ES2968367T3

ES2968367T3 - Conjunto de estátor, motor que tiene el mismo y conjunto de generador de energía eólica

Info

Publication number: ES2968367T3
Application number: ES19859897T
Authority: ES
Inventors: Shengjun Ma
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2024-05-09
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: EP3767790C0; EP3767790A4; CN110635589A; AU2019339973A1; EP3767790B1; US20210017965A1; AU2019339973B2; WO2020052467A1; EP3767790A1; US11384741B2; CN110635589B

Abstract

La presente divulgación se refiere a un conjunto de estator, un motor que lo tiene y un conjunto generador de energía eólica. El conjunto de estator comprende un núcleo de hierro de estator, un soporte de estator que soporta el núcleo de hierro de estator y un transportador de flujo de aire configurado para transportar un primer flujo de aire frío a lo largo de la dirección radial del núcleo de hierro de estator a una superficie lateral radial del núcleo de hierro de estator. opuesto a un lado del entrehierro. La realización de la presente divulgación permite el enfriamiento del otro lado del estator opuesto al entrehierro durante el funcionamiento del motor, de modo que dos lados radiales del estator se enfríen al mismo tiempo. De este modo, se reduce la expansión y deformación del núcleo de hierro del estator, se evita que se estreche el entrehierro, se protegen los polos magnéticos contra el horneado por la alta temperatura del estator y se prolonga la vida útil del motor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de estátor, motor que tiene el mismo y conjunto de generador de energía eólica

Campo

La presente solicitud se refiere al campo técnico de máquinas eléctricas, y en particular a conjuntos de estátor que tienen una estructura de ventilación de enfriamiento, una máquina eléctrica que tiene el conjunto de estátor, y una turbina eólica que tiene el conjunto de estátor.

Antecedentes

En la tecnología convencional, el elemento de fuente de calor de la máquina eléctrica generalmente se enfría introduciendo el medio de enfriamiento en el entrehierro entre el estátor y el rotor. Para maquinaria rotativa eléctrica grande tal como turbinas eólicas, la transferencia de calor de convección forzada generalmente se realiza a la fuente de calor como los devanados, y se fuerza el medio de enfriamiento, mediante maquinaria de fluido (tal como un ventilador) de alta potencia, a gran escala (es decir, diámetros de impulsor grandes), para entrar en el entrehierro entre el estátor y el rotor o el canal de ventilación radial del devanado de núcleo de estátor. Por un lado, la manera de enfriamiento de introducir el flujo de aire frío en el entrehierro no puede evitar por completo la expansión y deformación del estátor; por otro lado, el transporte de fluido del medio de enfriamiento y el ruido inducido por el viento del flujo de aire provocan impactos graves en los seres vivos en el entorno natural, que está prohibido por las regulaciones orgánicas.

Además, en la tecnología convencional, cuando la turbina eólica se enfría, un intercambiador de calor de tipo pared de división está dispuesto en la góndola, para enfriar las superficies de generación de calor en la cámara de circulación interna con la ayuda del flujo de aire ambiental de la circulación externa, y el ventilador de tiro inducido conduce fuera el fluido que se enfría por el intercambiador de calor y difunde el fluido 360 grados en el espacio de la porción de cola de la góndola. Sin embargo, en esta manera de enfriamiento, las pérdidas de resistencia por fricción y resistencia local a lo largo son grandes, lo que restringe la tasa de intercambio de calor de la etapa de generación de calor dentro de la máquina eléctrica, y, por lo tanto, los riesgos de un gran aumento de temperatura y una amenaza contra el rendimiento estable de los polos magnéticos permanentes todavía existen en la estructura clave dentro de la máquina eléctrica, es decir, la estructura de aislamiento.

El documento EP 3252930 A1 da a conocer un estátor de un generador eólico de accionamiento directo de imanes permanentes que incluye un soporte de estátor, un núcleo de hierro de estátor dispuesto alrededor de una pared periférica exterior del soporte de estátor, y una placa de presión de diente de lado de pala provista en una cara de extremo axial en el lado de pala, del núcleo de hierro de estátor.

El documento EP 3226383 A1 da a conocer un conjunto de estátor para un generador eléctrico con espacio de alojamiento.

Sumario

Con el fin de resolver los problemas anteriores en la tecnología convencional, un conjunto de estátor que tiene un dispositivo de transporte de flujo de aire capaz de enfriarse, por eyección directa, la superficie lateral radial del núcleo de estátor opuesta al lado de entrehierro, una máquina eléctrica que tiene el conjunto de estátor y una turbina eólica que tiene el conjunto de estátor se proporcionan según la presente solicitud.

Según un aspecto de la presente solicitud, se proporciona un conjunto de estátor, incluyendo un núcleo de estátor y un soporte de estátor que soporta el núcleo de estátor, y el conjunto de estátor incluye además un dispositivo de transporte de flujo de aire configurado para transportar un primer flujo de aire frío, en una dirección radial del núcleo de estátor, a una superficie lateral radial del núcleo de estátor opuesta a un lado de entrehierro, en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende una pluralidad de tubos de eyección, la pluralidad de tubos de eyección están dispuestos en el soporte de estátor, y una boquilla de cada uno de los tubos de eyección está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor, en el que el soporte de estátor comprende una placa de cerramiento, el núcleo de estátor está montado en la placa de cerramiento, se forma un espacio anular entre la superficie lateral radial del núcleo de estátor y la placa de cerramiento, la placa de cerramiento está dotada de una pluralidad de primeros orificios pasantes, y los tubos de eyección se insertan en los primeros orificios pasantes y se configuran para eyectar el primer flujo de aire frío hacia la superficie lateral radial, en el que el núcleo de estátor está montado en un lado exterior radial de la placa de cerramiento, una o al menos dos cavidades que se extienden axialmente están formadas en un lado interior radial de la placa de cerramiento, y las al menos dos cavidades están dispuestas en una dirección circunferencial del soporte de estátor; la placa de cerramiento está dotada de un segundo orificio pasante configurado para hacer que el espacio anular y la cavidad estén en comunicación entre sí, para permitir que el primer flujo de aire frío eyectado al interior del espacio anular a través del tubo de eyección entre en la cavidad a través del segundo orificio pasante.

Según otro aspecto de la presente solicitud, se proporciona un conjunto de estátor, que comprende un núcleo de estátor y un soporte de estátor que soporta el núcleo de estátor, en donde el conjunto de estátor comprende además un dispositivo de transporte de flujo de aire configurado para transportar el primer flujo de aire frío, en una dirección radial del núcleo de estátor, a una superficie lateral radial del núcleo de estátor opuesta a un lado de entrehierro, en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende una pluralidad de tubos de eyección, la pluralidad de tubos de eyección están dispuestos en el soporte de estátor, y una boquilla de cada uno de los tubos de eyección está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor, en el que el soporte de estátor comprende una pluralidad de columnas de posición que se extienden axialmente, una placa de cilindro interior que se extiende axialmente, y una pluralidad de placas de nervadura que conectan las columnas de posición y la placa de cilindro interior, y en el que la pluralidad de columnas de posición están dispuestas uniformemente en una dirección circunferencial, y el núcleo de estátor está montado en el soporte de estátor sujetándose a la pluralidad de columnas de posición, se forma una cavidad entre la superficie lateral radial del núcleo de estátor y la placa de cilindro interior, y la boquilla del tubo de eyección está ubicada en la cavidad y está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor, en el que la superficie lateral radial del núcleo de estátor es una superficie lateral interior radial, el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un canal de reflujo configurado para descargar flujo de aire en la cavidad, el canal de reflujo está dispuesto para rodear un exterior del tubo de eyección, una entrada del canal de reflujo está dispuesta dentro de la cavidad, y una salida del canal de reflujo está ubicada fuera de la cavidad.

