本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體涉及一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著風(fēng)力產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展與技術(shù)不斷進(jìn)步，海上風(fēng)電日益成為一種新趨勢。然而，海上環(huán)境具有高鹽霧、高濕度的特點(diǎn)，這對電機(jī)設(shè)計(jì)提出了更高要求。為適應(yīng)海上環(huán)境，通常采用全封閉式結(jié)構(gòu)，但這也使得電機(jī)的冷卻能力面臨更大挑戰(zhàn)。

2、目前，現(xiàn)有的半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)：

3、1.采用單風(fēng)路鐵芯徑向通風(fēng)，影響風(fēng)路風(fēng)阻較大；

4、2.在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝風(fēng)扇，工藝復(fù)雜、成本較高且定子繞組端部的溫升分布不均；

5、3.定子鐵芯散熱效率低且溫升分布不均等問題。

6、有鑒于此，本發(fā)明人提供一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)通過在空水冷卻器的內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板，使空水冷卻器內(nèi)形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，進(jìn)而使電機(jī)內(nèi)部風(fēng)路也形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，以減小電機(jī)和空水冷卻器內(nèi)的風(fēng)阻，另外在定子鐵芯上設(shè)置散熱通道、層間冷卻通道和槽口冷卻通道，提高了電機(jī)的散熱效率，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)是一種全新的封閉式高效冷卻系統(tǒng)，具有低風(fēng)阻、高效性及低溫差等優(yōu)點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括外定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述外定子包括電機(jī)機(jī)座，所述電機(jī)機(jī)座內(nèi)安裝有定子鐵芯及裝配在定子鐵芯上的定子繞組，所述電機(jī)機(jī)座的上部安裝有空水冷卻器，所述空水冷卻器的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)流板，所述空水冷卻器的內(nèi)部、位于導(dǎo)流板的底部安裝有散熱芯體，所述導(dǎo)流板用于將從電機(jī)內(nèi)排出的熱風(fēng)經(jīng)散熱芯體后在空水冷卻器內(nèi)形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，多個(gè)并聯(lián)的所述風(fēng)路分別與電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行冷熱交換，與發(fā)電機(jī)內(nèi)部的并聯(lián)風(fēng)路一起形成多個(gè)并聯(lián)風(fēng)路，以減小電機(jī)和空水冷卻器內(nèi)的風(fēng)阻。

4、進(jìn)一步地，所述散熱芯體位于電機(jī)機(jī)座的上方，且布設(shè)結(jié)構(gòu)與電機(jī)內(nèi)部排出的熱風(fēng)形式相適配，使熱風(fēng)垂直且均勻的通過散熱芯體，因只存在沿程風(fēng)阻進(jìn)而降低熱風(fēng)通過散熱芯體的風(fēng)阻。

5、進(jìn)一步地，所述空水冷卻器的內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個(gè)風(fēng)扇，且每個(gè)風(fēng)扇均連接有對應(yīng)的風(fēng)冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每個(gè)所述風(fēng)冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)均設(shè)置在空水冷卻器的外側(cè)，當(dāng)熱風(fēng)經(jīng)散熱芯體轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)后，所述導(dǎo)流板將冷風(fēng)分成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路進(jìn)而使冷風(fēng)分別進(jìn)入對應(yīng)側(cè)的風(fēng)扇內(nèi)；

6、其中，多個(gè)風(fēng)扇中至少有兩個(gè)以導(dǎo)流板為軸線對稱分布。

7、進(jìn)一步地，所述定子鐵芯的外表面上設(shè)置有設(shè)定高度的環(huán)形的散熱通道，所述散熱通道位于定子鐵芯與電機(jī)機(jī)座之間；

8、其中，所述設(shè)定高度為120mm～150mm。

9、進(jìn)一步地，所述定子鐵芯上還設(shè)置有層間冷卻通道和槽口冷卻通道。

10、進(jìn)一步地，所述定子鐵芯包含多個(gè)定子齒，每個(gè)所述定子齒之間均設(shè)置有層間墊條，每個(gè)所述層間墊條上均開設(shè)有工型通風(fēng)結(jié)構(gòu)，所有的工型通風(fēng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了層間冷卻通道，每個(gè)所述定子齒之間均設(shè)置有位于層間墊條后方的槽楔，每個(gè)所述槽楔與定子齒的齒頂均存在高度差，所述高度差用于使所述槽楔與定子齒之間構(gòu)成槽口冷卻通道。

11、進(jìn)一步地，所述風(fēng)路為兩個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，其風(fēng)路如下：電機(jī)內(nèi)部排出的熱風(fēng)垂直且均勻進(jìn)入散熱芯體后，經(jīng)過一次熱量交換，將熱風(fēng)轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)，然后所述導(dǎo)流板引導(dǎo)冷風(fēng)進(jìn)入對應(yīng)側(cè)的風(fēng)扇內(nèi)，形成兩個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，在風(fēng)扇的作用下，將冷風(fēng)分別從定子鐵芯的兩端同時(shí)并列送入電機(jī)內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)。

12、進(jìn)一步地，還包括轉(zhuǎn)子支架，所述轉(zhuǎn)子支架的一端安裝有攪風(fēng)板。

13、進(jìn)一步地，所述定子繞組為扁線繞組。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

15、1)本發(fā)明提供的一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)通過在空水冷卻器的內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板，使空水冷卻器內(nèi)形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路分別與電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行冷熱交換，進(jìn)而使電機(jī)內(nèi)部風(fēng)路也形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，最終減小了電機(jī)和空水冷卻器內(nèi)的風(fēng)阻。該冷卻系統(tǒng)具有低風(fēng)阻特點(diǎn)，可降低冷卻系統(tǒng)所用的風(fēng)冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率，降低冷卻系統(tǒng)本身成本，同時(shí)良好的冷卻系統(tǒng)可進(jìn)一步提高電機(jī)設(shè)計(jì)功率密度，降低電機(jī)本體重量和體積，從而降低電機(jī)成本。

16、2)本發(fā)明提供的一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，在定子鐵芯上設(shè)置散熱通道、層間冷卻通道和槽口冷卻通道，其中，層間冷卻通道直接與定子繞組接觸，即接觸電機(jī)溫度最高的部分，將現(xiàn)有的傳導(dǎo)換熱變?yōu)閷α鲹Q熱，極大提高了換熱效率，降低了電機(jī)的最高溫度，進(jìn)而降低了電機(jī)的溫差，使電機(jī)溫度分布更加均勻；另外，散熱通道覆蓋了定子鐵芯整個(gè)外圓表面，最大化了定子鐵芯的散熱面積，增強(qiáng)了散熱能力；此外，將現(xiàn)有的槽楔位置進(jìn)行改變，將其上移形成槽口冷卻通道，更進(jìn)一步地提高了散熱效率。

17、3)本發(fā)明提供的一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，將散熱芯體布設(shè)為與電機(jī)內(nèi)部排出的熱風(fēng)形式相適配的結(jié)構(gòu)，一是能夠降低熱風(fēng)通過散熱芯體的風(fēng)阻，二是能夠使熱風(fēng)均勻的通過散熱芯體且與散熱芯體充分接觸，具有較高的換熱效率。

18、4)本發(fā)明提供的一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，將現(xiàn)有的電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝的風(fēng)扇改為在轉(zhuǎn)子支架的一端安裝攪風(fēng)板，此設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益之處在于，能夠解決定子繞組端部溫升分布不均的問題，實(shí)現(xiàn)工藝簡單且成本低。

19、5)本發(fā)明提供的一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)通過將導(dǎo)流板設(shè)計(jì)、散熱芯體的布局以及電機(jī)內(nèi)部多個(gè)冷卻通道的設(shè)計(jì)組合在一起，形成具有低風(fēng)阻、高散熱效率的冷卻風(fēng)路。

