CN223168164U - 电力机器冷却构造 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电力机器冷却构造，电力机器包括其中设置定子和转子的壳体，电力机器冷却机构造包括：风机，其固定至壳体的外侧；出风口，其设置于壳体的壁中并联通至风机；第一进风口和第二进风口，其设置于壳体的壁中并将空气引导至其内部；以及导风板，其在定子的整个周向上围绕定子线圈的绕组端部。导风板设置在绕组端部中的至少一部分的轴向内侧。导风板的轴向外侧面形成空气到达绕组端部的进气路径且轴向内侧面形成引导空气的出气路径。第一进风口设置于风机的相同一侧上且第二进风口设置于相对的一侧上。借助本申请能够均匀地冷却电力机器中的不同位置并确保空气冷却效率。

Description

电力机器冷却构造

技术领域

本申请涉及一种电力机器冷却构造。

背景技术

公知，对于电力机器，尤其是发电机而言，需要对其中的定子和转子进行及时的冷却以避免因为热累积而损坏电力机器。

通常，采用空气进行冷却，该空气冷却的路径为引导电力机器外部的空气进入电力机器中，然后将该空气引导至电力机器的转子和/或定子的驱动端和/或非驱动端的位置处，然后进一步引导该空气经由驱动端和/或非驱动端进入转子和/或定子中并经由其中的间隙出离，并且随后将该冷却后的加热空气引导出该电力机器，从而实现对于电力机器的冷却过程。借助空气的这种循环，能够带走电力机器内部的热量。

然而，引导空气进入电力机器的进风口的数量和分布通常不均匀，使得新引导至电力机器中的空气通常无法均匀地散布，使得对于电力机器的冷却效果不均匀，仍存在因此损坏电力机器的可能性。作为示例，例如，对于进风口和风机设置于电力机器的顶部的方案而言，新引导至电力机器内的空气显然无法充分地冷却电力机器的下方，使得定子和转子在上下两侧温度差异显著过大。

因此，需要一种电力机器冷却构造，其一方面能够增大外部空气的进入量并且确保新引入的空气能够均匀地冷却电力机器，尤其是其转子和/或定子；且另一方面能够优化空气的流动路径使得引入电力机器中的空气被尽可能充分地用于冷却从而确保冷却效率。

实用新型内容

根据本申请的第一方面，提供了一种电力机器冷却构造，电力机器包括其中设置定子和转子的壳体，电力机器冷却机构造包括：风机，该风机固定至壳体的外侧；出风口，其设置于壳体的壁中并联通至风机以经由其将空气抽吸出壳体；第一进风口和第二进风口，其分别设置于壳体的壁中并将空气从壳体外部引导至其内部；以及导风板，其在定子的整个周向上围绕定子线圈的绕组端部且固定至壳体内部，其中，导风板设置在绕组端部中的至少一部分的轴向内侧，其中，导风板的轴向外侧面形成来自第一和第二进风口的空气到达绕组端部的进气路径且其轴向内侧面形成引导经加热空气至出风口的出气路径；以及其中，第一进风口在壳体的壁中被设置于风机的相同一侧上且第二进风口设置于壳体中与风机相对的一侧上。

可选地，出风口数量为一个、第一进风口数量为两个且导风板数量为两个，其中，出风口在轴向方向上位于两个第一进风口之间，且两个导风板各自定位于出风口和相应第一进风口之间的分界位置处。

可选地，第二进风口设置为在轴向方向上完全位于导风板的轴向外侧。

可选地，导风板呈以下构造中的至少一项：

导风板为绝缘导风板；

导风板呈圆环状；

圆环状的内周边缘距绕组端部一定距离处；

距离为5-10mm；

导风板为单件或者多件构造；或者

导风板的外周经由螺钉固定至壳体内部。

可选地，导风板被设置为距两个绕组端部中的相应一个的轴向最外侧边缘为相应绕组端部的整个长度的三分之一位置处。

可选地，第二进风口在轴向方向上至少部分地位于导风板的轴向外侧；并且/或者第二进风口在轴向方向上延伸至导风板的轴向内侧不超过20mm。

可选地，导风板经由设置于壳体的固定环而固定至壳体的内部，固定环包括能够与导风板的外周配合的固定部。

可选地，第一和第二进风口分别设置有防尘网或者过滤网以防止杂质入侵。

可选地，在沿电力机器的轴向方向上，出风口对准定子的位于绕组端部之间的部分且第一进风口对准定子的绕组端部处。

可选地，风机为强冷风机；电力机器为发电机；并且/或者电力机器与风机组装为直冷双馈风力发电机。

借助本申请的电力机器冷却构造，其通过在适当位置设置额外进气口而增加外部空气的进入量并且确保新引入的空气能够均匀地冷却电力机器中的不同位置，使得防止过高温度的热点产生；其还通过对所引入空气的流动路径进行优化使得引入电力机器中的空气能够被充分用于冷却从而确保空气冷却效率。