Según otro aspecto más de la presente solicitud, se proporciona una máquina eléctrica, que incluye el conjunto de estátor como se describió anteriormente.

Según otro aspecto más de la presente solicitud, se proporciona una turbina eólica, que incluye el conjunto de estátor como se describió anteriormente.

Mediante el empleo de realizaciones de la presente solicitud, otro lado del estátor opuesto al entrehierro se puede enfriar durante el funcionamiento de la máquina eléctrica, de modo que ambos lados radiales del estátor pueden enfriarse, lo que reduce la expansión y deformación del núcleo de estátor, evita que el entrehierro se estreche, y evita que los polos magnéticos se abrasen debido a la alta temperatura del estátor, y, protegiendo de ese modo los polos magnéticos y prolongando la vida útil de la máquina eléctrica.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en sección que muestra una parte de un conjunto de estátor según una primera realización de la presente solicitud;

la figura 2 es una vista esquemática que muestra un tubo de eyección y un tubo de vórtice según la primera realización de la presente solicitud;

la figura 3 es una vista en sección esquemática que muestra el tubo de vórtice según la presente solicitud;

la figura 4 es una vista esquemática que muestra un campo de flujo interno del tubo de vórtice según la presente solicitud;

la figura 5 es una vista esquemática que muestra un elemento de guía dispuesto en una placa de cerramiento de un soporte de estátor según la primera realización de la presente solicitud;

la figura 6 es una vista en sección parcial que muestra el conjunto de estátor según la presente solicitud;

la figura 7 es una vista en perspectiva que muestra el tubo de eyección y vistas esquemáticas que muestran secciones transversales variables del tubo de eyección según la primera realización de la presente solicitud;

la figura 8 es una vista en perspectiva que muestra el tubo de eyección según la primera realización de la presente solicitud;

las figuras 9 y 10 son vistas esquemáticas que muestran que el flujo de aire fluye más allá de las periferias de múltiples tubos de eyección según la primera realización de la presente solicitud;

la figura 11 es una vista en sección que muestra una parte de un conjunto de estátor según una segunda realización de la presente solicitud;

las figuras 12 y 13 son vistas esquemáticas que muestran un tubo de eyección y un canal de reflujo según la segunda realización de la presente solicitud; y

la figura 14 es una vista esquemática que muestra una unidad de suministro de flujo de aire frío según la presente solicitud.

Números de referencia en los dibujos:

100 núcleo de estátor, 110 hendidura de cola de milano,

200 soporte de estátor, 210 columna de posición,

220 placa de cerramiento, 230 segundo orificio pasante,

231 elemento de guía, 240 placa de cilindro interior,

250 placa de nervadura, 260 cavidad,

300 tubo de eyección, 310 agujero de entrada de flujo de aire,

320 boquilla, 330 garganta,

400 tubo de vórtice, 410 cámara de vórtice,

420 segmento de tubo de extremo caliente, 430 canal de flujo de sección variable,

440 segmento de tubo de extremo frío, 450 placa de orificio de extremo frío,

460 válvula de extremo caliente, 500 núcleo de estátor,

530 nervadura de disipación de calor, 600 soporte de estátor,

610 columna de posición, 640 placa de cilindro interior,

650 placa de nervadura, 660 cavidad,

800 canal de reflujo, 910 filtro,

920 compresor, 930 depósito de recolección de aire comprimido, 940 tubo de derivación, 950 depósito de recolección de flujo de aire caliente 50 depósito de confluencia de flujo de aire frío, 60 depósito de confluencia de flujo de aire caliente.

Descripción detallada de las realizaciones

Para que los expertos en la técnica entiendan mejor las concepciones técnicas de la presente solicitud, una realización específica de la presente solicitud se describirá adicionalmente en detalle junto con dibujos y realizaciones a continuación en el presente documento. En los dibujos, el mismo número de referencia siempre representa el mismo elemento.

Como se muestra en la figura 1, con el fin de reducir la pérdida de corrientes parásitas y otras pérdidas, un núcleo de estátor 100 de una máquina eléctrica se fabrica laminando láminas conductoras ferromagnéticas que tienen gran resistividad y pequeñas áreas de ciclo de histéresis después del tratamiento de estampado y aislamiento. En la tecnología convencional, cuando se fabrica el núcleo de estátor, múltiples láminas de acero al silicio en forma de ventilador generalmente se empalman en una dirección circunferencial y luego se superponen en una dirección axial, columnas de posición (columnas de soporte) 210 de un soporte de estátor 200 se combinan con una hendidura de cola de milano 110 en las láminas de acero al silicio a través de elementos de sujeción, las láminas de acero al silicio se fijan a una placa de cerramiento de soporte 220 del soporte de estátor a lo largo de la dirección circunferencial, y dos extremos en la dirección axial están sujetos por una placa de presión dentada, para formar un conjunto de estátor que incluye el núcleo de estátor 100 y el soporte de estátor 200.

El inventor de la presente solicitud encontró a través de la investigación que, los polos magnéticos y los devanados en dos lados de un entrehierro entre un estátor y un rotor de la máquina eléctrica pueden enfriarse eficazmente introduciendo flujo de aire frío en el entrehierro, sin embargo, para el núcleo de estátor, el flujo de aire frío está en contacto directo con una superficie de extremo radial de un lado de entrehierro, mientras que otra superficie de extremo radial alejada del lado de entrehierro es difícil de enfriar, dando como resultado una distribución de temperatura no uniforme del núcleo de estátor en una dirección radial, y una gran diferencia de distribución térmica entre un lado exterior radial y un lado interior radial. Una porción del núcleo de estátor lejos del lado de entrehierro tiende a expandirse y deformarse, lo que hace que el entrehierro entre el estátor y el rotor sea estrecho.

Con el fin de resolver los problemas anteriores, se proporcionan soluciones técnicas que innovan en los modos de enfriamiento tradicionales y las estructuras de enfriamiento tradicionales de dispositivos electromagnéticos (tales como una fuente de calor de un núcleo de máquina eléctrica) a través de las realizaciones de la presente solicitud, que enfrían una superficie lateral radial del núcleo de estátor opuesta al entrehierro, de modo que ambos lados radiales del núcleo de estátor se enfrían al mismo tiempo, reduciendo de ese modo la diferencia de distribución térmica entre los dos lados radiales del núcleo de estátor. Además, el soporte de estátor también se enfría, para reducir una diferencia de grado de enfriamiento entre el soporte de estátor lejos del lado de entrehierro y los devanados de núcleo, y reducir una diferencia de distribución térmica entre los devanados de núcleo y el soporte de estátor, evitando de ese modo un cambio del entrehierro entre el estátor y el rotor causado por la diferencia de expansión térmica entre los devanados de núcleo y el soporte de estátor.

Con el fin de facilitar la ilustración, en las siguientes realizaciones y dibujos adjuntos, un conjunto de estátor según una realización de la presente solicitud se muestra tomando como ejemplo un estátor interior de una máquina eléctrica.

