CN205992834U - 用于电机的热交换器、电机的冷却单元、电机及风力涡轮机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于电机(2)的热交换器(1)，其中，热交换器(1)包括壳体(6)和管束(3)。管束(3)包括位于壳体(6)内的、沿热交换器的长度方向(L)在壳体(6)的第一端部(8)与第二端部(9)之间延伸的多个管(7)。壳体(6)包括顶壁(10)、沿热交换器的宽度方向(W)延伸的端壁(11a‑11b)、沿热交换器的长度方向(L)延伸的第一侧壁(12a)和第二侧壁(12b)、以及底部框架(13)。在壳体的第一侧壁(12a)与管束的侧部(16)之间是用于接纳一个或更多个冷却流体循环装置(5)的安装空间(4)。本申请还涉及一种电机的冷却单元、电机以及风力涡轮机。

Description

用于电机的热交换器、电机的冷却单元、电机及风力涡轮机

技术领域

本实用新型涉及用于电机的热交换器。

背景技术

电机由于机械损失、磁损失以及电损失而在电机的各个部分中产生热。这种过量的热必须被去除。所述热通常被传递至冷却流体，冷却流体在电机内循环并且随后在单独的冷却单元中被冷却，在这之后冷却流体返回至电机。

在如风力涡轮发电机系统的应用中，空间是非常宝贵的。风力涡轮机机舱具有紧凑的尺寸并且对冷却单元及冷却单元的热交换器的尺寸有要求。

用于冷却电机的热交换器通常安装在电机的顶部上，因而增大了风力涡轮发电机的总高度。电机的冷却流体循环通常还需要风扇或泵以增强热交换器中的冷却流体循环。这些风扇或泵也增大了机舱中所需的自由高度。

用于电机的热交换器的前述解决方案的缺陷在于热交换器对空间和自由高度的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷并且提供一种用于电机的紧凑的热交换器，以解决现有设备的热交换器对空间和自由高度的要求。本实用新型另外的目的是提供能够解决现有设备的热交换器对空间和自由高度的要求的电机的冷却单元、电机及风力涡轮机。

此目的通过下述热交换器、用于电机的冷却单元、电机和风力涡轮机来实现。

本实用新型的一方面提供了用于电机的热交换器，热交换器包括 壳体和管束。管束包括位于壳体内的多个管，所述多个管沿热交换器的长度方向在壳体的第一端部与第二端部之间延伸。壳体包括顶壁、沿热交换器的宽度方向延伸的端壁、沿热交换器的长度方向延伸的第一侧壁和第二侧壁、以及底部框架。在壳体的第一侧壁与管束的侧壁之间是用于接纳一个或更多个冷却流体循环装置的安装空间。

本实用新型的另一方面提供了用于电机的冷却单元，所述冷却单元包括上述热交换器，所述热交换器包括用于将外部冷却流体传输至所述多个管中的外部风扇单元。

本实用新型的再一方面提供了电机，所述电机包括所述的热交换器，所述热交换器安装在所述电机的顶部上并且借助于所述底部框架而附接至所述电机的框架。

本实用新型的又一方面提供了风力涡轮机，其包括所述电机。

本实用新型的优点在于其减小了热交换器所需的空间和自由高度。

在本申请的其他方面公开了本实用新型的一些优选实施方式。

附图说明

在下文中将参照附图通过优选的实施方式对本实用新型进行更详细的描述，在附图中：

图1示出了连接至电机的热交换器的端视图；

图2示出了连接至电机的热交换器的侧视图；

图3示出了连接至电机的热交换器的俯视图。

具体实施方式

图1示出了连接至电机2的热交换器1的端视图。在图1中，热交换器的端壁被移除以更好地图示在热交换器壳体6内的管束3、安装空间4和冷却流体循环装置5的布置。

热交换器1包括壳体6和管束3。管束3包括位于壳体6内的多 个管7，所述多个管7沿热交换器的长度方向L在壳体6的第一端部8与第二端部9之间延伸。管的外表面可以是例如带有翅片的，以增强管表面与流过管表面的冷却流体之间的热传递。壳体6包括顶壁10、沿热交换器的宽度方向w延伸的端壁11、沿热交换器的长度方向L延伸的第一侧壁12a和第二侧壁12b、以及底部框架13。在壳体中流过所述多个管7的冷却流体14、即内部冷却流体14通过形成于底部框架中的一个或更多个开口穿过底部框架13而进入和离开。流入多个管7中的外部冷却流体15通过第一端壁11a而进入并且通过一个或更多个开口穿过第二端壁11b而离开。

