CN201985650U - 双馈风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是针对现有的双馈风力发电机风冷循环对于定子、转子绕组端部吹拂较差，容易造成温升较高；气流进入定子径向通风孔后无法继续排出去，容易造成气流阻塞等问题，提供一种双馈风力发电机。该双馈风力发电机通过导流板及定子轴向通风孔的设置，改善了转子绕组和定子绕组两侧端部的吹拂效果，同时，通过对转子和定子径向通风孔的排布设置，从整体上改善了双馈风力发电机的换热效果，保证了双馈风力发电机的长时间稳定运行。

Description

双馈风力发电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种双馈风力发电机。

背景技术

随着电机功率的增长，总的损耗和单位热载荷也增大。当结构改变时，冷却表面和冷却介质的流量仅与线性尺寸的平方成比例地增长，表面的单位热负荷和冷却介质的温升随着（功率）尺寸的增长成线性增加。如果不采取特殊措施，大型电机绕组温度要高很多，因此，不得不将大功率的电机有效部分尺寸设计的比较大，或者保证他具有较好的散热系统（加强通风，增大散热系数，扩大冷却表面，采取强迫冷却方式）。

目前，中国的风电装机容量已经达到世界第一位，大型的风力发电机的需求空前增大。同时当个风力发电机的容量也逐渐增大。因此对应大型的风力发电机的冷却效果提出更高的要求。

现有的双馈风力发电机，通常在机壳处有水冷循环系统，在内部有风冷循环系统，转子设有轴向和径向通风孔，定子设有径向通风孔。虽然很大程度上能带走热量，但是对于转子绕组端部，吹拂条件比较差，温升会比较高；同时，定子只有径向通风孔，气流进入径向通风孔后无法继续排出去，造成气流阻塞，无法有效的冷却，对于靠近风扇端的定子端部绕组同样有吹拂条件差问题产生，使得温升比较高。

实用新型内容

本实用新型是针对现有的双馈风力发电机风冷循环对于定子、转子绕组端部吹拂较差，容易造成温升较高；气流进入定子径向通风孔后无法继续排出去，容易造成气流阻塞等问题，提供一种双馈风力发电机。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种双馈风力发电机，转子设有彼此相通的轴向和径向通风孔，定子设有径向通风孔，电机内一侧设有离心风扇，转子转轴上设有支撑转子绕组两端部的支撑件，支撑件上设有轴向通风孔，其特征在于：远离离心风扇一侧支撑件的轴向通风孔内侧，设有朝向转子绕组端部倾斜使得气流吹拂到转子绕组端部的第一导流板，临近离心风扇一侧转子轴向通风孔开孔处，设有朝向转子绕组端部倾斜使得气流吹拂到转子绕组端部的第二导流板。

本实用新型中，所述支撑件为套接在转子转轴上的支撑环，所述轴向通风孔设置在支撑环靠近转子转轴的圆周上。

本实用新型中，双馈风力发电机机壳处采用具有多个沿电机轴向风管的水冷系统，风管临近离心风扇一端的开口与离心风扇出风口连通。

所述风管远离离心风扇一端的开口处设有朝向转子转轴弯曲的弧形导流板，以使气流朝向定子绕组端部吹拂。

本实用新型中，定子与所述水冷系统外壁之间设有与定子径向通风孔相通的定子轴向通风孔，所述定子轴向通风孔临近离心风扇的一侧设有开孔，远离离心风扇一侧为密封结构，使得气流可通过离心风扇的作用流通到离心风扇一侧定子绕组的端部，提高定子绕组端部的吹拂效果。

本实用新型中，临近离心风扇一侧转子径向通风孔的排布密度大于远离离心风扇一侧转子径向通风孔的排布密度，定子径向通风孔与转子径向通风孔一一对应。

将转子径向通风孔划分为多个区域，同一区域中相邻两径向通风孔的间距相等，不同区域相邻两径向通风孔的间距从临近离心风扇一侧向转子另一侧逐渐增大。

转子相邻两径向通风孔的间距从临近离心风扇的一侧向转子另一侧成递增的等差或等比数列。

本实用新型通过在远离离心风扇一侧的转子绕组支撑件轴向通风孔内侧和临近离心风扇一侧转子轴向通风孔开孔处设置导流板，将气流引导至转子绕组两端部，提高转子绕组两端部的吹拂效果；定子绕组两端部则通过水冷结构出风口处设置的导流板以及定子与水冷结构之间的轴向通风孔，来提高吹拂效果；同时，转子和定子径向通风孔在温升高的区域设置的密度较高，温升低的区域设置的密度低，可以有效的提高温升高处的换热效果使得温升最高点处温度下降，同时降低整体槽部的平均温升。通过本实用新型的设置，从整体上改善了双馈风力发电机的换热效果，保证了双馈风力发电机的长时间稳定运行。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型支撑环的结构示意图。

