【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发电机，具体涉及一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构。
技术介绍
1、随着风电平价上网时代的到来，行业呈现“机组单机容量持续增大”这一大趋势，目前15-20mw发电机已成功研制，未来单机功率仍将持续增大，直面的问题就是电机散热难。风力发电机在运行时，实时监控定子绕组温度，若超过限定温度，将迫使机组停机或降功率运行，经济损失每台每年超过百万元。
2、现有的大功率永磁风力发电机冷却系统技术主要有风冷和水冷两种冷却方式。
3、其中，风冷有自然风冷、强迫风冷、空空冷、直冷等冷却方式。风冷技术是风电机组最早也是应用最为广泛的一种冷却技术，适用于损耗低的单机容量较小的机组，优点是结构简单、成本低廉以及维护管理方便，缺点是容易出现机舱内温度不断上升从而发生故障的现象，其次灰尘、颗粒以及盐雾极易进入到机舱内部腐蚀发电机部件，不利于风电机组(特别是海上风电机组)的长期可靠安全运行。
4、水冷有空水冷、水套冷、水管冷等。水冷技术与传统风冷技术相比，散热能力具有显著优势，且结构更为紧凑，更适用于海上风电机组。但是仍有不足，工质通常为乙二醇与水溶液，且存在工质泄露导致绝缘失效造成发电机出现重大事故风险，影响机组长期可靠运行。
5、另外，采用水冷和风冷系的风力发电机都存在内部温升分布不均，设计存在冗余的问题。
6、有鉴于此，本专利技术人提供一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，以解决上述技术问题。
技术实现思路
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2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，所述发电机包括外定子和设置于所述外定子内的内转子，所述外定子包括机座、定子铁心以及缠绕在所述定子铁心上的定子线圈，所述机座与外部的换热器连接，所述外定子与内转子气隙之间安装有绝缘套筒，且在绝缘套筒与机座之间的前、后端对应设置有第一内端盖和第二内端盖，用于将内转子与外定子隔离，以使从机座入口进入的冷却介质能够直接浸泡冷却外定子。
4、进一步地，所述绝缘套筒由第一段、第二段以及第三段组成，且所述第一段、第二段和第三段为一体成型结构，所述第二段的壁厚小于外定子与内转子间的气隙间距。
5、进一步地，所述第一内端盖和第二内端盖的外圈与机座分别通过台阶结构相接，且在所述台阶结构上设置有密封组件；
6、所述第一内端盖的内圈与第一段的外壁相接，且在相接位置处设置有第一密封环，所述第二内端盖的内圈与第三段的外壁相接，且在相接位置处设置有第二密封环。
7、进一步地，所述密封组件包括设置在台阶结构竖直方向上的密封垫，以及设置在台阶结构水平方向上的密封圈。
8、进一步地，所述定子铁心包括多个定子冲片，所述定子铁心的两端、位于定子冲片上设置有齿压板，所述定子铁心的两端、位于齿压板的外圈设置有压圈，所述定子铁心的周面上沿轴向间隔布设有拉板，同时在定子铁心的周面上间隔布设有与拉板方向垂直的环形通道槽板。
9、进一步地，所述定子冲片的弧面上均匀开设有多个尺寸相同的类锯齿槽。
10、进一步地，所述定子冲片的弧面上均匀开设有多个尺寸相同的冷却液流道，所述冷却液流道包括第一通槽和对称分布在第一通槽两侧的第二通槽，所述第二通槽的开设方向与第一通槽平行，且沿第一通槽的长度方向设置若干个第二通槽。
11、进一步地，所述冷却介质为绝缘油，且所述冷却介质的流入入口位于发电机的顶部或底部。
12、进一步地，所述高效冷却结构的冷却回路的路径如下：发电机在运行过程中，冷却介质从机座入口进入发电机内部，经过定子铁心的环形通道槽板间隙后，分成两路流入定子铁心的预留油道，并与定子线圈直接接触将其产生的热量带走，所述冷却介质从机座的出油口流出，通过外部换热器将冷却介质进行冷却后再回流到发电机中，完成一个循环。
13、进一步地，所述绝缘套筒选用玻璃钢或碳纤维或peek材质。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、1.本专利技术一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，该冷却结构通过在内转子与外定子气隙之间装配绝缘套筒，并在绝缘套筒的前、后两端新增第一内端盖和第二内端盖，还通过设置的第一密封环、第二密封环、密封圈及密封垫对其进行密封，使绝缘套筒与定子形成封闭空间，实现定子浸泡式的冷却，能够有效降低发电机温升，并且使发电机内部温度分布更加均匀，热负荷大幅提高，进一步提高了发电机功率密度，能有效缓解当前风电机组有限机舱空间与日益增长的功耗之间的矛盾，并为更大功率风力发电机提供有效可行的冷却技术方案。
16、2.本专利技术一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，在该冷却结构的基础上实现一种新型冷却回路，该冷却回路为冷却介质从机座入口流入发电机内部，通过背部油路环流后，直接流向定子铁心的环形通道槽板，分成两路流入定子铁心的预留油道，并与定子线圈直接接触将其产生的热量带走，冷却介质从机座的出油口流出，通过外部换热器将冷却介质进行冷却后再回流到发电机中，完成一个循环，该冷却回路可实现冷却介质与发热源直接接触的高效冷却，提高了定子的冷却效率，解决了温升分布不平衡的问题。
17、3.本专利技术一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，该冷却结构的定子铁心设计两种定子冲片结构，该结构既不影响电性能，同时还能够提高冷却效率。
