电机及风力发电机组制造技术

本发明专利技术涉及一种电机及风力发电机组。电机包括相互隔离的主动冷却回路和被动冷却回路，主动冷却回路与封闭空间连通，被动冷却回路与外界环境连通；其中，主动冷却回路包括相互连通的位于电机的轴向两端的腔室、电机的转子与定子之间的气隙，以及沿电机的轴向间隔分布的径向通道，主动冷却回路中设置有与封闭空间连通的冷却设备，定子通过定子支架固定于固定轴上；被动冷却回路包括在轴向上贯穿定子的第一轴向通道、贯穿定子支架的的第二轴向通道和电机的外表面；电机内部进一步设置有换热器，换热器分别与径向通道、第二轴向通道相互连通。本发明专利技术集合了被动冷却回路和主动冷却回路的优点，降低了冷却设备的功率和自耗电，提高了整机的发电效率。

Motor and Wind Turbine

The invention relates to a motor and a wind turbine. The motor consists of isolated active and passive cooling loops, which are connected with the closed space and the passive cooling loops are connected with the external environment. The active cooling loops include interconnected chambers located at both ends of the motor axis, air gap between the motor rotor and the stator, and radial channels distributed along the axial interval of the motor, and active cooling. A cooling device connected with the enclosed space is arranged in the circuit, and the stator is fixed on the fixed axis through the stator bracket; the passive cooling circuit includes the first axial passage through the stator axially, the second axial passage through the stator bracket axially and the outer surface of the motor; the heat exchanger is further arranged inside the motor, and the heat exchanger is connected with the radial passage and the second axial passage respectively. \u3002 The invention integrates the advantages of the passive cooling circuit and the active cooling circuit, reduces the power and self-consumption of the cooling equipment, and improves the power generation efficiency of the whole machine.

【技术实现步骤摘要】
电机及风力发电机组
本专利技术涉及冷却
，特别是涉及一种电机及风力发电机组。
技术介绍