图3为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，本实用新型的双馈风力发电机与现有的双馈风力发电机具有相似的结构，包括转子1和定子2，转子1设有径向通风孔11以及轴向通风孔12，径向通风孔11和轴向通风孔12连通，定子2设有径向通风孔21，通常转子的径向通风孔11和定子的径向通风孔21一一对应，相对应的径向通风孔处于同一径向截面上。

双馈风力发电机的内部的一侧设有离心风扇3，离心风扇3将双馈风力发电机另一侧的空气吸入，再通过设置在双馈风力发电机壳体处的通道循环至双馈风力发电机另一侧，以此进行风冷循环。

对于双馈风力发电机由于转子绕组13的端部伸出转子1的体积较大，一般在双馈电机的转子转轴10上设置了支撑转子绕组13端部的支撑件4，支撑件4上设置轴向通风孔41，以供气流通过，进行风冷循环。

现有的双馈风力发电机对于转子绕组13端部的吹拂效果较差，容易在转子绕组13的端部造成热量堆积，严重时将会影响双馈风力发电机的稳定运行。本实用新型中，在远离离心风扇3一侧的支撑件4的轴向通风孔41内侧设置了第一导流板51，在临近离心风扇3一侧转子轴向通风孔12开孔处设置了第二导流板52。第一导流板51朝向远离离心风扇3一侧的转子绕组13的端部倾斜，第二导流板52朝向临近离心风扇3一侧的转子绕组13的端部倾斜，这样，气流流过轴向通风孔41和临近离心风扇3一侧转子轴向通风孔12开孔后，在两导流板的作用下，将被强行上扬。如图1中箭头所示，在远离离心风扇3的一侧，气流流过轴向通风孔41后首先流向转子绕组13端部，气流经反射后再流入转子轴向通风孔12；在临近离心风扇3的一侧，气流从转子轴向通风孔12流出后也首先流向转子绕组13端部，气流经反射后再从另一端支撑件的轴向通风孔流出。气流经过强行上扬，将大大改善转子绕组13两端部的散热效果。

对于支撑件4，本实施例中采用了一种较佳的实施方式，如图2所示，本实施例采用了套接在转子转轴10上的支撑环，轴向通风孔41则设置在支撑环靠近转子转轴10的圆周上，轴向通风孔41可采用如图2中的大腰子孔的形式，也可以采用与转子轴向通风孔12一一对应的小孔的形式，本实施例中仅对大腰子孔的形式进行了示意，这并非对本实用新型的限制。

再参见图1，支撑环的截面在转子转轴10两侧均为T形，以增强对转子绕组13端部的支撑效果。对于第一导流板51和第二导流板52，本实施例中是设置在轴向通风孔41和临近离心风扇3一侧转子轴向通风孔12开孔处临近的转子转轴10上，当然，两导流板同样可以直接设置在支撑件4的侧壁以及转子1的侧壁上，只要实现本实用新型目的即可，此处不再累述。

如背景技术中所述，由于双馈风力发电机会产生较大的热量，在机壳处一般会设置水冷系统，参见图1和图3，本实用新型中，在机壳处采用了具有多个沿电机轴向风管61的水冷系统6，风管61临近离心风扇一端的开口与离心风扇3出风口连通，水冷系统6直接对双馈风力发电机内部进行换热的同时，对在风管61中流动的热空气进行换热。对于本领域技术人员，对于上述水冷系统的结构和工作原理都是熟知的，此处不进行过多的描述。

经水冷系统6冷却后的空气，从风管61远离离心风扇3一端的的开口流出达到双馈风力发电机的另一端，为了对该端定子绕组23端部进行有效吹拂，

在风管61远离离心风扇3一端的开口处设置朝向转子转轴10弯曲的弧形导流板7，以使气流朝向定子绕组23端部吹拂。

对于临近离心风扇3一侧的定子绕组23端部，本实用新型在定子2与水冷系统6外壁之间设置了轴向通风孔22，轴向通风孔22与定子径向通风孔21相通，轴向通风孔22临近离心风扇3的一侧设有开孔，远离离心风扇3一侧为密封结构。远离离心风扇3一侧为密封结构的目的是，避免从水冷系统6的风管61流出的冷空气直接经过定子轴向通风孔22回到离心风扇3处，这样会造成转子1部分空气量不足使得换热效果降低。经过转子1部分的气流没有改变，流经转子轴向通风孔12、转子径向通风孔11流入定子径向通风孔21的气流，可以由定子轴向通风孔22回到离心风扇3处，形成有效的风路循环，一方面定子2的散热效果会提高，另一方面从定子轴向通风孔22流出的气流会对临近离心风扇3一侧的定子端部绕组23端部进行吹拂，同时提高了定子绕组23端部的吹拂效果。通过上述的各种设置，转子绕组13和定子绕组23的两侧四个端部均达到了良好的吹拂效果，解决了转子绕组13和定子绕组23端部吹拂效果不佳的问题。

