冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及风力涡轮机发电机冷却系统。公开了用于直驱式风力涡轮机的风力涡轮机发电机冷却系统，其中发电机包括定子、转子以及位于定子和转子之间的气隙，且转子可围绕旋转轴线关于定子旋转。所述发电机包括在径向方向上邻接定子的腔体，其中风扇连接到所述腔体，使得风扇使空气移动穿过腔体以冷却发电机。管道在主要轴向方向上延伸穿过腔体从发电机第一侧到发电机第二侧，以允许移动穿过腔体、冷却发电机并且至少部分地聚集在发电机第一侧处的空气从发电机第一侧流到发电机第二侧以离开发电机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却系统
本专利技术涉及风力涡轮机发电机冷却系统。
技术介绍
风力涡轮机包括可旋转地布置在塔顶上的机舱。包括至少一个转子叶片的转子轮毂可旋转地附接至机舱。在直驱式风力涡轮机中，转子轮毂直接联接到发电机的转子。转子轮毂的旋转并不是由齿轮传递的。发电机包括定子和转子。定子附接到风力涡轮机机舱的固定部分。转子关于发电机的定子可旋转地布置。风与转子叶片相互作用，使得发电机的转子轮毂和转子旋转。发电机产生电能。由于涡电流和损耗在发电机的定子和转子中会产生热量。这种过多的热量会变得如此强烈，以致发电机的部分会受损。因此，需要使发电机冷却。人们已知用于冷却发电机的若干概念。从EP1218638Al和US8047774B2已知使用第一冷却流体来冷却发电机并且通过使用热交换器将热传递到第二冷却流体。这显示了使用具有泵和热交换器的两个冷却回路的缺点。类似这样的冷却系统使用大量电能用于冷却操作。EP2141360A2公开了具有带发电机的塔和机舱的风力涡轮机。该发电机包括定子、转子和风扇。机舱由发电机划分成前部分和后部分，机舱的前部分和后部分由发电机的气隙连接，其中，风扇从机舱后部分吹气穿过气隙到机舱前部分。空气经由机舱中的开口被吸入并且冷却发电机。这示出了发电机将机舱划分成前部分和后部分以及冷却空气从后部分穿过发电机中的气隙到前部分的缺点。因此，必须在机舱前部分中为暖空气提供出口，以允许空气离开风力涡轮机。因此，需要发电机的两侧来额外地将冷却系统连接到发电机或额外地安装冷却系统，例如风扇。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供改进的发电机冷却系统。本专利技术的目标是由独立权利要求1所实现的。从属权利要求中公开了本专利技术的另外的特征。公开了用于直驱式风力涡轮机的风力涡轮机发电机冷却系统，其中发电机包括定子、转子以及位于定子和转子之间的气隙，并且转子可围绕旋转轴线关于定子旋转。发电机包括在径向方向上邻接定子的腔体，其中风扇连接到该腔体，使得风扇使空气移动穿过腔体以冷却发电机。管道在主要轴向方向上延伸穿过腔体从发电机第一侧到发电机第二侧，以允许移动穿过腔体、冷却发电机并且至少部分地聚集在发电机第一侧处的空气从发电机第一侧流到发电机第二侧以离开发电机。用于直驱式风力涡轮机的风力涡轮机发电机冷却系统将空气用作冷却介质来冷却风力涡轮机的发电机。在风力涡轮机之中以及其周围的空气可用作冷却介质。因此，不必提供额外的冷却介质。另外，当发生泄漏时，空气作为冷却介质不会产生问题。风力涡轮机的发电机包括转子和定子。气隙被限定在发电机的转子和定子之间。转子被布置成可围绕旋转轴线关于定子旋转。发电机沿着旋转轴线包括一定的展开，因此包括一定的轴向长度。转子和定子距旋转轴线有一定的距离，由此它们具有一定的半径。在风力涡轮机的操作期间且因此在电能的产生期间，在气隙附近在转子和定子中产生热量。因此，定子和转子的温度由于过剩热量而增加。