本发明专利技术涉及一种风力涡轮机，其包括风力涡轮机塔架；设置在风力涡轮机上的机舱；可转动地安装在机舱上的风力涡轮机转子轮毂，所述转子轮毂上装设有一块或多块风力涡轮机的叶片；与所述风力涡轮机的转子轮毂连接的轴；与所述的轴连接的发电机，所述发电机包括转子，该转子相对于定子可转动地设置，其中所述转子包括一个或多个超导体转子线圈，所述定子包括一个或多个导体材料的定子线圈，所述的转子线圈和定子线圈被设置成具有相互作用的磁场，当所述转子转动时，在定子线圈中产生电流。定子铁芯和定子线圈的至少一部分通过第一种冷却通道热耦合，该第一种冷却通道沿着定子铁芯的内边缘设置。第二种冷却通道沿着定子铁芯的外边缘设置。冷却通道引导冷却剂将热量从定子线圈中导出。相互连接的管道与第一室或第二室中的至少两个第二种冷却通道连接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种风力涡轮机，其包括:-风力涡轮机塔架；-设置在风力涡轮机上的机舱；-可转动地安装在机舱上的风力涡轮机转子轮毂，在所述风力涡轮机转子轮毂上安装有一块或多块风力涡轮机叶片；-与所述风力涡轮机转子轮毂连接的轴；以及-与所述的轴连接的发电机，所述发电机包括转子，该转子相对于定子可转动地设置，其中所述转子包括一个或多个超导体转子线圈，而所述定子包括一个或多个由导体材料制成的定子线圈，所述转子线圈和定子线圈被设置成具有相互作用的磁场，当所述转子转动时，在定子线圈中产生电流。
技术介绍
在最近的开发过程中，超导发电机已被应用到风力涡轮机中。超导体一般都比传统导体更轻和更小，由于能够降低重量或者产生更大的能量，超导体在风力涡轮机中的应用具有吸引力。美国公开号为US2009/0224550A1的申请文件公开了这种超导风力涡轮机的一个例子。比起传统的用于风力涡轮机的发电机，这种超导发电机拥有更高的效率和明显更低的损耗。传统发电机的一个众所周知的问题是，当风力涡轮机的负载变化时，传统发电机的绕组会承受温度周期变化，使绕组上、夹持结构上、封条上和衬垫上产生反复的热应力，导致发电机失灵。而超导发电机需要通过在定子上使用空气或水来冷却。如果不冷却发电机内部的这些部件，比如线圈，这些部件将因为温度上升而失去传导能力，这相应地会使风力涡轮机的效力和运行时间都降低。公开号为EP2395629A1的申请文件公开了一种叠层板形式的风力涡轮机定子铁芯，包括多个与定子铁芯成一体且处于定子铁芯内侧附近的冷却通道。所述的冷却通道连接至外部冷却单元，所述的外部冷却单元利用水释放来自定子线圈的热量，这些定子线圈位于定子铁芯外侧的轮齿之间。冷却流体通过互相连接的管道沿轴向循环地从一个冷却通道流到另一个冷却通道中；这种轴向循环使温度沿着流体流动方向上升到不可接受的程度，降冷却效果。公开号为US2009/0256433A1的申请文件公开了一种用于风力涡轮机的发电机，其包括叠层板形式的定子铁芯，并包括多个并包括多个形成在层叠板上的冷却通道。这些冷却通道连接到泵电路，该泵电路用于将变压器油从储存容器中抽出并送进冷却通道，变压器油随后会通过重力或导管回到所述储存容器中。在这种配置中，通过循环将冷却流体经储存容器流过定子铁芯，使得定子被冷却，所述的储存容器处在发电机机体底部。由于发电机内产生的热量不能流通至发电机机体外部。公开号为US4146804A的申请文件披露了一种定子，其包含多个第一冷却通道，所述的第一冷却通道被安排至邻近于定子线圈，在定子铁芯和定子机座之间设有一个环状物。冷却剂从其中一个定子室的入口，经过第一冷却通道，被引导进其它定子室，再经所述的环状物被引导回出口。这种配置中的定子齿是不导电的齿，通过玻璃纤维板跟定子铁芯分开。分开的定子齿不能提供从定子线圈到所述环状物的有效的热传递路径。而且，由于冷却剂经过冷却通道和环状物直接从一个定子室被引导到其它定子室中，这种配置无法在冷却剂中产生充足的压力。研究表明，由于充当主要热源的定子线圈与冷却通道之间的距离，温度热点会在定子线圈中形成。为了消除生成在绕组中的热量，首先必须将这些热量从绕组传递到所述定子铁芯，然后在热量被传递到冷却通道之前，让它们穿过定子铁芯的一部分。所述的热点会降低发电机的效能和增加发电机的损耗；这就表示，为了避开热点和保持高效，通过绕组的电流须被降低。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供克服上文引用的先前技术的缺点的装置，使定子线圈在运行时的冷却更有效。本专利技术的另一个目的是提供一种配置，能减少定子线圈的使用材料和降低定子线圈的重量，和/或增加输出功率。本专利技术的另一个目的是增加发电机中的冷却剂流量和减少沿流动方向的温度上升。
技术实现思路