附图说明

本申请的其他显著特征和优点从以下参考以下附图出于说明目的而提供的非限制性描述中得出，其中：

图1示出了根据本申请的实施例的电力机器冷却构造的横截面，其中，电力机器的下半部分并被示出其内部截面构造。

具体实施方式

下列描述实质上仅仅是示范性的且并没有打算限制本申请及其运用或使用。也可以理解的是在所有附图中、相应的附图标记表示同样的或相应的部分和特征。

下文将结合附图对本申请的实施例进行进一步描述。虽然在本申请的以下实施例中，在某些位置处，以发电机，尤其是风力发电机，为示例描述了根据本申请的实施例，但是本领域技术人员将理解的，本申请所述的电力机器冷却构造可以用于除发电机以外的任何需要对其中的定子和/或转子进行空气冷却的电力机器而不脱离本申请的范围。

在本申请的实施例中，将电力机器，尤其发电机中的轴延伸所沿的方向定义为轴向方向，并且将其中围绕轴向方向的方向限定为周向方向。此外，将放置在水平地面上的电力机器的垂直于水平地面的方向定义为竖直方向且将其中相对远离水平地面的一侧限定为上侧。

下面，将结合图1详细描述根据本申请的实施例的电力机器冷却构造的详细构造，其中：图1示出了根据本申请的实施例的电力机器冷却构造的横截面。

在图1所示的实施例中，电力机器通常包括其中设置定子106和转子108的壳体100。显然，这种包括定子106和转子108的电力机器对于本领域技术人员而言，其通常是公知的，在此不再额外赘述。在此，将简单描述其中定子106和转子108的构造。对于大部分电力机器而言，定子106包括定子芯和围绕定子芯的定子线圈；转子108包括转子芯和围绕转子芯的转子线圈；并且转子108通常被围绕容纳于定子106之中，使得转子108能够在定子106中旋转移动。由于这种相对旋转移动以及通过各自线圈中的电流的热作用，会在定子106和转子108中不断累积热量，使得定子106和转子108发生发热现象。为了减轻这种发热且因此防止过高温度对定子106和/或转子108的损害，因此需要对定子106和转子108进行冷却。通常，需要将冷却空气引导至定子106和转子108之间的间隙中然后经由诸如定子芯和定子线圈中的缝隙出离定子106，从而实现冷却目的。当然，这仅仅是描述了通常的包括定子106和转子108的电力机器的空气冷却的常规流程，而非是限定性的。

在图1所示的实施例中，该电力机器冷却构造包括固定至所述壳体100的外侧的风机116。如将理解的，为了实现利用空气对定子106和转子108进行冷却，因此需要一方面将电力机器外部的空气引入电力机器的壳体100内部且另一方面需要引导空气流动经过定子106和转子108中的预定流动路径。为此，在本申请的实施例中，可以选择在电力机器的壳体100中形成负压来将电力机器的壳体100的外部的空气抽吸至其中并且借助如本申请后续所述的导风板112使得空气沿期望流动路径流动经过定子106和转子108，以实现对电力机器的冷却。在本申请的实施例中，风机116的抽吸功率可以根据冷却的需要适当进行选择而不脱离本申请的范围。进一步地，为了确保在壳体100产生的负压的强度，优选地，该风机116被选择为强冷风机。优选地，该风机116被选择为抽吸风机。作为额外的示例，电力机器与风机组装成直冷双馈风力发电机。

为了能够与上述风机116进行配合以实现引入空气，该电力机器冷却构造显然还需要包括出风口114，其设置于壳体100的壁中并联通至风机116以经由该出风口114将空气抽吸出壳体100；以及第一进风口102和第二进风口104，其分别设置于壳体100的壁中并将空气从所述壳体100外部引导至其内部。如前所述，风机116借助出风口114将壳体100中的空气引导至壳体100外部，因此在壳体100内部产生负压，这种负压会因此导致经由第一和第二进风口将壳体100外部的空气抽吸至壳体100中，从而实现从第一和第二进风口至出风口114的持续空气流动。