La figura 1 muestra esquemáticamente una parte del conjunto de estátor de la máquina eléctrica, el conjunto de estátor incluye un núcleo de estátor 100 y un soporte de estátor 200 que soporta el núcleo de estátor 100. Dado que las realizaciones de la presente solicitud están destinadas a describir de manera detallada el enfriamiento de la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor opuesto al lado de entrehierro (el entrehierro entre el estátor y el rotor), solo las estructuras del conjunto de estátorde la máquina eléctrica se muestran en los dibujos, y otras partes de la máquina eléctrica (por ejemplo, el rotor, los devanados de núcleo y similares) no se muestran. El núcleo de estátor 100 puede formarse superponiendo múltiples hojas de laminado de núcleo (por ejemplo, láminas de acero al silicio), el núcleo de estátor 100 está dotado de hendiduras de diente, y los devanados están dispuestos en las hendiduras de diente para orientarse hacia el rotor. El soporte de estátor 200 puede estar dispuesto en el lado interior radial del núcleo de estátor 100 y el núcleo de estátor 100 está sujeto al soporte de estátor 200.

El conjunto de estátor según las realizaciones de la presente solicitud incluye un dispositivo de transporte de flujo de aire, y el dispositivo de transporte de flujo de aire está configurado para generar flujo de aire frío y transportar el flujo de aire frío a la superficie lateral radial del núcleo de estátor opuesto al entrehierro (en un ejemplo de un generador que tiene un rotor exterior y un estátor interior, la superficie lateral radial también se puede denominar superficie lateral radial interior, una porción de raíz, una porción trasera o similar, del núcleo de estátor), para enfriar directamente la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor.

Como se muestra en las figuras 1 y 2, el dispositivo de transporte de flujo de aire incluye múltiples tubos de eyección 300 dispuestos en el soporte de estátor 200, y una boquilla 320 de cada uno de los tubos de eyección 300 está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor 100 opuesta al lado de entrehierro para eyectar el flujo de aire frío hacia la superficie lateral radial.

Según una primera realización de la presente solicitud, el soporte de estátor 200 incluye una placa de cerramiento cilíndrica 220 ubicada en un lado exterior, una placa de cilindro interior 240 ubicada en un lado interior radial de la placa de cerramiento 220n, y múltiples placas de nervadura radial 250 que conectan la placa de cerramiento 220 y la placa de cilindro interior 240. Se forma una cavidad 260 entre la placa de cerramiento 220 y la placa de cilindro interior 240. Múltiples columnas de posición 210 que se extienden axialmente pueden conectarse de manera fija con las placas de nervadura 250, y el núcleo de estátor 100 se puede sujetar a la placa de cerramiento 220 y a las columnas de posición 210. La placa de cerramiento 220 puede estar hecha de una placa de acero que tiene un determinado grosor, de modo que el núcleo de estátor 100 puede mantener su forma después de sujetarse al soporte de estátor 200, por ejemplo, el núcleo de estátor 100 se mantiene en forma de anillo.

Como se muestra en la figura 1, cuando el núcleo de estátor 100 está sujeto al soporte de estátor 200, se forma un espacio anular entre la superficie lateral radial del núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220. La transferencia de calor desde el núcleo de estátor 100 al soporte de estátor 200 puede verse afectada debido a la baja conductividad térmica del aire, y, por lo tanto, la disipación de calor del núcleo de estátor 100 puede verse obstaculizada en cierta medida debido al espacio como este. Por lo tanto, es beneficioso realizar un enfriamiento dirigido al espacio.

Con referencia a las figuras 1 y 2, el tubo de eyección 300 puede estar dispuesto sustancialmente en una dirección radial del soporte de estátor 200, y la boquilla 320 del tubo de eyección 300 está dispuesta para orientarse hacia la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor 100. Al disponer el tubo de eyección 300 en la dirección radial, el flujo de aire frío se puede transportar a la superficie lateral radial del núcleo de estátor 100 opuesta al lado de entrehierro sustancialmente en la dirección radial del núcleo de estátor 100. La “dirección radial” en el presente documento puede ser sustancialmente la dirección radial, que no se limita a la dirección radial absolutamente perpendicular a la dirección axial o una dirección de radio absoluto del soporte de estátor 200, y puede tener una desviación de ángulo con respecto a la dirección de radio dentro de un cierto intervalo.

El tubo de eyección 300 puede ser un tubo de eyección convergente-divergente, un tubo de eyección convergente, u otros tubos que tienen un diámetro interior constante.

Preferiblemente, el tubo de eyección 300 según la presente solicitud puede ser un tubo de eyección convergentedivergente, y el tubo de eyección 300 se describirá a continuación en el presente documento en combinación con los dibujos tomando como ejemplo el tubo de eyección convergente-divergente. Como se muestra en las figuras 1 y 2, el tubo de eyección 300 tiene un agujero de entrada de flujo de aire 310, la boquilla 320, y una garganta 330 ubicada entre el agujero de entrada de flujo de aire 310 y la boquilla 320, y el agujero de entrada de flujo de aire 310 puede conectarse a una fuente de suministro de flujo de aire frío (que se describirá en detalle a continuación en el presente documento). La placa de cerramiento 220 puede estar dotada de múltiples primeros orificios pasantes, y la boquilla 320 del tubo de eyección 300 puede estar dispuesta para pasar a través de la placa de cerramiento 220 y sujetarse en el primer orificio pasante correspondiente.

El flujo de aire desde la fuente de suministro de flujo de aire frío puede entrar en un canal de flujo convergentedivergente interno del tubo de eyección 300 a través del agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300 y llegar a la boquilla 320, y eyectarse desde la boquilla 320 a la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor 100 y el espacio entre el núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220, para enfriar directamente la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor 100, y, por lo tanto, resolver eficazmente el problema de que la disipación de calor del núcleo de estátor se ve afectada negativamente debido al espacio.

Como se muestra en la figura 2, un área de sección del tubo de eyección 300 puede disminuirse gradualmente desde el agujero de entrada de flujo de aire 310 a la garganta 330, y aumentarse gradualmente desde la garganta 330 hasta la boquilla 320. La garganta 330 es la parte más estrecha del canal de flujo interno del tubo de eyección 300, el flujo de aire frío desde la fuente de suministro de flujo de aire frío entra en el canal de flujo convergente-divergente del tubo de eyección 300 a través del agujero de entrada de flujo de aire 310, y se acelera en la garganta 330. El flujo de aire acelerado se eyecta a la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor 100 y el espacio entre el núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220 a través de la boquilla 320, para enfriar el núcleo de estátor 100.

Como se describió anteriormente, el tubo de eyección 300 según la presente solicitud puede ser preferiblemente un tubo de eyección convergente-divergente, y el tubo de eyección 300 también puede tener otras formas, por ejemplo, el tubo de eyección 300 puede ser un tubo de eyección convergente que tiene un agujero de entrada de flujo de aire y una boquilla, y un área de sección del tubo de eyección convergente puede disminuirse gradualmente desde el agujero de entrada de flujo de aire hasta la boquilla. El flujo de aire puede acelerarse en la boquilla que tiene un diámetro pequeño, y el flujo de aire acelerado puede eyectarse a la superficie lateral radial del núcleo de estátor 100. El tubo de eyección convergente-divergente y el tubo de eyección convergente son solo ejemplos preferidos del tubo de eyección 300 de la presente solicitud, y la forma del tubo de eyección 300 no está limitada a la misma. Por ejemplo, el tubo de eyección 300 también puede ser otros tubos que tienen un diámetro interior constante.

La fuente de suministro de flujo de aire frío conectada al tubo de eyección 300 puede ser el aire ambiente, el aire en la góndola, o el aire de un intercambiador de calor de la turbina eólica y similares.

