定子接线盒及风力发电机的制作方法

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种定子接线盒及风力发电机。

背景技术：

定子接线盒是风力发电机的重要零部件，通过其内部设置的电缆和铜排将发电机产生的电能进行输出。由于风力发电机舱的偏航要求，定子接线盒一般使用的都是抗扭转电缆，抗扭转电缆长期服役的工作温度的上限为90℃。

由于风力发电机运行时产生的热量较多，而定子接线盒一般都是和风力发电机的机座直接相连，风力发电机的热量会传导至接线盒，致使接线盒的温度升高，这不利于接线盒内的抗扭转电缆的正常使用。通常都是利用定子接线盒的盒体的自然辐射散热，维持定子接线盒的温度不过度升高，以保证抗扭转电缆的正常工作。

但是，随着风力发电机功率的不断增大，定子接线盒只能依靠自身盒体与外界空气的热交换进行散热，无法确保风力发电机的抗扭转电缆得到有效散热，降低了风力发电机运行的可靠性。

技术实现要素：

本发明提供一种定子接线盒及风力发电机，以解决定子接线盒只能依靠自身盒体与外界空气的热交换进行散热，抗扭转电缆无法得到有效散热的问题。

一方面，本发明提供一种定子接线盒，应用于风力发电机，包括盒体，盒体和风力发电机的机座连接；盒体形成中空腔体，盒体具有进风口和出风口，进风口和风力发电机的第一风区连通，出风口和风力发电机的第二风区连通，盒体在第一风区和第二风区之间形成冷却风通路，以对盒体进行循环冷却，其中，第一风区的气压大于第二风区的气压。

可选的，第一风区为风力发电机的冷风区，第二风区为风力发电机的热风区。

可选的，第一风区为风力发电机的冷风区，第二风区为风力发电机的次冷风区。

可选的，盒体包括底板，进风口和出风口设置在底板上。

可选的，定子接线盒还包括第一导风管和第二导风管；

第一导风管的第一端位于第一风区，第一导风管的第二端穿过进风口并伸入盒体内部；第二导风管的第一端位于第二风区，第二导风管的第二端穿过出风口并伸入盒体内部。

可选的，第一导风管的第二端位于底板下部，第二导风管的第二端位于底板上部。

可选的，盒体和风力发电机的机座之间设置有至少一个连接块，盒体和机座通过连接块连接，连接块在垂直于盒体和机座连接方向上的截面面积小于盒体在该方向上的截面面积。

可选的，连接块在沿盒体和机座连接方向上的厚度为20-30毫米。

可选的，盒体内部设置有电缆和铜排。

另一方面，本发明提供一种风力发电机，包括如上所述的定子接线盒。

本发明提供的定子接线盒及风力发电机，定子接线盒应用于风力发电机，包括盒体，盒体和风力发电机的机座连接；盒体形成中空腔体，盒体具有进风口和出风口，进风口和风力发电机的第一风区连通，出风口和风力发电机的第二风区连通，盒体在第一风区和第二风区之间形成冷却风通路，以对盒体进行循环冷却，其中，第一风区的气压大于第二风区的气压。通过在盒体内设置进风口和出风口，进风口和出风口分别和风力发电机的第一风区和第二风区连通，第一风区的气压大于第二风区的气压，风力发电机的冷风从进风口进入盒体内部，对盒体进行冷却后，再从出风口排出，这样在盒体内形成冷却风通路，可对定子接线盒进行循环冷却，以确保定子接线盒内的抗扭转电缆得到有效散热，进而确保了风力发电机的可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例。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1为现有的定子接线盒和风力发电机连接的局部示意图；

图2为本发明实施例一提供的定子接线盒与风力发电机连接的正视图；

图3为本发明实施例一提供的一种风力发电机的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的另一种风力发电机的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的风力发电机上的连接块的结构示意图。

附图标记说明：

1—定子接线盒；

2—机座；

100—盒体；

110—进风口；

120—出风口；

130—底板；

200—风力发电机；

210—机座；

220—第一风区；

230—第二风区；

300—第一导风管；

400—第二导风管；

500—连接块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

定子接线盒是风力发电机的重要零部件，定子接线盒内一般设置有铜排和电缆，通过铜排和电缆对风力发电机产生的电能进行输出。由于风力发电机的机舱的偏航要求(风力发电机通过其机舱外设置的叶轮捉获各个方向的风，并将风力传送至转子轴系)，定子接线盒内使用的是抗扭转电缆，该电缆长期服役时能适应的工作温度的上限为90℃左右，因此需要定子接线盒的工作温度也不能过高，定子接线盒应具备良好的散热能力，以确保抗扭转电缆的正常工作。