还如前所述，为了确保引入壳体100中的空气的流动路径，根据本实施例的电力机器冷却构造还额外包括导风板112。该导风板112在定子106的整个周向上围绕定子线圈的绕组端部110且固定至壳体100内部，以保持该导风板112。定子线圈的绕组端部110是指定子线圈中在定子106沿轴向方向的两侧延伸出离定子芯的线圈部分，该绕组端部110的存在对于本领域技术人员而言是周知的，在此不再额外详细描述该绕组端部110的构造。显然，该导风板112被构造为对准且围绕绕组端部110设置并且被保持至壳体100以确保该导风板112的位置的固定。可选地，该导风板112被构造为垂直于轴向方向设置。优选地，在本申请的实施例中，该导风板112被设置在绕组端部110中的至少一部分的轴向内侧。换言之，该导风板112被构造为将该绕组端部110分成分别位于导风板112两侧的第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分分别表示沿该导风板112的板面所在的虚拟平面将该绕组端部110所分割成的两个部分。因此，该导风板112还可被表述为沿其板面延伸的平面与绕组端部110交叉且将绕组端部110沿轴向方向分割成两个部分。

借助该导风板112，因此确定了被引入壳体100中的空气的流动路径：一方面，导风板112的轴向外侧面形成来自第一和第二进风口的空气到达绕组端部110的进气路径，也即，进入壳体100中的空气由于导风板112的阻隔而被限制为仅能够沿着该导风板112的轴向外侧面流动并到达绕组端部110。由于负压的存在，到达该绕组端部110的空气被进一步抽吸至定子106和转子108之间的空隙中。在这种情况下，该导风板112的轴向内侧面则形成引导经加热空气去往出风口114的出气路径。也就是说，冷却完转子108和定子106的经加热空气被限制在该导风板112的轴向内侧面而无法去往外侧面而仅能够经由风机116抽吸出壳体100，从而实现气体的流动。在这个意义上说，该导风板112的两个侧面分别用于形成引导空气进入的和流出的流动路径。因此，如图1所示，可选地，在本申请的实施例中，在沿电力机器的轴向方向上，出风口114对准定子106的位于绕组端部110之间的部分且第一进风口102对准定子106的绕组端部110处，使得借助导风板112能够将进入第一进风口102的空气能够第一时间冷却绕组端部110而冷却定子106和转子108后的经加热空气能够出离定子106并经由该出风口114排出至壳体100外部，因此，确保空气流动路径的顺畅且不会发生显著的扰流。

优选地，在本申请的实施例中，第一进风口102可选地在壳体100的壁中被设置于风机116的相同一侧上，而第二进风口104设置于壳体100中与风机116相对的一侧上。也就是说，第一和第二进风口大体彼此面对(在图1的实施例中为上下面对)，使得空气能够分别经由彼此相对的两侧被引入壳体100中，这种引入方式将确保所引入的空气分别冷却定子106和转子108中的不同区域，尤其防止由于单侧设置风机116而导致的经由第一进风口102引入的空气将优先地冷却该单侧(定子和转子的单侧)而难以扩散至或者流动至该单侧的相反侧的情况，从而确保冷却均匀，防止在任何一侧产生热量累积，并因此避免可能的定子106和/或转子108损坏。

作为示例且优选地，在本申请的实施例中，出风口114数量为一个，也即一个出风口114联通至风机116。第一进风口102数量可选地为两个，也即在该风机116一侧，设置两个第一进风口102。优选地，在两个第一进风口102的情况下，其在轴向方向上分别设置于一个出风口114的两侧，使得两个第一进风口102能够分别将空气引导至定子106两端的相应绕组端部110。两个第一进风口102的情况下，为了分别将来自第一进风口102的空气引导至相应绕组端部110并确保将经加热空气能够被出风口114排出，该导风板112数量也选择为两个且分别位于定子106的两端处。换言之，在存在一个出风口114、两个第一进风口102以及相应的两个导风板112的情况下，，出风口114在轴向方向上定位于两个第一进风口102之间，且优选地两个导风板112各自定位于出风口114和相应第一进风口102之间的分界位置处以确保来自相应第一进风口102的空气均能够沿预期流动路径流动以实现期望冷却。优选地，该两个第一进风口102相对于垂直于轴向方向且居中于定子106的平面对称设置，以确保对绕组端部110的均匀冷却以及所引入壳体100中的空气的稳定流动。

作为示例且优选地，第二进风口104设置为在轴向方向上完全位于导风板112的轴向外侧，也即经由第二进风口104所引入的空气完全沿导风板112的轴向外侧面流动并流动至定子线圈的绕组端部110，则不会直接进入导风板112的轴向内侧，这种设置是有利的。如果来自第二进风口104的空气能够直接进入导风板112的轴向内侧，也即直接联通至导风板112轴向内侧的空间中，则由于第二进风口104与风机116的相对设置，经由第二进风口104进入的空气将可能干扰经加热空气经由转子108的离心作用而出离定子106的流动。但是，考虑到外部空气直接进入导风板112的轴向内侧可能由于更低的温度而促进热交换，因此，这种第二进风口104设置为在轴向方向上完全位于导风板112的轴向外侧的设置仅是示例性的而非限制性的，作为示例且可选地，该第二进风口104可以选择性地被构造为在轴向方向上至少部分地位于所述导风板112的轴向外侧。但是，如前所述，为了降低来自第二进风口104的空气直接进入导风板112的轴向内侧而对出离定子106的经加热空气的阻碍和干扰作用，该第二进风口104在轴向方向上延伸至导风板112的轴向内侧的距离选择为相对较小，例如不超过20mm。需要注意的是，该尺寸仅是示例性的而非限制性的，该延伸距离的选择显然与定子106的尺寸、风机116的功率、电力机器的转速等相关联，本领域技术人员能够根据需要选择适当的这种延伸距离，这些距离的选择也自然包括在本申请所要求保护的范围中。

在此将详细描述根本申请的实施例的电力机器冷却构造中的导风板112的详细构造，需要理解的是，这些构造仅是示例性的而非限制性，并且一个导风板112可以选择性的具有以下构造中的一种或者多种特征的任意组合，除非这种组合在技术上为完全矛盾而不可能实现的。

可选地，在本申请的实施例中，导风板为绝缘导风板112，如前所述，该导风板112被设置在绕组端部110中的至少一部分的轴向内侧，也即导风板112在径向内侧围绕定子线圈的绕组端部110。为了防止导风板112可能与定子线圈的任何干扰，尤其是电干扰，可以选择性地将该导风板112选择为绝缘。

可选地，该导风板112呈圆环状，因此，该导风板112在其内边缘中围绕绕组端部110，当然，这种形状仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员能够将导风板112设置为任何适当形状而仅需确保导风板112在其内边缘中围绕绕组端部110即可。

可选地，该圆环状的导风板112的内周边缘距绕组端部110一定距离处，也即不接触绕组端部110。这种构造是有利的，一方面能够确保导风板112不仅不会电学干扰定子线圈，并且物理上也不会干扰定子线圈；另一方面，这种间隔在绕组端部110和导风板112之间留有一定缝隙，这种缝隙提供了由第一和第二进风口引入壳体100中的空气进入导风板112的轴向内侧的额外流动路径，从而使得一部分空气能够在未冷却绕组端部110的情况下直接进入导风板112的轴向内侧而进一步被风机116抽出，存进冷却效率。优选地，这种间隔的距离不宜过大，可选地，距离为5-10mm，需要理解的是，该尺寸仅是示例性的而非限制性的，该距离尺寸的选择显然与定子线圈的绕组端部110的外直径、定子106的尺寸、风机116的功率等相关联，本领域技术人员能够根据需要选择适当的这种距离，这些距离的选择也自然包括在本申请所要求保护的范围中。

可选地，该导风板112可以选择性地制造为单件或者呈多件构造。对于圆环形导风板112而言，该圆环形可以由单个板整体加工而成或者由多块组件拼接而成，显然，对于导风板112的任何可能加工方式均是可能的且均包括在本申请的范围中。

可选地，导风板112的外周经由固定装置，例如螺钉、铆钉、卡扣等任何可能的固定装置，固定至壳体100内部，以确保对该导风板112的保持。

如前所述，在本申请的实施例中，导风板112被设置在绕组端部110中的至少一部分的轴向内侧，作为示例且优选地，该导风板112被设置为距相应绕组端部110中的轴向最外侧边缘为相应绕组端部110的整个长度的三分之一位置处。在此，需要理解，“三分之一”表示沿导风板112的板面所在的虚拟平面与该绕组端部110的初次相交点(也即绕组端部110的周向外侧表面上的相交点)距其轴向最外侧边缘的距离为相应绕组端部110的整个长度的三分之一。

