专利名称：导流罩、冷却通风系统及双馈风力发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电领域，特别是指一种导流罩、冷却通风系统及双馈风力发电机。
背景技术：
风力发电作为清洁、可再生能源，日益受到全世界广泛关注。目前，应用最广泛的风力发电机为双馈风力发电机。双馈风力发电机在工作时，定子绕组、转子绕组和铁心会产生大量的热量，需要冷却系统对其冷却。目前，双馈风力发电机的冷却方式主要是风冷，风冷系统结构如图I所示，端部环板3’安装在环形支撑板8’上，挡风罩2’安装在端部环板3’上，在挡风罩2’的下面安装 有轴流风扇I’。转子5’安装在转子支架4’上，在转子5’上设置有轴向通风孔6’和径向通风孔7’，定子上设置有径向通风孔9’。冷却时，冷却空气从冷却器出风口流出后依次经过轴流风扇I’、转子支架4’、转子轴向通风孔6’、转子径向通风孔7’、转子和定子之间的气隙、定子径向通风孔9’后进入冷却器进行热交换，完成一个循环。循环气流带走转子和定子内的热量，对其进行冷却。但该种冷却方式具有如下缺陷冷却空气需要轴流风扇I’对其进行加压，并需要设置用于安装轴流风扇I’的安装座，使系统结构复杂。并且从轴流风扇I’流出的气体，与转子端部产生的流体碰撞而产生涡流导致损耗过大，使经过定子和转子的流体流量急剧减小，且进风口过流性能较差，绕组端部冷却有待改善。
实用新型内容本实用新型提供一种导流罩，该导流罩用于风力发电机的冷却通风系统，解决了现有冷却系统结构复杂、在冷却过程中由于流体碰撞产生涡流而导致的损耗大、绕组端部冷却不到位的问题。本实用新型的另一方面还提供一种具有上述导流罩的冷却通风系统和具有该冷却通风系统的双馈风力发电机。一方面，本实用新型提供一种导流罩，导流罩包括环形部和沿环形部的内圆周面延伸的弧形部；其中弧形部的径向截面为圆环形，且圆环形的内径从弧形部的第一端到弧形部的第二端逐渐减小。进一步地，环形部和弧形部为一体成型结构。本实用新型中的导流罩整体形状为流线型，从环形部到弧形部为平滑过渡，流体流过时，可以减小阻力，降低损耗，使流体保持较好的过流性和较高的压头。另一方面，本实用新型还提供一种冷却通风系统，用于风力发电机，风力发电机包括环板和用于支撑环板的支撑板，冷却通风系统包括至少在转子的一端设置的导流罩；其中导流罩包括环形部和沿环形部的内圆周面延伸的弧形部；其中弧形部的径向截面为圆环形，且圆环形的内径从弧形部的第一端到弧形部的第二端逐渐减小；导流罩套设在环板内，且与环板固定连接。进一步地，环形部和弧形部为一体成型结构。[0010]进一步地，支撑板上设置有通风孔。 进一步地，通风孔沿支撑板的周向均匀分布。进一步地，弧形部第二端的径向截面半径小于或等于转子绕组径向截面的最小半径。进一步地，导流罩的环形部到靠近该环形部的定子端部的距离为50 100毫米。本实用新型在转子端部安装导流罩，省去了轴流风扇，利用转子径向通风孔旋转产生的风压来驱动流体到达定子绕组内部进行热交换，避免了与来自转子端部产生的流体的碰撞而导致的涡流损耗，使一系列不规则的杂散流动趋于有序化，提高了系统风量。又一方面，本实用新型还提供一种双馈风力发电机，设置有上述任一项所述的冷 却通风系统。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有双馈风力发电机冷却系统的轴向剖视图；图2为本实用新型冷却通风系统实施例的轴向剖视图；图3为本实用新型导流罩实施例的立体图；图4为本实用新型导流罩实施例的另一侧的立体图；图5为本实用新型导流罩实施例的轴向剖视图；图6为本实用新型导流罩实施例的俯视图；图7为本实用新型冷却通风系统实施例中转子转轴的立体图；图中1、导流罩，2、支撑板，3、冷却器，4、转子支架，5、转子，6、环板，7、定子，8、定转子绕组端部空腔，9、定子端部空腔，10、螺栓，11、定转子之间的气隙，12、径向挡板，14、电机机座进风口，110、环形部，120、弧形部，130、连接孔，51、转子轴向通风孔，52、转子径向通风孔，71、定子径向通风孔，21、支撑板通风孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，并且，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。导流罩实施例参见图3-图6，图中示出了本实用新型导流罩的优选实施例。如图所示，导流罩包括环形部110和沿环形部110的内圆周面延伸的弧形部120，弧形部120的径向截面为圆环形，且圆环形外径从弧形部120的第一端到弧形部120的第二端逐渐减小。其中，弧形部120的第一端为靠近环形部110的端部，第二端为远离环形部110的端部。