图1为现有的定子接线盒和风力发电机连接的局部示意图。如图1所示，定子接线盒1直接与风力发电机的机座2相连，且定子接线盒1是依靠自身盒体与外界空气的热交换进行散热，这样，风力发电机的热量会通过机座2直接传导至定子接线盒1，加剧定子接线盒1的盒体的升温，定子接线盒1则只能依靠自身的自然散热，将这些热量传导至周围的空气中。

而随着风力发电机功率的增大，仅依靠定子接线盒1自身的自然散热，已无法及时有效的对热量进行扩散，从而导致了定子接线盒1盒体的升温，进而加剧了盒体内部的抗扭转电缆的温度升高，抗扭转电缆得不到有效散热，也就无法确保抗扭转电缆的可靠运行，这会进一步降低风力发电机运行的可靠性。并且，风力发电机长期工作在室外的自然环境中，由于天气原因导致风力发电机的工作环境较为恶劣，在这种工作环境下，由于风力发电机传导至定子接线盒1的热量无法得到及时有效的扩散，进而导致的抗扭转电缆的烧损故障时有发生。

为此，下述实施例提供了一种经过改进的定子接线盒及风力发电机，定子接线盒除了依靠自身的自然散热之外，还可利用风力发电机的冷风对其进行循环冷却，可保证定子接线盒得到有效散热，进而确保定子接线盒内部的抗扭转电缆能够正常工作，以此提升风力发电机运行的可靠性。

实施例一

本实施例提供一种定子接线盒，应用于风力发电机200，包括盒体100，盒体100和风力发电机200的机座210连接；盒体100形成中空腔体，盒体100具有进风口110和出风口120，进风口110和风力发电机200的第一风区220连通，出风口120和风力发电机200的第二风区230连通，盒体100在第一风区220和第二风区230之间形成冷却风通路，以对盒体100进行循环冷却，其中，第一风区220的气压大于第二风区230的气压。

图2为本发明实施例一提供的定子接线盒与风力发电机连接的正视图。如图2所示，定子接线盒主要包括盒体100，盒体100是定子接线盒的主体结构，盒体100可以形成中空腔体。盒体100上具有进风口110和出风口120，外界的风可以从盒体100的进风口110进入盒体100内部，再从盒体100的出风口120排出。

具体的，进风口110和风力发电机200的第一风区220连通，出风口120和风力发电机200的第二风区230连通，第一风区220的气压大于第二风区230的气压，这样，风力发电机200的冷风从第一风区220通过进风口110进入盒体100内部，对盒体100进行冷却降温，之后，盒体100内部的风通过出风口120被排入风力发电机200的第二风区230。如此，盒体100通过进风口110和出风口120与风力发电机200的第一风区220和第二风区230连通，在盒体100内部形成冷却风通路。

冷风从气压较大的第一风区220通过进风口110自然地进入盒体100内部，与盒体100进行热交换，带走盒体100的部分热量，进行热交换之后形成的热风通过出风口120自然的排向气压较低的第二风区230。

需要说明的是，本实施例的定子接线盒通过与风力发电机200的第一风区220和第二风区230连通，将风力发电机200的冷风送入定子接线盒的盒体100内部，利用风力发电机200产生的冷风对定子接线盒进行循环冷却，从而达到降低定子接线盒内部的抗扭转电缆的温度，确保抗扭转电缆能够正常工作，提高抗扭转电缆运行的可靠性；本实施例的定子接线盒有效的利用了风力发电机200本身产生的冷风，利用风力发电机200内部的压力差，使冷风自然地从进风口110进入而运动至出风口120后被排出，而不需要引入其他的新增的冷却设备，结构简单，能够产生有效的冷却降温效果，同时不会因为新增冷却设备而增加额外的成本，做到了对风力发电机200产生的能量的循环利用。

图3为本发明实施例一提供的一种风力发电机的结构示意图。如图3所示，第一风区220可以为风力发电机200的冷风区，第二风区230可以为风力发电机200的热风区。风力发电机200可以包括冷风区和热风区，第一风区220可以为冷风区，第二风区230可以为热风区，如此，冷风区和定子接线盒的进风口110连通，热风区和定子接线盒的出风口120连通，且冷风区的气压大于热风区的气压，冷风区的气压较高的冷风通过进风口110进入定子接线盒的盒体100内部，对盒体100进行冷却降温，经热交换之后的冷风的温度升高，再运动至出风口120被排出至风力发电机200的热风区。冷风区的冷风通过进风口110源源不断的进入盒体100，对盒体100进行冷却降温之后，再通过出风口120被排出至热风区，这样的循环往复过程实现了对定子接线盒的盒体100的循环冷却。作为一种可选的方式，具有冷风区和热风区的风力发电机200可以是某型号带顶驱风机的空空冷风力发电机200。

