电机及其轴系的换热装置、风力发电机组制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电机及其轴系的换热装置、风力发电机组，所述换热装置包括能够输入冷却介质的柔性腔体，所述柔性腔体位于所述电机转动轴的内壁，所述柔性腔体为电机轴系中的电机轴承冷却。柔性腔体内注入冷却介质后可在电机转动轴内壁位置建立冷却环境，从而为包围在电机转动轴和电机定轴之间的电机轴承开辟散热渠道，起到较好的冷却效果。

Heat exchange device and wind turbine of motor and its shafting

【技术实现步骤摘要】
电机及其轴系的换热装置、风力发电机组
本专利技术涉及电气设备冷却
，具体涉及一种电机及其轴系的换热装置、风力发电机组。
技术介绍
请参考图1-2，图1为空气间壁式换热器对发电机内部实施冷却的整机关节图；图2为图1中间壁式换热器的结构分解原理图。如图1所示，发电机500’的右侧连接叶轮600’，左侧设有机舱100’，机舱100’内设置间壁式换热器300’，具体设置在机舱300’的尾部。间壁式换热器300’的左侧设有内循环引风机202’，内循环引风机202’由内循环驱动电机201’驱动，还设有内循环气流引出输送管400’，发电机500’产热后的热气流，经内循环引风机202’作用，将沿内循环气流引出输送管400’进入间壁式换热器300’的换热器芯体中。间壁式换热器.00’还设有外循环引风机102’，外循环引风机102’由外循环驱动电机101’驱动，外循环引风机102’将自然环境空气流引入至间壁式换热器300’的换热芯体中，则换热后的外循环气流流出机舱100’，图1中示出连接外部的外循环风排出口103’。内循环气流冷却降温后排出间壁式换热器300’，并360度扩散在机舱的尾部空间。图2中，在引入内循环气流时，间壁式换热器300’和内循环气流引出输送管400’之间还设有内循环汇流腔体203’，上下均设有内循环气流汇流入口203a’。外循环引风机102’与间壁式换热器300’之间设有外循环引风机入口连接段104’，内循环引风机202’与间壁式换热器300’之间设有内循环引风机入口连接段204’。r>图1中，发电机500’的壳体处设有冷却气流入口孔板500a’，可参考图3理解，图3为图1中冷却气流入口孔板500a’的示意图。扩散在机舱内被冷却降温的内循环流体，可经该冷却气流入口孔板500a’的入口孔500b’进入发电机500’内，作为冷却气流再次使用，对发电机500’的电机铁心进行冷却。如图1所示，发电机500’的电机定轴和电机转动轴之间设有电机轴承，电机轴承工作过程中会产生较多的热量，但电机轴承被电机定轴和电机转动轴包围，该热量难以散发。然而，上述方案主要是在对发电机500’内的电机铁心进行冷却，但是对于发电机以及轮毂的轴系并无合适的冷却方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种电机轴系的换热装置，所述换热装置包括能够输入冷却介质的柔性腔体，所述柔性腔体位于所述电机转动轴的内壁。柔性腔体内注入冷却介质后可在电机转动轴内壁位置建立冷却环境，从而为包围在电机转动轴和电机定轴之间的电机轴承开辟散热渠道，起到较好的冷却效果。可选地，所述柔性腔体为环形，对应于所述电机转动轴的回转部的环形内壁。可选地，还包括硬质材料制成的限位环，所述限位环位于所述环形的柔性腔体的内侧；所述限位环限定所述柔性腔体的径向内侧边界，使所述柔性腔体充入冷却介质后向所述回转部的环形内壁膨胀贴合。可选地，所述限位环由至少两个限位环段沿着圆周方向拼接形成，所述限位环段之间通过膨胀箍相连接。可选地，所述柔性腔体的外壁设有可粘贴于所述回转部的环形内壁的粘结面。可选地，所述换热装置还包括流体滑环，以及与所述流体滑环连通的输入管和输出管，所述输入管输送冷却介质至所述柔性腔体，所述柔性腔体内的冷却介质可经所述输出管流出。可选地，所述换热装置还包括涡流分离器，所述涡流分离器包括喷管和涡流分离管，所述涡流分离管包括涡流室和分别位于所述涡流室两端的冷端管段和热端管段；所述喷管连通于所述涡流室，压缩气流经所述喷管形成螺旋气流且沿所述涡流室的切向流入；所述冷端管段截面积小于所述涡流室截面积，所述热端管段截面积等于或大于所述涡流室截面积；所述热端管段内设有具有阀口的阀门，所述阀门具有锥面，所述螺旋气流进入所述涡流分离管后，所述螺旋气流的外部气流向所述阀口流动并逐渐升温为热气流后沿所述阀口流出；所述螺旋气流的中部气流经所述阀门的锥面后反向回流而降温为冷气流，并从所述冷端管段流出，作为输送至所述弹性腔体的冷却介质。可选地，所述涡流室的一端设有通孔，所述冷端管段的管体连通于所述通孔；所述涡流室与所述热端管段一体等径设置。可选地，所述阀门包括锥状的节流件，所述节流件的锥端朝向所述冷端管段，所述节流件位于所述热端管段的中部，所述节流件与所述热端管段的内壁之间形成的环形间隙为所述阀口；且，所述冷端管段的轴线与所述节流件的轴线重合。可选地，所述换热装置还包括压气机，所述压气机向所述涡流分离器提供压缩气流。可选地，所述压气机的上游设有气液分离器。可选地，所述气液分离器包括分离筒和设于所述分离筒内壁的进口端，气流经所述进口端以切向旋入所述分离筒内；所述分离筒内设有多个凸包和/或凹坑；所述分离筒的内壁的上部设有开口以供分离出液体后的气流流出。可选地，所述气液分离器还包括设于所述分离筒顶部的凹顶盖，所述凹顶盖向内凹陷，且所述凹顶盖的内表面设有多个凸包；所述分离筒的底部具有导水叶栅。本专利技术还提供一种风力发电机组，包括发电机，还包括上述任一项所述的电机轴系的换热装置。可选地，所述涡流分离器设置于风力发电机组的机舱底座内。可选地，还包括另一涡流分离器，另一所述涡流分离器的热气流、冷气流分配如下：所述冷气流输送至下述至少一者：所述柔性腔体、伺服控制器、变桨轴承)、伺服电机、轮毂、偏航轴承；和/或，所述热气流输送至下述至少一者：叶片的前缘、叶片的后缘、轮毂、变桨轴承、机舱上部的测风支架、偏航轴承。可选地，另一所述涡流分离器设于所述轮毂。可选地，所述冷气流输送至下述至少一者：所述柔性腔体、伺服控制器、变桨轴承、伺服电机、轮毂、偏航轴承；和/或，所述热气流输送至下述至少一者：叶片的前缘、叶片的后缘、轮毂、变桨轴承、机舱上部的测风支架、偏航轴承。本专利技术还提供一种电机，包括电机轴系，还包括上述任一项所述的电机轴系的换热装置。风力发电机组和电机，包括上述电机轴系的换热装置，具有同样的技术效果。附图说明图1为空气间壁式换热器对发电机内部实施冷却的整机关节图；图2为图1中间壁式换热器的结构分解原理图；图3为图1中冷却气流入口孔板的示意图；图4为本专利技术所提供发电设备一种具体实施例的示意图；图5为图4中发电机的示意图，示出内部结构；图6为图5中I部位的局部放大示意图；图7为图5中柔性腔体、限位环安装于电机转动轴的回转部的示意图；图8为4中涡流分离器的原理图；图9为图8中喷管的截面图；图10为图8中涡流分离器内的内部流场图；图11为自由涡流和强制涡流的对比示意图；图12为图8中涡流分离器内部工作过程的热力学温-熵(T-S)分析图；图13为图4中气液分离器的示意图；图14为图13中气液分离器的凹顶盖的示意图。图1-3中，附图标记说明如下：100’机舱、101’外循环驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电机轴系的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括能够输入冷却介质的柔性腔体(20)，所述柔性腔体(20)位于所述电机转动轴(202)的内壁。/n

