本公开提供了一种发电机，所述发电机包括至少一个环形定子，所述环形定子包括：具有内圆周和外圆周的环形板，一系列空心凸起从所述板的第一平面表面伸出并且排列为环绕在所述外圆周的内侧；以及多个线圈，每个线圈的位置设置成使得所述线圈的一部分围绕相关联的凸起，其中每个空心凸起在所述板的第二平面表面中具有相关联的凹槽；其中所述发电机被构造和设置成使得所述空心凸起的所述凹槽能接受冷却流体在所述凹槽中和所述凹槽内部周围引导和通过。和通过。和通过。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴向磁通发电机冷却装置的增强
[0001]下面的专利技术涉及用于进一步促进轴向磁通发电机的定子内部所包含的定子线圈的冷却(特别是在本人的共同待决申请GB2,520,516和GB2538516中所述类型的发电机中使用的定子线圈的冷却)的装置。
技术介绍
[0002]轴向磁通发电机，尤其是大直径和高输出的轴向磁通发电机，正在可再生能源应用中找到用途，尤其是将轴向风力涡轮机的转子所利用的机械能转换为电力。目前的设计能够将兆瓦级甚至多兆瓦级的机械能转化为电力。特别是所谓的直接驱动发电机正受到特别关注，其中发电机由涡轮机直接驱动，不需要齿轮箱。
[0003]然而，与所有的电机一样，发电行为本身产生热损失。目前为止，其中最突出的是电热损失。这些电热损失是由于发电机定子内部所包含的绕组(线圈)的I2R损失造成的。例如，在以90％的效率运行的5MW容量的大型发电机中，绕组损失导致的电热损失约为10％X 5MW＝0.5MW。这就在耗散和传导这些大量不需要的热量方面带来了深刻的问题。
[0004]需要大容量的冷却装置来安全地将热量从定子线圈传送离开，以避免定子线圈过热和随之发生的包含定子线圈的整个定子架的变形和/或破坏。
[0005]因此，通常情况下，高性能发电机的性能是由这种冷却装置的实际有效程度决定或限制的，而不是由其他考虑因素例如机械能向电能的电磁转换率决定或限制的。因此，这种类型的发电机内部的冷却装置在发电机实现其最大输出能力以及安全运行方面起着至关重要的作用。用于进一步提高冷却速度的装置仍然是这种类型发电机的设计者的首要目标。
[0006]在本人的共同待决申请GB2,544,275(名称为“用于直接驱动发电机的冷却装置"，该申请的全部内容通过引用并入本文)中，描述了一种布置，其中空气被推动或引导或被推动和引导进入位于一个或多个环形定子中心的中心通风室，然后被转子分隔环中的板条引导，作为空气流在定子表面(以及事实上夹在它们中间的转子)上方径向外侧排出。因此，从围绕定子周向设置的线圈的面向外的表面轴向辐射的热量被径向跨过它们的所述空气流传送离开。
[0007]在本人的另一个共同待决申请GB18199265.5(该申请的全部内容通过引用并入本文)中，公开了进一步冷却装置，用于向这种线圈的周界侧表面提供强制冷却。
[0008]这两种冷却形式的组合是有效的，从而为线圈的前后表面以及侧面提供冷却。然而，还希望进一步增加冷却。
技术实现思路
[0009]本专利技术提供了一种环形定子，所述环形定子包括：
[0010]具有内圆周和外圆周的环形板，一系列空心凸起从所述板的第一平面表面伸出并且排列为环绕在所述外圆周的内侧；以及多个线圈，每个线圈的位置设置成使得所述线圈
的一部分围绕相关联的凸起，其中每个空心凸起在所述板的第二平面表面中具有相关联的凹槽。
[0011]本专利技术提供了一种发电机，所述发电机包括至少一个环形定子，所述环形定子包括：具有内圆周和外圆周的环形板，一系列空心凸起从所述板的第一平面表面伸出并且排列为环绕在所述外圆周的内侧；以及多个线圈，每个线圈的位置设置成使得所述线圈的一部分围绕相关联的凸起，其中每个空心凸起在所述板的第二平面表面中具有相关联的凹槽；其中所述发电机被构造和设置成使得所述空心凸起的所述凹槽能接受冷却流体在所述凹槽中和所述凹槽内部周围引导和通过。
[0012]根据本专利技术，用于发电机的定子内部所包含的线圈的安装装置对于每个线圈包括空心凸起，所述线圈的(中心)部分位于所述空心凸起上，每个凸起的空心内部部分能接受冷却介质在所述空心内部部分中和所述空心内部部分内部周围引导和通过。
[0013]凸起的壁从而被冷却，并且通过围绕凸起安装的线圈的内壁的热传导，线圈也被冷却。因此，可选地，可以让本专利技术线圈的所有暴露的表面区域，包括其最里面的线匝被冷却。
[0014]优选地，冷却介质是空气。
[0015]根据本专利技术的第一方面，提供给凸起的冷却介质包括与径向推送跨过定子侧面以用于冷却定子侧面的冷却介质相同的冷却介质。