图4为本发明实施例一提供的另一种风力发电机的结构示意图。如图4所示，第一风区220可以为风力发电机200的冷风区，第二风区230可以为风力发电机200的次冷风区。风力发电机200可以包括冷风区和次冷风区，第一风区220可以为冷风区，第二风区230可以为次冷风区，如此，冷风区和定子接线盒的进风口110连通，次冷风区和定子接线盒的出风口120连通，且冷风区的气压大于次冷风区的气压，冷风区的气压较高的冷风通过进风口110进入定子接线盒的盒体100内部，对盒体100进行冷却降温，经热交换之后的冷风的温度升高，再运动至出风口120被排出至风力发电机200的次冷风区。冷风区的冷风通过进风口110源源不断的进入盒体100，对盒体100进行冷却降温之后，再通过出风口120被排出至次冷风区，这样的循环往复过程实现了对定子接线盒的盒体100的循环冷却。作为一种可选的方式，具有冷风区和次冷风区的风力发电机200可以是某型号带轴流风扇风机的空空冷风力发电机200。

另外，风力发电机200可以是包括冷风区和热风区，还可以是包括冷风区和次冷风区，当然还可以是包括具有温度差的至少两个风区的其他结构形式，这取决于风力发电机200的具体类别及型号。本实施例的定子接线盒与风力发电机200的连接，仅需满足进风口110和风力发电机200的温度较低、气压较大的风区连通，出风口120和风力发电机200的温度较高、气压较小的风区连通即可，能够确保温度低的冷风能够通过进风口110自然地流通至定子接线盒的盒体100内部，对盒体100进行冷却降温后，温度升高的冷风能够自然地运动至出风口120而被排出至风力发电机200的温度较高、气压较小的风区。

如图2所示，盒体100可以包括底板130，进风口110和出风口120设置在底板130上。定子接线盒的盒体100包括底板130，一般的底板130可以和风力发电机200的机座210外壁相对设置，也就是说，风力发电机200和定子接线盒的连接，可以是通过风力发电机200的机座210的外壁和定子接线盒的底板130进行连接，机座210外壁可以和盒体100的底板130平行。进风口110和出风口120也可以设置在底板130上，底板130和机座210相对设置，因此，底板130和机座210的距离相对较近，进风口110通过底板130和风力发电机200的第一风区220连通，出风口120通过底板130和风力发电机200的第二风区230连通，这种连通方式可保证冷却风的通路较容易实现，第一风区220的冷风可顺利通过设置在底板130上的进风口110进入盒体100内部，在盒体100内部循环之后的风也可通过设置在底板130上的出风口120顺利的被排出至第二风区230。

另外，盒体100还可以包括侧板和盖板，盖板和底板130相对设置，侧板连接在盖板和底板130之间，盖板、底板130和侧板共同围成盒体100的封闭空间。冷却风通孔在盒体100的封闭空间内流通循环，以对盒体100进行循环冷却。另外，盖板和侧板之间可以形成可拆卸连接，以便于对盒体100内部的部件进行维护和更换。

为了确保第一风区220气压相对较高的冷风能顺利通过进风口110进入盒体100内部，并且在盒体100内部循环之后的风能顺利通过出风口120被排出至第二风区230，如图2所示，定子接线盒还可以包括第一导风管300和第二导风管400；第一导风管300的第一端位于第一风区220，第一导风管300的第二端穿过进风口110并伸入盒体100内部；第二导风管400的第一端位于第二风区230，第二导风管400的第二端穿过出风口120并伸入盒体100内部。

本实施例中，进风口110通过第一导风管300和风力发电机200的第一风区220连通，出风口120通过第二导风管400和风力发电机200的第二风区230连通，也就是说，第一风区220的气压较高的冷风首先是进入第一导风管300，在第一导风管300内运动至定子接线盒的进风口110，通过进风口110进入盒体100内部；冷风在盒体100内部和盒体100发生热交换，带走盒体100的部分热量，冷风的温度升高。温度升高之后的冷风运动至盒体100的底板130上设置的出风口120，从出风口120被排出后通过第二导风管400进入风力发电机200的温度较高、气压较低的第二风区230。