【技术特征摘要】
1.电机轴系的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括能够输入冷却介质的柔性腔体(20)，所述柔性腔体(20)位于所述电机转动轴(202)的内壁。


2.如权利要求1所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述柔性腔体(20)为环形，对应于所述电机转动轴(202)的回转部(202b)的环形内壁。


3.如权利要求2所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，还包括硬质材料制成的限位环(30)，所述限位环(30)位于所述环形的柔性腔体(20)的内侧；所述限位环(30)限定所述柔性腔体(20)的径向内侧边界，使所述柔性腔体(20)充入冷却介质后向所述回转部(202b)的环形内壁膨胀贴合。


4.如权利要求3所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述限位环(30)由至少两个限位环段沿着圆周方向拼接形成，所述限位环段之间通过膨胀箍(30a)相连接。


5.如权利要求2所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述柔性腔体(20)的外壁设有可粘贴于所述回转部(202b)的环形内壁的粘结面。


6.如权利要求1所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括流体滑环，以及与所述流体滑环连通的输入管(50a)和输出管(50b)，所述输入管(50a)输送冷却介质至所述柔性腔体(20)，所述柔性腔体(20)内的冷却介质可经所述输出管(50b)流出。


7.如权利要求1-6任一项所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括涡流分离器(10)，所述涡流分离器(10)包括喷管(102)和涡流分离管(101)，所述涡流分离管(101)包括涡流室(101a)和分别位于所述涡流室(101a)两端的冷端管段(101c)和热端管段(101b)；所述喷管(102)连通于所述涡流室(101a)，压缩气流经所述喷管(102)形成螺旋气流且沿所述涡流室(101a)的切向流入；
所述冷端管段(101c)截面积小于所述涡流室(101a)截面积，所述热端管段(101b)截面积等于或大于所述涡流室(101a)截面积；
所述热端管段(101b)内设有具有阀口的阀门，所述阀门具有锥面，所述螺旋气流进入所述涡流分离管(101)后，所述螺旋气流的外部气流向所述阀口流动并逐渐升温为热气流后沿所述阀口流出；所述螺旋气流的中部气流经所述阀门的锥面后反向回流而降温为冷气流，并从所述冷端管段(101c)流出，作为输送至所述弹性腔体的冷却介质。


8.如权利要求7所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述涡流室(101a)的一端设有通孔，所述冷端管段(101c)的管体连通于所述通孔；所述涡流室(101a)与所述热端管段(101b)一体等径设置。


9.如权利要求7所述的电机轴系的换热装置，其特征在于，所述阀门包括锥状的节流件(103)，所述节流件(103)的锥端朝向所述冷端管段(101c)，所述节流件(103...

【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