Se proporciona un tubo de vórtice 400 como la fuente de suministro de flujo de aire frío del tubo de eyección 300 según la presente solicitud. Como se muestra en la figura 2, el agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300 puede conectarse a un extremo frío del tubo de vórtice 400, para recibir el flujo de aire frío desde el tubo de vórtice 400.

La estructura del tubo de vórtice 400 que funciona como la fuente de suministro de aire frío del tubo de eyección 300 se describirá en detalle a continuación con referencia a las figuras 3 y 4.

El tubo de vórtice 400 puede ser un tubo de vórtice de espiral interior de entrada tangencial (por ejemplo, espiral de Arquímedes). El tubo de vórtice 400 incluye un canal de flujo de sección variable (también conocido como canal de flujo de tubo de eyección) 430, una cámara de vórtice 410, una placa de orificio de extremo frío 450, un segmento de tubo de extremo frío 440, un segmento de tubo de extremo caliente 420, y una válvula de extremo caliente (elemento de reducción de sección de paso) 460. El tubo de vórtice tangencial 400 está dividido en dos porciones por la cámara de vórtice 410, es decir, el segmento de tubo de extremo frío 440 y el segmento de tubo de extremo caliente 420. La placa de orificio de extremo frío 450 está dispuesta entre la cámara de vórtice 410 y el segmento de tubo de extremo frío 440, y la válvula (el elemento de reducción de sección de paso 460) está dispuesta en una salida del segmento de tubo de extremo caliente 420. El canal de tubo de eyección 430 está dispuesto tangencial a una periferia radial de la cámara de vórtice 410. Durante la operación, aire a alta presión entra en el canal de tubo de eyección 430 desde un tubo de admisión, se expande y se acelera en un canal de flujo interno del canal de tubo de eyección 430, y luego entra en la cámara de vórtice 410 en una dirección tangente a una dirección radial de un segmento de tubo recto a una velocidad muy alta. Se forma un vórtice en espiral de alta velocidad en la cámara de vórtice 410. Dado que hay una diferencia de presión entre la válvula (el elemento de reducción de sección de paso 460) montada en la salida del segmento de tubo de extremo caliente 420 y la placa de orificio de extremo frío 450, el reflujo se forma en una región central dentro del tubo de vórtice espiral interior de entrada tangencial, y el aire se separa en dos partes de flujo de aire con diferentes temperaturas totales. El reflujo en la región central fluye fuera de la salida del segmento de tubo de extremo frío 440 a través de la placa de orificio de extremo frío 450, la temperatura del reflujo disminuye considerablemente (la temperatura puede ser tan baja como de -50 °C a -10 °C), y se forma flujo de aire frío; el flujo de aire en espiral en una capa exterior radial dentro del tubo de vórtice espiral interior de entrada tangencial fluye fuera de un extremo caliente a través de la válvula (elemento de reducción de sección de paso), la temperatura aumenta, y se forma flujo de aire caliente. Dos corrientes de flujo de aire, concretamente, el flujo de aire frío y caliente se obtienen mediante un efecto de separación de temperatura de una corriente de flujo de aire, y hay un amplio espacio entre las temperaturas de las dos corrientes de flujo de aire.

En la presente solicitud, el flujo de aire frío generado por el tubo de vórtice puede usarse para estructuras de generación de calor (devanados y componentes conductores magnéticos de los mismos) dentro de la máquina eléctrica, para formar una fuente de frío interna; el flujo de aire caliente puede usarse para secar una unión entre una porción de raíz de una porción de extremo del devanado y el núcleo de hierro o secar un interior del entrehierro cuando la turbina eólica para de generar energía.

Como se muestra en la figura 2, el agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300 puede conectarse al segmento de tubo de extremo frío (de manera abreviada, como el segmento de frío) 440 del tubo de vórtice 400. Al usar el tubo de vórtice 400 como la fuente de suministro de flujo de aire frío del tubo de eyección 300, maquinaria de fluidos a gran escala tradicional (tal como un compresor, bomba, intercambiador de calor y similares) que genera y transporta un fluido de enfriamiento puede omitirse, y, reducir de ese modo en gran medida la posibilidad de fallos debido a un menor uso de componentes de rotación (como el compresor o la bomba) en la turbina eólica. El flujo de aire que entra en el tubo de vórtice 400 puede ser un flujo de aire a alta presión, aire en una torre, aire ambiente y similares.

Cuando el flujo de aire frío se eyecta desde el tubo de eyección 300 al núcleo de estátor 100 o el espacio anular entre el núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220, el calor del núcleo de estátor 100 o el espacio anular puede retirarse por el flujo de aire frío. Al mismo tiempo, el propio flujo de aire frío se calienta, y se requiere que el flujo de aire calentado se transfiera fuera del espacio anular a tiempo y pueda reciclarse y reutilizarse. Por ejemplo, el flujo de aire calentado se puede aplicar a otras partes de la turbina eólica que se requiere calentar. Por lo tanto, una estructura capaz de transferir el flujo de aire fuera del espacio anular puede disponerse en la placa de cerramiento 220. Como se describió anteriormente, se forma una cavidad 260 entre la placa de cerramiento 220 y la placa de cilindro interior 240. La placa de cerramiento 220 está dotada de un segundo orificio pasante 230 configurado para hacer que el espacio anular y la cavidad 260 estén en comunicación entre sí, de modo que el flujo de aire eyectado al interior del espacio anular a través del tubo de eyección 300 puede entrar en la cavidad 260 a través del segundo orificio pasante 230. Con el fin de guiar mejor el flujo de aire desde el espacio anular para que entre en la cavidad 260, como se muestra en la figura 1, un elemento de guía 231 como se muestra en la figura 5 puede insertarse en el segundo orificio pasante 230 para formar un canal de guía.

El elemento de guía 231 puede ser un tubo convergente-divergente o un tubo convergente. El elemento de guía 231 también puede ser una placa en forma de arco integrada en el segundo orificio pasante 230, siempre que se pueda formar un canal convergente-divergente o un canal convergente para acelerar el flujo de aire y guiar el flujo de aire para que entre en la cavidad 260.

En una situación en la que el flujo de aire frío (también denominado primer flujo de aire frío) eyectado al interior del espacio anular fluye de vuelta a la cavidad 260 a través del segundo orificio pasante 230 o el elemento de guía 231, un dispositivo de guía de flujo puede disponerse en un extremo axial del conjunto de estátor, para guiar el flujo de aire calentado por el núcleo de estátor 100 para que fluya hacia fuera en la dirección axial.

Además, el segundo flujo de aire frío puede introducirse en la cavidad 260 en la dirección axial, para llevar el flujo de aire devuelto a la cavidad 260 fuera del soporte de estátor 200. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6, el segundo flujo de aire frío puede introducirse en la cavidad 260 del soporte de estátor 200, el segundo flujo de aire frío fluye en la dirección axial del soporte de estátor 200 y pasa a través de la cavidad 260 del soporte de estátor 200, y fluye fuera de la cavidad 260 junto con el flujo de aire caliente que fluye de vuelta a la cavidad 260 desde el espacio entre el núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220 a través del elemento de guía 231 dispuesto en el segundo orificio pasante 230.