在壳体的第一侧壁12a与管束的侧部16之间是安装空间4。安装空间从热交换器的第一端部8延伸至第二端部9。在图1中，管束的在更靠近底部框架13的区域中的宽度w3比管束的在更靠近顶壁10的区域中的宽度w3宽，从而在壳体的第一侧壁12a与管束的侧部16之间产生了安装空间17。然而，管束的宽度w3也可以保持恒定或者在高度方向上变化。管束3优选地延伸至热交换器1的第二侧壁12b以使壳体6内的多个管7的热传递表面最大。

安装空间4的竖向下部部分邻接多个管7和第一侧壁12a。管束3在安装空间4的竖向下部部分下方沿宽度方向w延伸至第一侧壁12a。还可能的是，管束3在安装空间4的竖向下部部分下方未沿宽度方向w延伸至第一侧壁12a，使得安装空间4的下部朝向底部框架13敞开。

安装空间4可以包括冷却流体循环装置5的一个或更多个安装位置17，从而具有用于冷却流体循环装置5的安装面。

管束的高度h2比壳体的内部高度h1小。管束的高度h2优选地在竖向方向y上为壳体的内部高度h1的50％至80％。管束的高度h2也可以布置成延伸至水平挡板23c。热交换器1的上部被留出而没有成排布置的多个管7，从而产生用于冷却流体14沿热交换器的长度方向L到达一个或更多个冷却流体循环装置5的自由通道。

壳体的在顶壁区域中的宽度w2可以比壳体的在底部框架区域中的宽度w1大5％至25％。壳体在热交换器1的上部中在壳体6的第一侧壁12a侧上的更大的宽度为安装一个或更多个冷却流体循 环装置5提供了更多的空间。在附图中，风扇轮19放置于具有8％至15％的更大宽度的顶壁区域，并且风扇马达20放置于其中壳体的宽度w比顶壁10区域的宽度小的中间区域。

用于热交换器的电机2的冷却流体14、15通常是气体和/或液体，例如空气和水。用作风力涡轮发电机的电机2经常将空气用作电机内的、即在内部循环中的冷却流体14，并且将空气或水用作外部循环中的外部冷却流体15，该外部冷却流体15对内部循环的空气进行冷却。因而，流过壳体内的管的冷却流体14是气体，并且在管内流动的外部冷却流体15是气体或液体。在热交换器1中，冷却流体14通过管壁将热传递至外部冷却流体15并且冷却下来。

在附图中，冷却流体循环装置5是包括风扇马达20和风扇轮19的风扇18。风扇18安装在安装空间4中并且风扇的风扇轮19在竖向方向y上定位在风扇马达20的上方。风扇轮19的入口在竖向方向y上位于多个管7的上方。风扇轮19可以直接地连接至电动马达20的轴。

热交换器1可以安装在电机2上的顶部上。示出的电机2具有对称的冷却流体循环，其中，冷却流体从电机2的两端进入电机2，并且在电机中，已加热的冷却流体从电机2的中间部分离开。热交换器1通过底部框架13附接至电机的框架21。

电机可以包括位于电机的框架21上的侧安装式接线盒22。因而，接线盒22和热交换器的第一侧壁12a优选地在电机2和热交换器1的组件的同一侧上。这种布置是有利的，因为可以通过使用为接线盒22提供的相同的狭小通道和其他结构来执行冷却流体循环装置5的维修和可能的替换。

图2示出了连接至电机2的热交换器1的侧视图。为了清楚起见，在将第一侧壁12a移除的情况下示出了热交换器1并且管束3呈现为透明的正方形。

热交换器1包括位于壳体内的挡板23a-23c，其中，挡板23a-23c将热交换器划分成(多个)部段。挡板23a-23c还可以设计成对管进行支承，但是挡板23a-23c可以仅用作冷却流体流14导向件。挡板23a-23c布置成形成用于冷却流体流14的流体通道。

图2中示出的热交换器包括在热交换器的长度方向L上以一定距离彼此间隔开的挡板23a-23b。两个入口挡板23a位于两个安装位置17之间、即位于冷却流体循环装置5之间，从而在热交换器1的中间部分中形成冷却流体入口流动通道。冷却流体入口流动通道从底部框架13延伸至多个管7的上方。

两个出口挡板23b位于两个安装位置17的侧部上，即位于冷却流体循环装置5之间，两个出口挡板23b面向热交换器1的第一端部8和第二端部9。位于热交换器1的中间部分中的入口挡板23a和位于热交换器1的第一端部8区域部分和第二端部9区域部分处的出口挡板23b在热交换器的竖向方向y上形成了冷却流体出口流动通道。