至于第一风区220的气压大于第二风区230的气压，可以通过有限元分析的方法确定风力发电机200内部的压力分布情况，根据风力发电机200内部的压力差，将第一导风管300的第一端设置在风力发电机200的冷风区，也就是第一风区220的气压较高的部位；将第二导风管400的第一端设置在风力发电机200的热风区或次冷风区，也就是第二风区230的气压较低的部位。这样通过高气压区至低气压区，使风力发电机200内的第一风区220的冷风自然的运动至定子接线盒的进风口110，热交换之后，温度升高的热风自然地运动至出风口120并进入第二风区230。

另外，为了便于风在第一导风管300和第二导风管400中运动，并且从节约成本的角度出发，第一导风管300和第二导风管400可以是塑料管或橡胶管，塑料管或橡胶管的柔性较好、弹性大，可以是风在导管内的运动更自如灵活，使冷风能够顺利的通过第一导风管300进入盒体100内部，并将和盒体100热交换之后的风通过第二导风管400顺利的排出至风力发电机200。

进一步的，第一导风管300的第二端可以位于底板130下部，第二导风管400的第二端可以位于底板130上部。第一导风管300的第二端位于盒体100的进风口110处，第二导风管400的第二端位于盒体100的出风口120处，在盒体100内部，对盒体100进行冷却降温的冷风由进风口110处运动至出风口120处，实现对盒体100的循环冷却。一般的，进风口110处的风的温度较低、气压较强，出风口120处的风的温度较高、气压较弱，而一般情况下，气压较高的冷风总是从低处运动至高处，冷风吸热后，成为高处的温度较高、气压较低的热风。

因此，如图2所示，可以将进风口110设置在底板130下部，出风口120设置在底板130上部，温度较低、气压较高的冷风从底板130下部的进风口110进入，和盒体100进行热交换，热交换之后的风温度升高成为热风，温度较高、气压较低的热风自然的运动至底板130上部的出风口120，从出风口120排出至风力发电机200。与之相对应的，位于盒体100的进风口110处的第一导风管300的第二端位于底板130下部，位于盒体100的出风口120处的第二导风管400的第二端位于底板130上部。

为了实现定子接线盒与风力发电机200的连接，盒体100和风力发电机200的机座210之间可以设置有至少一个连接块500，盒体100和机座210通过连接块500连接，连接块500在垂直于盒体100和机座210连接方向上的截面面积小于盒体100在该方向上的截面积。

图5为本发明实施例一提供的风力发电机上的连接块的结构示意图。如图5所示，本实施例的定子接线盒不是直接连接在风力发电机200的机座210外壁上，而是通过连接块500实现定子接线盒的盒体100和风力发电机200的机座210的连接。具体的，定子接线盒的盒体100的底板130和风力发电机200的机座210外壁相对设置，连接块500可以设置在盒体100的底板130和机座210外壁之间，通过连接块500连接底板130和机座210外壁，以实现定子接线盒和风力发电机200的连接。

与现有的定子接线盒直接连接在风力发电机的机座210外壁上相比，本实施例在定子接线盒和风力发电机200之间设置连接块500，定子接线盒的盒体100和风力发电机200的机座210采用隔离设置的方式，使定子接线盒和风力发电机200之间具有一定的间隙，可避免风力发电机200内部的热量直接传导至定子接线盒内，通过中间的间隙可使得风力发电机200的大部分热量散发至周围的空间中。连接块500这种连接方式，可有效减少风力发电机200传导至定子接线盒的热量，进而避免了定子接线盒的过度升温，也可进一步降低定子接线盒内的抗扭转电缆的工作温度，确保风力发电机200运行的稳定性。

具体的，可以在连接块500的垂直于盒体100底板130和机座210外壁的方向上设置螺纹通孔，盒体100底板130和机座210外壁的相应位置也设置通孔，螺纹孔及通孔中设置螺栓，通过螺栓实现定子接线盒、连接块500及风力发电机200的固定连接。

另外，连接块500在垂直于盒体100和机座210连接方向上的截面面积小于盒体100在该方向上的截面面积，也就是说，对于连接块500和盒体100相接触的两者的表面，连接块500的表面的面积小于盒体100的表面的面积，这样的话，盒体100的部分表面会暴露于外界而不是全部被连接块500遮挡，这就减少了风力发电机200通过连接块500传导至定子接线盒的热量，进而降低了定子接线盒的温度，这有利于定子接线盒的散热。