随着风电市场和国家政策的不断调整，风力发电机组逐渐向着高功率密度的方向发展。风力发电机组所采用的众多冷却方式中，空冷方式由于其具有高可靠、易维护和无污染的优势，在风力发电机冷却领域得到了广泛的应用。根据冷却回路中冷却介质是否依靠动力驱动设备来维持在冷却回路中的循环流动，又可分为被动冷却(无动力驱动设备)和主动冷却(有动力驱动设备)。空冷方式中的被动冷却可以简化风力发电机组的结构，但其在有限空间内的冷却能力不足。主动冷却由于其具有优越的冷却能力和较大的设计自由度逐渐占据主流地位。随着风力发电机组单机容量的不断提升，主动冷却设备的功率、体积、重量和成本均上涨，同时在布局、安装和维护方面更加困难，可靠性更低。因此，高功率密度的风力发电机组除了具有成本优势外，往往意味着更大的损耗以及更多的主动冷却设备自耗电，从而很难兼顾整机的发电效率。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种电机及风力发电机组，其可以提高电机的冷却效果，提升整机的发电效率。一方面，本专利技术实施例提出了一种电机，该电机包括相互隔离的主动冷却回路和被动冷却回路，主动冷却回路与封闭空间连通，被动冷却回路与外界环境连通；其中，主动冷却回路包括相互连通的位于电机的轴向两端的腔室、电机的转子与定子之间的气隙，以及沿定子的轴向间隔分布的径向通道，主动冷却回路中设置有与封闭空间连通的冷却设备，定子通过定子支架固定于固定轴上；被动冷却回路包括在轴向上贯穿定子的第一轴向通道、贯穿定子支架的第二轴向通道和电机的外表面；电机内部进一步设置有换热器，换热器分别与径向通道、第二轴向通道相互连通。根据本专利技术实施例的一个方面，定子包括沿轴向间隔布置的多个铁芯组件，径向通道形成于每相邻的两个铁芯组件之间；第一轴向通道包括沿轴向贯穿多个铁芯组件的定子轴向通道，每个铁芯组件包括轭部和与轭部一体成型的齿部，齿部在铁芯组件的周向上间隔设置有多个齿槽，轭部上设置有与齿槽对应的通孔，相邻的铁芯组件之间设置有与通孔相互连通的套管，通孔与套管形成定子轴向通道。根据本专利技术实施例的一个方面，换热器包括间隔设置的多个板件，多个板件之间形成多层相互隔离的第一通道和第二通道，且第一通道和第二通道交错排布，换热器通过第一通道与径向通道相互连通，换热器通过第二通道与第二轴向通道相互连通。根据本专利技术实施例的一个方面，定子支架包括沿轴向相对设置的第一端板和第二端板以及位于第一端板和第二端板之间且同轴设置的第一隔板和第二隔板；第一端板在径向上间隔设置有贯穿第一端板的第一套管和第三套管，第二端板在径向上间隔设置有贯穿第二端板的第二套管和第四套管，且第三套管位于第一端板与第一隔板之间，第四套管位于第二隔板与第二端板之间。根据本专利技术实施例的一个方面，第一轴向通道进一步包括与定子轴向通道相互连通的第一套管和第二套管，第二轴向通道进一步包括与换热器相互连通的第三套管和第四套管，被动冷却回路通过第一套管、套管、第二套管、第三套管、换热器及第四套管与主动冷却回路相互隔离。根据本专利技术实施例的一个方面，第一隔板和第二隔板均与轭部密封连接并固定于固定轴，第一端板与第一隔板沿电机的径向内侧密封连接，第二端板与第二隔板之间设置有径向过滤件；第一隔板上开设有进风口，第二隔板上开设有进风口和出风口，第一隔板与第二隔板之间通过第三隔板分为第一腔体和第二腔体，进风口与第一腔体连通，出风口与第二腔体连通，换热器设置于第二腔体内，冷却设备设置于出风口外侧，第二隔板的进风口上设置有轴向过滤件。根据本专利技术实施例的一个方面，封闭空间内的空气在冷却设备的驱动下分两条支路分别进入电机的轴向两端的腔室内，其中一条支路通过轴向过滤件进入第一腔体后绕流第三套管和第一套管进入一端的腔室中，另一条支路通过径向过滤件进入另一端的腔室中并绕流第四套管和第二套管，进入腔室内的两条支路沿主动冷却回路依次流经绕组、转子和铁芯组件后、绕流套管后流经换热器进入第二腔体，并被进入第二轴向通道内的冷却空气冷却后经冷却设备排出至封闭空间。根据本专利技术实施例的一个方面，换热器沿第二腔体的周向间隔设置，相邻的换热器之间设置有盖板，盖板将第二腔体沿径向分为两个子空间，两个子空间之间通过换热器相互连通。根据本专利技术实施例的一个方面，第一端板上进一步设置有位于第一套管与第三套管之间的分流板，分流板设置为内部中空的薄壁回转体；和/或，第二端板上进一步设置有位于第二套管与第四套管之间的导流板，导流板设置为内部中空的薄壁回转体，其母线的纬圆半径沿轴向远离转子磁轭一侧的方向逐渐变大。根据本专利技术实施例的一个方面，转子通过转子支架固定于转动轴上，转子包括转子磁轭和安装于转子磁轭上的永磁体，转子支架与转子磁轭之间沿周向间隔设置有多个支撑筋，多个支撑筋间形成环形间隙，以使外界来流空气经环形间隙从第一端板一侧流向第二端板一侧。根据本专利技术实施例的一个方面，转子磁轭沿轴向设置有与第一端板位于同侧的导流装置，导流装置为内部中空的薄壁回转体，其沿自身径向的截面包括相交的外母线和内母线，外母线的纬圆半径沿轴向远离转子磁轭一侧的方向逐渐变小，内母线的纬圆半径沿轴向远离转子磁轭一侧的方向逐渐变大。