在安装位置17的上方设置有水平挡板23c，水平挡板23c具有用于冷却流体流14的开口。水平挡板23c和顶壁10在热交换器的长度方向L上形成了冷却流体通道。水平挡板23c优选地在第一侧壁12a与第二侧壁12b之间延伸并且附接至入口挡板23a和出口挡板23b，从而产生了用于冷却流体出口流动通道的盖。

小箭头和大箭头指示冷却流体14的流动方向。风扇18构造成通过形成于热交换器1的中间部分中的冷却流体入口流动通道而吸入冷却流体14。冷却流体14在其流过多个管7时在入口流动通道中进行冷却。冷却流体14还在热交换器1的上部中通过冷却流体通道沿热交换器的长度方向L朝向壳体的端部8、9而被吸入。接着，冷却流体14经由风扇轮19的入口进入风扇轮19并且被推动通过形成于热交换器1的第一端部8区域部分和第二端部9区域部分处的冷却流体出口流动通道。

风扇轮19的出口可以构造成沿管束的宽度方向w朝向管束3吹冷却流体14。

图3图示了热交换器的俯视图。图3中的圆圈表示位于安装位置17中的冷却流体循环装置5。两个冷却流体循环装置5沿热交换器的长度方向L一个接一个地定位。冷却流体循环装置5位于热交换器1的在热交换器的宽度方向w上的同一半部中。

热交换器1和用于将外部冷却流体15传输至多个管7中的外部 风扇单元24形成了电机2的冷却单元。在附图中，外部冷却流体15的流动方向是从热交换器的第一端部8至第二端部9，其中，第一端部与电机2的驱动端侧对应，并且第二端部与电机2的非驱动端对应。外部风扇单元24位于热交换器1的第二端部9附近。然而，外部冷却流体15的流动方向也可以从热交换器1的第二端部9至热交换器1的第一端部8，并且外部风扇单元24可以位于热交换器1的第一端部8附近或第二端部9附近。

以虚线示出了位于一个安装位置17上方的水平挡板23c。

电机2在附图中是风力涡轮发电机，该风力涡轮发电机可以放置在风力涡轮机的机舱中并用以将机械动力转换成电力。

在附图中，外部冷却流体15是气体，例如空气。如果在管束中流动的外部冷却流体15是液体，则冷却单元包括用于将外部冷却流体15传输至多个管7中的外部泵单元。在将液体作为外部冷却流体15的情况下，优选的是多个管7包括双管，其中，主管被插入到副管中。如果主管开始泄漏，则泄漏的外部冷却流体15在主管与副管之间流动进入泄漏收集空间中，并且该泄漏保持与在壳体中流动的冷却流体是分开的。

在用于制造用于电机2的热交换器1的方法中，制造热交换器壳体6，热交换器壳体6包括顶壁10、沿热交换器的宽度方向w延伸的端壁11a-11b、沿热交换器的长度方向L延伸的侧壁12a-12b以及底部框架13。制造包括多个管7的管束3。多个管7布置在壳体6内并且布置成沿热交换器的长度方向L在壳体6的第一端部8与第二端部9之间延伸。在壳体6的第一侧壁12a与管束的侧部16之间设置有用于接纳一个或更多个冷却流体循环装置5的安装空间4。

用于电机2的热交换器1因冷却流体循环装置5位于壳体6内而是平坦的。可以从热交换器1的侧部12a对冷却流体循环装置5进行维修和可能的替换。由于在维修期间不需要将冷却流体循环装置5抬起，使得热交换器1的上方的所需自由高度被最小化。热交换器1适于安装在例如风力涡轮机的机舱中。热交换器1适用于需要冷却单元及其热交换器1的紧凑尺寸的其他应用。

对本领域的技术人员而言将是明显的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实现本实用新型的概念。本实用新型及其实施方式不限于以上描述的示例而是可以在权利要求的范围内变化。

部件列表：1热交换器、2电机、3管束、4安装空间、5冷却流体循环装置、6壳体、7多个管、8第一端部、9第二端部、10顶壁、11a第一端壁、11b第二端壁、12a第一侧壁、12b第二侧壁、13底部框架、14冷却流体流、15外部冷却流体流、16管束的侧部、17安装位置、18风扇、19风扇轮、20风扇马达、21电机框架、22接线盒、23a-23c挡板、24外部风扇单元。

h1壳体的内部高度、h2管束的高度、L热交换器的长度、w热交换器的宽度、w1壳体在底部框架处的宽度、w2壳体的宽度、w3管束的宽度、y竖向方向。

Claims (19)