在风力涡轮机的操作期间，必须通过冷却系统来移除过剩热量。发电机包括腔体。腔体直接邻接定子，因此其直接接触定子。腔体在径向方向上邻接定子。在外转子发电机的情况下，腔体径向向内地邻接定子。在内转子发电机的情况下，腔体径向向外地邻接定子。因此，腔体不干扰发电机的气隙或转子。风扇连接到腔体。风扇使空气移动穿过腔体以冷却发电机。通过将空气吸入穿过腔体或者通过吹气到腔体中，风扇使空气移动穿过腔体。因此，空气移动穿过腔体。空气用来冷却风力涡轮机的发电机。因此，腔体是发电机的冷却系统的一部分。随着空气冷却发电机，移动穿过腔体的空气的温度升高。暖空气于是从发电机释放。因此，发电机由空气所冷却。空气在第一开口（也称为空气入口）处进入腔体，且在第二开口处离开腔体。移动穿过腔体的空气至少部分地聚集在发电机第一侧处。发电机第一侧是在发电机的轴向端中的一个处。管道延伸穿过腔体。管道在主要轴向方向上穿过腔体从发电机第一侧引导到发电机第二侧。管道允许空气从发电机第一侧流到发电机第二侧。在那里，空气能够离开发电机。空气移动穿过腔体，冷却发电机，并且至少部分地聚集在发电机第一侧处。获得发电机热量的暖空气流经腔体中的管道到发电机的另一侧，而不与腔体中的空气混合或几乎不升高腔体内部的空气的温度。空气流经管道到发电机第二侧并且在那里离开发电机。因此，使空气移动穿过腔体的风扇以及发电机的空气出口是布置在发电机的同一侧处。因此，仅发电机的一侧用来将冷却系统连接到发电机。因此，另一侧未用于冷却系统。另一侧由盖封闭以避免风、雨和气溶胶进入风力涡轮机的发电机。另外，发电机的封闭侧能够用来将风力涡轮机的转子连接到发电机，借以避免干扰冷却系统与风力涡轮机的转子的连接。腔体包括：第一壁，用以将腔体内部与发电机第一侧分开；以及第二壁，用以将腔体内部与发电机第二侧分开。第一壁和第二壁限定腔体的轴向端，且管道延伸穿过腔体内部从腔体的第一壁中的开口到腔体的第二壁中的开口。腔体的端部由各自的壁封闭。所述壁将腔体与发电机的第一侧以及与第二侧分开。所述壁限定腔体的轴向端。发电机的第一侧和第二侧是发电机的轴向侧。腔体的第一端由壁封闭。所述壁包括开口。管道的第一端连接到腔体的第一端的壁中的开口。腔体的第二端包括壁。所述壁包括开口，且管道的第二端连接到腔体的第二端的壁中的开口。因此，管道以此方式将发电机第一侧与发电机第二侧连接，使得空气能够流经管道从发电机第一侧到发电机第二侧。管道内的空气与腔体中的空气分开，且将不与腔体中的空气混合。因此，携带发电机热量的暖空气能够与腔体中的冷空气分离地被运输穿过腔体。因此，至进入腔体中的空气入口的连接和允许空气离开发电机的连接是布置在发电机的同一侧处。因此，更容易建立连接，而且人员更容易接触到连接以达成维修目的。另外，发电机一侧不含冷却系统的连接。因此，不含连接的一侧能够由壳体的盖封闭。因此，发电机的一侧受到保护，以防止风、气溶胶和水能够进入发电机。风、气溶胶和水会由于磨损和腐蚀在发电机中引起损坏。因此，发电机的一侧受到保护以免损坏。发电机的定子连接到风力涡轮机的固定部分。定子布置成距固定部分一段径向距离。通过位于定子的每个轴向侧上的壁，定子连接到固定部分。定子、固定部分和壁限定腔体。此腔体用作冷却系统的腔体，以使空气移动穿过腔体。定子包括多个管道，这些管道以一种方式将腔体与气隙连接，使得来自腔体的空气流入气隙中并且沿着气隙流到发电机的第一侧和第二侧。定子包括多个管道，这些管道以一种方式将腔体与气隙连接，使得存在于腔体中的空气能够流经多个管道进入到发电机的气隙中。因此，空气通过风扇运动至腔体中，并且移动穿过多个管道进入到发电机的气隙中。空气沿着发电机的气隙流动并且冷却发电机的定子和转子。发电机的定子中的多个管道是引导穿过定子的层压封装的开口。这些开口能够是位于定子的层压板的堆叠之间的间隙。