风力发电机组、电动汽车、电机、转子、热沉式磁极紧固结构、加工、散热和降低扭振方法技术

技术编号:21165539 阅读:28 留言:0更新日期:2019-05-22 09:17
本发明专利技术公开一种风力发电机组、电动汽车、电机、转子、热沉式磁极紧固结构、加工和散热方法、降低风力发电机组轴系扭振的方法,热沉式磁极紧固结构具有腔体,所述腔体注有相变介质,所述相变介质能够吸热,相变介质吸热温升到一定温度后会产生相变。当磁极周围发生温升时,热沉式磁极紧固结构可以吸收热量,进行相变,借助相变时的换热速率提高一个数量级,可提高对磁极和电机热源的吸热速率。而且,相变介质在跟随热沉式磁极紧固结构转动过程中能够在腔体内流动,产生反复刷新液‑固接触形成的边界层、强化传热的效果。

Tightening Structure, Processing, Heat Dissipation and Torsional Vibration Reduction of Wind Turbine Generator, Electric Vehicle, Motor, Rotor and Heat-sink Magnetic Pole

The invention discloses a wind turbine, electric vehicle, motor, rotor, heat sink magnetic pole fastening structure, processing and heat dissipation method, and a method for reducing torsional vibration of wind turbine shafting. The heat sink magnetic pole fastening structure has a cavity filled with phase change medium, which can absorb heat, and phase change will occur when the heat absorption temperature of phase change medium rises to a certain temperature. When the temperature rises around the magnetic pole, the heat sink-type magnetic pole fastening structure can absorb heat and carry out phase transformation. With the help of the heat transfer rate during phase transformation, the heat absorption rate of the magnetic pole and the motor heat source can be increased by an order of magnitude. Moreover, the phase change medium can flow in the cavity when it follows the rotation of the heat sink type magnetic pole fastening structure, resulting in the boundary layer formed by repeatedly refreshing liquid-solid contact and enhancing heat transfer.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组、电动汽车、电机、转子、热沉式磁极紧固结构、加工、散热和降低扭振方法
本专利技术涉及电磁装置
,具体涉及一种风力发电机组、电动汽车、电机以及热沉式磁极紧固结构、加工方法、降低风力发电机组轴系扭振的方法。
技术介绍
请参考图1-3,图1为电机的轴向视图;图2为图1中局部的热量传递热流视图;图3为示出压条和磁轭、磁极的紧固视图。电机包括转子和定子,转子包括图1中所示的位于最外侧的磁轭01、磁轭01内侧安装多个沿周向分布的磁极04,相邻磁极04之间通过压条05紧固,具体是将螺栓06插入压条05和磁轭01联结,压条05的两侧倾斜面分别压紧相邻两个磁极04的与之接触的外表面,从而起到紧固磁极04向着磁轭01靠近的作用。压条05和磁极04外表面的缝隙再填充防护用树脂,径向外表面在敷设一层纤维增强树脂防护覆层。定子则包括铁心,铁心由多个叠片02沿轴向叠压形成,叠片02的外缘设有多个齿部021,齿部021之间形成齿槽022,以容纳绕组。如图2所示,定子的热源(基于铜耗、铁耗)会产生热量,而径向向外辐射时,先到达防护磁极的防护覆层,再继续向磁极04和压条05传递。压条05通常是树脂层压板制成,导热系数较小,热量沿着电机径向经过压条05传递时,热传导受到阻碍热阻较大,同时,由于压条05热阻较大,圆周方向分流受阻,达到磁极04的热流也难以沿着磁极04圆周方向向压条05传递,实际上,定子的辐射热流绝大部分通过磁极04向磁轭01传递。