本专利技术的目的通过风力涡轮机来实现，其包括:-风力涡轮机塔架；-设置在风力涡轮机上的机舱；-可转动安装在机舱上的风力涡轮机转子轮毂，所述风力涡轮机转子轮毂上安装有一块或多块风力润轮机叶片；-与所述风力涡轮机转子轮毂连接的轴，-与所述轴连接的发电机，所述发电机包括转子，所述转子相对于定子可转动地设置，其中所述转子包括一个或多个超导体转子线圈，而所述定子包括一个或多个由导体材料制成的定子线圈，所述转子线圈和定子线圈被安排成具有相互作用的磁场，当转子转动时，在定子线圈中产生电流，以及-所述定子线圈被安排在定子机壳里的定子室中，所述定子铁芯将定子室分隔成第一室和第二室，其中，定子铁芯和定子线圈的至少一部分通过至少一个第一种冷却通道热耦合，所述第一种冷却通道位于至少一个定子线圈的邻近处，其中至少一个第一种冷却通道在所述第一室和第二室之间提供流体传输，并且，至少第一种冷却通道用于引导冷却剂将热量从定子线圈中传导出。所述风力涡轮机的特征为定子线圈沿着定子铁芯的内边缘被设置，并且至少一个第二种冷却通道沿着定子铁芯的外边缘设置，而一个或多个相互连接的管道中的每一个管道都被连接到至少两个所述的冷却通道，一个或多个相互连接的管道被设置在所述的第一室或第二室中。这种配置会让冷却通道串行地相互连接，从而形成一个或多个回路,该回路增加了冷却剂的流通路径。这就使流量被控制，依次地冷却剂的压力也能控制。在一个实施例中，每个冷却通道的温度会上升0.43摄氏度；通过将多个冷却通道串行连接，使得达到发电机中可接受的最高温度值。将十五个冷却通道串行连接，可使温度上升3摄氏度，这还不包括第一室和第二室中的温度上升，第一室和第二室中的温度上升可能小于25%。这导致159摄氏度的热点，该热点要求发电机的绝缘材料为H级。所述的第一种冷却通道的位置邻近于所述定子线圈，这能提高冷却的效果，因为第一种冷却通道邻近于主要热源，该主要热源即定子线圈。通过将冷却通道安置于邻近定子线圈处，一般为铜的定子线圈的材料的最高热传导能力，可有效地使热量通过所述第一种冷却通道中的冷却剂被传递出去。由于导线电阻的温度依存性，降低70摄氏度的定子线圈温度能让铜损耗降低22%，这相当于提升了高温超导体(HTS)发电机0.7%的效能。通过生成穿过所述第一种冷却通道的紊流，冷却的效力可进一步增加，因为当所述流体穿过第一种冷却通道时，更多的热量会被转移到冷却剂中。这些第二种冷却通道同样会冷却所述定子线圈，从而使冷却的作用更大，因为冷却剂可以更有效地穿过定子室流通。该配置使得所述转子被定位在邻近于所述定子机壳内壳处，以便定子围绕着转子设置，这比起将转子围绕定子设置，更能使定子内生成的热量被有效地传递到周围环境中。该配置还可让定子机壳内壳比定子机壳外壳更薄且更加不同，因为定子机壳内壳只须关闭所述的定子室，而定子机壳外壳则保证定子线圈和定子铁芯处在定子室内适当的位置上。根据本专利技术的一个特定实施例，所述的第二种冷却通道与定子机壳外壳直接接触。该配置使得传递到定子铁芯中的热量通过第二种冷却通道被传递至冷却剂，从而进一步提高了冷却效果。在定子护铁中产生的热量或传递到定子护铁的热量可进一步被转移走，因为第二种冷却通道位于定子护铁和定子铁芯的邻近处。根据本专利技术的一个实施例，第一种冷却通道与第二种冷却通道通过至少一个相互连接的冷却通道传输流体。该配置可使第一种冷却通道将热量更快地从所述定子线圈中被引导出去，因为冷却剂被更快地从初级热源中被导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力涡轮机（100），其包括：?风力涡轮机塔架（101）；?设置在风力涡轮机（100）上的机舱（103）；?可转动地安装在机舱（103）上的风力涡轮机转子轮毂（106），所述风力涡轮机转子轮毂（106）上设有一块或多块风力涡轮机的叶片（105）；?与所述风力涡轮机转子轮毂(106)连接的轴(115)；?与所述轴(115)连接的发电机(116)，所述发电机包括转子(203)，所述转子(203)相对于定子(204)可转动地设置，其中，所述转子(203)包括一个或多个超导体转子线圈，而所述定子(204)包括一个或多个导体材料的定子线圈（503），所述转子线圈和定子线圈（503）被设置成具有相互作用的磁场，当所述转子（203）转动时，在定子线圈（503）中产生电流，?其中，所述定子线圈（503）设置在定子机壳（505）里的定子室（502）中，定子铁芯（504）将定子室（502）分隔成第一室（510）和第二室（511），其中，定子铁芯（504）和定子线圈（503）的至少一部分通过至少一个第一种冷却通道（603）热耦合，所述的第一种冷却通道（603）位于至少一个定子线圈（503）的邻近处，其中至少第一种冷却通道（603，606）在所述的第一室（510）和第二室（511）之间提供流体传输，而至少第一种冷却通道（603，606）会被设置用于引导冷却剂（404）将热量从定子线圈（503）中导出；其特征在于：?所述定子线圈（503）沿着定子铁芯（504）的内边缘（608）设置，并且至少一个第二种冷却通道（606）沿着定子铁芯（504）的外边缘（607）被设置，以及?一个或多个相互连接的管道（512），每一个管道（512）都被设置为与至少两个所述的冷却通道（606）连接，且被设置在所述的第一室（510）或第二室（511）内。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·拉斯马森，
申请(专利权)人：远景能源江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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