一种海上风电用永磁发电机及其工作方法技术

本发明专利技术提出了一种海上风电用永磁发电机及其工作方法，至少包括定子、转子，设置冷却腔体；所述转子位于所述冷却腔体外部，所述定子位于所述冷却腔体内部；所述冷却腔体内部填充有冷却介质；本发明专利技术中将定子整个浸泡在冷却介质里，实现了海上机组的免维护或减少维护次数的运行；适用于海上风力发电机的冷却。适用于海上风力发电机的冷却。适用于海上风力发电机的冷却。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电用永磁发电机及其工作方法


[0001]本专利技术属于发电机定子冷却
，尤其涉及了一种海上风电用永磁发电机及其工作方法。

技术介绍

[0002]风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备；风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成；目前风力发电机普遍采用水套冷却、空空冷却以及空气直接冷却。
[0003]专利技术人发现，现有的风力发电机冷却方式存在以下缺点：
[0004]1.水套冷却、空空冷却和空气直接冷却均在陆地上大规模使用，陆地上发电机的维护相对方便，但对于海上风力发电来说，维护和维修存在很大的困难；
[0005]2.水套冷却、空空冷却和空气直接冷却方式均需要额外的动力源，如强制冷却用电动机，这不但增加了维护难点，增加电动设备，降低了风力发电的效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种海上风电用永磁发电机及其工作方法，本专利技术面对海上风力发电的更高的技术要求，为了尽量减少的故障频次以及尽量少的维护量，设计了一种更简单、更安全以及效率更高的发电机定子冷却装置；本专利技术中以低沸点、高绝缘、不燃烧、无毒以及化学性质稳定的氟碳化合物(R113等制冷剂)作为冷却介质，通过良好的机械结构设计，将定子整个浸泡在冷却介质里，并实现冷却的系统的自循环，实现了海上机组的免维护或减少维护次数的运行。
[0007]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种海上风电用永磁发电机，采用如下技术方案：
[0008]一种海上风电用永磁发电机，至少包括定子、转子，设置冷却腔体；
[0009]所述转子位于所述冷却腔体外部，所述定子位于所述冷却腔体内部；所述冷却腔体内部填充有冷却介质。
[0010]进一步的，所述定子包括定子铁心，所述定子铁芯的一端连接有发电机机座；所述发电机机座位于所述冷却腔体内部，且浸泡于所述冷却介质内。
[0011]进一步的，所述定子铁芯与所述发电机机座之间弹性连接。
[0012]进一步的，所述定子还包括定子线圈及其端部；所述冷却介质液面低于远离所述发电机机座一端的所述定子铁心的端面，高于远离所述发电机机座一端的定子线圈及其端部。
[0013]进一步的，所述定子的壳体设置为笼式结构。
[0014]进一步的，所述冷却腔体顶部为倾斜面，倾斜面两端分别开设入口和出口；所述冷却腔体顶部设置有空冷器；所述空冷器两端分别设置第一空气室和第二空气室，所述第一空气室与所述出口连通，所述第二空气室与所述入口连通。
[0015]进一步的，所述第一空气室的体积大于所述第二空气室的体积，所述第一空气室的高度大于所述第二空气室的高度。
[0016]进一步的，所述空冷器包括多个冷却管，所述冷却管的两端分别与所述第一空气室和所述第二空气室连通。
[0017]进一步的，所述冷却介质为氟碳化合物。
[0018]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提供了一种海上风电用永磁发电机方法，采用如下技术方案：
[0019]一种海上风电用永磁发电机工作方法，采用了如第一方面中所述的海上风电用永磁发电机，包括：
[0020]冷却介质对定子线圈及其端部和定子铁心进行浸泡，进行热交换；温度上升后的冷却介质向上运行，冷却介质液面附近的液体温度升高；冷却介质液面处的液体汽化，吸收热量；汽化的气体通过出口进入第一空气室，并由第一空气室进入冷却器，在冷却器内冷却介质由气体液化成液体，液化的冷却介质流入第二空气室，并依次从第二空气室和入口流入冷却腔体。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]1.本专利技术中将定子整个浸泡在冷却介质里，实现了海上机组的免维护或减少维护次数的运行；适用于海上风力发电机的冷却；
[0023]2.本专利技术中定子笼式结构，没有定子机壳，不但降低了发电机定子的重量，也保证了定子铁心和线圈与冷却介质之间更好地热交换；
[0024]3.本专利技术中整个定子和机座放置于冷却介质和玻璃钢腔体内，而且定子笼与机座的弹性安装结构，能够避免定子产生的高频振动由机组传到给玻璃钢腔体，造成玻璃钢腔体的损坏；
[0025]4.本专利技术中定子铁心、定子线圈及其端部浸在冷却介质里，定子铁心、定子线圈及其端部之间充满了冷却介质，保证了充分的热交换，而且由于冷却介质体的高绝缘性，也避免了电场对绝缘的电离和电腐蚀，保证了定子长久运行的可靠性；
[0026]5.本专利技术中空冷器置于玻璃钢腔体的上方，借助海上风电空气温度较低且流动性良好的特殊性，实现了利用空气的自然流动对空冷器进行降温的效果；
[0027]6.本专利技术中通过对腔体上部的入口、出口、空冷器大室、空冷器小室和空冷器结构的设计，可以实现冷却介质的液
‑
气
‑
液的自循环，不需要额外的能量，既有节能的作用，又避免强制冷却设备故障造成的停机事故以及检修需要；
[0028]7.本专利技术中玻璃腔体内的冷却介质从下部到上部为低温
‑
中温
‑
汽化点，冷却介质处于定子线圈端部上面是保证所有线圈部分被直接冷却，冷却介质没有全部淹没铁心，是保证一部分高温铁心起到汽化冷却介质的作用，与空冷器形成液
‑
气
‑
液的循环，保证冷却的安全性和及时性。
附图说明
[0029]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0030]图1为本专利技术实施例1的主视结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例1的侧视结构示意图；
[0032]其中，1、玻璃钢腔体，2、转子，3定子铁心，4、定子线圈及其端部，5、入口，6、空冷器小室，7、定子笼，8、弹性连接装置，9、发电机机座，10、腔体玻璃钢，11、出口，12、空冷器大室，13、空冷器，14、冷却介质液面，15、玻璃钢腔体顶，16、空冷器，17、内腔体玻璃钢，18、冷却介质。
具体实施方式：
[0033]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0034]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]实施例1：
[0036]如图1所示，本实施例提供了一种海上风电用永磁发电机，至少包括定子、转子2，设置冷却腔体；
[0037]所述转子2位于所述冷却腔体外部，所述定子位于所述冷却腔体内部；所述冷却腔体内部填充有冷却介质18；
[0038]在本实施例中，所述冷却腔体可以设置为玻璃钢腔体；如图1和图2所示，所述玻璃钢腔体1由腔体玻璃钢10和内腔体玻璃钢17组成除出口11和入口5的密闭冷却腔体。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电用永磁发电机，至少包括定子、转子，其特征在于，设置冷却腔体；所述转子位于所述冷却腔体外部，所述定子位于所述冷却腔体内部；所述冷却腔体内部填充有冷却介质。2.如权利要求1所述的一种海上风电用永磁发电机，其特征在于，所述定子包括定子铁心，所述定子铁芯的一端连接有发电机机座；所述发电机机座位于所述冷却腔体内部，且浸泡于所述冷却介质内。3.如权利要求2所述的一种海上风电用永磁发电机，其特征在于，所述定子铁芯与所述发电机机座之间弹性连接。4.如权利要求2所述的一种海上风电用永磁发电机，其特征在于，所述定子还包括定子线圈及其端部；所述冷却介质液面低于远离所述发电机机座一端的所述定子铁心的端面，高于远离所述发电机机座一端的定子线圈及其端部。5.如权利要求2所述的一种海上风电用永磁发电机，其特征在于，所述定子的壳体设置为笼式结构。6.如权利要求1所述的一种海上风电用永磁发电机，其特征在于，所述冷却腔体顶部为倾斜面，倾斜面两端分别开设入口和出口；所述冷却腔体顶部设置有空冷器；所述空冷器两端分别设置第一空气室和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，荆中金，狄振峰，苗云涛，吴永鹏，
申请(专利权)人：山东中车风电有限公司，
类型：发明
国别省市：