CN219268657U - 一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构 - Google Patents
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Abstract
一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构包括电机定子、电机转轴、固定螺栓、制动器、旋转编码器、散热风扇和保护罩及散热风道，散热风扇安装在电机转轴的最外端，旋转编码器的一侧设置有散热风扇，固定螺栓设置在旋转编码器和散热风扇之间并将旋转编码器安装固定在电机转轴上；保护罩及散热风道设置在电机本体一端外侧；本实用新型解决了现有永磁同步电机技术中依靠空气自然对流散热慢的问题，加快了电机表面空气对流，在电机长时温升性能上得到有效提高；将转轴安装上离心风扇，改善现有电机表面散热，以达到更好的带载输出性能。
Description
技术领域
本实用新型属于风电变桨系统永磁同步电机应用技术领域，具体涉及一种用风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构。
背景技术
风力发电机组大兆瓦机组推出速度不断加快，伴随着叶片的加长，对应到变桨系统所需要提供的输出能力也在不断提出新的要求。变桨电机作为变桨系统的主要输出执行机构，具有瞬时峰值力矩大、换向频繁、额定温升低等苛刻特征，为此进行变桨电机输出能力提升与温升优化进行研究，在现有自然空冷方案上提出一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，改善变桨电机长期运行的温升，使电机能够更适应未来大兆瓦风电机组的变桨应用需求。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，解决了现有风电变桨永磁同步电机技术中依靠自然空气对流冷却方式进行散热，表面温度过高而导致电机设计规格过大的问题。
本实用新型采用如下的技术方案。
一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，包括电机转轴、电机定子、保护罩及散热风道、制动器、旋转编码器、固定螺栓和散热风扇，所述电机壳体内部设置有电机转轴，电机转轴的外侧套接设置有电机定子，电机定子与电机壳体内壁固定连接；所述散热风扇安装在电机转轴的最外端，旋转编码器的一侧设置有散热风扇，固定螺栓设置在旋转编码器和散热风扇之间并将旋转编码器安装固定在电机转轴上，旋转编码器的另一侧设置有制动器；所述保护罩及散热风道设置在电机本体一端外侧。
优选的，所述散热风扇安装在电机转轴上后与电机转轴一起旋转。
优选的，所述散热风扇可采用硬连接方式安装在电机转轴上，散热风扇的安装位置的电机轴径受旋转编码器孔径的影响，散热风扇的安装位置的电机轴径小于制动器安装位置的电机轴径。
优选的，散热风扇通过过盈装配的硬连接方式与电机转轴相连，或通过螺钉紧固的硬连接方式与电机转轴相连。
优选的，所述散热风扇采用离心式风扇结构。
优选的，所述散热风扇左侧的旋转编码器通过固定螺栓安装于电机转轴上，采用螺母拧紧的方式进行紧固。
优选的，所述旋转编码器的紧固方式为在电机转轴上加工螺纹，在旋转编码器转子突出位置进行螺母涂抹螺纹胶方式压紧，然后在固定螺栓右侧安装散热风扇，将散热风扇与旋转编码器进行隔离。
优选的，所述保护罩及散热风道采用平行电机本体方向，包裹在电机四周，长度覆盖在电机本体一半。
优选的，所述旋转编码器右端设置密封防护罩。
优选的，所述电机转轴两端贯穿电机壳体内壁且左侧延伸至电机壳体外部。
本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型解决了现有风电变桨永磁同步电机技术中依靠自然空气对流冷却方式进行散热，表面温度过高而导致电机设计规格过大的问题；解决了原电机依靠空气自然对流散热慢问题，加快了电机表面空气对流，在电机长时温升性能上得到有效提高，本实用新型是在原永磁同步电机基础上，将转轴安装上离心风扇，改善现有电机表面散热，以达到更好的带载输出性能。
附图说明
图1为一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构的结构示意图；
图中：
1-电机转轴；2-电机定子；3-保护罩及散热风道；4-制动器；5-旋转编码器；6-固定螺栓；7-散热风扇。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征设置在另外(一个或多个)元件的“上”、“下”、“左”、“右”时，其不仅能够固定在另外(一个或多个)元件“上”、“下”“左”、“右”，也可以通过中间元件间接固定在另外(一个或多个)元件“上”、“下”“左”、“右”。
除非另有规定或说明，术语“连接”、“设置”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
如图1所示，一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，包括电机转轴1、电机定子2、保护罩及散热风道3、制动器4、旋转编码器5、固定螺栓6和散热风扇7；电机壳体内部通过轴承转动设置有电机转轴1，电机转轴1两端贯穿电机壳体内壁且左侧延伸至电机壳体外部，电机转轴1的外侧左部套接设置有电机定子2，电机定子2与电机壳体内壁固定连接；散热风扇7安装在电机转轴1的最右端，旋转编码器5设置在散热风扇7的左侧，固定螺栓6设置在旋转编码器5和散热风扇7之间并将旋转编码器5安装在电机转轴1上，制动器4设置在旋转编码器5的左侧；保护罩及散热风道3固定在电机本体右端外侧，包裹在电机本体四周，沿与电机本体平行方向包裹电机本体。