[0028]从图中可以看出，环形部110为一平面环形结构，在该结构靠近外圆周位置设置有连接孔130。弧形部120设置在环形部110的内圆周面上，弧形部120的径向截面为圆环形，轴向截面为相对轴线对称的双曲线，弧形部120的弧形内表面可以更好的减小阻力，使流体具有更好的流态。弧形部120的径向截面半径从第一端到第二端逐渐减小，使弧形部120的内表面为平滑过渡，另外，从环形部110的内圆周面到弧形部120也为平滑过渡。需要说明的是本实施例中内圆周面为靠近轴线的圆周面，外圆周面为远离轴线的圆周面。具体实施时，环形部110和·[0030]本实用新型中的导流罩整体形状为流线型，从环形部110到弧形部120为平滑过渡，流体流过时，可以减小阻力，降低损耗，使流体保持较好的过流性和较高的压头。冷却通风系统实施例参见图2、图7，图中示出了本实用新型冷却通风系统的优选实施例。该冷却通风系统用于发电机的冷却，下面以用于双馈风力发电机为例，结合附图对其进行详细说明。参见图2，结合现有技术应该理解，双馈风力发电机包括转子5、定子7、安装在定子7端部的支撑板2、以及安装在支撑板2上的环板6，环板6设置在定子7的端部。转子5通过转子支架4安装在转轴上，转轴的具体结构参见图7，在转轴的中部位置设置有径向挡板12、在径向挡板12的两侧设置有转子轴向通风孔51，挡板12使转子5的左右两侧形成两个对称的循环风道。转子支架4上设置有通风孔道，转子5上设置有转子径向通风孔52，定子7上设置有定子径向通风孔71，在定子7的外部设置有冷却器3。双馈风力发电机发热源主要为定子绕组、转子绕组和转子铁心，冷却空气从电机机座进风口 14进入电机内，然后依次穿过转子支架4上的通风孔、转子轴向通风孔51、转子径向通风孔52、定转子之间的气隙11、定子径向通风孔71后进入冷却器3进行热交换。本冷却通风系统实施例至少包括一个导流罩1，导流罩I包括环形部110和在环形部110的内圆周面延伸出的弧形部120，其具体结构参见导流罩实施例即可，本实用新型在此不再赘述。导流罩I设置在转子5的端部，且套装在环板6内，其环形部110与环板6固定连接。其中，导流罩I为流线型，可以有效的减小阻力、降低损耗。导流罩I布置在转子5的端部，利用转子5旋转时其径向通风孔52产生的风压驱动流体运动。其循环过程为流经导流罩I弧形部120的流体，在转子5端部风压的驱动下，依次经过转子支架4、转子轴向通风孔51、转子径向通风孔52、转子5和定子7之间的气隙11、定子径向通风孔71后到达定子7的背部(远离转子转轴的一侧)，带走转子5和定子7内的热量，然后进入冷却器3内进行热交换，从冷却器3换热后的冷空气从电机机座进风口 14再次进入导流罩I，至此完成一个循环。本实施例中，流体流过导流罩I时，可以减小阻力，降低损耗，使流体保持较好的过流性和较高的压头；同时，转子5旋转时，其径向通风孔52在转子5端部产生的风压可以驱动从导流罩I流出的冷却空气进入转子支架4上的通风孔，不需要另外设置轴流风扇，简化了系统结构。本领域人应当理解，本实施例的冷却效果和转子5的转速有直接关系，转子5的转速越高，转子径向通风孔52在转子5端部产生的风压会越大，冷却空气流通的速度会越快，对定转子的冷却效果也会越好。优选地，参见图2，导流罩I第二端的径向截面半径小于或等于转子绕组径向截面的最小半径。此时，导流罩I的弧形部120第二端到转子转轴的距离小于或等于转子绕组到转子转轴的最小距离。这样设置的目的是为了使冷却空气更好的进入转子轴向通风孔51。[0036]优选地，参见图2，在支撑板2上设置有支撑板通风孔21，支撑板通风孔21的设置可以在定转子端部形成冷却风路，达到对定转子端部降温的目的。其循环过程为冷却空气流经导流罩I后，其中一部分冷却空气流入定转子绕组端部空腔8，然后又依次经过定子端部空腔9、支撑板通风孔21后到达定子7的背部，和从定子径向通风孔71中流出的流体汇合后进入冷却器3。支撑板通风孔21的设置可以有效地对定转子端部绕组进行冷却，使端部绕组换热更加充分。同时，支撑板通风孔21的设置还可以有效减小雷诺数，趋于层流的流场减小了涡流损耗，极大地发挥了转子端部作为压头元件的作用。需要说明的是，支撑板通风孔21的孔径和数量可以根据实际需要确定，本实用新型对其不做任何限定。进一步优选地，支撑板通风孔21沿支撑板2的周向均匀分布，均匀分布可以使流体沿支撑板2的周向均匀流过，减少涡流，降低损耗。具体实施时，导流罩I的环形部110到靠近该环形部110的定子端部的距离可以取为50 100毫米。环板6上设置有连接孔(图中未示出)，螺栓10穿过该连接孔和导流罩I上的连接孔130后，将导流罩I固定在环板6上。具体实施时，可以在转子5的一端设置一个导流罩1，也可以在转子5的两端各设置一个导流罩I。