辐射热流以热传导方式传递到达磁轭01时,位于磁极04两侧的热流将会向磁轭01温度较低的区域流动,即向正对压条05的磁轭01区域流动,该区域也是压条05沿着转子径向的背部区域的磁轭01区域,从而形成沿着电机转子径向对称的、倾斜的热流转向的传递路径,如图2所示的B区域,这样,导致热传递路径变长,磁轭01区域的径向温度梯度变小(由于压条05热阻较大的缘故)。传递到磁轭01的热流继续向外部径向扩散,与磁轭01外壁的空气流进行对流传热。图2中所示的A区域属于磁轭01温度相对较高的区域。可见,由于压条05的存在,定子的辐射热流向外传递在一定程度上(大约四分之一的转子内表面径向传热)受到压条05的阻碍。请继续参考图4、图5,图4为磁极04由磁极防护盒07卡罩封装固定的示意图;图5为磁极防护盒07的示意图。如图4所示,磁极防护盒07卡罩在磁极04上,磁极防护盒07与磁轭01固定,磁极防护盒07的两侧具有边缘07a,相邻磁极04之间由边缘07a覆盖。此种方案中,磁极防护盒07的盖板往往具有光谱高反射率、低吸收率的表面,几乎将转子和定子进行热隔离,定子径向辐射出去的热量更是难以通过转子向外散发。
技术实现思路
本专利技术还提供一种热沉式磁极紧固结构,所述热沉式磁极紧固结构具有腔体,所述腔体注有相变介质,所述相变介质能够吸热,相变介质吸热温升到一定温度后会产生相变。可选地,所述热沉式磁极紧固结构为处于相邻磁极之间的热沉式压条,或所述热沉式磁极紧固结构为卡罩所述磁极的磁极防护盒。可选地,所述热沉式压条的腔体内设有加强部,所述加强部的两端,分别连接所述热沉式磁极紧固结构的两侧。可选地,所述加强部为加强支撑梁,所述热沉式压条内设置多根沿所述热沉式压条长度方向布置的所述加强支撑梁;或,所述加强部为设有多个筛孔的筛分板,所述筛分板将所述腔体分隔为内腔和外腔,设置所述磁极的转子转动时,所述相变介质通过所述筛孔在所述内腔和所述外腔之间流动并能够借此气液分离。可选地,所述筛分板包括筛分管,所述筛分管贯穿所述筛分板,且两端突出所述筛分板的表面;所述筛分管插入所述筛孔,或所述筛分管一体成型于所述筛分板,所述筛分管的管腔形成所述筛孔。可选地,所述热沉式磁极紧固结构的一端为冷凝段,所述冷凝段的材质为高导热系数、高热扩散率、外表面具有高红外辐射发射率,和/或,所述冷凝段的外表面涂覆有高导热系数的涂层。可选地,所述热沉式磁极紧固结构设有抽吸孔,以对所述内腔进行抽真空。可选地,所述热沉式磁极紧固结构设有密封部,以密封所述抽吸孔。可选地,所述相变介质为气-液相变介质,或固-液相变介质。可选地,所述相变介质为水、去离子水、离子水与乙二醇的混合液、水合盐、多元醇、高分子树脂类、酯酸类中的任一者。本专利技术还提供一种转子,所述转子包括磁轭和磁极,所述磁极通过热沉式磁极紧固结构固定于所述磁轭,所述热沉式磁极紧固结构为上述任一项所述的热沉式磁极紧固结构。本专利技术还提供一种电机,包括转子和定子,所述转子为上述所述的转子。可选地,所述电机还设有能够提供冷却介质的冷源;所述电机的轴系具有仰角,所述热沉式磁极紧固结构相应具有重力场中的位置高端和位置低端,所述冷却介质能够冷却所述热沉式磁极紧固结构的所述位置高端。可选地,所述冷源为涡流分离器。可选地,所述电机包括铁心,以及沿着电机轴向贯穿所述铁心以拉紧所述铁心的紧固件,所述紧固件设有沿其轴向延伸的气流通道,且所述气流通道贯穿所述紧固件的重力场中的位置高端,所述涡流分离器装置输出产生的冷却气流能够进入所述气流通道并从其位置高端流出,再流向所述热沉式磁极紧固结构的位置高端。可选地,所述电机为外转子结构;所述电机包括铁心支架,所述涡流分离器设于所述铁心支架处;所述电机还设有进口通道,所述进口通道贯穿所述铁心和所述铁心支架的周壁,以连通所述气流通道和所述涡流分离器。可选地,所述涡流分离器设有多个冷却气流的输出管路,对应输送至多个所述紧固件的所述气流通道。可选地,所述紧固件设有贯穿其位置低端的回收通道,以及贯穿所述铁心和所述铁心支架周壁的出口通道,所述冷却气流流出所述气流通道后,再从所述回收通道、所述出口通道回流至所述涡流分离器。可选地,所述紧固件设有沿轴向贯穿的通道,所述通道隔离形成所述气流通道和所述回收通道;还设有贯穿所述铁心和所述铁心支架周壁的侧壁通道,所述侧壁通道隔离形成所述进口通道和所述出口通道。可选地,所述气流通道隔离形成能够分别通入冷却介质、热介质的第一通道和第二通道。本专利技术还提供一种风力发电机组,包括发电机、机舱以及风轮机,所述发电机为上述任一项所述的电机。可选地,所述冷源设于所述机舱;所述冷源为涡流分离器,或与自然环境接通的通风机构成的开式冷却系统,或含有通风机和表面式换热器串接的闭式冷却系统,产生的冷却介质或来自自然环境的冷气流通过气流输运管路输送至所述发电机,并流向所述热沉式磁极紧固结构的位置高端。本专利技术还提供一种电动汽车,包括电机,所述电机为上述任一项所述的电机。本专利技术还提供一种热沉式磁极紧固结构的加工方法,加工形成具有腔体的热沉式磁极紧固结构,在高于常温或接近工作温度的条件下,向所述腔体内注入相变介质,所述相变介质能够吸热,相变介质吸热温升到一定温度后会产生相变。本专利技术还提供一种电机的散热方法,电机包括转子和定子,所述转子包括磁轭和磁极,所述的散热方法包括:通过热沉式磁极紧固结构将所述磁极固定于所述磁轭;所述热沉式磁极紧固结构具有腔体,且向所述腔体注入相变介质,所述电机温升时,所述相变介质能够吸热,相变介质吸热温升到一定温度后会产生相变,以对所述电机进行散热。本专利技术还提供一种降低风力发电机组轴系扭振的方法,电机包括转子和定子,所述转子包括磁轭和磁极,所述降低风力发电机组轴系扭振的方法包括:通本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构具有腔体,所述腔体注有相变介质(20’),所述相变介质(20’)能够吸热,相变介质(20’)吸热温升到一定温度后会产生相变。

