CN201690319U - 一种风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风力发电机，包括转子铁芯和定子铁芯，所述转子铁芯包括多个转子铁芯单元(11)，相邻的两个所述转子铁芯单元(11)之间设有第一径向通道(21)；所述定子铁芯包括多个定子铁芯单元(12)，相邻的两个所述定子铁芯单元(12)之间设有与所述第一径向通道(21)连通的第二径向通道(22)；所述发电机还具有相互连通的外部冷却风道(5)和内部冷却风道，所述内部冷却风道包括所述第一径向通道(21)和所述第二径向通道(22)；所述定子铁芯的外部套装有冷却水套，所述冷却水套设有与所述第二径向通道(22)连通的第三径向通道(23)。该发电机不仅具有良好的冷却效果，而且结构紧凑、重量轻、体积小。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气设备技术领域，特别涉及一种风力发电机。
背景技术
风力发电机是一种利用风力机叶片捕获风能，并将其转化为机械能，进而驱动发电机发电的能源设备。利用风力发电一方面可以减少环境污染，另一方面可以节省石油、煤炭等不可再生资源，因而具有广阔的发展前景。
请参考图1，图1为现有技术中一种典型的风力发电机的结构示意图。
现有技术中的发电机包括转子铁芯1′和定子铁芯2′，定子铁芯2′的外部套装有水套3′，如图1所示，风力发电机采用的是轴向风冷和水套冷却相结合的冷却方式，风冷通道包括外部冷却风道4′，以及与外部冷却风道4′连通的内部冷却风道，所述内部冷却风道包括沿轴向穿过转子铁芯2′的转子轴向风道5′。
如图1所示，所述内部冷却风道包括沿轴向穿过转子铁芯2′的转子轴向风道5′，电机具有轴向的风路，导致电机的体积较大。
此外，如图1所示，转子上的热量要通过转子轴向风道5′，即要通过转子绕组、转子铁芯齿部和转子铁芯轭部这条通路传递到空气中，增加了热传导的热阻，且电机的散热面积小，冷却效果差。
综上所述，在保留具有良好冷却效果的水套结构的基础上，如何改进风冷的冷却结构，提高发电机的冷却效果，且减小发电机的体积，是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力发电机，该发电机一方面具有良好的冷却效果，另一方面结构紧凑、重量轻、体积小。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电机，包括转子铁芯和定子铁芯，所述转子铁芯包括多个转子铁芯单元，相邻的两个所述转子铁芯单元之间设有第一径向通道；所述定子铁芯包括多个定子铁芯单元，相邻的两个所述定子铁芯单元之间设有与所述第一径向通道连通的第二径向通道；所述发电机还具有相互连通的外部冷却风道和内部冷却风道，所述内部冷却风道包括所述第一径向通道和所述第二径向通道；所述定子铁芯的外部套装有冷却水套，所述冷却水套设有第三径向通道，且所述第三径向通道与所述第二径向通道连通。
优选地，所述冷却水套包括多个环状水套单元，一个所述环状水套单元套装于一个所述定子铁芯单元的外部；相邻两个所述环状水套单元之间的间隙形成所述第三径向通道。
优选地，所述环状水套单元的截面形状为四边形，且所述环状水套单元的轴向宽度大体等于所述定子铁芯单元的轴向宽度。
优选地，所述冷却水套的外部设有散热部件。
优选地，所述散热部件为沿轴向延伸的散热筋。
优选地，所述内部冷却风道还包括轴向风道，所述轴向风道由阻隔部件分为互不连通的第一轴向风道和第二轴向风道；所述发电机左侧的外部冷却风道通过所述第一轴向风道，与所述阻隔部件左侧的各所述第一径向通道连通；所述发电机右侧的外部冷却风道通过所述第二轴向风道，与所述阻隔部件右侧的各所述第一径向通道连通。
优选地，所述发电机转轴的外部设有沿轴向延伸的转子筋板，相邻的两个转子筋板之间的空隙形成所述轴向风道，所述阻隔部件设于相邻的两个所述转子筋板之间。
优选地，各所述转子铁芯单元的内部均设有沿轴向延伸的通风孔，各所述通风孔沿轴向连接形成所述轴向通道。
在现有技术的基础上，本实用新型所提供的风力发电机的转子铁芯包括多个转子铁芯单元，相邻的两个所述转子铁芯单元之间设有第一径向通道；所述发电机的定子铁芯包括多个定子铁芯单元，相邻的两个所述定子铁芯单元之间设有第二径向通道；所述发电机的内部冷却风道包括所述第一径向通道和所述第二径向通道，且所述第一径向通道与所述第二径向通道相互连通；所述定子铁芯的外部套装有冷却水套，所述冷却水套设有第三径向通道，且所述第三径向通道与所述第二径向通道连通。
冷却风由外部冷却风道进入了内部冷却风道，且依次通过第一径向通道、第二径向通道和第三径向通道，进入机座与冷却水套之间的空腔，与冷却水套发生热交换，将热量传导入水套中，并接着与外部冷却风道连通，从而形成循环的冷却回路。由于各转子铁芯单元之间均具有第一径向通道，各定子铁芯单元之间均具有第二径向通道，且各个第一径向通道和各个第二径向通道一一对应连通，所述发电机沿径向具有多条冷却回路，因而显著增大了散热面积，从而改善了发电机的冷却效果。同时，转子铁芯产生的热量通过上述两个径向通道，并通过第三径向通道进入机座与水套之间的空腔中，并通过热交换传递入水套中；定子铁芯直接与水套接触，因而定子铁芯产生的热量直接传递到水套中，从而有效提高了冷却效率。
此外，电机冷却风另一路会经过定子绕组的端部，将定子绕组端部的热量带走，直接进入机座与水套之间的空腔，通过与水套之间的热交换，将热量传导入水套之中。
与现有技术相比，本实用新型所提供的发电机由于没有设置轴向冷却回路，相反在径向上设置了冷却回路，同时省去了庞大的冷却器，因而减小了电机体积。
由上可知，本实用新型所提供的发电机一方面具有良好的冷却效果，另一方面结构紧凑、重量轻、体积小。
附图说明
图1为现有技术中一种典型的风力发电机的结构示意图；
图2为本实用新型一种实施例中风力发电机的主视结构示意图；
图3为本实用新型一种实施例中风力发电机的侧视结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种风力发电机，该发电机一方面具有良好的冷却效果，另一方面结构紧凑、重量轻、体积小。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本实用新型一种实施例中风力发电机的主视结构示意图。
在第一种实施例中，本实用新型所提供的风力发电机包括转子铁芯和定子铁芯；如图2所示，转子铁芯套装于转轴上，转子绕组13缠绕于转子铁芯，定子铁芯装配于转子铁芯的外部，定子绕组14缠绕于定子铁芯。
如图2所示，所述发电机还具有相互连通的外部冷却风道5和内部冷却风道；在此需要说明的是，冷却风由机座7与水套之间的间隙出来，在进入转子筋板62形成的轴向通道之前的这段风路，定义为外部冷却风道；循环冷却回路除了外部冷却风道的剩余回路，定义为内部冷却风道。
如图2所示，所述转子铁芯包括多个转子铁芯单元11，相邻的两个转子铁芯单元11之间设有第一径向通道21；所述定子铁芯包括多个定子铁芯单元12，相邻的两个定子铁芯单元12之间设有第二径向通道22；所述内部冷却风道包括第一径向通道21和第二径向通道22，且第一径向通道21与第二径向通道22相互连通。
如图2所示，在上述现有技术的基础上，定子铁芯的外部套装有冷却水套，冷却水套设有第三径向通道23，且第三径向通道23与第二径向通道22连通。
冷却风由外部冷却风道2进入了内部冷却风道，且依次通过第一径向通道21、第二径向通道22和第三径向通道23，进入机座5与冷却水套之间的空腔，与冷却水套发生热交换，将热量传导入水套中，并接着与外部冷却风道5连通，从而形成循环的冷却回路。由于各转子铁芯单元11之间均具有第一径向通道21，各定子铁芯单元12之间均具有第二径向通道22，且各个第一径向通道21和各个第二径向通道22一一对应连通，电机沿径向具有多条冷却回路，因而显著增大了散热面积，从而改善了发电机的冷却效果。同时，转子铁芯产生的热量通过上述两个径向通道，并通过第三径向通道23进入机座7与水套之间的空腔中，并通过热交换传递入水套中；定子铁芯直接与水套接触，因而定子铁芯产生的热量直接传递到水套中，从而有效提高了冷却效率。