本实用新型除了解决转子绕组13和定子绕组23端部吹拂效果不佳的问题外，还旨在提高双馈风力发电机整体的换热效果。从远离离心风扇3一侧风管61流出的气流是经过水冷系统6冷却的，因此气流在远离离心风扇3的一侧温度较低，通过风冷循环气流流经转子1、定子2进行换热的过程中，气流的温度会逐步升高，最终回到离心风扇3进风口的气流温度最高。因此，在转子1和定子2径向通风孔等间距设置时，远离离心风扇3一侧转子1和定子2的温升较大，临近离心风扇3一侧转子1和定子2温升较小，双馈风力发电机内最大温升及最大温升差都将较大，这是不利于电机的稳定运行的。

本实用新型中，将临近离心风扇3一侧转子径向通风孔11的排布密度设置得大于远离离心风扇3一侧转子径向通风孔11的排布密度，定子径向通风孔21与转子径向通风孔11一一对应，即相对应的转子径向通风孔11和定子径向通风孔21处于同一径向截面上。这样，临近离心风扇3处的最大温升将降低，同时降低了双馈风力发电机内的平均温升，保证了双馈风力发电机的稳定运行。

对于转子径向通风孔11和定子径向通风孔21的排布可采用以下的方式，例如，将转子径向通风孔11划分为多个区域，同一区域中相邻两径向通风孔11的间距相等，不同区域相邻两径向通风孔11的间距不同，临近离心风扇3一侧相邻两径向通风孔11的间距较小，远离离心风扇3一侧相邻两径向通风孔11的间距较大，即不同区域相邻两径向通风孔11的间距从临近离心风扇3的一侧向转子1另一侧逐渐增大。最简单的方式是划分为2个区域，临近离心风扇3一侧的区域的相邻两径向通风孔11的间距较小，远离离心风扇3一侧的区域相邻两径向通风孔11的间距较大，后者相邻两径向通风孔11的间距可以是前者的2－5倍。

亦或者，转子相邻两径向通风孔11的间距从临近离心风扇3的一侧向转子1另一侧成递增的等差或等比数列，采用等差数列，公差需要根据转子1的尺寸确定，采用等比数列，公比的范围可以大于1小于2进行设置。

到底采用上述的哪种方式进行设置，需要根据实际的换热效果进行选择，由于定子径向通风孔21由于与转子径向通风孔11是一一对应的，因此设置方式与转子径向通风孔11是相同的，此处就不再累述了。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.双馈风力发电机，转子设有彼此相通的轴向和径向通风孔，定子设有径向通风孔，电机内一侧设有离心风扇，转子转轴上设有支撑转子绕组两端部的支撑件，支撑件上设有轴向通风孔，其特征在于：远离离心风扇一侧支撑件的轴向通风孔内侧，设有朝向转子绕组端部倾斜使得气流吹拂到转子绕组端部的第一导流板，临近离心风扇一侧转子轴向通风孔开孔处，设有朝向转子绕组端部倾斜使得气流吹拂到转子绕组端部的第二导流板。

2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机，其特征在于：所述支撑件为套接在转子转轴上的支撑环，所述轴向通风孔设置在支撑环靠近转子转轴的圆周上。

3.根据权利要求1所述的双馈风力发电机，其特征在于：双馈风力发电机机壳处采用具有多个沿电机轴向风管的水冷系统，风管临近离心风扇一端的开口与离心风扇出风口连通。

4.根据权利要求3所述的双馈风力发电机，其特征在于：所述风管远离离心风扇一端的开口处设有朝向转子转轴弯曲的弧形导流板。

5.根据权利要求3任一所述的双馈风力发电机，其特征在于：定子与所述水冷系统外壁之间设有与定子径向通风孔相通的定子轴向通风孔，所述定子轴向通风孔临近离心风扇的一侧设有开孔，远离离心风扇一侧为密封结构。

6.根据权利要求1至5任一所述的双馈风力发电机，其特征在于：临近离心风扇一侧转子径向通风孔的排布密度大于远离离心风扇一侧转子径向通风孔的排布密度，定子径向通风孔与转子径向通风孔一一对应。

7.根据权利要求6所述的双馈风力发电机，其特征在于：将转子径向通风孔划分为多个区域，同一区域中相邻两径向通风孔的间距相等，不同区域相邻两径向通风孔的间距从临近离心风扇一侧向转子另一侧逐渐增大。

8.根据权利要求6所述的双馈风力发电机，其特征在于：转子相邻两径向通风孔的间距从临近离心风扇的一侧向转子另一侧成递增的等差或等比数列。

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