当在转子5两侧同时设置导流罩I时，两侧的冷却气体循环方式相同，下面以其中一侧为例进行说明。如图2所示，冷却空气回路为冷却空气从冷却器3端部出风口流出，经电机机座进风口 14到达电机本体，空气流经导流罩I后分为两路；其中一路依次流经转子支架4上的通风孔、转子轴向通风孔51、转子径向通风孔52、定转子之间的气隙11、定子径向通风孔71后达到定子7背部；另一路依次流经定转子绕组端部空腔8、定子端部空腔9、支撑板通风孔21后到达定子7的背部；以上两路流体到达定子7的背部后汇合，进入冷却器3进行热交换，然后再次进入电机本体内进行下一个冷却循环。与现有技术相比，本实用新型具有如下优势本实用新型不需要设置轴流风扇、风扇座及挡板，而是在定转子的端部安装导流罩(与绕组端部距离在爬电距离允许范围之内)，并在支撑板上开支撑板通风孔，利用转子旋转时，其径向通风孔在转子端部产生的风压驱动流体，使其到达定子绕组内部和端部进行热交换，避免了与来自转子端部产生的流体的碰撞而导致的涡流损耗，使得一系列不规则的杂散流动趋于有序化，提高了系统风量。另外，由于支撑板上开有支撑板通风孔，增加了定转子端部的导流效果，使冷却过定子端部的流体可以顺利到达定子背部继而进入冷却器进行热交换。此外，支撑板通风孔的设置还使得电机本体过流量增大，端部的平面二元流动趋于缓变流场，降低损耗的同时由于取消了轴流风扇从而提高了系统运行的可靠性。双馈风力发电机实施例本实用新型还提供一种双馈风力发电机，该发电机上设置有冷却通风系统，其具体结构参照上述说明即可，本实用新型不再赘述。由于冷却通风系统具有上述效果，具有该冷却通风系统的双馈风力发电机也具有相同的技术效果。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.ー种导流罩，其特征在于，所述导流罩包括环形部(110)和沿所述环形部(110)的内圆周面延伸的弧形部(120);其中 所述弧形部(120)的径向截面为圆环形，且所述圆环形的内径从所述弧形部(120)的第一端到所述弧形部(120)的第二端逐渐减小。
2.根据权利要求I所述的导流罩，其特征在于，所述环形部(110)和所述弧形部(120)为一体成型结构。
3.—种冷却通风系统，用于风カ发电机，所述风カ发电机包括环板(6)和用干支撑环板(6)的支撑板(2)，其特征在于，所述冷却通风系统包括至少在转子(5)的一端设置的导流罩(I);其中 所述导流罩(I)包括环形部(110)和沿所述环形部(110)的内圆周面延伸的弧形部(120);其中所述弧形部(120)的径向截面为圆环形，且所述圆环形的内径从所述弧形部(120)的第一端到所述弧形部(120)的第二端逐渐减小； 所述导流罩(I)套设在所述环板出)内，且与所述环板出)固定连接。
4.根据权利要求3所述的冷却通风系统，其特征在于，所述环形部(110)和所述弧形部(120)为一体成型结构。
5.根据权利要求4所述的冷却通风系统，其特征在于，所述支撑板(2)上设置有支撑板通风孔(21)。
6.根据权利要求5所述的冷却通风系统，其特征在于，所述支撑板通风孔(21)沿所述支撑板(2)的周向均匀分布。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的冷却通风系统，其特征在于，所述弧形部(120)第ニ端的径向截面半径小于或等于转子绕组径向截面的最小半径。
8.根据权利要求7中所述的冷却通风系统，其特征在于，所述导流罩(I)的环形部(110)到靠近该环形部(110)的定子端部的距离为50 100毫米。
9.ー种双馈风カ发电机，其特征在于，设置有权利要求3-8中任一项所述的冷却通风系统。
专利摘要本实用新型提出了一种导流罩、冷却通风系统及双馈风力发电机。其中冷却通风系统用于风力发电机，风力发电机包括环板和用于支撑环板的支撑板，冷却通风系统包括至少在转子一端设置的导流罩。导流罩包括环形部和沿环形部的内圆周面延伸的弧形部。弧形部的径向截面为圆环形，且圆环形的内径从弧形部的第一端到弧形部的第二端逐渐减小；导流罩套设在环板内，且与环板固定连接。本实用新型在转子端部安装导流罩，省去了轴流风扇，利用转子径向通风孔旋转产生的风压来驱动流体到达定子绕组内部进行热交换，使用导流罩后端部流场分为两路，避免了与来自转子端部产生的流体的碰撞而导致的涡流损耗，使一系列不规则的杂散流动趋于有序化，提高了系统风量。
文档编号H02K5/20GK202586575SQ20122014970
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者王富华, 吴桂珍, 方世蓉 申请人:北京三一电机系统有限责任公司