可选地且在本申请的实施例中，为了将导风板112固定至壳体100的内部，可以选择性地设置固定环，使得导风板112经由设置于壳体100的固定环而固定至壳体100的内部。优选地，该固定环在壳体100内部围绕壳体100内壁固定设置。作为变型，该壳体100包括在其壁上开口并且该开口能够由独立的固定环穿过使得该固定环能够插入该壳体100中并且单独固定至该壳体100。显然，该固定环包括能够与导风板112的外周配合的固定部使得能够实现，例如，该固定环包括能够与位于导风板112的外周上的第一凸耳配合的第二凸耳、该固定环包括能够与位于导风板112的外周上的第一卡扣配合的第二卡扣等，这些配合方式仅是示例性的而非限制性的。

优选地，在本申请的实施例中，为了防止外部杂质随着空气流动而经由第一和第二进风口进入壳体100中，该第一和第二进风口分别设置有防尘网或者过滤网以防止杂质入侵。

如将理解的，为了确保对空气的抽吸效果，也即在壳体100中产生负压的效果，该风机116可选择为强冷风机，但这仅是示例性的，本领域技术人员能够基于对于冷却的需要而选择任意合适类型的风机而不脱离本申请的范围。

虽然上文结合附图具体描述了本申请的实施例，但是本领域的普通技术人员本领域技术人员能够根据本申请的教导对上述实施例进行各种修改或者替换而不脱离本身请的范围。

Claims (10)

1.一种电力机器冷却构造，其特征在于，所述电力机器包括其中设置定子(106)和转子(108)的壳体(100)，所述电力机器冷却机构造包括：风机(116)，所述风机(116)固定至所述壳体(100)的外侧；出风口(114)，其设置于所述壳体(100)的壁中并联通至所述风机(116)以经由其将空气抽吸出所述壳体(100)；第一进风口(102)和第二进风口(104)，其分别设置于所述壳体(100)的所述壁中并将所述空气从所述壳体(100)外部引导至其内部；以及导风板(112)，其在所述定子(106)的整个周向上围绕所述定子线圈的绕组端部(110)且固定至所述壳体(100)内部，

其中，所述导风板(112)设置在所述绕组端部(110)中的至少一部分的轴向内侧，

其中，所述导风板(112)的轴向外侧面形成来自所述第一和第二进风口的空气到达所述绕组端部(110)的进气路径且其轴向内侧面形成引导经加热空气至所述出风口(114)的出气路径；以及

其中，所述第一进风口(102)在所述壳体(100)的壁中被设置于所述风机(116)的相同一侧上且所述第二进风口(104)设置于所述壳体(100)中与所述风机(116)相对的一侧上。

2.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述出风口(114)数量为一个、所述第一进风口(102)数量为两个且所述导风板(112)数量为两个，其中，所述出风口(114)在轴向方向上位于所述两个第一进风口(102)之间，且所述两个导风板(112)各自定位于所述出风口(114)和相应第一进风口(102)之间的分界位置处。

3.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述第二进风口(104)设置为在轴向方向上完全位于所述导风板(112)的轴向外侧。

4.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述导风板(112)呈以下构造中的至少一项：

所述导风板为绝缘导风板(112)；

所述导风板(112)呈圆环状；

所述圆环状的内周边缘距所述绕组端部(110)一定距离处；

所述距离为5-10mm；

所述导风板(112)为单件或者多件构造；或者

所述导风板(112)的外周经由螺钉固定至所述壳体(100)内部。

5.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述导风板(112)被设置为距两个绕组端部(110)中的相应一个的轴向最外侧边缘为相应绕组端部(110)的整个长度的三分之一位置处。

6.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述第二进风口(104)在所述轴向方向上至少部分地位于所述导风板(112)的轴向外侧；并且/或者所述第二进风口(104)在轴向方向上延伸至所述导风板(112)的轴向内侧不超过20mm。

7.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述导风板(112)经由设置于所述壳体(100)的固定环而固定至所述壳体(100)的内部，所述固定环包括能够与所述导风板(112)的外周配合的固定部。

8.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述第一和第二进风口分别设置有防尘网或者过滤网以防止杂质入侵。

9.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，在沿所述电力机器的轴向方向上，所述出风口(114)对准所述定子(106)的位于绕组端部(110)之间的部分且所述第一进风口(102)对准所述定子(106)的所述绕组端部(110)处。

10.根据权利要求1所述的电力机器冷却构造，其特征在于，所述风机(116)为强冷风机(116)；所述电力机器为发电机；并且/或者所述电力机器与所述风机组装为直冷双馈风力发电机。