定子分块、定子组件以及定子组件的冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种定子分块、定子组件以及定子组件的冷却系统，所述定子分块包括：分块本体，所述分块本体的轴向侧面设置有冷却风出口；定子铁芯，所述定子铁芯连接于所述分块本体的径向外端面；冷却单元，所述冷却单元设置于所述分块本体内，其中，所述冷却单元引入所述定子铁芯发出的热空气，经过冷却后从所述冷却风出口排出。本发明专利技术提高了装配效率；在同样的排量下，使气流循环路径缩短，加快了气流的冷却循环速度，提高了冷却效果；采用冷却冗余共享，提高了经济效益；实现了维护区域和电磁区域分离，提高了发电机的运维安全性，简化了结构和方便了维护人员的进出，减少电磁区域产生的热量对主轴承的影响，有利于定子支撑的加工制造。

Stator block, stator assembly and cooling system of stator assembly

The invention discloses a cooling system of a stator block, a stator component and a stator component, the stator block comprises a block body, the axial side of the block body is provided with a cooling air outlet, the stator core is connected with the radial outward end face of the block body, the cooling unit is arranged in the block body, wherein, the cooling unit is arranged in the block body The cooling unit introduces the hot air from the stator core, and after cooling, it is discharged from the cooling air outlet. The invention improves the assembly efficiency, shortens the air circulation path under the same displacement, speeds up the cooling circulation speed of the air flow and improves the cooling effect, adopts the cooling redundancy sharing to improve the economic benefit, realizes the separation of the maintenance area and the electromagnetic area, improves the operation and maintenance safety of the generator, simplifies the structure and facilitates the access of the maintenance personnel, and reduces the electromagnetic The influence of the heat generated in the area on the main bearing is conducive to the processing and manufacturing of the stator support.

【技术实现步骤摘要】
定子分块、定子组件以及定子组件的冷却系统
本专利技术涉及一种定子分块、定子组件以及定子组件的冷却系统。
技术介绍
