的导热盒401，设于所述导热盒401内壁的导热吸湿层402，以及贯穿导热吸湿层402连接导热盒401内壁的湿度传感器403，所述导热吸湿层402为黄沙，所述传输部件41包括设于所述发电机外壳11一端的环形气管411，所述环形气管411通过传输管412连通导热盒401，所述环形气管411用于承接热源气体收集部件24排出的热源气体。
需要说明的是，在本实施例中，降温块351温度降低后，通过导热盒401以及导热吸湿层402对定子线圈12进行降温，降温块351表面产生的冷凝水被导热吸湿层402吸收，PLC控制器接收湿度传感器403测定的湿度信息，并在湿度信息大于设定值时开启保温储气罐242，保温储气罐242内干燥热空气经管道进入环形气管411，并经传输管412进入导热盒401，以对导热吸湿层402进行干燥。
本发明的具体流程如下：
PLC控制器型号为“PR20”，气体流量传感器231型号为“HQ-LWGY”，转速传感器232型号为“ZJ-Z”，湿度传感器403型号为“C15-M53R”。
发电机工作时，转轴14以及转子13转动，以进行发电，此时定子线圈12产生热量，可将气源管213连通气源如气泵，气体依次经过气源管213、连通管212以及切线进气管211后进入转子13以及定子线圈12间进行热交换，吸热后在导流板226到导流下依次经切线排气孔221、排气盒222、抽吸泵223以及排气管224排出，流速控制部件23便于根据转子13转速调节气源管213气流流速，以便于散热时减小气流对转子13运动的影响，热源气体收集部件24还可对发电机外壳11内热交换后的热源气体进行收集；
流速控制部件23工作时，PLC控制器接收转速传感器232测定的转子13转速信息，并根据转速信息分析出对应的气体流速信息，PLC控制器控制气源管213的进气流量、如控制气泵功率，以使气体流量传感器231测定的气体流速信息与PLC控制器分析设定的气体流速信息一致，即可完成流速控制；
热源气体收集部件24工作时，电控阀225关闭，热源气体经管道进入空压机241，空压机241对热源气体进行压缩，压缩后的热源气体进入保温储气罐242进行存储；
水冷装置30工作时，第一水箱31内冷却液经管道进入第一螺旋管332，以对气源管213进行降温，以便于对即将进入发电机外壳11内的气体进行降温；
第一螺旋管332流出的冷却液进入第二螺旋管342，以对发电机外壳11进行降温，以便于发电机的整体降温，第二螺旋管342流出的冷却液进入第二水箱32；
流经第二螺旋管342的部分冷却液由管道进入降温流道352，以使降温块351降温，以对定子线圈12进行直接降温，降温流道352流出的冷却液进入第二水箱32；
降温块351温度降低后，通过导热盒401以及导热吸湿层402对定子线圈12进行降温，降温块351表面产生的冷凝水被导热吸湿层402吸收，PLC控制器接收湿度传感器403测定的湿度信息，并在湿度信息大于设定值时开启保温储气罐242，保温储气罐242内干燥热空气经管道进入环形气管411，并经传输管412进入导热盒401，以对导热吸湿层402进行干燥。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.微型涡轮发电机组内部电圈散热系统,包括基座板(10)，以及通过多个支撑柱连接基座板(10)的发电机外壳(11)，其特征在于,所述发电机外壳(11)内壁设有定子线圈(12)，所述发电机外壳(11)内壁转动连接位于定子线圈(12)内的转子(13)，所述转子(13)一端连接延伸至发电机外壳(11)外部的转轴(14)，所述发电机外壳(11)侧壁设有风冷装置(20)以及水冷装置(30)；
所述风冷装置(20)包括设于所述发电机外壳(11)侧壁且贯发穿电机外壳(11)连通定子线圈(12)的切线进气部件(21)以及切线排气部件(22)，设于所述切线进气部件(21)外壁的流速控制部件(23)，以及设于所述切线排气部件(22)排气端且固定在基座板(10)上的热源气体收集部件(24)；
所述水冷装置(30)包括设于所述基座板(10)上且位于所述发电机外壳(11)两侧的第一水箱(31)以及第二水箱(32)，套设于所述切线进气部件(21)外部且进水端管道连通第一水箱(31)的进气降温部件(33)，套设于所述发电机外壳(11)侧壁且进水端管道连通进气降温部件(33)排水端的外壳降温部件(34)，以及环形整列设于所述发电机外壳(11)内壁且进水端管道连通外壳降温部件(34)的定子直接降温部件(35)，所述定子直接降温部件(35)以及外壳降温部件(34)排水端连通第二水箱(32)；
所述定子直接降温部件(35)靠近所述定子线圈(12)一侧设有导热吸湿部件(40)，所述导热吸湿部件(40)一端通过传输部件(41)连通热源气体收集部件(24)。
2.根据权利要求1所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述切线进气部件(21)包括多个一端连通定子线圈(12)、另一端贯穿发电机外壳(11)延伸至外部的多个切线进气管(211)，连通多个切线进气管(211)的连通管(212)，以及连通所述连通管(212)的气源管(213)。
3.根据权利要求1所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述切线排气部件(22)包括穿设所述定子线圈(12)侧壁的多个切线排气孔(221)，设于所述定子线圈(12)内侧壁的导流板(226)、外侧壁且罩设于多个切线排气孔(221)外部的排气盒(222)，以及设于所述基座板(10)上且进气端管道连通排气盒(222)的抽吸泵(223)，所述抽吸泵(223)排气端设有排气管(224)，所述排气管(224)末端设有电控阀(225)。
4.根据权利要求2所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述流速控制部件(23)包括设于所述气源管(213)上的气体流量传感器(231)，以及设于所述转轴(14)上的转速传感器(232)。
5.根据权利要求3所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述热源气体收集部件(24)包括设于所述基座板(10)上且进气端管道连通排气管(224)的空压机(241)，以及设于所述基座板(10)上且进气端管道连通空压机(241)排气端的保温储气罐(242)。
6.根据权利要求2所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述进气降温部件(33)包括套设于所述切线进气管(211)外部的外套管(331)，设于所述外套管(331)内且套设于所述切线进气管(211)外壁第一螺旋管(332)，所述第一螺旋管(332)进水端管道连通第一水箱(31)。
7.根据权利要求6所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述外壳降温部件(34)包括设于所述发电机外壳(11)外壁的夹层(341)，设于所述夹层(341)内的第二螺旋管(342)，所述第二螺旋管(342)进水端管道连通第一螺旋管(332)排水端、排水端管道连通第二水箱(32)。
8.根据权利要求7所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述定子直接降温部件(35)包括设于所述发电机外壳(11)内壁的降温块(351)，以及设于所述降温块(351)内的降温流道(352)，所述降温流道(352)进水端管道连通第二螺旋管(342)、排水端管道连通第二水箱(32)。
9.根据权利要求8所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述导热吸湿部件(40)包括设于所述降温块(351)侧壁的导热盒(401)，设于所述导热盒(401)内壁的导热吸湿层(402)，以及贯穿导热吸湿层(402)连接导热盒(401)内壁的湿度传感器(403)，所述导热吸湿层(402)为黄沙。
10.根据权利要求9所述的微型涡轮发电机组内部电圈散热系统，其特征在于，所述传输部件(41)包括设于所述发电机外壳(11)一端的环形气管(411)，所述环形气管(411)通过传输管(412)连通导热盒(401)，所述环形气管(411)用于承接热源气体收集部件(24)排出的热源气体。
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