Como se muestra en la figura 6, el dispositivo de transporte de flujo de aire puede incluir un depósito de confluencia de flujo de aire frío 50 y un depósito de confluencia de flujo de aire caliente 60 dispuestos en dos extremos axiales del conjunto de estátor. El depósito de confluencia de flujo de aire frío 50 ubicado en un extremo axial del conjunto de estátor puede recibir el flujo de aire desde la fuente de frío y transportar el flujo de aire frío a la cavidad 260 en el soporte de estátor 200, y el depósito de confluencia de flujo de aire caliente 60 ubicado en otro extremo axial del conjunto de estátor puede recoger el flujo de aire que fluye fuera de la cavidad 260, y el flujo de aire recogido en el depósito de confluencia de flujo de aire caliente 60 puede introducirse en un intercambiador de calor en la góndola de la turbina eólica o aplicarse a cualquier otra parte de la turbina eólica.

En el presente documento, cuando el segundo flujo de aire frío se introduce en la cavidad 260 del soporte de estátor 200 para retirar el flujo de aire que entra en la cavidad 260 del espacio anular, el tubo de eyección 300 dispuesto en el soporte de estátor 200 y que se extiende en la dirección radial en la cavidad 260 se convertirá en un elemento de obstrucción en una trayectoria de flujo del flujo de aire axial, aumentando de ese modo la resistencia al flujo del flujo de aire axial hasta cierto punto. En este caso, para reducir al máximo la resistencia al flujo del flujo de aire axial, el tubo de eyección 300 está diseñado para tener una forma aerodinámica similar a una gota de lluvia según la presente solicitud.

Como se muestra en la figura 7, tomando un ejemplo de que el tubo de eyección 300 es el tubo de eyección convergente-divergente, una sección transversal del tubo de eyección 300 puede tener forma de gota de lluvia, que incluye una primera cara de arco orientada hacia un extremo del núcleo de estátor 100 en la dirección axial, una segunda cara de arco orientada hacia otro extremo del núcleo de estátor 100 en la dirección axial, y una cara lateral recta tangente a la primera cara de arco y la segunda cara de arco.

Como se muestra en la figura 7, en una dirección longitudinal del tubo de eyección 300, el tubo de eyección 300 puede tener secciones transversales con varios tamaños. Las vistas esquemáticas que muestran secciones transversales en cuatro posiciones diferentes en la dirección longitudinal se muestran en un lado derecho de la figura 7. Como se muestra en las vistas en sección transversal en el lado derecho de la figura 7, de arriba a abajo, una primera sección transversal que es la más grande corresponde a la sección transversal en la boquilla 320 del tubo de eyección 300, una segunda sección transversal que es la más pequeña corresponde a la sección transversal en la garganta 330 del tubo de eyección 300, una tercera sección transversal corresponde a una sección transversal en una determinada posición entre la garganta 330 y el agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300, y una cuarta sección transversal corresponde a la sección transversal en el agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300. Cada sección transversal incluye una primera cara de arco, una segunda cara de arco y una cara lateral recta tangente a la primera cara de arco y la segunda cara de arco.

Como se muestra en la figura 7, de arriba a abajo, la primera sección transversal que es la más grande tiene un primer semicírculo con un radio r11 y un segundo semicírculo con un radio r21, r11>r21, y dos líneas tangentes están conectadas con el primer semicírculo y el segundo semicírculo, respectivamente; la segunda sección transversal que es la más pequeña tiene un primer semicírculo con un radio r12 y un segundo semicírculo con un radio r22; la tercera sección transversal tiene un primer semicírculo con un radio r13 y un segundo semicírculo con un radio r23, y la cuarta sección transversal tiene un primer semicírculo con un radio r14 y un segundo semicírculo con un radio r24. Cuando el tubo de eyección 300 está dispuesto, las caras de arco con radios más grandes están dispuestas como caras de barlovento y las caras de arco con radios más pequeños están dispuestas como caras de sotavento con respecto a una dirección de flujo del flujo de aire axial.

Como se muestra más claramente en las figuras 9 y 10, los múltiples tubos de eyección 300 pueden disponerse de manera en línea o escalonada en la dirección axial del núcleo de estátor 100, las caras de arco con radios más grandes están dispuestas como las caras de barlovento, y las caras de arco con radios más pequeños están dispuestas como las caras de sotavento. En las figuras 9 y 10, una flecha representa el flujo de aire axial en la cavidad 260 del soporte de estátor 200. Cuando el flujo de aire axial pasa por un contorno exterior de cada uno de los tubos de eyección 300, el flujo de aire axial está en contacto con una cara semicircular del tubo de eyección 300 que tiene primero un radio mayor, y el flujo de aire axial fluye a lo largo de la cara semicircular del tubo de eyección 300 que tiene el radio más grande, y el flujo de aire axial se separa temporalmente de una superficie exterior del tubo de eyección 300 en una línea tangente ubicada aguas abajo de la cara semicircular, los vórtices caen en la línea tangente, a continuación, los vórtices se unen a la cara lateral recta y fluyen a lo largo de la cara lateral recta, y luego se separan de la superficie exterior del tubo de eyección 300 a lo largo de la cara semicircular que tiene un radio más pequeño. La nueva unión del flujo de aire de una capa límite puede reducir en gran medida la resistencia al flujo del flujo de aire axial.

Como se muestra en las figuras 9 y 10, el contorno exterior del tubo de eyección 300 en la dirección axial tiene forma de gota de lluvia, para hacer que el agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300 se conecte con el segmento de frío 440 del tubo de vórtice (u otra fuente de frío), el segmento de frío 440 también puede tener forma de gota de lluvia en la dirección axial, lo que también puede reducir la resistencia al flujo del flujo de aire axial cuando pasa el segmento de frío 440. Como se muestra en la figura 7, el segmento de frío 440 puede conectarse con el agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300 de manera que el segmento de frío 440 esté completamente en comunicación con el agujero de entrada de flujo de aire 310. Con referencia de nuevo a la figura 1, el tubo de eyección 300 y el segmento de frío 440 pueden disponerse en la cavidad 260 del soporte de estátor 200 juntos, y la forma aerodinámica similar a una gota de lluvia del tubo de eyección 300 y el segmento de frío 440 puede reducir la resistencia al flujo del flujo axial cuando pasa a través del tubo de eyección 300 y el segmento de frío 440.

Además, el segmento de frío 440 puede no tener la forma aerodinámica similar a una gota de lluvia. Puede estar dispuesto para permitir que solo el tubo de eyección 300 esté dispuesto o parcialmente dispuesto en la cavidad 260 del soporte de estátor 200, de modo que la forma del segmento de frío 440 no afecte a la resistencia al flujo del flujo de aire axial. Además, una sección radial del segmento de frío 440 puede tener una forma arbitraria, y el segmento de frío 440 puede conectarse al tubo de eyección 300 en una parte del agujero de entrada de flujo de aire 310 del tubo de eyección 300. Por ejemplo, como se muestra en la figura 8, dos segmentos fríos separados 440 son tubos cilíndricos respectivamente, que pueden conectarse al tubo de eyección 300 en dos extremos axiales del agujero de entrada de flujo de aire 310, el flujo de aire desde los segmentos fríos 440 puede fluir hacia el tubo de eyección 300 desde los dos extremos axiales, entonces convergen en el tubo de eyección 300 y alcanzan la boquilla 320 a través del canal de flujo convergente-divergente del tubo de eyección 300, y luego se eyecta al núcleo de estátor 100.

Aunque el tubo de eyección 300 que tiene la forma aerodinámica similar a una gota de lluvia se ha descrito anteriormente tomando como ejemplo el tubo de eyección convergente-divergente, el tubo de eyección convergente descrito anteriormente (que tiene un diámetro interior que disminuye en la dirección radial) también puede tener una forma aerodinámica similar a una gota de lluvia.