此外，电机冷却风另一路会经过定子绕组14的端部，将定子绕组14端部的热量带走，直接进入机座7与水套之间的空腔，通过与水套之间的热交换，将热量传导入水套之中。
与现有技术相比，本实用新型所提供的发电机由于没有设置轴向冷却回路，相反在径向上设置了冷却回路，同时省去了庞大的冷却器，因而减小了电机体积。
在本实施例中，对于冷却水套的结构不作限制，只要冷却水套具有间隙，形成所述第三径向通道23，用以连通第二径向通道22与机座7与冷却水套之间的空腔，该种结构的冷却水套均在本实用新型的保护范围之内。
需要说明的是，本实施例的技术方案在采用径向风冷结构的基础上，着重保护一种冷却水套的结构设计，因而凡是采用水套冷却结构和径向风冷结构的发电机均在本实施例的保护范围之内。
请参考图2和图3，图3为本实用新型一种实施例中风力发电机的侧视结构示意图。
在上述第一种实施例中，可以对冷却水套做出进一步改进，从而得到本实用新型的第二种实施例。
在第二种实施例中，如图2所示，所述冷却水套包括多个环状水套单元31，一个环状水套单元31套装于一个定子铁芯单元12的外部；相邻两个环状水套单元31之间的间隙形成所述第三径向通道23，第三径向通道23与第二径向通道22连通。
如图3所示，冷却水套设有进水管32和出水管33，各个环状水套单元31在一端并联接入进水管32，在另一端并联接入出水管33，冷却水先通入进水管32中，再并联进入各个环状水套单元31，将电机的热量带走后进入出水管33，从而带出电机外。
如图2所示，各水套单元31之间具有第三径向通道23，且第三径向通道23与第二径向通道22连通，各定子铁芯单元12和各转子铁芯单元11散发的热量通过邻近的第一径向通道21和第二径向通道22，再通过各水套单元31之间的第三径向通道23，进入水套与机座7之间的空腔，并与水套发生热交换，最后冷却水将热量带走。此外，电机冷却风另一路会经过定子绕组14的端部，将定子绕组14端部的热量带走，直接进入机座7与水套之间的空腔，通过热交换将热量传递到水套之中。
请参考图2，在上述第二种实施例中，我们可以对各个环状水套单元31做出进一步改进。
具体地，环状水套单元31的截面形状为四边形，且环状水套单元31的轴向宽度大体等于定子铁芯单元12的轴向宽度。相对于环状水套单元31的截面采用其他形状，和相对于环状水套单元31的轴向宽度小于定子铁芯单元12的轴向宽度的结构，本实施例的结构设计能够进一步增大水套的换热面积，从而进一步改善电机的冷却效果。
请同时参考图2和图3，在上述任一种实施例的基础上，我们还可以做出进一步改进，从而得到本实用新型的第三种实施例。
在第三种实施例中，所述冷却水套的外部设有散热部件，所述散热部件可以为散热筋8，可以为散热片，当然还可以为其他类型的散热部件。
图2和图3所示的散热部件为散热筋8，如图3所示，散热筋8的数目为多个，且均匀分布于水套的周向侧壁上；如图2所示，散热筋8沿水套的轴向延伸，散热筋8的轴向长度大体等于水套的轴向长度。
在本实施例中，各转子铁芯单元11和各定子铁芯单元12的热量通过第三径向通道23进入水套与机座7之间的空腔后，由于该空腔中水套连接有多个散热筋8，从而明显增大了换热面积，显著提高了换热效果。另一方面，电机冷却风另一路会经过定子绕组14的端部，将定子绕组14端部的热量带走，直接进入机座7与水套之间的空腔，由于该空腔中水套连接有多个散热筋8，同样明显增大了换热面积，显著提高了换热效果。
请参考图2，在上述任一种实施例的基础上，我们还可以做出进一步改进，从而得到本实用新型的第四种实施例。
具体地，如图2所示，所述内部冷却风道还包括轴向风道，所述轴向风道由阻隔部件61分为互不连通第一轴向风道41和第二轴向风道42；所述发电机左侧的外部冷却风道5通过第一轴向风道41，与阻隔部件61左侧的各个第一径向通道21连通；发电机右侧的外部冷却风道5通过第二轴向风道42，与阻隔部件61右侧的各个第一径向通道21连通。
