[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010001698.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111042998B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳立建;崔明;聞匯;施楊;許爽;方攸同
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);上海電氣風(fēng)電集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): F03D80/60
• 分類號(hào): F03D80/60;F03D9/25
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;何橋云

本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括輪轂、導(dǎo)流罩、發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件、第一熱交換裝置和冷卻回路，輪轂和導(dǎo)流罩之間形成有與外界連通的空間，第一熱交換裝置設(shè)于空間內(nèi)的輪轂或?qū)Я髡稚希焕鋮s回路連接于第一熱交換裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)部件之間，且冷卻回路流經(jīng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件。冷卻回路直接對(duì)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行冷卻，大大提高了冷卻效果。第一熱交換裝置和冷卻回路均能跟隨風(fēng)力發(fā)電機(jī)組同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且第一熱交換裝置和冷卻回路之間保持相對(duì)靜止，避免設(shè)置冷卻滑環(huán)等用于連通冷卻回路中運(yùn)動(dòng)部件和靜止部件的裝置，大大降低了冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性，且能夠保證冷卻液流動(dòng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)

永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、發(fā)電效率高、轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于大型永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，更是能夠大大簡(jiǎn)化與其連接的傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。基于上述優(yōu)勢(shì)，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域廣泛采用了永磁直驅(qū)技術(shù)，大大提升了機(jī)組的效率和可靠性。現(xiàn)有永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)普遍采用轉(zhuǎn)子表貼式永磁體的技術(shù)方案，永磁材料則基本全部使用具有高磁能積的釹鐵硼。但是，釹鐵硼的熱穩(wěn)定性較為一般，隨著溫度的升高，永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度下降，而且一旦在電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度超過(guò)一定限制，例如70℃，存在發(fā)生不可逆退磁的風(fēng)險(xiǎn)，從而造成發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的永久性損失、發(fā)電機(jī)不平衡運(yùn)行等一系列問(wèn)題。

永磁電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)在轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體上產(chǎn)生渦流損耗，對(duì)其轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻是非常有利的，但也是相當(dāng)困難的。對(duì)于直徑較小的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，通常直接將轉(zhuǎn)子鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸外部，可以在轉(zhuǎn)軸內(nèi)部設(shè)置冷卻流道并通以冷卻介質(zhì)，從而使得轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)軸，然后被冷卻介質(zhì)帶走。但是，對(duì)于大直徑內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，這樣的冷卻布置難度大大增加、冷卻效果大大下降，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)軸的直徑較大但為了減輕重量通常實(shí)施成空心結(jié)構(gòu)，難以布置冷卻流道，而轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)軸往往非直接貼合，熱量只能從支撐件傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)軸。另外，對(duì)于具有外轉(zhuǎn)子的大型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，上述冷卻方式則完全無(wú)法使用。

對(duì)于現(xiàn)有的外轉(zhuǎn)子永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，一般依靠電機(jī)內(nèi)部和外部的氣流冷卻，前者通常依靠主動(dòng)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)，后者一般依靠外界空氣的自然對(duì)流，外界空氣流過(guò)轉(zhuǎn)子的外表面，能夠起到一定的冷卻作用。用于冷卻發(fā)電機(jī)定子的內(nèi)部氣流可以被設(shè)計(jì)成允許經(jīng)過(guò)定轉(zhuǎn)子之間的氣隙，當(dāng)定子向氣隙內(nèi)的氣流傳熱有限的情況下，該部分氣流可以帶走一部分轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的熱量。但是，依靠空冷能夠帶走的熱量是相當(dāng)有限的，一旦轉(zhuǎn)子損耗較大時(shí)，例如分?jǐn)?shù)槽永磁電機(jī)，空冷往往難以將轉(zhuǎn)子及永磁體的溫度控制在較低水平，作為應(yīng)對(duì)手段只能采用高牌號(hào)高性能的永磁體，大大增加了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的冷卻效果較差的缺陷，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括輪轂、設(shè)于所述輪轂的外部的導(dǎo)流罩、與所述輪轂連接的葉片以及與所述輪轂連接的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件，所述發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件包括軸承外圈和外轉(zhuǎn)子，所述輪轂和所述導(dǎo)流罩之間形成有空間，所述空間與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的外界連通，其特點(diǎn)在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還包括：

第一熱交換裝置，設(shè)于所述空間內(nèi)，所述第一熱交換裝置設(shè)于所述輪轂或所述導(dǎo)流罩上；

冷卻回路，與所述第一熱交換裝置連接，所述冷卻回路的內(nèi)部具有冷卻液，所述冷卻回路流經(jīng)所述軸承外圈和/或所述外轉(zhuǎn)子；

其中，所述第一熱交換裝置用于在所述冷卻液和所述輪轂的外部的空氣之間進(jìn)行熱交換。