【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的发电机，包括具有彼此相对的两个轴向端部的定子和转子，其中，提供液体冷却装置，用于通过引导冷却液体通过所述定子来冷却所述定子。
技术介绍
1、发电机包括定子和转子，其中转子相对于定子绕轴向方向旋转。发电机可以是永磁发电机，其具有多个永磁体和由形成线圈的多个定子绕组构成的电路。转子的旋转导致定子绕组的导线中的磁场的变化，这又导致电路中的电流。假设发电机设置在风力涡轮机中，转子的风驱动旋转导致转子的旋转，并且因此导致用于能量或功率产生的电路中的电流。
2、由于现代风力涡轮机的尺寸变得越来越大，因此产生更高的风力涡轮机输出功率。然而，更高的输出功率导致发电机中更高的扭矩密度，这又导致定子和转子中更高的操作温度。因此，充分冷却这些部件、特别是定子是必要的，因为定子或导线绕组受到这些高温的强烈影响。为了降低导线绕组或定子绕组的温度以及永磁体的温度，在现有技术中，特别是在ep 2518868 a1、ep 2182619 a1和cn 110676980a中公开了空气冷却系统和液体冷却系统。在这些冷却系统中，冷却液体被引导通过定子。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是实现一种用于发电机的改进的冷却构思。
2、为了解决这个问题，根据本专利技术，如开头所述的发电机的特征在于，提供布置在定子的两个相对轴向端部处的至少两个侧端口和布置在定子的轴向中心处的至少一个中心端口，其中液体冷却装置包括用于双向引导冷却液体通过定子的至少一个流体通道，使得冷却液
3、本专利技术基于这样的构思，即，不是全部数量的冷却液体必须被引导通过定子的整个轴向长度。根据本专利技术，冷却液体流被分成若干分支，其中每个分支被引导通过定子的轴向长度的相应部分。流体通道可以成形为使得在定子的所有轴向位置处，相应分支的冷却流体仅通过该位置一次，特别是为了避免流体通道的蜿蜒状结构。总之，定子的所有轴向部分可以由至少一个分支流过，并因此由至少一个分支冷却。分支内冷却液体的流动方向可以彼此相反，从而产生双向流动。因此，对于每个分支，相应的冷却液体流过定子的时间跨度以及通过定子的流动路径的相应长度减小，使得与冷却液体流过定子的整个轴向长度的情况相比，流过定子的冷却液体的温度较低。因此，冷却液体和定子之间的温差在所有轴向位置处都较大，使得从定子到冷却液体的能量或热传递较大。因此，提高了冷却效率。
4、根据本专利技术的第一实施例，冷却液体通过侧端口进入定子并通过中心端口离开定子。在该实施例中，侧端口均构成进入端口，而中心端口构成用于冷却流体的出口端口。在该实施例中，提供了两个冷却流体流或流动，其中每个流通过侧端口被引导到定子中。关于轴向方向，这两个流可以具有指向彼此的相反的流动方向。在流过定子的相应轴向部分之后，这两个流可以组合或汇合并通过中心端口离开定子。
5、根据本专利技术的第二实施例，冷却液体通过中心端口进入定子，并通过侧端口离开定子。在该实施例中，侧端口均构成出口端口，而中心端口构成冷却流体的进入端口。同样在该实施例中，提供了两个冷却流体流或流动，其中每个流通过一个或多个中心端口被引导到定子中。关于轴向方向，这两个流可以具有指向彼此远离的相反的流动方向。冷却流体可以在一个流内被引导，并且在进入定子之前、之时或之后被分成至少两个流。在流过定子的相应轴向部分之后，这两个流可以通过侧端口离开定子。
6、定子的轴向方向可由围绕转子旋转所绕的轴线或方向限定。定子可以在形状上是圆柱形或中空圆柱形的，其中相应的圆柱体的纵向方向可以限定轴向方向。径向方向可以限定为从轴向方向径向向外指向的方向。周向方向可以限定为切向地远离径向方向指向的方向，即，指向围绕轴向方向旋转的点移动所在的方向。
7、定子的轴向端部可以由定子的最外轴向部分构成，并且特别是由定子的与最外轴向部分紧邻的部分构成。如果定子在形状上是圆柱形或中空圆柱形，则最外轴向部分是定子的轴向前表面中的一者。定子的轴向中心可以由定子的中间轴向部分构成。轴向中心可以被限定为定子的布置在轴向端部之间的部分。
8、发电机可以包括壳体，其中定子和转子布置在壳体内。当定子不旋转时，转子可以绕轴向方向旋转。定子可以包括定子主体，该定子主体可以由尤其是圆柱形的定子支撑结构承载。定子主体可以具有包括多个、示例性地六个区段的分段结构。定子主体可以包括定子轭和多个齿，所述多个齿在径向方向上突出和/或可以沿周向方向均匀地间隔开。两个相邻的齿可以在侧向上各自限定槽，其中用于实现线圈的定子绕组布置在槽内。绕组可以包括具有特别是弯曲形状的端部绕组，以连接布置在两个相邻槽中的绕组。转子可以包括多个永磁体，所述多个永磁体沿着周向方向布置，特别是均匀地间隔开地布置。
9、液体冷却装置可以构成封闭系统。优选地，冷却液体在冷却回路中循环，冷却回路特别地包括用于循环冷却液体的泵，并且优选地包括至少一个冷却器单元，例如热交换器和/或冷凝器和/或蒸发器，以在冷却液体被再次引导通过定子之前冷却所述冷却流体。冷却回路在定子之前或定子内分成多个单独的分支。
10、布置在定子中的至少一个流体通道或至少一个流体通道的至少一部分可以由至少一个管或至少一个管道组成。优选地，所述至少一个管或所述至少一个管道由一个单件制成，其特别地与构成相应端口或与相应端口连接的另外的元件(例如，至少一个短管)连接。管或管道可以由具有高导热性的材料制成，例如，所述材料是像钢或类似物的金属。
11、布置在定子中的至少一个流体通道或至少一个流体通道的至少一部分可以由定子的至少一个中空部分构成。定子的表面的通向中空部分的开口可以构成相应的端口。
12、流体通道具有纵向方向，其中，流过流体通道的流体沿着纵向方向流动。因此，纵向方向可由流过相应流体通道的冷却液体的流动路径限定。纵向方向可以是线性的和/或弯曲的和/或甚至可以包括角度。如果纵向方向是线性的或直的，特别是在流体通道的整个长度上，则流体通道的纵向方向可以是定子的轴向方向。
13、至少一个流体通道的纵向端部中的至少一者或与至少一个流体通道的纵向端部中的一者连接的至少一个短管可以构成相应的侧端口。附加地或替代地，至少一个流体通道的纵向中心或分别布置在纵向中心处的侧向开口可与构成相应的中心端口的至少一个短管连接。纵向端部和/或短管可以从定子的表面突出，其中纵向端部和/或短管可以与液体冷却装置的连接管连接。连接管也可以是特别柔性的管或软管，其可以是冷却回路的一部分并且可以通向泵和/或冷却器单元。连接管可以由塑料或金属材料制成，并且可以特别地由可弯曲的金属软管或ptfe软管构成。连接管可以通过连接装置(例如，软管夹)连接到流体通道(例如管或管道)和/或可以插塞在所述管的纵向端部上。
14、根据本专利技术的发电机的特征可以在于，冷却液体沿着轴向方向或径向方向通过侧端口进入定子，并沿着径向方向通过中心端口离开定子。替代本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮机(1)的发电机，包括具有彼此相对的两个轴向端部的定子(10)和转子(11)，其中提供了液体冷却装置(24)，用于通过引导冷却液体(25)通过所述定子(10)来冷却所述定子(10)，其特征在于，提供了布置在所述定子(10)的两个相对轴向端部处的至少两个侧端口(28)和布置在所述定子(10)的轴向中心处的至少一个中心端口(29)，其中，所述液体冷却装置(24)包括用于双向引导所述冷却液体(25)通过所述定子(10)的至少一个流体通道(30、43、44)，使得所述冷却液体(25)通过所述侧端口(28)进入所述定子(10)并通过所述中心端口(29)离开所述定子(10)，或者通过所述中心端口(29)进入所述定子(10)并通过所述侧端口(28)离开所述定子(10)。
2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，布置在所述定子(10)中的所述至少一个流体通道(30、43、44)或所述至少一个流体通道(30、43、44)的至少一部分由至少一个管或至少一个管道组成，和/或由所述定子(10)的至少一个中空部分构成。
3.根据权利要求2所述的发电机，其特征
4.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述冷却液体(25)沿着所述轴向方向(6)或所述径向方向(17)通过所述侧端口(28)进入所述定子(10)并且沿着径向方向(17)通过所述中心端口(29)离开所述定子(10)；或者，所述冷却液体(25)沿着径向方向(17)通过所述中心端口(29)进入所述定子(10)并且沿着所述轴向方向(6)或所述径向方向(17)通过所述侧端口(28)离开所述定子(10)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的发电机，其中，提供所述至少一个第一流体通道(43)和所述至少一个第二流体通道(44)以及所述至少两个中心端口(29)，其特征在于，所述流体通道(43、44)的纵向方向沿着所述轴向方向(6)共线地延伸。
7.根据权利要求5所述的发电机，其中，提供所述至少一个第一流体通道(43)和所述至少一个第二流体通道(44)以及所述至少两个中心端口(29)，其特征在于，所述流体通道(43、44)的纵向方向相对于径向方向(17)和/或周向方向(23)彼此偏移。
8.根据权利要求7所述的发电机，其特征在于，所述第一流体通道(43)和所述第二流体通道(44)相对于所述轴向方向(6)彼此重叠。
9.根据权利要求7或8所述的发电机，其特征在于，所述流体通道(43、44)至少部分地沿着相对于所述轴向方向(6)倾斜的方向延伸通过所述定子(10)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，在所述定子(10)与所述转子(11)之间布置有气隙(12)，其中，提供用于引导空气(37)通过所述气隙(12)的至少一个空气冷却装置(33)。
11.根据权利要求10所述的发电机，其特征在于，设置至少两个空气侧端口(38)，所述至少两个空气侧端口布置在所述气隙(12)的相对的轴向端部处，其中所述空气(37)通过所述空气侧端口(38)中的一者进入所述气隙(12)并且通过另一空气侧端口(38)离开所述气隙(12)。
12.根据权利要求10所述的发电机，其特征在于，提供布置在所述气隙(12)的相对轴向端部处的至少两个空气侧端口(38)和布置在所述气隙(12)的轴向中心处的至少一个空气中心端口(40)，其中所述空气(37)通过所述空气侧端口(38)进入所述气隙(12)并且通过所述空气中心端口(40)离开所述气隙(12)，或者通过所述空气中心端口(40)进入所述气隙(12)并且通过所述空气侧端口(38)离开所述气隙(12)。
13.根据权利要求12所述的发电机，其特征在于，所述定子(10)包括至少一个空气管道(41)，所述空气管道沿着所述径向方向(17)延伸通过所述定子(10)，其中，所述空气中心端口(40)通过所述空气管道(41)与所述气隙(12)连通。
14.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述发电机(7)包括分布式定子绕组或集中式定子绕组。
15.一种风力涡轮机，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的发电机(7)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于风力涡轮机(1)的发电机，包括具有彼此相对的两个轴向端部的定子(10)和转子(11)，其中提供了液体冷却装置(24)，用于通过引导冷却液体(25)通过所述定子(10)来冷却所述定子(10)，其特征在于，提供了布置在所述定子(10)的两个相对轴向端部处的至少两个侧端口(28)和布置在所述定子(10)的轴向中心处的至少一个中心端口(29)，其中，所述液体冷却装置(24)包括用于双向引导所述冷却液体(25)通过所述定子(10)的至少一个流体通道(30、43、44)，使得所述冷却液体(25)通过所述侧端口(28)进入所述定子(10)并通过所述中心端口(29)离开所述定子(10)，或者通过所述中心端口(29)进入所述定子(10)并通过所述侧端口(28)离开所述定子(10)。
2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，布置在所述定子(10)中的所述至少一个流体通道(30、43、44)或所述至少一个流体通道(30、43、44)的至少一部分由至少一个管或至少一个管道组成，和/或由所述定子(10)的至少一个中空部分构成。
3.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述至少一个流体通道(30、43、44)的纵向端部中的至少一者或与所述至少一个流体通道(30、43、44)的纵向端部中的一者连接的至少一个短管构成相应的侧端口(28)；和/或所述至少一个流体通道(30、43、44)的纵向中心与构成相应的中心端口(29)的至少一个短管(31)连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述冷却液体(25)沿着所述轴向方向(6)或所述径向方向(17)通过所述侧端口(28)进入所述定子(10)并且沿着径向方向(17)通过所述中心端口(29)离开所述定子(10)；或者，所述冷却液体(25)沿着径向方向(17)通过所述中心端口(29)进入所述定子(10)并且沿着所述轴向方向(6)或所述径向方向(17)通过所述侧端口(28)离开所述定子(10)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的发电机，其中，提供所述至少一个第一流体通道(43)和所述至少一个第二流体通道(44)以及所述至少两个中心端口(29)，其特征在于，所述流体通道(43、44)的纵向方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：Z·阿扎尔，R·尼利法德，P·塔拉斯，Z·朱，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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