直驱型风力发电机主要由定子、转子、定轴、转轴、刹车系统、冷却单元组成。根据旋转部件分为内转子和外转子两种类型。在直驱型风力发电机正常工作时，必须采用合理的冷却方式对发电机定子铁芯、磁极等关键部件进行冷却，防止因温度过高，造成机组失效。常用的冷却方法为：冷却装置将冷却后的气流通过转子屋和定子组成的腔体，引导至定子铁芯处，将定子铁芯表面的热量带走，依次循环，保证发电机的温度控制在合理范围内例如公开号为CN205864119U的“冷却装置以及直接驱动式风力涡轮机”中提到了一种冷却单元的布置形式，其主要的保护点和优点为设置了风道，对定子铁芯两端的绕组保持良好的冷却效果。但是该方案总体上存在如下缺点：1.转子屋和定子组成的腔体延伸至定轴，整个腔体的范围过大，当风却装置流量一定时，空间越大，循环速度越慢，冷却效果变差。2.定子内部从定子铁芯到定轴的整个空腔，没有进行分区隔离处理，冷却装置及其管路等附件直接安装在整个空腔内部。维护人员穿过定子到转子屋和定子组成的空腔维护主轴承等领部件时，非常不方便，占用维护空间。3.定子内部从定子铁芯到定轴的整个空腔，没有进行分区隔离处理，因此定子上的维护人孔在机组正常工作时需要用密封板盖上，防止气流通道被破坏，人员进入维护时又要拆卸，可操作性差。4.定子铁芯到定轴之间的空腔没有进行分区隔离处理，在维护冷却装置和定子空腔内部其余零部件时，容易造成螺栓、垫圈等小零件掉入铁芯。同时螺栓、垫圈等铁素体零件又极易被磁极吸附，从而进入定子铁芯和磁极之间的气隙，存在严重的安全隐患。5.由于发电机定子铁芯的温度远高于主轴承运行温度，转子屋和定子组成的腔体与主轴承连通，会对主轴承造成一定的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中直驱型风力发电机的冷却单元维护不方便，存在安全隐患问题，轴承受电机发热影响大的缺陷，提供一种定子分块、定子组件以及定子组件的冷却系统。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种定子分块，其特点在于，所述定子分块包括：分块本体，所述分块本体具有两个轴向端板和位于两个所述轴向端板之间的侧向端板，所述轴向端板和侧向端板包围形成一容纳空腔，所述轴向端板上设置有冷却风出口；定子铁芯单元，所述定子铁芯单元连接于所述分块本体的径向外端面；其中，所述分块本体的容纳空腔内设有至少一个冷却单元，所述定子铁芯单元发出的热空气引入所述冷却单元，经过所述冷却单元冷却后从所述冷却风出口排出。本方案中，首先，冷却单元实现了模块化设计和组装，冷却单元分单元组件集成在定子分块中，随同定子分块实现模块化组装后再进行整体系统集成，提高装配效率。其次，本方案实现了定向冷却，冷却单元集成在定子分块中，近距离吸走定子铁芯单元散发的热空气，冷却后再通过定子分块上预留的冷却风出口回流至定子转子之间的气隙和定子铁芯单元。在同样的排量下，该布置方案使气流循环路径缩短，加快了气流的冷却循环速度，提高了冷却效果。再次，本方案对维护区域和电磁区域实现了分离措施。其中冷却单元集成在定子分块中，将定子分块和定子支撑之间的通道进行了隔离，既发电机内部的维护空间和发电机定子铁芯、转子磁极进行了封闭式隔离。这样可以防止杂物、螺栓、维护工具等小型零部件掉入定子铁芯单元和转子磁极之间，以免对发电机造成损坏，提高了发电机的运维安全性。由于定子分块和定子支撑之间的冷却通道进行了隔离，设置在定子支撑上的维护人孔就不需要用盖板进行密封，即人孔上的密封盖板可以取消。简化了结构和方便了维护人员的进出。冷却单元集成在定子分块中可以减少定子支撑中的零部件，使得定子支撑中的维护空间增大，便于发电机的维护工作。维护区域与电子区域分离，减少电磁区域产生的热量对主轴承的影响。当定子外径一定时，将定子分块适当加大，集成冷却单元，不仅可以提高定子分块的刚性，还可以缩小定子支撑的尺寸，有利于定子支撑的加工制造。较佳地，所述冷却单元通过安装板密封连接至所述分块本体的轴向端板和侧向端板。较佳地，所述冷却单元包括热交换器以及风机，所述热交换器朝向所述定子铁芯单元设置，其中，所述热交换器与所述风机之间，所述风机与所述冷却风出口之间均通过通风道引导并连通。较佳地，所述热交换器与所述风机之间通过异形通风道连接，和/或所述风机与所述冷却风出口之间通过喇叭形通风道连接。较佳地，所述定子分块的形状为扇形，多个所述定子分块本体拼装形成为一环状的定子环。较佳地，所述侧向端板上且位于所述安装板的径向外侧开设有气流连通开口，各所述气流连通开口连通位于各所述定子铁芯单元和各个所述冷却单元之间的冷却区域。较佳地，每个所述分块本体内设置有至少两个冷却单元，所述定子铁芯单元和至少两个所述冷却单元之间的冷却区域互相连通。每个定子分块内部安装两套冷却单元，同时对局部区域的定子铁芯单元进行冷却，这两套冷却单元之间的冷却区域连通。发电机正常工作时，需两套冷却单元共同工作，才能满足该定子分块上的定子铁芯单元的冷却要求，当其中一个冷却单元发生故障时，由于这两套冷却单元之间的冷却区域是连通的，另一个冷却单元仍旧可以对该定子分块上的定子铁芯单元进行冷却。通过发电机降低运行功率，在等待维修期间仍可进行发电，提高了经济效益。较佳地，相邻的所述冷却单元所连接的冷却风出口分别位于所述分块本体的两侧的轴向端板上。