进一步的，连接块500在沿盒体100和机座210连接方向上的厚度为20-30毫米。连接块500的厚度为20-30毫米，也就是说盒体100和机座210之间具有20-30毫米的间隙，这可以避免风力发电机200内部的热量直接传导至定子接线盒内，通过此间隙使风力发电机200的热量散发至周围的空间内。并且，在此厚度的范围内可以将连接块500的体积设置的较小，即能保证通过连接块500能够使定子接线盒和风力发电机200连接牢固，若连接块500的厚度过大，则需要相应增大连接块500的长度和宽度，否则，可能导致连接块500在厚度方向上出现裂缝甚至断裂，盒体100和机座210之间连接的稳定性无法得到保障。具体的，连接块500的厚度可以为20毫米、22毫米、24毫米、26毫米、28毫米或30毫米等，本实施例不作具体限制。

另外，盒体100内部还设置有电缆和铜排。电缆即是如前所述的抗扭转电缆，通过此电缆和铜排将风力发电机200产生的电能进行输出。

实施例二

本实施例提供一种风力发电机200，风力发电机200包括如实施例一所述的定子接线盒。通过定子接线盒内部设置的电缆和铜排将风力发电机200产生的电能进行输出。

具体的，定子接线盒包括盒体100，盒体100和风力发电机200的机座210连接；盒体100形成中空腔体，盒体100具有进风口110和出风口120，进风口110和风力发电机200的第一风区220连通，出风口120和风力发电机200的第二风区230连通，盒体100在第一风区220和第二风区230之间形成冷却风通路，以对盒体100进行循环冷却，其中，第一风区220的气压大于第二风区230的气压。

盒体100为定子接线盒的主体结构，盒体100可以包括底板130、侧板和盖板，盖板和底板130相对设置，侧板连接在盖板和底板130之间，盖板、底板130和侧板共同围成盒体100的封闭空间。其中，底板130和风力发电机200的机座210相对设置，底板130上设置有进风口110和出风口120，还可以包括第一导风管300和第二导风管400，进风口110通过第一导风管300和风力发电机200的第一风区220连通，出风口120通过第二导风管400和风力发电机200的第二风区230连通。

风力发电机200的第一风区220的气压大于第二风区230的气压，第一风区220可以为风力发电机200的冷风区，第二风区230可以为风力发电机200的热风区或次冷风区。温度较低、气压较高的冷风从第一风区220通过第一导风管300及盒体100的进风口110进入盒体100内部，和盒体100发生热交换，对盒体100进行冷却降温，热交换之后的冷风的温度的温度升高成为热风，热风运动至盒体100的出风口120，通过和出风口120连通的第二导风管400被排出至风力发电机200的第二风区230。如此，不用在定子接线盒内新增冷却设备，仅利用风力发电机200内部的冷风及风压差对接线盒进行冷却，在合适的部位设置第一导风管300和第二导风管400即可，结构简单，冷却效果好，且无新增设备没有别的成本支出，经济实用。可对定子接线盒进行循环冷却，以提升定子接线盒的散热效果，确保定子接线盒内部的抗扭转电缆得到有效散热，从而提高风力发电机200运行的可靠性。

另外，在定子接线盒的底板130和风力发电机200的机座210之间可以设置连接块500，通过连接块500实现定子接线盒和风力发电机200的连接，将定子接线盒的厚度控制在合适的范围内，是定子接线盒的底板130和风力发电机200的机座210之间形成间隙，较少风力发电机200和定子接线盒之间的热传导，降低定子接线盒自身的温度。

本发明提供的定子接线盒及风力发电机，定子接线盒应用于风力发电机，包括盒体，盒体和风力发电机的机座连接；盒体形成中空腔体，盒体具有进风口和出风口，进风口和风力发电机的第一风区连通，出风口和风力发电机的第二风区连通，盒体在第一风区和第二风区之间形成冷却风通路，以对盒体进行循环冷却，其中，第一风区的气压大于第二风区的气压。通过在盒体内设置进风口和出风口，进风口和出风口分别和风力发电机的第一风区和第二风区连通，第一风区的气压大于第二风区的气压，风力发电机的冷风从进风口进入盒体内部，对盒体进行冷却后，再从出风口排出，这样在盒体内形成冷却风通路，可对定子接线盒进行循环冷却，以确保定子接线盒内的抗扭转电缆得到有效散热，进而确保了风力发电机的可靠运行。

在本发明的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。