过剩热量存在于气隙中，以及存在于转子和定子的邻近于气隙的部分中。因此，来自腔体的冷空气沿着气隙流动，并且冷却发电机的定子和转子。因此，在风力涡轮机的操作期间得以从发电机移除过剩热量。来自腔体的冷空气流经多个管道进入到气隙中。因此，冷却空气在不同的地方进入气隙。因此，冷却空气均匀地分布在气隙中。因此，气隙内的冷却效果非常均衡。来自腔体的冷空气均匀地分布在气隙中，且因此沿着转子和定子的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直驱式风力涡轮机的风力涡轮机发电机冷却系统，‑其中所述发电机包括定子（3）、转子（2）以及位于所述定子（3）和所述转子（2）之间的气隙（17），且所述转子（2）能够围绕旋转轴线关于所述定子旋转，‑其中所述发电机包括腔体（4），所述腔体（4）在径向方向上邻接所述定子（3），‑其中风扇（14）连接到所述腔体（4），使得所述风扇（14）使空气移动穿过所述腔体（4）以冷却所述发电机，其特征在于，管道（9）在主要轴向方向上延伸穿过所述腔体（4）从所述发电机的第一侧（20）到所述发电机的第二侧（21），以允许移动穿过所述腔体（4）、冷却所述发电机并且至少部分地聚集在所述发电机的所述第一侧（20）处的所述空气从所述发电机的所述第一侧（20）流到所述发电机的所述第二侧（21）以离开所述发电机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.22 EP 13168761.81.一种用于直驱式风力涡轮机的风力涡轮机发电机冷却系统，-其中所述发电机包括定子（3）、转子（2）以及位于所述定子（3）和所述转子（2）之间的气隙（17），且所述转子（2）能够围绕旋转轴线关于所述定子旋转，-其中所述发电机包括腔体（4），所述腔体（4）在径向方向上邻接所述定子（3），-其中风扇（14）连接到所述腔体（4），使得所述风扇（14）使空气移动穿过所述腔体（4）以冷却所述发电机，其特征在于，管道（9）在主要轴向方向上延伸穿过所述腔体（4）从所述发电机的第一侧（20）到所述发电机的第二侧（21），以允许移动穿过所述腔体（4）、冷却所述发电机并且至少部分地聚集在所述发电机的所述第一侧（20）处的所述空气从所述发电机的所述第一侧（20）流到所述发电机的所述第二侧（21）以离开所述发电机，所述转子从所述定子（3）径向向外布置，并且所述定子（3）附接到所述风力涡轮机的主轴（10），且所述腔体（4）布置在所述定子（3）和所述主轴（10）之间，-其中所述风力涡轮机包括机舱（1），且所述发电机附接到所述机舱（1），-其中所述机舱包括壳体，-其中空气出口（6）将所述发电机的内部与所述风力涡轮机的外部连接，-其中所述空气出口（6）布置在所述机舱（1）的所述壳体和所述发电机的所述转子（2）之间，以允许来自所述发电机内部的暖空气离开所述风力涡轮机，-其中所述空气出口（6）包括密封件。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机发电机冷却系统，其特征在于，所述腔体（4）包括：第一壁，其用于使所述腔体（4）的内部与所述发电机的第一侧（20）分开；以及第二壁，其用于使所述腔体（4）的内部与所述发电机的第二侧（21）分开，其中所述第一壁和所述第二壁限定所述腔体（4）的轴向端，并且管道（9）从位于所述腔体（4）的所述第一壁中的开口延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：U埃里克森，S冈德托夫特，T芒克汉森，C蒂格森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE