KR20100026867A - Cooling system of wind turbine generator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cooling system of a wind power turbine generator is provided to protect the inside of the generator from harmful factors including salt by enclosing the generator with a water jacket. CONSTITUTION: A cooling system of a wind power turbine generator comprises a generator(110), a water jacket(140), and an air cooling unit(155). The generator comprises a cylindrical rotor(120) and a cylindrical stator(130) which surrounds the rotor at a specific interval. The water jacket encloses the generator, and has one or more inlet and outlet conduits(142) through which cooling water is provided into the water jacket. The air cooling unit comprises a heat exchanger(152) and an air cooling path(154), and cools the gap formed between the rotor and the stator.

Description

풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템{Cooling System of Wind Turbine Generator}Cooling System of Wind Turbine Generator

본 발명은 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 풍력 터빈의 구성요소 중 발전기의 회전자와 고정자의 효율적인 냉각을 위한 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system of a wind turbine generator, and more particularly to a cooling system of a wind turbine generator for the efficient cooling of the rotor and stator of the generator of the wind turbine component.

풍력발전시스템은 바람에 의한 운동 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있도록 구성되는 시스템으로서, 설치되는 환경 조건에 따라 육상용(onshore)과 해상용(offshore)로 구분될 수 있다.Wind power generation system is a system configured to convert the kinetic energy of the wind into electrical energy, can be divided into onshore (offshore) and offshore (offshore) according to the installed environmental conditions.

도 1은 일반적인 풍력터빈시스템의 구조를 보여주는 개략도이다. 도 1을 참조하여 풍력터빈시스템의 작동을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic view showing the structure of a typical wind turbine system. Referring to Figure 1 schematically describes the operation of the wind turbine system as follows.

먼저, 타워(80)를 견고한 지반(90) 상에 콘트리트 구조물 등을 이용해서 세우고 그 위에 나셀(20)을 안착시킨다. 나셀(20) 내부에는 증속기(40), 발전기(50), 인버터(60), 트랜스포머(70) 등이 구비된다. 상기 증속기(40)에는 허브(42,Hub)와 메인 샤프트(32,Main shaft)를 통해 블레이드(30)가 연결 고정된다. 바람에 의해 저속으로 회전하는 블레이드(30)는 증속기(40)를 통해 1500rpm 이상의 고속으로 운동 에너지를 발생시키고 발전기(50)는 상기 운동에너지를 전기에너지로 변화시킨다. 발전기(50)에서 생산된 전기는 인버터(60)에서 정류되어 전송된다.First, the tower 80 is erected on a solid ground 90 using a concrete structure or the like and seats the nacelle 20 thereon. Inside the nacelle 20, an increaser 40, a generator 50, an inverter 60, a transformer 70, and the like are provided. The blade 30 is connected and fixed to the speed increaser 40 through the hub 42 and the main shaft 32. The blade 30 rotating at a low speed by the wind generates kinetic energy at a high speed of 1500 rpm or more through the speed increaser 40, and the generator 50 converts the kinetic energy into electrical energy. The electricity produced by the generator 50 is rectified and transmitted by the inverter 60.

상기 발전기(40)에서는 전력을 생성할 때 회전자의 회전으로 인한 각종 기계적 마찰이나 전력 발생에 열손실이 발생하며, 이는 발전기(40) 자체를 가열하게 된다. 이와 같이 가열된 발전기(40)를 냉각시키지 않으면 발전기(40)의 내부에서 고정자나 회전자 권선의 절연체가 허용하는 온도 이상으로 상승하게 되어 권선의 절연이 파괴되거나 자석이 탈자(자석의 성질을 잃어버리는 현상)되어 더 이상 발전기(40)를 운전할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 발전기(40)의 회전자 및 고정자를 포함한 주요 부품들의 온도가 사용허용온도 이상이 되지 않도록 발전기(40)를 냉각할 필요가 있는데 회전자와 고정자로 이루어지는 발전기 내부의 공간이 상당히 협소하여 냉각하는데 제한이 따를 수 있다.In the generator 40, heat loss occurs in various mechanical frictions or power generation due to the rotation of the rotor when generating power, which heats the generator 40 itself. If the heated generator 40 is not cooled in this manner, the generator 40 may rise above the temperature allowed by the insulator of the stator or the rotor winding, and the insulation of the winding may be destroyed or the magnet may be demagnetized. Discarding phenomenon) may cause a problem that the generator 40 can no longer be operated. Therefore, it is necessary to cool the generator 40 so that the temperature of the main parts, including the rotor and stator of the generator 40, does not exceed the allowable temperature. Restrictions may follow.

또한, 풍력발전시스템 중에서 육상용의 경우는 외부공기를 나셀 내부로 끌어들여 발전기 내부를 냉각하지만, 해상용의 경우는 외부공기에 염분이 함유되어 있어 부식 등에 의한 손상을 입을 수 있는 문제점이 있다. In addition, in the case of onshore wind power system, the outside air is drawn into the nacelle to cool the inside of the generator, but in the case of the offshore water, there is a problem that damage may be caused by corrosion since the outside air contains salt.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 풍력발전시스템에서 발전기의 내외부를 냉각할 수 있도록 수공냉 장치를 효율적으로 배치함으로써 발전기의 효율을 높이도록 하는 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a cooling system of the wind turbine generator to increase the efficiency of the generator by efficiently placing the water-cooling device to cool the inside and outside of the generator in the wind power generation system. .

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템은 원통형상의 회전자와 상기 회전자와의 소정 간격을 유지한 채 감싸도록 제공되는 고정자를 구비하는 발전기, 상기 발전기를 감싸도록 형성되며 그 내부로 냉각수가 유출입할 수 있도록 적어도 하나 이상의 유출입관로가 연결되는 워터자켓, 및 상기 회전자와 고정자 사이에 형성된 공간을 공기냉각할 수 있도록 열교환기와 공기냉각유로를 구비하는 공랭 유닛을 포함하되, 상기 워터자켓으로 냉각수를 유입시키는 유입관로는 상기 공랭 유닛 상의 열교환기 상에 배치됨으로써 상기 유입관로의 냉각수가 상기 열교환기에 흐르는 공기를 냉각하는 것을 특징으로 한다.A cooling system of a wind turbine generator according to the present invention for achieving the above object is a generator having a stator provided to wrap while maintaining a predetermined distance between the cylindrical rotor and the rotor, is formed to surround the generator And an air jacket having at least one water jacket to which at least one inlet and outflow pipe is connected, and an air cooling unit having a heat exchanger and an air cooling channel to cool the space formed between the rotor and the stator. The inlet pipe path through which the coolant flows into the water jacket is disposed on a heat exchanger on the air cooling unit, so that the coolant in the inlet pipe cools the air flowing through the heat exchanger.

여기에서, 상기 워터자켓의 유출입관로는 상기 발전기의 축을 기준으로 방사상으로 복수개가 균등하게 배치되어 냉각수의 균등한 유량 분배가 될 수 있다.Here, the outlet of the water jacket may be a plurality of radially evenly disposed on the basis of the axis of the generator to be equal flow distribution of the cooling water.

상기 워터자켓은 그 내부에 발전기의 축 방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 냉각 채널이 형성되며, 상기 냉각 채널은 상기 발전기의 끝단 사이를 지그재그로 왕복함으로써 냉각효율을 높이도록 형성될 수 있다.The water jacket has at least one cooling channel formed in the axial direction of the generator therein, the cooling channel may be formed to increase the cooling efficiency by zigzag between the ends of the generator.

풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템은 상기 공랭 유닛 상의 공기냉각유로 상에 배치되는 송풍팬을 더 포함하되, 상기 송풍팬은 상기 열교환기에서 냉각된 공기가 상기 회전자와 고정자 사이에 형성된 공기 유로(Air gap)를 통하여 고속으로 유입 될 수 있다.The cooling system of the wind turbine generator further includes a blowing fan disposed on an air cooling passage on the air cooling unit, wherein the blowing fan includes an air gap in which air cooled in the heat exchanger is formed between the rotor and the stator. Can be flowed in at high speed.

또한, 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템은 상기 회전자에 연결 고정되는 회전축에 배치되는 원추 형상의 가이드 베인(Guide Vane)을 더 포함하되, 상기 가이드 베인은 공랭 유닛의 공기냉각유로로부터 상기 회전자와 고정자 사이에 형성된 공간으로 냉각공기가 원할하게 유입될 수 있다.In addition, the cooling system of the wind turbine generator further comprises a conical guide vane (Guide Vane) disposed on the rotating shaft connected to the rotor, the guide vane is the rotor and stator from the air cooling passage of the air cooling unit Cooling air can be smoothly introduced into the space formed between.

바람직하게, 상기 회전자는 그 외주면 상에 삽입 고정되는 적어도 하나 이상의 자력체들와 상기 자력체들을 연결 고정하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 클램프들을 구비하되, 상기 클램프들의 상면에는 공기와의 열교환 면적을 넓히고 냉각 성능의 증대를 위해 냉각핀이 형성될 수 있다.Preferably, the rotor has at least one or more magnetic bodies inserted into and fixed on the outer circumferential surface thereof and at least one or more clamps arranged to connect and fix the magnetic bodies, wherein the upper surfaces of the clamps expand a heat exchange area with air and provide cooling performance. Cooling fins can be formed to increase the.

본 발명은 발전기의 냉각을 위한 시스템을 밀폐 시스템으로 구성함으로써 외부의 염분 등의 유해 요소로부터 발전기 내부를 보호할 수 있으며, 발전기 외부를 위한 수냉각 시스템을 내부의 냉각을 위한 공기의 냉각 열전달 매체로 활용함으로서 효과적으로 발전기를 냉각할 수 있다.The present invention can protect the inside of the generator from harmful elements such as external salinity by configuring the system for cooling the generator as a sealed system, and the water cooling system for the outside of the generator as a cooling heat transfer medium of air for cooling the inside of the generator. By utilizing it, the generator can be cooled effectively.

또한, 발전기의 회전자 주위에 공기 유동을 원할히 하기 위한 공기 유로 구조를 개선함으로써 협소한 공간 내에서의 열 발생을 효과적으로 해결하도록 하게 한다.In addition, it is possible to effectively solve the heat generation in the narrow space by improving the air flow path structure for smooth air flow around the rotor of the generator.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템을 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a cooling system of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 3은 도 2의 회전자, 고정자, 및 워터 자켓 등과의 관계를 나타내기 위한 도면이고, 도 4는 회전자, 고정자, 및 가이드 베인과의 관계를 통해 냉각 공기의 흐름을 보이는 도면이며, 도 5는 클램프들의 상면에 배치되는 냉각핀을 통한 공기냉각을 보이는 도면이다.Figure 2 is a block diagram showing a cooling system of the wind turbine generator according to the present invention, Figure 3 is a view showing the relationship between the rotor, the stator, and the water jacket of Figure 2, Figure 4 is a rotor, stator , And a view showing the flow of cooling air through the relationship with the guide vane, Figure 5 is a view showing the air cooling through the cooling fins disposed on the upper surface of the clamps.

이상 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템의 구성에 대해 설명한다.2 and 3 will be described with respect to the configuration of the cooling system of the wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

먼저, 원통형상의 회전자(120,Rotor)와 상기 회전자(120)와의 소정 간격을 유지한 채 감싸도록 제공되는 고정자(130,Stator)를 구비하는 발전기(110)가 준비된다.First, a generator 110 having a cylindrical rotor 120 and a stator 130 provided to surround the rotor 120 while maintaining a predetermined interval therebetween is prepared.

풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템(100)은 발전기(110)에서 발생하는 열 손실의 80~90%에 해당하는 고정자(130)에서의 열은 수냉 방식으로 냉각하며, 나머지 10~20%는 공기 냉각 방식으로 냉각한다. 본원 발명인 냉각 시스템(100)은 저온의 냉각수와의 열교환을 통해 고온의 공기를 냉각한 후에 관로 및 팬을 통하여 다시 발전기(110) 내부로 공급하는 밀폐형 순환 공기 냉각 시스템을 제공한다.The cooling system 100 of the wind turbine generator cools the heat in the stator 130 corresponding to 80 to 90% of the heat loss generated by the generator 110 by water cooling, and the remaining 10 to 20% is air cooled. To cool. The cooling system 100 of the present invention provides a closed type circulation air cooling system that cools high temperature air through heat exchange with coolant at low temperature and then supplies it back into the generator 110 through a pipe and a fan.

이하, 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템(100)에 자세히 설명한다.Hereinafter, the cooling system 100 of the wind turbine generator will be described in detail.

풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템(100)은 발전기(110), 워터 자켓(140), 공랭 유닛(155)을 구비한다. 워터 자켓(140)은 발전기(110)의 외곽을 감싸도록 형성되며 냉각수의 유출입관로(142,144)가 연결된다. 유입관로(142)는 저온의 냉각수가 발전기(110)의 외부로부터 유입되는 유로이고, 유출관로(144)는 발전기(110)의 열을 식히는 과정에서 고온의 냉각수가 토출되는 유로이다.The cooling system 100 of the wind turbine generator includes a generator 110, a water jacket 140, and an air cooling unit 155. The water jacket 140 is formed to surround the outside of the generator 110, and the inflow and outflow pipe paths 142 and 144 of the cooling water are connected. The inflow pipe 142 is a flow path through which coolant of low temperature flows from the outside of the generator 110, and the outflow pipe path 144 is a flow path through which high-temperature coolant is discharged while cooling the heat of the generator 110.

워터자켓(140)의 유출입관로(142,144)는 상기 발전기(110)의 축을 기준으로 방사상으로 복수개가 균등하게 배치되어 냉각수의 균등한 유량 분배가 될 수 있도록 한다. 유출입관로(142,144)는 미도시된 밸브와 압력계 등을 이용하여 냉각수가 워터자켓(140) 내부로 균등하게 공급될 수 있도록 제어될 수 있다.Outflow pipes 142 and 144 of the water jacket 140 are arranged radially with respect to the axis of the generator 110 to be evenly distributed flow rate of the cooling water. Outflow pipes 142 and 144 may be controlled so that the coolant may be evenly supplied into the water jacket 140 using a valve and a pressure gauge not shown.

워터 자켓(140)은 그 내부에 발전기(110)의 축 방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 냉각 채널(146)이 형성되며, 냉각 채널(146)은 상기 발전기(110)의 끝단(111,112) 사이를 지그재그로 왕복함으로써 냉각효율을 높이도록 형성될 수 있다. 상기에서 복수의 유입관로(142)를 통해 워터 자켓(140)의 사방에서 유입된 냉각수가 동시에 워터 자켓(140)의 냉각 채널(146)을 통해 흐르게 되므로 고정자(130)의 열을 효과적으로 흡수할 수 있다. 워터 자켓(140)은 고정자(130)에서 발생된 열을 직접 흡수하여 열을 배출할 수 있어야 하므로 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성됨이 바람직하다.The water jacket 140 has at least one cooling channel 146 formed therein along the axial direction of the generator 110, and the cooling channel 146 is formed between the ends 111 and 112 of the generator 110. It can be formed to increase the cooling efficiency by reciprocating in zigzag. Since the coolant flowing from all sides of the water jacket 140 through the plurality of inlet pipes 142 flows through the cooling channel 146 of the water jacket 140 at the same time, it is possible to effectively absorb the heat of the stator 130. have. The water jacket 140 is preferably formed of a metal material having excellent thermal conductivity because it must be able to directly absorb the heat generated from the stator 130 to discharge the heat.

풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템(100)은 회전자(120)와 고정자(130) 사이에 형성된 공간(156)을 공기냉각할 수 있도록 공랭 유닛(155)을 구비한다. 공랭 유 닛(155)은 열교환기(152)와 공기냉각유로(154) 및 공기냉각유로(154) 상에 배치되는 송풍팬(153)으로 구성된다. 공기냉각유로(154)는 그 입출구가 상기 공간(156)에 연통됨으로써 회전자(120)와 고정자(130)에서 발생한 열이 공기냉각유로(154)의 입출구를 통해 유출입되도록 한다. 열교환기(152)는 공기냉각유로(154) 상에 배치되어 공간(156)로부터 가열되어 나오는 공기를 저온의 공기로 냉각할 수 있도록 한다.The cooling system 100 of the wind turbine generator includes an air cooling unit 155 for air cooling the space 156 formed between the rotor 120 and the stator 130. The air cooling unit 155 includes a heat exchanger 152, an air cooling passage 154, and a blowing fan 153 disposed on the air cooling passage 154. The air cooling passage 154 communicates with the space 156 so that heat generated from the rotor 120 and the stator 130 flows in and out through the inlet and outlet of the air cooling passage 154. The heat exchanger 152 is disposed on the air cooling passage 154 to cool the air heated from the space 156 with low temperature air.

상기 워터자켓(140)으로 냉각수를 유입시키는 유입관로(142)는 상기 공랭 유닛(155) 상의 열교환기(152)를 통해 흐르면서 상호 열교환을 하도록 배치됨으로써 상기 유입관로(142)의 냉각수가 열교환기(152)에 흐르는 공기를 냉각할 수 있게 된다. 자세히 설명하면, 유입관로(142)와 공기냉각유로(154)가 상기 열교환기(152) 내에서 중첩되게 배치됨으로써 공기냉각유로(154)를 흐르는 고온의 공기의 열이 유입관로(142)에 흐르는 저온의 냉각수에 의해 제거될 수 있는 구조로 형성된다.The inflow pipe 142 for introducing the coolant into the water jacket 140 is disposed to exchange heat with each other while flowing through the heat exchanger 152 on the air cooling unit 155, so that the coolant in the inflow pipe 142 is a heat exchanger. The air flowing in 152 can be cooled. In detail, the inlet duct 142 and the air cooling duct 154 are disposed to overlap each other in the heat exchanger 152 such that heat of high-temperature air flowing through the air cooling duct 154 flows in the inlet duct 142. It is formed into a structure that can be removed by low temperature cooling water.

상기 송풍팬(153)은 열교환기(152)에서 냉각된 공기가 상기 회전자(120)와 고정자(130) 사이에 형성된 공간(156)으로 고속으로 유입될 수 있도록 장착될 수 있다.The blowing fan 153 may be mounted so that the air cooled in the heat exchanger 152 may flow into the space 156 formed between the rotor 120 and the stator 130 at high speed.

도 4와 도 5를 참조하면, 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템(100)은 회전자(120)에 연결되는 원추 형상의 가이드 베인(160, Guide Vane)을 더 구비할 수 있다. 가이드 베인(160)은 회전자(120)에 회전력을 제공하는 회전축(121)의 외주면에 결합 고정되는데, 회전자(120)의 일 끝단(128)에서부터 회전축(121)을 따라 그 반경이 줄어드는 형상을 유지한다. 즉, 상기 공간(156) 내에서 공기의 유동(도면 부 호 165)을 보게 되면 가이드 베인(160)의 외주면을 따라 냉각 공기가 흐르는 것을 볼 수 있다. 상기와 같이 가이드 베인(160)은 공랭 유닛(155)의 공기냉각유로(154)로부터 회전자(120)와 고정자(130) 사이에 형성된 공간(156)으로 냉각공기가 원할하게 유입될 수 있도록 한다.4 and 5, the cooling system 100 of the wind turbine generator may further include a guide vane 160 having a conical shape connected to the rotor 120. The guide vane 160 is fixedly coupled to an outer circumferential surface of the rotation shaft 121 that provides the rotational force to the rotor 120, and the radius of the guide vane 160 decreases along the rotation shaft 121 from one end 128 of the rotor 120. Keep it. That is, when the flow of air (see reference numeral 165) is seen in the space 156, it can be seen that cooling air flows along the outer circumferential surface of the guide vane 160. As described above, the guide vane 160 allows the cooling air to smoothly flow into the space 156 formed between the rotor 120 and the stator 130 from the air cooling passage 154 of the air cooling unit 155. .

가이드 베인(160)은 회전자(120)와 밀착하여 배치될 수도 있는데, 이러한 경우에는 회전자(120)에서 발생된 열을 받아들일 수 있도록 열 전도성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The guide vane 160 may be disposed in close contact with the rotor 120. In this case, the guide vane 160 may be made of a material having high thermal conductivity so as to receive heat generated from the rotor 120.

한편, 발전기(110) 내에서 회전자(120)의 외주면은 고정자(130)의 내주면에 밀착된 상태로 구성이 되는데, 간극(158)의 폭이 수mm에 이를 정도로 극히 협소한 공간을 유지한다. 회전자(120)는 그 외주면에 축방향을 따라 일정한 간격을 유지한 채 배열되는 자력체(122)를 구비하는데, 회전자(120)가 고정자(130) 내에서 고속회전하는 과정에서 상기 자력체(122)로 인한 자력을 통해서 전기가 유도될 수 있다.On the other hand, the outer circumferential surface of the rotor 120 in the generator 110 is configured to be in close contact with the inner circumferential surface of the stator 130, maintains a very narrow space such that the width of the gap 158 reaches several mm . The rotor 120 has a magnetic body 122 arranged on the outer circumferential surface thereof at regular intervals along the axial direction, and the magnetic body during the high speed rotation of the rotor 120 in the stator 130. Electricity can be induced through the magnetic force caused by 122.