En la realización descrita anteriormente, el dispositivo de transporte de flujo de aire incluye el tubo de eyección 300 dispuesto en el soporte de estátor 200, que se usa para transportar el flujo de aire frío a la superficie lateral interior radial del núcleo de estátor 100, para enfriar el núcleo de estátor 100 desde la superficie lateral interior radial. Múltiples tubos de eyección 300 pueden disponerse en el soporte de estátor 200, y el tubo de eyección 300 puede usarse para acelerar el flujo de aire y eyectar el flujo de aire a alta velocidad directamente sobre la superficie lateral radial interior, y, por lo tanto, se realiza el enfriamiento efectivo.

Sin embargo, la presente solicitud no se limita a esto. Por ejemplo, el tubo de eyección 300 puede no proporcionarse, y el flujo de aire frío a presión puede transportarse a la cavidad 260 por el dispositivo de transporte de flujo de aire, y entrar en el espacio anular a través de uno o más primeros orificios pasantes dispuestos en la placa de cerramiento 200, para enfriar el núcleo de estátor 100. Después de absorber el calor, el flujo de aire frío introducido en el espacio anular puede succionarse desde un extremo axial del espacio anular.

La realización en la que el soporte de estátor 200 incluye la placa de cerramiento 220 y el espacio anular existe entre el núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220 se describen anteriormente en el presente documento, y una realización en la que el soporte de estátor no incluye una placa de cerramiento se describe a continuación en el presente documento.

Como se muestra en la figura 11, un soporte de estátor 600 según una segunda realización de la presente solicitud incluye múltiples columnas de posición 610 que se extienden en la dirección axial, una placa de cilindro interior 640 que se extiende en la dirección axial, y múltiples placas de nervadura 650 que conectan las columnas de posición 610 y la placa de cilindro interior 640. Las múltiples columnas de posición 610 están dispuestas uniformemente en la dirección circunferencial. Un núcleo de estátor 500 está montado en el soporte de estátor 600 sujetándose a las múltiples columnas de posición 610. Se forma una cavidad 660 entre una superficie lateral radial (tomando la superficie lateral interior radial como ejemplo) del núcleo de estátor 500 y la placa de cilindro interior 640, y la boquilla 320 del tubo de eyección 300 está ubicada en la cavidad 660 y está orientada hacia la superficie lateral radial.

La superficie lateral interior radial del núcleo de estátor 500 puede estar dotada de múltiples nervaduras de disipación de calor 530 para mejorar la disipación de calor. En la presente realización, cuando el flujo de aire frío desde la fuente de frío fluye a través del canal de flujo convergente-divergente o convergente en el tubo de eyección 300 para eyectarse a la superficie interior radial del núcleo de estátor 500 a través de la boquilla 320, el flujo de aire frío se calienta mientras se enfría el núcleo de estátor 500, y el flujo de aire calentado vuelve a la cavidad 660 del soporte de estátor 600.

Por lo tanto, el dispositivo de transporte de flujo de aire del conjunto de estátor incluye un canal de reflujo 800 para descargar el aire en la cavidad 660. Por ejemplo, el canal de reflujo 800 está dispuesto en el soporte de estátor 600 para rodear un exterior del tubo de eyección 300, una entrada del canal de reflujo 800 está dispuesta dentro de la cavidad 660, y una salida del canal de reflujo 800 está ubicada fuera de la cavidad 660, de modo que se puede descargar el flujo de aire en la cavidad 660.

Debe entenderse que, el tubo de eyección 300 puede incluir además un tubo de admisión de flujo de aire frío conectado al agujero de entrada de flujo de aire 310, el canal de reflujo 800 puede estar dispuesto para rodear un exterior del tubo de admisión de flujo de aire frío, o el canal de reflujo 800 puede estar dispuesto para rodear un exterior del segmento de frío 440 del tubo de vórtice 400 conectado al agujero de entrada de flujo de aire 310 (el tubo de admisión de flujo de aire frío puede disponerse según sea necesario). El canal de reflujo 800 puede tener una forma similar al segmento de tubo que rodea. El canal de reflujo 800 también puede estar dispuesto en otras posiciones del soporte de estátor 600, siempre que el flujo de aire pueda fluir fuera de la cavidad 260.

En la presente realización, la sección transversal del tubo de eyección 300 puede tener forma circular, forma ovalada, forma de gota de lluvia o forma de polígono. Como se muestra en la figura 12, la sección transversal del tubo de eyección 300 puede tener forma circular u ovalada. Por supuesto, en la presente realización, el tubo de eyección 300 también puede tener una forma aerodinámica similar a una gota de lluvia y una sección variable en forma de gota de lluvia como se describió anteriormente en el presente documento en la primera realización (como se muestra en la figura 13).

Como se muestra en las figuras 12 y 13, el canal de reflujo 800 puede estar dispuesto fuera del segmento de frío 440 que conecta el tubo de eyección 300 y tiene una forma similar al segmento de frío 440. El segmento de frío 440 puede tener una forma aerodinámica cilíndrica, una forma aerodinámica cilíndrica elíptica, una forma aerodinámica similar a una gota de lluvia o similar.

Aunque el canal de reflujo 800 se describe en la segunda realización, el canal de reflujo 800 también puede aplicarse en la primera realización, es decir, en la primera realización, el canal de reflujo 800 también puede estar dispuesto en el soporte de estátor 200, y el flujo de aire entre el núcleo de estátor 100 y la placa de cerramiento 220 que se calienta por el núcleo de estátor 100 entra en la cavidad 260 a través del segundo orificio pasante 230 y luego fluye hacia fuera a través del canal de reflujo 800. En el caso de que se proporcione el canal de reflujo 800, el flujo de aire axial (es decir, el segundo flujo de aire frío) introducido en la cavidad 260 del soporte de estátor 200 en la dirección axial también puede omitirse. En este caso, la sección transversal del tubo de eyección 300 en la primera realización también puede tener forma circular, forma ovalada, forma de gota de lluvia o forma de polígono.

La figura 14 muestra una unidad de suministro de flujo de aire frío según una realización de la presente solicitud. El dispositivo de transporte de flujo de aire como se describe anteriormente en el presente documento puede incluir la unidad de suministro de flujo de aire frío, incluyendo el tubo de vórtice 400 que genera el flujo de aire frío como se describe anteriormente en el presente documento. Como se muestra en la figura 14, la unidad de suministro de flujo de aire frío incluye además un filtro 910, un compresor 920 conectado con el filtro 910, y un depósito de recolección de aire comprimido 930 conectado con el compresor 920. El aire ambiente, el aire de la góndola o la torre u otros intercambiadores de calor pueden convertirse en aire comprimido a través del filtro 910 y el compresor 920 y luego entrar en el depósito de recolección de aire comprimido 930. El aire comprimido en el depósito de recolección de aire comprimido 930 entra en múltiples tubos de vórtice 400 a través de múltiples tubos de derivación 940. El flujo de aire frío y el flujo de aire caliente se forman a través de los tubos de vórtice 400, el flujo de aire frío está conectado al tubo de eyección 300 a través del segmento de frío 440, y el flujo de aire caliente converge en un depósito de recolección de flujo de aire caliente 950 para los requisitos de otros componentes.

El enfriamiento del núcleo de estátor realizando un intercambio de calor por convección directa en la superficie interior radial del núcleo de estátor se ha descrito anteriormente. Además, la capacidad de disipación de calor del núcleo de estátor puede aumentarse aún más mejorando la capacidad de absorción de calor radiante del soporte de estátor. Por ejemplo, una superficie, orientada hacia el núcleo de estátor 100, de la placa de cerramiento 220 del soporte de estátor 200 puede tratarse para que sea una superficie negra cromada, o una superficie exterior de cada una de las placas de nervadura 650 del soporte de estátor 600 puede tratarse para que sea una superficie negra cromada, para aumentar la emisividad de la superficie exterior del soporte de estátor 200, para mejorar la capacidad de absorción de calor radiante del soporte de estátor 200, y facilitando de ese modo la disipación de calor del núcleo de estátor.

Los tubos de eyección según la primera y segunda realizaciones descritas anteriormente en el presente documento pueden formarse integralmente en el soporte de estátor, por ejemplo, los tubos de eyección pueden formarse en el soporte de estátor durante la fabricación del soporte de estátor, y los tubos de eyección formados integralmente en el soporte de estátor pueden montarse directamente en el segmento de tubo de la fuente de suministro de flujo de aire frío durante un proceso de ensamblaje de componentes de la máquina eléctrica.

La unidad de suministro de flujo de aire frío (incluyendo el tubo de vórtice) también puede formarse integralmente en el soporte de estátor, de modo que una estructura de enfriamiento y ventilación para enfriar el núcleo de estátor está integrada en el conjunto de estátor.

Por supuesto, la unidad de suministro de flujo de aire frío también puede estar dispuesta dentro de la góndola. En comparación con la estructura del intercambiador de calor de tipo pared de división en la tecnología convencional, la unidad de suministro de flujo de aire frío según la presente solicitud tiene una estructura simple y una pequeña pérdida de resistencia al flujo en el proceso de transferencia de flujo de aire. El flujo de aire frío se puede suministrar directamente a los componentes de generación de calor que se requiere que se enfríen, lo que mejora la tasa de intercambio de calor de los componentes de generación de calor internos.

En la descripción anterior, aunque las realizaciones de la presente solicitud se describen tomando la estructura de estátor interior como ejemplo, la estructura de enfriamiento anterior también se puede aplicar a una estructura de estátor exterior. Al introducir el flujo de aire frío a un lado del núcleo de estátor opuesto al entrehierro, se enfrían ambos lados radial interior y exterior del núcleo de estátor, lo que puede evitar eficazmente la expansión y deformación del núcleo de estátor, evitar que los polos magnéticos se abrasen debido a la alta temperatura del núcleo de estátor, y proteger de ese modo los polos magnéticos y los materiales aislantes en la máquina eléctrica.

Según las realizaciones de la presente solicitud, se emplea un método para enfriar dos extremos radiales de un dispositivo electromagnético que tiene una estructura cilíndrica o una estructura rotatoria al mismo tiempo, que se ajusta a la transferencia de calor simétrica en la teoría de transferencia de calor y obtiene un efecto de intercambio de calor a alta velocidad, y se ajusta a la distribución de tensión térmica de ingeniería, en virtud de la simetría de temperatura de los elementos estructurales (que se calientan o enfrían), se evitan la expansión y deformación asimétricas de los elementos estructurales. Además, la fuente de frío se genera a través del tubo de vórtice según la presente solicitud, el tubo de vórtice es un elemento no rotatorio, y la posibilidad de fallo puede reducirse significativamente reduciendo el uso de elementos no rotatorios en la turbina eólica. Además, el tubo de vórtice también puede estar miniaturizado, para estar convenientemente dispuesto en cualquier posición adecuada en la turbina eólica, lo que facilita el enfriamiento de la turbina eólica.

Además, el soporte de estátor se puede enfriar directamente según la presente solicitud, lo que reduce la expansión térmica del soporte de estátor, y, de este modo, abordar el problema potencial de que el entrehierro entre el estátor y el rotor se estrecha porque el estátor se presiona debido a la expansión térmica del soporte de estátor.

Además, el soporte de estátor también funciona como una fuente de enfriamiento para mejorar la absorción de calor, que enfría una porción de raíz (una porción de parte inferior o una porción de extremo y un espacio de la misma) de la estructura de la fuente de calor de la máquina eléctrica (los devanados y componentes conductores magnéticos de la misma) en la dirección radial, de modo que la fuente de calor de la máquina eléctrica (los devanados y componentes conductores magnéticos de la misma) tiene una nueva manera de enfriamiento y disipación de calor para mejorar la disipación de calor en la dirección radial. Basándose en la conservación de energía, fuerza y distribución de la disipación de calor radiante liberada, a través de un espacio del entrehierro, desde una superficie exterior radial en el lado de entrehierro de la fuente de calor de la máquina eléctrica (los devanados y componentes conductores magnéticos de la misma) hasta los polos magnéticos (polos magnéticos permanentes) del rotor de la máquina eléctrica se reducen indirectamente. De esta manera, el aislamiento de la máquina eléctrica está protegido, los polos magnéticos permanentes de la máquina eléctrica están protegidos y se evita que aumente la temperatura.

Según las realizaciones de la presente solicitud, en virtud del principio de coordinación de campos (incluyendo la tecnología de transferencia de calor de impacto por chorro) de convección de calor en la teoría de transferencia de calor, la tecnología de transferencia de calor de transferencia de calor de radiación mejorada (recubrimiento superficial), se innova en el “tubo de vórtice en espiral interior de entrada tangencial” (tubo de vórtice) desde el ángulo de termodinámica de ingeniería, la estructura de superficie de la porción de extremo radial del núcleo de máquina eléctrica y la estructura de transferencia de calor con el disipador de calor de fluido frío.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un conjunto de estátor para una máquina eléctrica de rotación, que comprende un núcleo de estátor (100, 500) y un soporte de estátor (200, 600) que soporta el núcleo de estátor (100, 500), en donde el conjunto de estátor comprende además un dispositivo de transporte de flujo de aire configurado para transportar el primer flujo de aire frío, en una dirección radial del núcleo de estátor (100, 500), a una superficie lateral radial del núcleo de estátor (100, 500) opuesta, en la dirección radial, a un lado de entrehierro del núcleo de estátor, en el que el núcleo de estátor está configurado para orientarse, en la dirección radial, hacia un rotor de la máquina eléctrica en el lado de entrehierro,

en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende una pluralidad de tubos de eyección (300), la pluralidad de tubos de eyección (300) están dispuestos en el soporte de estátor (200, 600), y una boquilla (320) de cada uno de los tubos de eyección (300) está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor (100, 500),

en el que el soporte de estátor (200) comprende una placa de cerramiento (220), el núcleo de estátor (100) está montado en la placa de cerramiento (220), se forma un espacio anular entre la superficie lateral radial del núcleo de estátor (100) y la placa de cerramiento (220), la placa de cerramiento está dotada de una pluralidad de primeros orificios pasantes, y los tubos de eyección (300) se insertan en los primeros orificios pasantes y están configurados para eyectar el primer flujo de aire frío hacia la superficie lateral radial,