技術(shù)特征：

1.一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，所述發(fā)電機(jī)包括外定子和設(shè)置于所述外定子內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述外定子包括電機(jī)機(jī)座(1)，所述電機(jī)機(jī)座(1)內(nèi)安裝有定子鐵芯(2)及裝配在定子鐵芯(2)上的定子繞組(3)，所述電機(jī)機(jī)座(1)的上部安裝有空水冷卻器(4)，其特征在于，所述空水冷卻器(4)的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)流板(41)，所述空水冷卻器(4)的內(nèi)部、位于導(dǎo)流板(41)的底部安裝有散熱芯體(42)，所述導(dǎo)流板(41)用于將從電機(jī)內(nèi)排出的熱風(fēng)經(jīng)散熱芯體(42)后在空水冷卻器(4)內(nèi)形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，多個(gè)并聯(lián)的所述風(fēng)路分別與電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行冷熱交換，以減小電機(jī)和空水冷卻器內(nèi)的風(fēng)阻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱芯體(42)位于電機(jī)機(jī)座(1)的上方，且布設(shè)結(jié)構(gòu)與電機(jī)內(nèi)部排出的熱風(fēng)形式相適配，使熱風(fēng)垂直且均勻的通過散熱芯體(42)，進(jìn)而降低熱風(fēng)通過散熱芯體(42)的風(fēng)阻。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空水冷卻器(4)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個(gè)風(fēng)扇(43)，且每個(gè)風(fēng)扇(43)均連接有對應(yīng)的風(fēng)冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)(44)，每個(gè)所述風(fēng)冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)(44)均設(shè)置在空水冷卻器(4)的外側(cè)，當(dāng)熱風(fēng)經(jīng)散熱芯體(42)轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)后，所述導(dǎo)流板(41)將冷風(fēng)分成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路進(jìn)而使冷風(fēng)分別進(jìn)入對應(yīng)側(cè)的風(fēng)扇(43)內(nèi)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述定子鐵芯(2)的外表面上設(shè)置有設(shè)定高度的環(huán)形的散熱通道(21)，所述散熱通道(21)位于定子鐵芯(2)與電機(jī)機(jī)座(1)之間；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述定子鐵芯(2)上還設(shè)置有層間冷卻通道和槽口冷卻通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述定子鐵芯(2)包含多個(gè)定子齒，每個(gè)所述定子齒之間均設(shè)置有層間墊條，每個(gè)所述層間墊條上均開設(shè)有工型通風(fēng)結(jié)構(gòu)(23)，所有的工型通風(fēng)結(jié)構(gòu)(23)構(gòu)成了層間冷卻通道，每個(gè)所述定子齒之間均設(shè)置有位于層間墊條后方的槽楔(24)，每個(gè)所述槽楔(24)與定子齒的齒頂均存在高度差，所述高度差用于使所述槽楔(24)與定子齒之間構(gòu)成槽口冷卻通道。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)路為兩個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，其風(fēng)路如下：電機(jī)內(nèi)部排出的熱風(fēng)垂直且均勻進(jìn)入散熱芯體(42)后，經(jīng)過一次熱量交換，將熱風(fēng)轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)，然后所述導(dǎo)流板(41)引導(dǎo)冷風(fēng)進(jìn)入對應(yīng)側(cè)的風(fēng)扇(43)內(nèi)，形成兩個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，在風(fēng)扇(43)的作用下，將冷風(fēng)分別從定子鐵芯(2)的兩端同時(shí)并列送入電機(jī)內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)子支架，所述轉(zhuǎn)子支架的一端安裝有攪風(fēng)板(5)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述定子繞組(3)為扁線繞組。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大功率海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括外定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述外定子包括電機(jī)機(jī)座，所述電機(jī)機(jī)座內(nèi)安裝有定子鐵芯及裝配在定子鐵芯上的定子繞組，所述電機(jī)機(jī)座的上部安裝有空水冷卻器，所述空水冷卻器的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)流板，所述空水冷卻器的內(nèi)部、位于導(dǎo)流板的底部安裝有散熱芯體，所述導(dǎo)流板用于將從電機(jī)內(nèi)排出的熱風(fēng)經(jīng)散熱芯體后在空水冷卻器內(nèi)形成多個(gè)并聯(lián)的風(fēng)路，多個(gè)并聯(lián)的所述風(fēng)路分別與電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行冷熱交換，以減小電機(jī)和空水冷卻器內(nèi)的風(fēng)阻。本發(fā)明具有低風(fēng)阻特點(diǎn)，可降低冷卻系統(tǒng)所用的風(fēng)冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率，降低冷卻系統(tǒng)本身成本，提高了散熱效率。

技術(shù)研發(fā)人員：賈程甲,楊杰,賈澤偉,黃娜,王紫媛,秦富饒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安中車永電捷力風(fēng)能有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6