CN213072364U - 一种风力发电机及用于风力发电机的通风冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机及用于风力发电机的通风冷却系统，用于风力发电机的通风冷却系统包括用以设于第一端盖和第二端盖端部之间的水冷机座，所述水冷机座用以对定子进行冷却，包括用以设于第一端盖或第二端盖外侧的第二冷却器，所述第二冷却器设有冷却器风机以实现与第一端盖和第二端盖的内部空间形成冷却循环风路。上述用于风力发电机的通风冷却系统在电机设置水冷机座的基础上，额外在电机外侧设置冷却器，有利于改善温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题，同时节省了高度空间，具有换热效果好、成本低和便于维护的特点。

Description

一种风力发电机及用于风力发电机的通风冷却系统

技术领域

本实用新型涉及电机冷却技术领域，特别涉及一种用于风力发电机的通风冷却系统。还涉及一种风力发电机。

背景技术

随着电机行业的迅速发展，高功率密度的电机已经得到了广泛普及。

随着电机容量的增大，电机损耗也会相应增大，电机的热点温升限制成为电机设计的主要瓶颈。相比功率等级小电机而言，大型电机体积较大，高度空间较为紧张，有效降低高度空间也是大型风力发电机冷却系统设计所需考虑的重要环节。请参考图2和图3，图2中的电机采用水冷机座6对定子2直接冷却，通过空气间接冷却转子7，内部绕组温升不均匀，电机下半部分冷却效果差，对转子永磁体的冷却效果难以保障；图3中的第一冷却器12布置在电机的上方，需要较大的高度空间，维护不便，同样存在温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题。

因此，如何能够提供一种解决温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题、节省高度空间、换热效果好、成本低、便于维护的用于风力发电机的通风冷却系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于风力发电机的通风冷却系统，在电机设置水冷机座的基础上，额外在电机外侧设置冷却器，有利于改善温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题，同时节省了高度空间，具有换热效果好、成本低和便于维护的特点。本实用新型的另一目的是提供一种风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于风力发电机的通风冷却系统，包括用以设于第一端盖和第二端盖端部之间的水冷机座，所述水冷机座用以对定子进行冷却，包括用以设于第一端盖或第二端盖外侧的第二冷却器，所述第二冷却器设有冷却器风机以实现与第一端盖和第二端盖的内部空间形成冷却循环风路。

优选地，所述冷却循环风路包括用以靠近第一端盖内圆布设的冷风进口以及用以靠近第一端盖外圆布设的热风出口。

优选地，所述冷却循环风路包括用以靠近第一端盖内圆布设的热风出口以及用以靠近第一端盖外圆布设的冷风进口。

优选地，包括用以设于第一端盖和第二端盖的内部空间的挡风环，所述挡风环用以隔断第一端盖外圆和第一端盖内圆。

优选地，所述冷风进口包括用以布设于下部的第一进口和第二进口，所述热风出口包括用以布设于中部两边的第一出口和第二出口，所述第一进口连通所述第一出口，所述第二进口连通所述第二出口。

优选地，所述第二冷却器用以设于第一端盖外侧的下部。

本实用新型的另一目的是提供一种风力发电机，包括如上述任一项所述的用于风力发电机的通风冷却系统。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的用于风力发电机的通风冷却系统包括水冷机座和第二冷却器，水冷机座设置于第一端盖和第二端盖之间，水冷机座位于电机的端部，第二冷却器设置于第一端盖或第二端盖的外侧，第二冷却器位于电机的一侧，该用于风力发电机的通风冷却系统由水冷机座之间对定子进行冷却，转子以空气作为介质间接进行冷却，在转子的冷却过程中，第二冷却器的冷却器风机形成冷却循环风路的压头，促进定子和转子之间的空气流动并进行冷却，保障转子永磁体的冷却，有利于改善温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题，同时节省了高度空间，具有换热效果好、成本低和便于维护的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图；

图2为第一种现有技术中的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图；

图3为第二种现有技术中的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图；

图4为图1中用于风力发电机的通风冷却系统的风路进出口的布置示意图。

其中：

1-第一端盖、2-定子、3-第一出水口、4-进水口、5-第二出水口、 6-水冷机座、7-转子、8-转子支架、9-第二端盖、10-轴承、11-转轴、 12-第一冷却器、13-第二冷却器、14-冷风进口、15-冷却器风机、16- 热风出口、17-挡风环、101-第一端盖外圆、102-第一端盖内圆、1401- 第一进口、1402-第二进口、1601-第一出口、1602-第二出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，其中，图1为本实用新型实施例提供的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图；图2为第一种现有技术中的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图；图3为第二种现有技术中的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图；图4为图1 中用于风力发电机的通风冷却系统的风路进出口的布置示意图。