散热风扇7设置在电机转轴1的最右端，并通过卡簧将散热风扇7安装电机转轴1上，散热风扇7安装位置的电机轴径受旋转编码器5的孔径影响，散热风扇7的安装位置的电机轴径小于制动器4安装位置的电机轴径，能够在风电变桨小功率永磁同步电机上满足简便非金属风扇的装配要求。散热风扇7左侧的旋转编码器5采用固定螺栓6通过螺母拧紧的方式进行紧固，即在电机转轴1上加工螺纹，在旋转编码器5转子突出位置通过螺母涂抹螺纹胶的方式进行压紧，然后在固定螺栓6右侧安装散热风扇7，以此将散热风扇7与旋转编码器5进行隔离，避免散热风扇7高速正反转过程中对旋转编码器5起到回松的影响。散热风扇7通过硬连接安装在电机转轴1上后与电机转轴1一起旋转，使得空气通过保护罩及散热风道3流经电机外壳，产生空气对流，加快电机表面热量排出，改善变桨电机长时温升性能。
一种优选但非限制性的实施例，散热风扇7的可采用过盈装配或螺钉紧固两种硬连接方式安装在电机转轴1上，过盈装配主要是选择合适的电机转轴1与散热风扇7连接的配合尺寸，使得电机转轴1外径尺寸较散热风扇7孔内径尺寸大，以此达到散热风扇7固定，装配过程一般有热套(将散热风扇7加热到一定温度使得散热风扇7孔内径大于电机转轴1外径尺寸后安装)或冷套(将电机转轴1进行冷冻到一定温度使得电机转轴1外径尺寸小于散热风扇7孔内径后安装)两种；螺钉紧固结构在电机转轴1加工出非圆结构，散热风扇7内孔也对应为非圆结构，并带螺纹孔，通过散热风扇7与电机转轴1的非圆结构配合并在内孔上安装螺钉旋紧顶在电机转轴1平面上起到紧固作用。
由于风电变桨电机需要频繁调整叶片角度，变桨电机存在正转反转两种工况，变桨电机需要频繁切换旋转方向，故在一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构中散热风扇7采用了离心式风扇，并通过保护罩及散热风道3进行空气引流，形成顺畅的通风风道对风电变桨小功率永磁同步电机进行空冷散热。其中保护罩及散热风道3采用平行电机本体方向，包裹在电机四周，长度大约覆盖在电机本体一半，以此达到更好的散热效果，在风电变桨应用领域对电机防护等级有特殊要求，需要在引入散热风扇7结构后不破坏变桨电机整体的防护性能，对电机风扇进行了防护结构设计。
一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，增加散热风扇7、保护罩及散热风道3后使得制动器4和旋转编码器5暴露在外部环境中，因此在旋转编码器5右端增加密封防护罩进行隔绝，通过密封结构设计可以使得增加散热风扇7后电机整体防护等级不降低。
本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型解决了现有风电变桨永磁同步电机技术中依靠自然空气对流冷却方式进行散热，表面温度过高而导致电机设计规格过大的问题；解决了原电机依靠空气自然对流散热慢问题，加快了电机表面空气对流，在电机长时温升性能上得到有效提高；本实用新型是在原永磁同步电机基础上，将转轴安装上离心风扇，改善现有电机表面散热，以达到更好的带载输出性能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，包括电机壳体、电机转轴(1)、电机定子(2)、保护罩及散热风道(3)、制动器(4)、旋转编码器(5)、固定螺栓(6)和散热风扇(7)，其特征在于：
所述电机壳体内部设置有电机转轴(1)，电机转轴(1)的外侧套接设置有电机定子(2)，电机定子(2)与电机壳体内壁固定连接；
所述散热风扇(7)安装在电机转轴(1)的最外端，旋转编码器(5)的一侧设置有散热风扇(7)，固定螺栓(6)设置在旋转编码器(5)和散热风扇(7)之间并将旋转编码器(5)安装固定在电机转轴(1)上，旋转编码器(5)的另一侧设置有制动器(4)；
所述保护罩及散热风道(3)设置在电机本体一端外侧。
2.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述散热风扇(7)安装在电机转轴(1)上后与电机转轴(1)一起旋转。
3.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述散热风扇(7)可采用硬连接方式安装在电机转轴(1)上，散热风扇(7)的安装位置的电机轴径受旋转编码器(5)孔径的影响，散热风扇(7)的安装位置的电机轴径小于制动器(4)安装位置的电机轴径。
4.根据权利要求3所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
散热风扇(7)通过过盈装配的硬连接方式与电机转轴(1)相连，或通过螺钉紧固的硬连接方式与电机转轴(1)相连。
5.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述散热风扇(7)采用离心式风扇结构。
6.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述散热风扇(7)左侧的旋转编码器(5)通过固定螺栓(6)安装于电机转轴(1)上，采用螺母拧紧的方式进行紧固。
7.根据权利要求6所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述旋转编码器(5)的紧固方式为在电机转轴(1)上加工螺纹，在旋转编码器(5)转子突出位置进行螺母涂抹螺纹胶方式压紧，然后在固定螺栓(6)右侧安装散热风扇(7)，将散热风扇(7)与旋转编码器(5)进行隔离。
8.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述保护罩及散热风道(3)采用平行电机本体方向，包裹在电机四周，长度覆盖在电机本体一半。
9.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述旋转编码器(5)右端设置密封防护罩。
10.根据权利要求1所述的一种风电变桨小功率永磁同步电机的散热结构，其特征在于：
所述电机转轴(1)两端贯穿电机壳体内壁且左侧延伸至电机壳体外部。
Priority Applications (1)
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