根据本专利技术实施例的一个方面，转子磁轭沿轴向进一步设置有与第二端板位于同侧的加速装置，加速装置为内部中空的薄壁回转体，其沿自身径向的截面包括相交的外母线和内母线，外母线和内母线的纬圆半径沿轴向远离转子磁轭一侧的方向均逐渐变大。根据本专利技术实施例的一个方面，外界来流空气经过导流装置时被分流为第一气流和第二气流，第一气流经过分流板时再次被分流为第四气流和第五气流；其中，第四气流经由环形间隙进入第一轴向通道，流经定子后进入加速装置与导流板之间形成的第一环形空间；第五气流经由环形间隙进入第二轴向通道，流经换热器后进入封闭空间与导流板形成的第二环形空间；第二气流与电机的外表面的外界气流汇合后形成第三气流，并沿轴向附着在转子磁轭的外表面后绕流加速装置；第五气流和第四气流在导流板的内、外侧产生第一压差，第四气流和第三气流在加速装置的内、外侧产生第二压差，以分别驱动第一气流和第二气流继续流动。根据本专利技术实施例的一个方面，通孔设置于轭部；或者，每个铁芯组件包括径向且靠近轭部设置的附接部，通孔设置于附接部；或者，通孔包括沿径向分布的两部分，其中一部分位于轭部，另一部分位于附接部。根据本专利技术实施例的一个方面，通孔的数量为至少一个，至少一个通孔在铁芯组件的周向上间隔设置，至少一个通孔为方形孔、圆孔和多边形孔中任一者；或者，至少一个通孔内设置有筋条。根据本专利技术实施例的一个方面，第一套管具有可导热设置的内壁和外壁，第三套管具有可导热设置的内壁和外壁，第二套管具有热隔离设置的内壁和外壁，第四套管具有热隔离设置的内壁和外壁，套管具有热隔离设置的内壁和外壁。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括：如前所述的任一种电机，电机沿轴向具有迎风侧与背风侧；轮毂，位于电机的迎风侧且与电机同轴设置，轮毂通过安装于其外周侧的叶轮的转动带动电机转动；以及机舱，位于电机的背风侧。本专利技术实施例提供的电机及风力发电机组，通过设置结构上相互隔离的主动冷却回路和被动冷却回路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机(100)，其特征在于，所述电机(100)包括相互隔离的主动冷却回路(A)和被动冷却回路(B)，所述主动冷却回路(A)与封闭空间(S)连通，所述被动冷却回路(B)与外界环境连通；其中，所述主动冷却回路(A)包括相互连通的位于所述电机(100)的轴向两端的腔室(11a，11b)、所述电机的转子(10)与定子(20)之间的气隙(12)，以及沿所述定子(20)的轴向(X)间隔分布的径向通道(13)，所述主动冷却回路(A)中设置有与所述封闭空间(S)连通的冷却设备(14)，所述定子(20)通过定子支架(27)固定于固定轴(27c)上；所述被动冷却回路(B)包括在所述轴向(X)上贯穿所述定子(20)的第一轴向通道(15)、贯穿所述定子支架(27)的第二轴向通道(19)和所述电机(100)的外表面；所述电机(100)内部进一步设置有换热器(50)，所述换热器(50)分别与所述径向通道(13)、所述第二轴向通道(19)相互连通。

【技术特征摘要】
1.一种电机(100)，其特征在于，所述电机(100)包括相互隔离的主动冷却回路(A)和被动冷却回路(B)，所述主动冷却回路(A)与封闭空间(S)连通，所述被动冷却回路(B)与外界环境连通；其中，所述主动冷却回路(A)包括相互连通的位于所述电机(100)的轴向两端的腔室(11a，11b)、所述电机的转子(10)与定子(20)之间的气隙(12)，以及沿所述定子(20)的轴向(X)间隔分布的径向通道(13)，所述主动冷却回路(A)中设置有与所述封闭空间(S)连通的冷却设备(14)，所述定子(20)通过定子支架(27)固定于固定轴(27c)上；所述被动冷却回路(B)包括在所述轴向(X)上贯穿所述定子(20)的第一轴向通道(15)、贯穿所述定子支架(27)的第二轴向通道(19)和所述电机(100)的外表面；所述电机(100)内部进一步设置有换热器(50)，所述换热器(50)分别与所述径向通道(13)、所述第二轴向通道(19)相互连通。2.