상기의 전기 형성과정에서 상기의 간극(158) 내에 발생하는 과도한 열을 식히기 위해서는 냉각 공기를 활용할 수 있는 데 이하 설명한다. Cooling air may be used to cool excess heat generated in the gap 158 during the electricity formation process.

회전자(120)는 그 외주면 상에 삽입 고정되는 적어도 하나 이상의 자력체들(122)와 상기 자력체들(122)을 연결 고정하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 클램프들(124)을 구비할 수 있다. 클램프들(124)은 회전자(120)의 외주면 상으로 일정 거리 돌출되도록 형성될 수 있다.The rotor 120 may include at least one or more magnetic bodies 122 inserted into and fixed on the outer circumferential surface thereof and at least one or more clamps 124 arranged to connect and fix the magnetic bodies 122. The clamps 124 may be formed to protrude a predetermined distance onto the outer circumferential surface of the rotor 120.

클램프들(124)은 상기와 같이 자력체들(122)의 고정을 위한 기능도 하는 한편, 간극(158)으로 유동하는 공기(도면부호 166 참조)를 통해 열교환을 하도록 할 수 있다. 상기의 열교환 기능을 강화하기 위해서 클램프들(124)의 상면에는 냉각핀(126)이 형성될 수 있다. 냉각핀(126)은 클램프들(124)에 전도된 열이 유동되는 공기에 의해 방출되도록 얇은 판 형상으로 구비된다.The clamps 124 may also function to fix the magnetic bodies 122 as described above, and may allow heat exchange through air flowing into the gap 158 (see reference numeral 166). Cooling fins 126 may be formed on the upper surfaces of the clamps 124 to enhance the heat exchange function. The cooling fin 126 is provided in a thin plate shape so that heat conducted to the clamps 124 is discharged by the air flowing therethrough.

이상과 같이 본원 발명은 공냉을 위한 열교환기를 별도로 외부에 설치할 필요없이 발전기 내부로 흐르는 냉각수 관로에 중첩하여 설치함으로써 공간 활용도를 높일 수 있고 열교환 성능이 우수한 유체인 물을 사용함으로써 열효율을 상승시킬 수 있다.As described above, the present invention can increase the space utilization by installing the heat exchanger for air cooling to the cooling water pipe flowing into the generator without the need for separate installation outside, and can increase the thermal efficiency by using water which is a fluid having excellent heat exchange performance. .

또한, 발전기 내부의 발생열에 대해서는 냉각공기가 유입되는 구조를 개선함으로써 회전자 및 고정자의 발생열을 효과적으로 제거시키게 되어 결과적으로 발전기의 효율을 증가시킨다.In addition, by improving the structure in which the cooling air flows to the generated heat inside the generator to effectively remove the generated heat of the rotor and stator to increase the efficiency of the generator.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1은 일반적인 풍력 터빈의 구조를 보여주는 개략도,1 is a schematic view showing the structure of a typical wind turbine,

도 2는 본 발명에 따른 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템을 나타내는 구성도,2 is a configuration diagram showing a cooling system of a wind turbine generator according to the present invention;

도 3은 도 2의 회전자, 고정자, 및 워터자켓 등과의 관계를 나타내기 위한 도면,3 is a view for showing the relationship between the rotor, the stator, and the water jacket of FIG.

도 4는 회전자, 고정자, 및 가이드 베인과의 관계를 통해 냉각 공기의 흐름을 보이는 도면,4 is a view showing the flow of cooling air through the relationship between the rotor, the stator, and the guide vane,

도 5는 클램프들의 상면에 배치되는 냉각핀을 통한 공기냉각을 보이는 도면이다.5 is a view showing air cooling through the cooling fins disposed on the upper surface of the clamps.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템 110 : 발전기100: cooling system of wind turbine generator 110: generator

120 : 회전자 121 : 회전축120: rotor 121: axis of rotation

122 : 자력체(Magnet) 124 : 클램프122: magnet 124: clamp

126 : 냉각핀 128 : 회전자의 일 끝단126: cooling fin 128: one end of the rotor

130 : 고정자 140 : 워터 자켓(Water jacket)130: stator 140: water jacket

142,144 : 유출입관로 146 : 냉각 채널142,144: outflow pipe 146: cooling channel

152 : 열교환기 153 : 송풍팬152: heat exchanger 153: blowing fan

152 : 공기냉각유로 155 : 공랭 유닛152: air cooling passage 155: air cooling unit

158 : 간극 160 : 가이드 베인158: gap 160: guide vanes

Claims (6)

원통형상의 회전자와 상기 회전자와의 소정 간격을 유지한 채 감싸도록 제공되는 고정자를 구비하는 발전기;A generator having a cylindrical rotor and a stator provided to wrap while maintaining a predetermined distance from the rotor; 상기 발전기를 감싸도록 형성되며 그 내부로 냉각수가 유출입할 수 있도록 적어도 하나 이상의 유출입관로가 연결되는 워터 자켓; 및A water jacket formed to surround the generator and having at least one outflow pipe line connected thereto to allow the coolant to flow in and out of the generator; And 상기 회전자와 고정자 사이에 형성된 공간을 공기냉각할 수 있도록 열교환기와 공기냉각유로를 구비하는 공랭 유닛을 포함하되,It includes an air-cooling unit having a heat exchanger and an air cooling flow path for air cooling the space formed between the rotor and the stator, 상기 워터 자켓으로 냉각수를 유입시키는 유입관로는 상기 공랭 유닛 상의 열교환기 상에 배치됨으로써 상기 유입관로의 냉각수가 상기 열교환기에 흐르는 공기를 냉각하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템.The inlet pipe path for introducing the coolant into the water jacket is disposed on a heat exchanger on the air cooling unit, so that the coolant in the inlet pipe cools the air flowing to the heat exchanger. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 워터 자켓의 유출입관로는 상기 발전기의 축을 기준으로 방사상으로 복수개가 균등하게 배치되어 냉각수의 균등한 유량 분배가 될 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템.Cooling system of the wind turbine generator, characterized in that the outlet of the water jacket is a plurality of radially evenly disposed on the basis of the axis of the generator can be equal flow distribution of the coolant. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 워터 자켓은 그 내부에 발전기의 축 방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 냉각 채널이 형성되며, 상기 냉각 채널은 상기 발전기의 끝단 사이를 지그재그로 왕복함으로써 냉각효율을 높이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템.The water jacket is formed therein at least one cooling channel is formed along the axial direction of the generator, the cooling channel is formed to increase the cooling efficiency by zigzag between the ends of the generator to increase the cooling efficiency Cooling system of the turbine generator. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공랭 유닛 상의 공기냉각유로 상에 배치되는 송풍팬을 더 포함하되,Further comprising a blowing fan disposed on the air cooling passage on the air cooling unit, 상기 송풍팬은 상기 열교환기에서 냉각된 공기가 상기 회전자와 고정자 사이에 형성된 공간으로 고속으로 유입될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템.The blowing fan is a cooling system of a wind turbine generator characterized in that the air cooled in the heat exchanger to be introduced into the space formed between the rotor and the stator at high speed. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회전자에 연결 고정되는 회전축에 배치되는 원추 형상의 가이드 베인(Guide Vane)을 더 포함하되,Further comprising a conical guide vane (Guide Vane) disposed on the rotating shaft connected to the rotor, 상기 가이드 베인은 공랭 유닛의 공기냉각유로로부터 상기 회전자와 고정자 사이에 형성된 공간으로 냉각공기가 원할하게 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템.The guide vane is a cooling system of the wind turbine generator characterized in that the cooling air can be smoothly introduced into the space formed between the rotor and the stator from the air cooling passage of the air cooling unit. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 회전자는 그 외주면 상에 삽입 고정되는 적어도 하나 이상의 자력체들와 상기 자력체들을 연결 고정하도록 배치되는 적어도 하나 이상의 클램프들을 구비하되,The rotor is provided with at least one or more magnetic bodies that are inserted and fixed on the outer peripheral surface and at least one or more clamps arranged to connect and secure the magnetic bodies, 상기 클램프들의 상면에는 공기와의 열교환을 위해 냉각핀이 형성되는 것을 특징으로 풍력 터빈 발전기의 냉각 시스템.Cooling fins are formed on the upper surfaces of the clamps for heat exchange with air.
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