一种定子组件，其特点在于，所述定子组件包括定子支撑和连接到所述定子支撑上的多个所述定子分块。较佳地，所述定子支撑内包括维护区域，所述维护区域位于所述分块本体的径向内端以内，各所述定子铁芯单元与发电机的转子磁极通过各所述分块本体被隔离于所述维护区域之外。较佳地，所述定子组件还包括密封板，所述密封板位于所述冷却风出口的径向以内、密封连接在所述定子支撑和发电机转子支撑之间。一种定子组件的冷却系统，包括定子组件，所述定子组件包括定子支撑和连接到所述定子支撑径向外端的多个周向分布的定子分块，所述定子分块的形状为扇形，多个所述定子分块本体拼装形成为一环状的定子环，其特点在于，每个所述定子分块包括一个分块本体和一个定子铁芯单元，所述分块本体具有两个轴向端板和位于两个所述轴向端板之间的侧向端板，所述轴向端板和侧向端板包围形成一容纳空腔；其中，所述冷却系统包括冷却单元和冷却风出口，其中，在每个所述定子分块的容纳空腔内设有至少一个所述冷却单元，在每个所述分块本体的轴向端板上设有至少一个冷却风出口。较佳地，所述定子组件的冷却系统还包括设于每个所述分块本体内的第一导流单元，所述第一导流单元为将所述冷却单元密封连接至所述分块本体的轴向端板和侧向端板的安装板。较佳地，所述定子组件还包括第二导流单元，所述第二导流单元为位于所述冷却风出口的径向以内、密封连接在所述定子支撑和发电机的转子支撑之间的密封板。较佳地，每个所述分块本体内设置有至少两个冷却单元，所述定子铁芯单元和至少两个所述冷却单元之间的冷却区域互相连通。较佳地，所述定子组件还包括气流连通开口，所述气流连通开口设于所述侧向端板上且位于所述安装板的径向外侧，各所述气流连通开口连通位于各所述定子铁芯单元和各个所述冷却单元之间的冷却区域。本专利技术的积极进步效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子分块，其特征在于，所述定子分块包括：分块本体，所述分块本体具有两个轴向端板和位于两个所述轴向端板之间的侧向端板，所述轴向端板和侧向端板包围形成一容纳空腔，所述轴向端板上设置有冷却风出口；定子铁芯单元，所述定子铁芯单元连接于所述分块本体的径向外端面；其中，所述分块本体的容纳空腔内设有至少一个冷却单元，所述定子铁芯单元发出的热空气引入所述冷却单元，经过所述冷却单元冷却后从所述冷却风出口排出。

【技术特征摘要】
1.一种定子分块，其特征在于，所述定子分块包括：分块本体，所述分块本体具有两个轴向端板和位于两个所述轴向端板之间的侧向端板，所述轴向端板和侧向端板包围形成一容纳空腔，所述轴向端板上设置有冷却风出口；定子铁芯单元，所述定子铁芯单元连接于所述分块本体的径向外端面；其中，所述分块本体的容纳空腔内设有至少一个冷却单元，所述定子铁芯单元发出的热空气引入所述冷却单元，经过所述冷却单元冷却后从所述冷却风出口排出。2.如权利要求1所述的定子分块，其特征在于，所述冷却单元通过安装板密封连接至所述分块本体的轴向端板和侧向端板。3.如权利要求1所述的定子分块，其特征在于，所述冷却单元包括热交换器以及风机，所述热交换器朝向所述定子铁芯单元设置，其中，所述热交换器与所述风机之间，所述风机与所述冷却风出口之间均通过通风道引导并连通。4.如权利要求3所述的定子分块，其特征在于，所述热交换器与所述风机之间通过异形通风道连接，和/或所述风机与所述冷却风出口之间通过喇叭形通风道连接。5.如权利要求2所述的定子分块，其特征在于，所述定子分块的形状为扇形，多个所述定子分块本体拼装形成为一环状的定子环。6.如权利要求5所述的定子分块，其特征在于，所述侧向端板上且位于所述安装板的径向外侧开设有气流连通开口，各所述气流连通开口连通位于各所述定子铁芯单元和各个所述冷却单元之间的冷却区域。7.如权利要求1所述的定子分块，其特征在于，每个所述分块本体内设置有至少两个冷却单元，所述定子铁芯单元和至少两个所述冷却单元之间的冷却区域互相连通。8.如权利要求7所述的定子分块，其特征在于，相邻的所述冷却单元所连接的冷却风出口分别位于所述分块本体的两侧的轴向端板上。9.一种定子组件，其特征在于，所述定子组件包括定子支撑和连接到所述定子支撑上的多个如权利要求1-8任一项所述的定子分块。10.如权利要求9所述的定子组件，其特征在于，所述定子支撑内包括维...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永岗，金孝龙，缪骏，崔明，卢江跃，施杨，陈健，王海洋，
申请(专利权)人：上海电气风电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31