在第一种具体的实施方式中，本实用新型所提供的用于风力发电机的通风冷却系统包括水冷机座6和第二冷却器13，水冷机座6设于第一端盖1和第二端盖9之间，水冷机座6位于风力发电机也即电机的端部，第二冷却器13设于第一端盖1或第二端盖9外侧，第二冷却器13位于电机的一侧；在冷却过程中，水冷机座6直接对定子2进行冷却，转子7以空气为介质间接进行冷却，第二冷却器13设有冷却器风机15，第二冷却器13与电机也即第一端盖1和第二端盖9的内部空间形成冷却循环风路，促进电机内部空间的空气流动和冷却效果，从而保障转子永磁体的冷却，有利于改善温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题，同时节省了高度空间，具有换热效果好、成本低和便于维护的特点。

需要强调的是，相较于图2所示的第一种现有技术中的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图，本实用新型相当于在现有技术的基础上，额外增设了第二冷却器13，从而保障转子永磁体的冷却，有利于改善温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题；相较于图3所示的第二种现有技术中的用于风力发电机的通风冷却系统的结构示意图，本实用新型的第二冷却器13与现有技术中第一冷却器12的风冷原理相同，相当于改变了冷却器的设置位置，从而节省高度空间，便于冷却器的维护，换热效果好，解决温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题。

需要说明的是，至于图2和图3所示中的结构，如第一端盖1、定子2、第一出水口3、进水口4、第二出水口5、水冷机座6、转子7、转子支架8、第二端盖9、轴承10、转轴11、第一冷却器12和其他未标明的结构，均属于现有技术，例如该种现有结构具有电机轴向短、直径大的特点，这里不再详细说明，可参照现有技术。

具体而言，第二冷却器13采用与现有技术中第一冷却器12相似的背包式冷却器，优选地设置于第一端盖1或第二端盖9外侧的下部，也就是说，第二冷却器13位于电机的下方位置，从而有效改善温升不均匀和下半部分冷却效果差的问题；而第一端盖1和第二端盖9为电机的后端盖和前端盖，第二冷却器13可选的设置在后端盖，对于在前端盖的设置，同应属于本实施例的说明范围。

在第一种现有技术中，电机采用水冷机座6，包括布置在电机正上方的第一出水口3、进水口4和第二出水口5，定子2通过水冷机座 6能直接冷却，转子7主要依靠转子7旋转，通过内风路的空气间接传递给水冷机座6，最终由水冷机座6内的冷却水带走。由于水道布置等因素，电机下半部分冷却效果会较上半部分减弱，电机内部绕组温升也不均匀。此外，对于大型电机而言，转速较低，功率较大，该技术方案下对转子永磁体的冷却效果难以保障。

在第二种现有技术中，第一冷却器12布置在电机的上方，能对电机内部的空气进行有效的冷却。第二种现有技术虽然较第一种现有技术能更有效的冷却永磁体，但需要较大的高度空间，也不方便对冷却器进行维护。此外，第一种现有技术和第二种现有技术都存在电机下半部分区域换热相比于电机上部分区域较弱、以及电机内部绕组温升不均匀的问题。

在一种具体的实施方式中，冷却循环风路包括内风路和风路进出口，内风路位于电机的内部，风路进出口位于电机的后端盖和第二冷却器13的连接处。其中，风路进出口包括冷风进口14和热风出口16，第一端盖1呈圆形环状，第一端盖内圆102为第一端盖1的内圆周部分，近第一端盖外圆101为第一端盖1的外圆周部分，冷风进口14 靠近第一端盖内圆102布设，热风出口16靠近第一端盖外圆101布设。

与此类似的，冷风进口14和热风出口16也可以对调设置，也就是说，热风出口16靠近第一端盖内圆102布设，冷风进口14靠近第一端盖外圆101布设，只需要改变冷却器风机安装方式即可实现。

在本实施例中，为了有效增强冷却循环风路的冷却与循环效果，避免空气流动的错杂紊乱，通过设置挡风环17划分冷却循环风路的冷风通道和热风通道。

具体而言，挡风环17设于电机中也即第一端盖1和第二端盖9 的内部空间，挡风环17隔断第一端盖外圆101和第一端盖内圆102，挡风环17的两端连接于转子支架8和第一端盖1。

在一种具体的实施方式中，冷风进口14包括用以布设于下部的第一进口1401和第二进口1402，热风出口16包括用以布设于中部两边的第一出口1601和第二出口1602，第一进口1401通过管道等连通第一出口1601，第二进口1402通过管道等连通第二出口1602。

具体而言，第一出口1601和第二出口1602布置在9点钟与3点钟方向，第一进口1401和第二进口1402则分别布置在5点钟与7点钟方向。除此以外，还可采用其他数量的出进口的设置方式、其他左右对称、上下对称或不规则的设置方式，还可采用第二冷却器13布置在电机绕组热点对应位置的设置方式，同应属于本实施例的说明范围。

除此以外，第二冷却器13还可做成整体式或分体式的设置方式，进而设置在电机的第一端盖1上。

在本实施例的具体使用过程中，定子2的热量主要由作为定子水夹克的水冷机座6带走，转子7的热量则主要通过安装在第一端盖1 的采用背包式冷却器的第二冷却器13带走。定子水夹克水流方向先由上至下再由下至上，整个流动的路径如图1中的虚箭头所示。内风路主要是通过转子7与冷却器风机15串联，形成内风路的压头。在挡风环17的作用下，冷却后的空气从靠近第一端盖内圆102的位置进入电机，先经过转子支架8发生转弯，然后经过定子2和转子7之间的气隙，被加热后的空气从靠近第一端盖外圆101的位置流出，整个流动的路径如图1中的实箭头所示。

再次强调的是，本实用新型采用组合水冷机座6和第二冷却器13 的冷却方式，一方面能对定子2的定子绕组和定子铁心进行较好的冷却；另一方面，也保障了转子7的转子永磁体的冷却，避免出现高温退磁的现象。由于第二冷却器13安装在第一端盖1偏下位置，有利于改善由水冷机座6水流方向造成的电机内部绕组温升不均匀的问题，降低热点温升，提供更大的温升余量，不仅便于维护，也节省了高度空间，可以间接降低机舱的制造成本。

同时，该用于风力发电机的通风冷却系统尤其适用于大型风力发电机，是一种半直驱风力电机冷却系统，具有结构紧凑、现场维护简便、换热效果较好、生产制造成本低的特点。

本实用新型的另一目的是提供一种风力发电机，包括上述用于风力发电机的通风冷却系统，应具有上述用于风力发电机的通风冷却系统的全部有益效果，这里不再一一赘述；除此以外，至于第一端盖1、定子2、第一出水口3、进水口4、第二出水口5、水冷机座6、转子7、转子支架8、第二端盖9、轴承10、转轴11、第一冷却器12和其他未标明的结构，均属于现有技术，这里不再详细说明，可参照现有技术。

同时，该风力发电机尤其是指大型风力发电机。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的风力发电机及用于风力发电机的通风冷却系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于风力发电机的通风冷却系统，包括用以设于第一端盖(1)和第二端盖(9)端部之间的水冷机座(6)，所述水冷机座(6)用以对定子(2)进行冷却，其特征在于，包括用以设于第一端盖(1)或第二端盖(9)外侧的第二冷却器(13)，所述第二冷却器(13)设有冷却器风机(15)以实现与第一端盖(1)和第二端盖(9)的内部空间形成冷却循环风路。

2.根据权利要求1所述的用于风力发电机的通风冷却系统，其特征在于，所述冷却循环风路包括用以靠近第一端盖内圆(102)布设的冷风进口(14)以及用以靠近第一端盖外圆(101)布设的热风出口(16)。

3.根据权利要求1所述的用于风力发电机的通风冷却系统，其特征在于，所述冷却循环风路包括用以靠近第一端盖内圆(102)布设的热风出口(16)以及用以靠近第一端盖外圆(101)布设的冷风进口(14)。

4.根据权利要求2所述的用于风力发电机的通风冷却系统，其特征在于，包括用以设于第一端盖(1)和第二端盖(9)的内部空间的挡风环(17)，所述挡风环(17)用以隔断第一端盖外圆(101)和第一端盖内圆(102)。

5.根据权利要求2所述的用于风力发电机的通风冷却系统，其特征在于，所述冷风进口(14)包括用以布设于下部的第一进口(1401)和第二进口(1402)，所述热风出口(16)包括用以布设于中部两边的第一出口(1601)和第二出口(1602)，所述第一进口(1401)连通所述第一出口(1601)，所述第二进口(1402)连通所述第二出口(1602)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于风力发电机的通风冷却系统，其特征在于，所述第二冷却器(13)用以设于第一端盖(1)外侧的下部。

7.一种风力发电机，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的用于风力发电机的通风冷却系统。

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