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述定子(20)包括沿轴向(X)间隔布置的多个铁芯组件(21)，所述径向通道(13)形成于每相邻的两个所述铁芯组件(21)之间；所述第一轴向通道(15)包括沿所述轴向(X)贯穿所述多个铁芯组件(21)的定子轴向通道(15a)，每个所述铁芯组件(21)包括轭部(22)和与所述轭部(22)一体成型的齿部(23)，所述齿部(23)在所述铁芯组件(21)的周向(Z)上间隔设置有多个齿槽(23a),所述轭部(22)上设置有与所述齿槽(23a)对应的通孔(22a)，相邻的所述铁芯组件(21)之间设置有与所述通孔(22a)相互连通的套管(24)，所述通孔(22a)与所述套管(24)形成所述定子轴向通道(15a)。3.根据权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，所述换热器(50)包括间隔设置的多个板件(51)，所述多个板件(51)之间形成多层相互隔离的第一通道(51a)和第二通道(51b)，且所述第一通道(51a)和所述第二通道(51b)交错排布，所述换热器(50)通过所述第一通道(51a)与所述径向通道(13)相互连通，所述换热器(50)通过所述第二通道(51b)与所述第二轴向通道(19)相互连通。4.根据权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，所述定子支架(27)包括沿所述轴向(X)相对设置的第一端板(27a)和第二端板(27b)，以及位于所述第一端板(27a)和所述第二端板(27b)之间且同轴设置的第一隔板(28a)和第二隔板(28b)；所述第一端板(27a)在所述径向(Y)上间隔设置有贯穿所述第一端板(27a)的第一套管(1)和第三套管(3)，所述第二端板(27b)在所述径向(Y)上间隔设置有贯穿所述第二端板(27b)的第二套管(2)和第四套管(4)，且所述第三套管(3)位于所述第一端板(27a)与所述第一隔板(28a)之间，所述第四套管(4)位于所述第二隔板(28b)与所述第二端板(27b)之间。5.根据权利要求4所述的电机(100)，其特征在于，所述第一轴向通道(15)进一步包括与所述定子轴向通道(15a)相互连通的所述第一套管(1)和所述第二套管(2)，所述第二轴向通道(19)进一步包括与所述换热器(50)相互连通的所述第三套管(3)和所述第四套管(4)；所述被动冷却回路(B)通过所述第一套管(1)、所述套管(24)、所述第二套管(2)、所述第三套管(3)、所述换热器(50)及所述第四套管(4)与所述主动冷却回路(A)相互隔离。6.根据权利要求4所述的电机(100)，其特征在于，所述第一隔板(28a)和所述第二隔板(28b)均与所述轭部(22)密封连接并固定于所述固定轴(27c)，所述第一端板(27a)与所述第一隔板(28a)沿所述电机(100)的径向(Y)内侧密封连接，所述第二端板(27b)与所述第二隔板(28b)之间设置有径向过滤件(16)；所述第一隔板(28a)上开设有进风口(1a)，所述第二隔板(28b)上开设有进风口(1b)和出风口(1c)，所述第一隔板(28a)与所述第二隔板(28b)之间通过第三隔板(29)分为第一腔体(29a)和第二腔体(29b)，所述进风口(1a，1b)与所述第一腔体(29a)连通，所述出风口(1c)与所述第二腔体(29b)连通，所述换热器(50)设置于所述第二腔体(29b)内，所述冷却设备(14)设置于所述出风口(1c)外侧，所述第二隔板(28b)的所述进风口(1c)上设置有轴向过滤件(17)。7.根据权利要求6所述的电机(100)，其特征在于，所述封闭空间(S)内的空气在所述冷却设备(14)的驱动下分两条支路(R1，R2)分别进入所述电机(100)的轴向两端的所述腔室(11a，11b)内；其中，一条所述支路(R1)通过所述轴向过滤件(17)进入所述第一腔体(29a)后绕流所述第三套管(3)和所述第一套管(1)进入一端的所述腔室(11a)中；另一条所述支路(R2)通过所述径向过滤件(16)进入另一端的所述腔室(11b)中并绕流所述第四套管(4)和所述第二套管(2)，进入所述腔室(11a，11b)内的所述两条支路(R1，R2)沿所述主动冷却回路(A)依次流经所述绕组(26)、所述转子(10)和所述铁芯组件(21)后、绕流所述套管(24)后流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦辉，刘军卫，许文华，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65