en el que el núcleo de estátor (100) está montado en un lado exterior radial de la placa de cerramiento (220), una o al menos dos cavidades (260) que se extienden axialmente están formadas en un lado interior radial de la placa de cerramiento (220), y las al menos dos cavidades (260) están dispuestas en una dirección circunferencial del soporte de estátor (200); la placa de cerramiento (220) está dotada de un segundo orificio pasante (230) configurado para hacer que el espacio anular y la cavidad (260) estén en comunicación entre sí, para permitir que el primer flujo de aire frío eyectado al interior del espacio anular a través del tubo de eyección (300) entre en la cavidad (260) a través del segundo orificio pasante (230).
2. El conjunto de estátor según la reivindicación 1, en el que el tubo de eyección (300) es un tubo convergentedivergente o un tubo convergente, y una sección del tubo de eyección (300) tiene forma circular, forma ovalada, forma de gota de lluvia o forma de polígono.
3. El conjunto de estátor según la reivindicación 1, en el que el soporte de estátor (200) comprende una placa de cerramiento (220), el núcleo de estátor (100) está montado en la placa de cerramiento (220), se forma un espacio anular entre la superficie lateral radial del núcleo de estátor (100) y la placa de cerramiento (220), la placa de cerramiento (220) está dotada de uno o más primeros orificios pasantes, y el dispositivo de transporte de flujo de aire está configurado para permitir que el primer flujo de aire frío entre en el espacio anular a través del uno o más primeros orificios pasantes.
4. El conjunto de estátor según la reivindicación 1, en el que un elemento de guía (231) para guiar el flujo de aire está montado en el segundo orificio pasante (230), y el elemento guía (231) es un tubo convergentedivergente, un tubo convergente, o una placa de guía en forma de arco insertada en el segundo orificio pasante (230).
5. El conjunto de estátor según la reivindicación 1, en el que una sección del tubo de eyección (300) tiene forma de gota de lluvia y comprende una primera cara de arco orientada hacia un extremo del núcleo de estátor (100) en la dirección axial, una segunda cara de arco orientada hacia otro extremo del núcleo de estátor (100) en la dirección axial, y una cara lateral recta tangente a la primera cara de arco y la segunda cara de arco; y

la pluralidad de tubos de eyección (300) están dispuestos de manera en línea o escalonada en la dirección axial del núcleo de estátor (100), la primera cara de arco está dispuesta como una cara de barlovento, la segunda cara de arco está dispuesta como una cara de sotavento, y un radio de la primera cara de arco es mayor que un radio de la segunda cara de arco.
6. El conjunto de estátor según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un depósito de confluencia de flujo de aire frío (50) dispuesto en un primer extremo del conjunto de estátor en la dirección axial, el dispositivo de transporte de flujo de aire está configurado para transportar un segundo flujo de aire frío suministrado por el depósito de confluencia de flujo de aire frío (50) a la cavidad (260); y

el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un depósito de confluencia de flujo de aire caliente (60) dispuesto en un segundo extremo del conjunto de estátor en la dirección axial, y se permite que el segundo flujo de aire frío fluya en la dirección axial del núcleo de estátor (100) y entre en el depósito de confluencia de flujo de aire caliente (60).
7.El conjunto de estátor según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un canal de reflujo (800) dispuesto en el soporte de estátor (200), una entrada del canal de reflujo está dispuesta dentro de la cavidad (260), y una salida del canal de reflujo (800) está ubicada fuera de la cavidad (260), para permitir que el flujo de aire en la cavidad (260) se descargue del conjunto de estátor a través del canal de reflujo (800).
8. El conjunto de estátor según la reivindicación 7, en el que el tubo de eyección (300) comprende un tubo de admisión de flujo de aire frío conectado con un agujero de entrada de flujo de aire del tubo de eyección (300), el canal de reflujo (800) tiene forma de cilindro, y el canal de reflujo (800) está dispuesto para rodear un exterior del tubo de eyección (300) o un exterior del tubo de admisión de flujo de aire frío y fijarse en el soporte de estátor (200).
9. Un conjunto de estátor para una máquina eléctrica de rotación, que comprende un núcleo de estátor (100, 500) y un soporte de estátor (200, 600) que soporta el núcleo de estátor (100, 500), en donde el conjunto de estátor comprende además un dispositivo de transporte de flujo de aire configurado para transportar el primer flujo de aire frío, en una dirección radial del núcleo de estátor (100, 500), a una superficie lateral radial del núcleo de estátor (100, 500) opuesta, en la dirección radial, a un lado de entrehierro del núcleo de estátor, en el que el núcleo de estátor está configurado para orientarse, en la dirección radial, hacia un rotor de la máquina eléctrica en el lado de entrehierro,

en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende una pluralidad de tubos de eyección (300), la pluralidad de tubos de eyección (300) están dispuestos en el soporte de estátor (200, 600), y una boquilla (320) de cada uno de los tubos de eyección (300) está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor (100, 500),

en el que el soporte de estátor (600) comprende una pluralidad de columnas de posición (610) que se extienden axialmente, una placa de cilindro interior (640) que se extiende axialmente, y una pluralidad de placas de nervadura (650) que conectan las columnas de posición (610) y la placa de cilindro interior (640), y en el que

la pluralidad de columnas de posición (610) están dispuestas uniformemente en una dirección circunferencial, y el núcleo de estátor (500) está montado en el soporte de estátor (600) sujetándose a la pluralidad de columnas de posición (610), se forma una cavidad (660) entre la superficie lateral radial del núcleo de estátor (500) y la placa de cilindro interior (640), y la boquilla del tubo de eyección (300) está ubicada en la cavidad (660) y está orientada hacia la superficie lateral radial del núcleo de estátor (500),

en el que la superficie lateral radial del núcleo de estátor (500) es una superficie lateral interior radial, el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un canal de reflujo (800) configurado para descargar flujo de aire en la cavidad (660), el canal de reflujo (800) está dispuesto para rodear un exterior del tubo de eyección (300), una entrada del canal de reflujo (800) está dispuesta dentro de la cavidad (660), y una salida del canal de reflujo (800) está ubicada fuera de la cavidad (660).
10. El conjunto de estátor según la reivindicación 9, en el que se forman una pluralidad de nervaduras de disipación de calor (530) en la superficie lateral radial, y una superficie exterior de cada una de las placas de nervadura (650) se trata para que sea una superficie negra cromada.
11. El conjunto de estátor según la reivindicación 1 o 2, en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además una unidad de suministro de flujo de aire frío, la unidad de suministro de flujo de aire frío comprende un tubo de vórtice (400), el tubo de vórtice (400) está dispuesto en el soporte de estátor (200), y un agujero de entrada de flujo de aire del tubo de eyección (300) está en comunicación con un extremo frío del tubo de vórtice (400).
12. El conjunto de estátor según la reivindicación 11, en el que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un compresor (920) y una pluralidad de tubos de derivación (940), el compresor (920) está configurado para suministrar aire comprimido, y el aire comprimido se suministra a una cámara de vórtice (410) del tubo de vórtice (400) a través de la pluralidad de tubos de derivación (940).
13. Una máquina eléctrica, en donde la máquina eléctrica comprende el conjunto de estátor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. Una turbina eólica, en la que el conjunto de generador de turbina eólica comprende el conjunto de estátor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
15. La turbina eólica según la reivindicación 14, en donde la turbina eólica comprende además una unidad de suministro de flujo de aire frío, la unidad de suministro de flujo de aire frío comprende un tubo de vórtice (400), un extremo frío del tubo de vórtice (400) está en comunicación con el dispositivo de transporte de flujo de aire para suministrar flujo de aire frío al dispositivo de transporte de flujo de aire.
16. La turbina eólica según la reivindicación 15, en la que el dispositivo de transporte de flujo de aire comprende además un compresor (920) y una pluralidad de tubos de derivación (940), el compresor (920) está configurado para suministrar aire comprimido, y el aire comprimido se suministra a una cámara de vórtice (410) del tubo de vórtice (400) a través de la pluralidad de tubos de derivación (940).