在本实施例中，所述轴向风道可以通过以下结构形成：
如图2所示，所述发电机转轴的外部设有沿轴向延伸的转子筋板62，相邻的两个转子筋板62之间的空隙形成所述轴向风道，阻隔部件61设于相邻的两个所述转子筋板62之间。
如图2所示，电机的两端均设有轴流风机，转子筋板62之间形成的轴向风道由阻隔部件61分成两部分，因而在电机的两端对称形成有两个循环冷却回路，相对于现有技术中一个循环冷却回路的结构设计，显然，两个循环冷却回路的结构设计，能够缩短热量的流通路径，从而提高了与水套的换热效率，进而提高了电机的冷却效率。
当然，所述轴向风道也可以设于转子铁芯之中，具体地，各转子铁芯单元11的内部均设沿轴向延伸的通风孔，各所述通风孔沿轴向连接形成所述轴向通道，在这种结构中，阻隔部件可以设置在一个转子铁芯单元的通风孔中，具体地，可以由一个不设置通风孔的转子冲片形成所述阻隔部件。该种结构的技术效果与上述基本相似，在此不再赘述。
以上对本实用新型所提供的一种发电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种风力发电机，包括转子铁芯和定子铁芯，所述转子铁芯包括多个转子铁芯单元(11)，相邻的两个所述转子铁芯单元(11)之间设有第一径向通道(21)；所述定子铁芯包括多个定子铁芯单元(12)，相邻的两个所述定子铁芯单元(12)之间设有与所述第一径向通道(21)连通的第二径向通道(22)；所述发电机还具有相互连通的外部冷却风道(5)和内部冷却风道，所述内部冷却风道包括所述第一径向通道(21)和所述第二径向通道(22)；其特征在于，所述定子铁芯的外部套装有冷却水套，所述冷却水套设有第三径向通道(23)，且所述第三径向通道(23)与所述第二径向通道(22)连通。
2.如权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述冷却水套包括多个环状水套单元(31)，一个所述环状水套单元(31)套装于一个所述定子铁芯单元(12)的外部；相邻两个所述环状水套单元(31)之间的间隙形成所述第三径向通道(23)。
3.如权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述环状水套单元(31)的截面形状为四边形，且所述环状水套单元(31)的轴向宽度大体等于所述定子铁芯单元(12)的轴向宽度。
4.如权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述冷却水套的外部设有散热部件。
5.如权利要求4所述的风力发电机，其特征在于，所述散热部件为沿轴向延伸的散热筋(8)。
6.如权利要求1至5任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述内部冷却风道还包括轴向风道，所述轴向风道由阻隔部件(61)分为互不连通的第一轴向风道(41)和第二轴向风道(42)；所述发电机左侧的外部冷却风道(5)通过所述第一轴向风道(41)，与所述阻隔部件左侧的各所述第一径向通道(21)连通；所述发电机右侧的外部冷却风道(5)通过所述第二轴向风道(42)，与所述阻隔部件右侧的各所述第一径向通道(21)连通。
7.如权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述发电机转轴的外部设有沿轴向延伸的转子筋板(62)，相邻的两个转子筋板(62)之间的空隙形成所述轴向风道，所述阻隔部件(61)设于相邻的两个所述转子筋板(62)之间。
8.如权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，各所述转子铁芯单元(11)的内部均设有沿轴向延伸的通风孔，各所述通风孔沿轴向连接形成所述轴向通道。
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