18、4.本专利技术一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，该冷却结构使用流通的冷却介质作为定子线圈的绝缘结构，其中，冷却介质选用绝缘油或其他绝缘工质，能够大幅提升绝缘性能可靠性，降低发电机因故障导致传统绝缘结构失效从而下塔的风险。
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1.一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，所述发电机包括外定子和设置于所述外定子内的内转子，所述外定子包括机座(1)、定子铁心(2)以及缠绕在所述定子铁心(2)上的定子线圈(3)，所述机座(1)与外部的换热器连接，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述绝缘套筒(4)由第一段(41)、第二段(42)以及第三段(43)组成，且所述第一段(41)、第二段(42)和第三段(43)为一体成型结构，所述第二段(42)的壁厚小于外定子与内转子间的气隙间距。
3.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述第一内端盖(5)和第二内端盖(6)的外圈与机座(1)分别通过台阶结构相接，且在所述台阶结构上设置有密封组件(7)；
4.根据权利要求3所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述密封组件(7)包括设置在台阶结构竖直方向上的密封垫(71)，以及设置在台阶结构水平方向上的密封圈(72)。
5.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力
6.根据权利要求5所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述定子冲片(21)的弧面上均匀开设有多个尺寸相同的类锯齿槽(211-1)。
7.根据权利要求5所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述定子冲片(21)的弧面上均匀开设有多个尺寸相同的冷却液流道(211-2)，所述冷却液流道(211-2)包括第一通槽(2111-2)和对称分布在第一通槽(2111-2)两侧的第二通槽(2112-2)，所述第二通槽(2112-2)的开设方向与第一通槽(2111-2)平行，且沿第一通槽(2111-2)的长度方向设置若干个第二通槽(2112-2)。
8.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述冷却介质为绝缘油，且所述冷却介质的流入入口位于发电机的顶部或底部。
9.根据权利要求1～8任一项所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述高效冷却结构的冷却回路的路径如下：发电机在运行过程中，冷却介质从机座(1)入口进入发电机内部，经过定子铁心(2)的环形通道槽板(25)间隙后，分成两路流入定子铁心(2)的预留油道，并与定子线圈(3)直接接触将其产生的热量带走，所述冷却介质从机座(1)的出油口流出，通过外部换热器将冷却介质进行冷却后再回流到发电机中，完成一个循环。
10.根据权利要求9所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述绝缘套筒(4)选用玻璃钢或碳纤维或PEEK材质。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，所述发电机包括外定子和设置于所述外定子内的内转子，所述外定子包括机座(1)、定子铁心(2)以及缠绕在所述定子铁心(2)上的定子线圈(3)，所述机座(1)与外部的换热器连接，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述绝缘套筒(4)由第一段(41)、第二段(42)以及第三段(43)组成，且所述第一段(41)、第二段(42)和第三段(43)为一体成型结构，所述第二段(42)的壁厚小于外定子与内转子间的气隙间距。
3.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述第一内端盖(5)和第二内端盖(6)的外圈与机座(1)分别通过台阶结构相接，且在所述台阶结构上设置有密封组件(7)；
4.根据权利要求3所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述密封组件(7)包括设置在台阶结构竖直方向上的密封垫(71)，以及设置在台阶结构水平方向上的密封圈(72)。
5.根据权利要求1所述的适用于半直驱永磁风力发电机的高效冷却结构，其特征在于，所述定子铁心(2)包括多个定子冲片(21)，所述定子铁心(2)的两端、位于定子冲片(21)上设置有齿压板(22)，所述定子铁心(2)的两端、位于齿压板(22)的外圈设置有压圈(23)，所述定子铁心(2)的周面上沿轴向间隔布设有拉板(24)，同时在定子铁心(2)的周面上间隔布设有与拉板(24)方向垂直的环形通道槽板(25)。...
【专利技术属性】
技术研发人员：段志强，王紫媛，何庆峰，罗灏楠，李丹，秦富饶，
申请(专利权)人：西安中车永电捷力风能有限公司，
类型：发明
国别省市：
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