[0016]通过这种方式，径向推送的冷却介质方便地用于实现两种功能：既冷却定子的平面侧面，又冷却凸起本身。线圈的四个表面中的两个表面(即与定子的平面侧面相邻的线圈侧面)以及线圈的内部线匝因此被同一冷却介质冷却。
[0017]上述方面的组合是有效的，以确保凸起的内部被冷却介质有效地冷却，并因此将热量从安装在其凸起上的定子线圈的内部线匝传送离开。这对于确保防止“热点”特别重要，“热点”是电线圈一些部分，这些部分虽然经过了不充分的冷却，但可能局部变热，遭受损坏，并在此过程中破坏整个线圈的运行。
附图说明
[0018]现在将参照附图描述本专利技术，其中：
[0019]图1示出了本专利技术的定子的前视图；
[0020]图2详细示出了图1的单一线圈和凸起；
[0021]图3示出了定子的后视图，以及流过定子的空气流；
[0022]图4示出了将空气引导到凸起的腔中的方法；
[0023]图5a和图5b示出了凸起的另一个实施例的截面示意图。
[0024]图6以截面示出了包含气体冷却介质的直接驱动发电机；和
[0025]图7以截面示出了将冷却气体吹入发电机中的布置。
具体实施方式
[0026]参照图6，可以应用本专利技术的直接驱动发电机总体上以110标示。该发电机包括一系列环形转子111，这些环形转子被承载且安装在中心圆筒112上，以相对于夹在它们之间的固定定子115旋转。环形转子和固定定子是共轴的。使用机械装置(未显示)向圆筒/转子
组件传递扭矩，以实现相对于定子115的所述旋转。每个转子111围绕其外表面承载以113和114示出的永磁体阵列。如图所示，相反的极横跨转子111之间的间隙彼此面对。定子各自围绕其周界承载以115a示出的线圈阵列。当在面对的磁铁113、114之间穿过的变化磁通线扫掠过定子线圈115a时，在定子线圈中产生电力。
[0027]对于某些应用，例如使用这种发电机将风能转化为电力，会发生非常大的热损失。举例来说，以95％的转换效率运行的八兆瓦发电机要在定子线圈15a绕组内耗散400,000瓦的热量。这种热量必须被系统地传送离开，特别是远离定子线圈15a，以避免出现热点以及随之发生的所述定子线圈15a的破坏。
[0028]现在再次参照图6说明如GB 2,544,275中所述的实现这一目的的方法。
[0029]每个转子111通过以116示出的中间环形套环在其任一侧上相对于转子111保持在位。这些中间环形套环抵靠转子111的径向内部区域安置。从一端到另一端纵向穿过转子111和套环16的牵引螺栓(未示出)将整个组件保持在一起。套环116以与转子111类似的方式同轴安装在中心圆筒112上并由中心圆筒承载。以箭头120示出的冷却气体(例如空气)被吹入(例如被推动或抽吸)到中心圆筒112中。中心圆筒112的远端被阻挡(未示出)，以防止气体逸出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发电机，包括至少一个环形定子，所述环形定子包括：具有内圆周和外圆周的环形板，一系列空心凸起从所述板的第一平面表面伸出并且排列为环绕在所述外圆周的内侧；以及多个线圈，每个线圈的位置设置成使得所述线圈的一部分围绕相关联的凸起，其中每个空心凸起在所述板的第二平面表面中具有相关联的凹槽；其中所述发电机被构造和设置成使得所述空心凸起的所述凹槽能接受冷却流体在所述凹槽中和所述凹槽内部周围引导和通过。2.根据权利要求1所述的发电机，其中所述至少一个环形定子还包括盖片，所述线圈被夹在所述盖片与所述板之间。3.根据权利要求1或2所述的发电机，其中所述线圈被嵌入具有至少0.5W/mK热导率的材料中。4.根据权利要求1、2或3所述的发电机，其中所述凸起在截面上具有礼帽的形状。5.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机，其中所述凸起的所述凹槽的深度至少是所述线圈的轴向宽度的三分之一，优选是所述线圈的轴向宽度的一半。6.根据权利要求1至5中任一项所述的发电机，其中所述至少一个环形定子还包括叶片，所述叶片可选地径向跨过所述凸起的开口侧，以将平行于所述板流动的冷却流体引导至相关联的空心凹槽中。7.根据权利要求1至6中任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：休彼得，
申请(专利权)人：立行有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。