【技术特征摘要】
1.热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构具有腔体,所述腔体注有相变介质(20’),所述相变介质(20’)能够吸热,相变介质(20’)吸热温升到一定温度后会产生相变。2.如权利要求1所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构为处于相邻磁极(40)之间的热沉式压条(20),或所述热沉式磁极紧固结构为卡罩所述磁极(40)的磁极防护盒。3.如权利要求2所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式压条(20)的腔体内设有加强部,所述加强部的两端,分别连接所述热沉式磁极紧固结构的两侧。4.如权利要求3所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述加强部为加强支撑梁(207),所述热沉式压条(20)内设置多根沿所述热沉式压条(20)长度方向布置的所述加强支撑梁(207);或,所述加强部为设有多个筛孔的筛分板(208),所述筛分板(208)将所述腔体分隔为内腔(202)和外腔(201),设置所述磁极(40)的转子转动时,所述相变介质(20’)通过所述筛孔在所述内腔(202)和所述外腔(201)之间流动并能够借此气液分离。5.如权利要求4所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述筛分板(208)包括筛分管(208a),所述筛分管(208a)贯穿所述筛分板(208),且两端突出所述筛分板(208)的表面;所述筛分管(208a)插入所述筛孔,或所述筛分管(208a)一体成型于所述筛分板(208),所述筛分管(208a)的管腔形成所述筛孔。6.如权利要求1所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构的一端为冷凝段(20-1),所述冷凝段(20-1)的材质为高导热系数、高热扩散率、外表面具有高红外辐射发射率,和/或,所述冷凝段(20-1)的外表面涂覆有高导热系数的涂层。7.如权利要求1-6任一项所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构设有抽吸孔(205),以对所述内腔进行抽真空。8.如权利要求7所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构设有密封部(206),以密封所述抽吸孔(205)。9.如权利要求1-8任一项所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述相变介质(20’)为气-液相变介质,或固-液相变介质。10.如权利要求9所述的热沉式磁极紧固结构,其特征在于,所述相变介质(20’)为水、去离子水、离子水与乙二醇的混合液、水合盐、多元醇、高分子树脂类、酯酸类中的任一者。11.转子,所述转子包括磁轭(10)和磁极(40),所述磁极(40)通过热沉式磁极紧固结构固定于所述磁轭(10),其特征在于,所述热沉式磁极紧固结构为权利要求1-8任一项所述的热沉式磁极紧固结构。12.电机,包括转子和定子,其特征在于,所述转子为权利要求11所述的转子。13.如权利要求12所述的电机,其特征在于,所述电机还设有能够提供冷却介质的冷源;所述电机的轴系具有仰角,所述热沉式磁极紧固结构相应具有重力场中的位置高端和位置低端,所述冷却介质能够冷却所述热沉式磁极紧固结构的所述位置高端。14.如权利要求13所述的电机,其特征在于,所述冷源为涡流分离器(311)。15.如权利要求14所述的电机,其特征在于,所述电机包括铁心(70),以及沿着电机轴向贯穿所述铁心(70)以拉紧所述铁心(70)的紧固件(701),所述紧固件(701)设有沿其轴向延伸的气流通道,且所述气流通道贯穿所述紧固件的重力场中的位置高端,所述涡流分离器(311)装置输出产生的冷却气流能够进入所述气流通道并从其位置高端流出,再流向所述热沉式磁极紧固结构的位置高端。16.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:马盛骏
申请(专利权)人:北京金风科创风电设备有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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