1.一种用于电机(2)的热交换器(1)，其中，所述热交换器(1)包括壳体(6)和管束(3)，所述管束(3)包括位于所述壳体(6)内的多个管(7)，所述多个管(7)沿所述热交换器的长度方向(L)在所述壳体(6)的第一端部(8)与第二端部(9)之间延伸，所述壳体(6)包括顶壁(10)、沿所述热交换器的宽度方向(w)延伸的端壁(11a-11b)、沿所述热交换器的所述长度方向(L)延伸的第一侧壁(12a)和第二侧壁(12b)、以及底部框架(13)，其特征在于，在所述壳体的第一侧壁(12a)与所述管束的侧部(16)之间是用于接纳一个或更多个冷却流体循环装置(5)的安装空间(4)。

2.根据权利要求1所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述冷却流体循环装置(5)是风扇(18)，所述风扇(18)包括风扇马达(20)和风扇轮(19)。

3.根据权利要求2所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述风扇(18)安装在安装空间(4)中，其中，所述风扇(18)的所述风扇轮(19)在竖向方向(y)上定位在所述风扇马达(20)的上方。

4.根据权利要求3所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述风扇轮(19)的入口在竖向方向(y)上位于所述多个管(7)的上方。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述热交换器(1)包括两个冷却流体循环装置(5)，所述两个冷却流体循环装置(5)在所述热交换器的沿所述热交换器的所述宽度方向(w)的同一半部中沿所述热交换器的所述长度方向(L)一个接一个地定位。

6.根据权利要求2至4中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述热交换器(1)包括挡板(23a-23b)和两个冷却流体循 环装置(5)，所述挡板(23a-23b)在所述热交换器的所述长度方向(L)上以一定距离彼此间隔开，在所述冷却流体循环装置(5)之间定位有至少两个入口挡板(23a)，从而形成沿所述热交换器的竖向方向(y)的冷却流体入口流动通道。

7.根据权利要求6所述的用于电机的热交换器，其特征在于，在所述冷却流体循环装置(5)的面向所述热交换器(1)的所述第一端部(8)和所述第二端部(9)的侧部上定位有至少两个出口挡板(23b)，并且所述至少两个入口挡板(23a)和所述至少两个出口挡板(23b)形成沿所述热交换器的所述竖向方向(y)的冷却流体出口流动通道。

8.根据权利要求7所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述风扇(18)构造成通过形成在所述热交换器(1)的中间部分中的所述冷却流体入口流动通道而吸入冷却流体(14)并且通过形成在所述热交换器(1)的所述第一端部(8)区域部分和所述第二端部(9)区域部分处的所述冷却流体出口流动通道而吹出所述冷却流体(14)。

9.根据权利要求2至4、7和8中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述风扇(18)的出口构造成沿所述管束的所述宽度方向(w)朝向所述管束(3)吹出所述冷却流体(14)。

10.根据权利要求1至4、7和8中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述管束的高度(h2)在竖向方向(y)上是所述壳体的内部高度(h1)的50％-80％。

11.根据权利要求1至4、7和8中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述管束的在更靠近所述底部框架(13)的区域中的宽度(w3)比所述管束的在更靠近所述顶壁(10)的区域中的宽度宽。

12.根据权利要求1至4、7和8中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述管束(3)在所述安装空间(4)的竖向下部部分的下方沿所述宽度方向(w)延伸至所述第一侧壁(12a)。

13.根据权利要求1至4、7和8中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述壳体的在所述顶壁区域中的宽度(w2)比所述壳体的在所述底部框架(13)区域中的宽度(w1)大5％-25％。

14.根据权利要求1至4、7和8中的任一项所述的用于电机的热交换器，其特征在于，所述多个管(7)包括双管，在所述双管中，主管被插入到副管中。

15.一种电机的冷却单元，所述冷却单元包括根据前述权利要求中的任一项所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器(1)包括用于将外部冷却流体传输至所述多个管(7)中的外部风扇单元(24)。

16.一种电机，所述电机包括根据权利要求1至14中的任一项所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器(1)安装在所述电机(2)的顶部上并且借助于所述底部框架(13)而附接至所述电机的框架。

17.根据权利要求16所述的电机，其特征在于，所述电机(2)包括位于所述电机(2)的框架上的侧安装式接线盒(22)，并且所述接线盒(22)和所述热交换器(1)的所述第一侧壁(12a)位于热交换器(1)与所述电机(2)的组件的同一侧上。

18.根据权利要求16至17中的任一项所述的电机，其特征在于，所述电机(2)包括风力涡轮发电机。

19.一种包括根据权利要求16至18中的任一项所述的电机的风力涡轮机。