定子支架、电机以及风力发电机组的制作方法 专利技术说明

发电;变电;配电装置的制造技术1.本公开属于风力电机技术领域，尤其涉及一种定子支架、电机以及风力发电机组。背景技术：2.随着时间的推移，早期服役风力发电机组逐渐进入寿命尾声阶段，风力发电机的后期维护市场愈发受到重视。如何对原有的发电机进行改进是本领域技术人员亟需解决的技术问题。技术实现要素：3.本公开的主要目的在于提供一种定子支架，以提高其冷却效率。4.针对上述目的，本公开提供如下技术方案：5.本公开的一个方面，提供一种定子支架，包括定子支架本体和冷风机，所述定子支架本体的机舱侧的轴端设置有斜支撑，所述斜支撑沿从叶轮侧向机舱侧的方向其横截面逐渐增大，所述冷风机位于所述斜支撑的机舱侧且固定于所述斜支撑上。如此设置，在原有定子支架的基础上更换成斜支撑，提高了定子支架的结构强度，以能够支撑冷风机，通过设置冷风机可以提高定子支架的散热效率。6.本公开一示例性实施例，所述定子支架还包括塔侧密封环，所述塔侧密封环固定于所述定子支架本体的塔侧端，所述塔侧密封环和所述定子支架本体间隔设置，所述塔侧密封环上设置有能够与所述冷风机的出风口连通的密封环通孔。如此设置，通过在塔侧密封环上设置密封环通孔，以能够与冷风机连通，冷风机可以使定子支架内产生负压，可以加速气隙处的气体进入到冷风机进而经密封环通孔直接排出，缩短了定子支架外的管路长度。7.可选地，所述定子支架还包括排风腔，所述排风腔设置于所述塔侧密封环和所述定子支架本体之间，所述排风腔包括平行于所述塔侧密封环的侧壁，所述排风腔通过所述密封环通孔与所述冷风机连通，所述侧壁上设置有排风腔气孔。如此设置，在不增加定子支架的轴向尺寸和径向尺寸的情况下，可以在侧壁上设置排风腔气孔，以用于定子支架向外界排风，能够适应更多的使用场合。8.进一步地，所述冷风机为两个，所述斜支撑上还设置有人孔，所述人孔布置于所述斜支撑的6点方位，两个所述冷风机分别布置于所述斜支撑的4点方位和8点方位。如此设置，通过人孔设置于斜支撑的6点方位，即位于电机的下部，方便操作人员进入，通过在斜支撑的4点方位和8点方位设置冷风机可以避免雨水进入冷风机内，进而提高了冷风机的使用寿命。9.本公开另一示例性实施例，所述斜支撑的机舱侧的表面突出形成有导风腔，所述冷风机固定于所述导风腔上。如此设置，通过增加导风腔方便冷风机通过该导风腔与气隙连通，也方便了冷风机的安装。10.具体地，所述定子支架本体还包括多个空心管，所述空心管沿所述定子支架的周向间隔布置于所述定子支架主体的外周，且所述空心管沿所述定子支架的轴向延伸，所述空心管具有径向通风道和/或轴向通风道。如此设置，通过在空心管上设置与通风系统连通的径向通风道和/或轴向通风道，增大了气隙的通风量，也增大了通风系统的通风量，从而也就提高了电机的降温速度。11.可选地，所述定子支架本体还包括一对侧环板和连接在一对所述侧环板之间的筒形背板，一对侧环板分别设置于筒形背板的轴向两端，一对所述侧环板上设置有用于容纳所述空心管的连接件容纳孔，所述空心管固定于所述连接件容纳孔内，所述筒形背板设置在所述空心管的径向内侧，所述筒形背板上设置有与所述冷风机的进风口连通的背板通孔。如此设置，通过在定子支架本体上设置侧环板和筒形背板以形成环形集风腔，使空心管能够与该环形集风腔连通，从而电机在周向上具有相同的温度，均匀降低。12.进一步地，所述斜支撑与所述转轴之间的夹角为70°‑80°；和/或，所述斜支撑的叶轮侧设置有加强翼板。如此设置，通过加强翼板与斜支撑配合，在保证定子支架结构强度的基础上，减少了用料，从而降低了定子支架的重量。13.进一步地，斜支撑与转轴之间的夹角过小时，斜支撑将形成为悬臂梁，在与其他部件的连接处容易应力集中，斜支撑与转轴之间的夹角过大时，定子支架的结构强度将下降，发明人发现夹角位于上述范围内时，既能具有很好地结构强度，又可以避免应力集中。14.本公开另一示例性实施例，所述斜支撑上设置有斜板通孔，且所述斜板通孔上设置有空气过滤器，如此设置，在斜支撑上设置斜板通孔，可以增加定子支架的通风量，进而提高散热效率。进一步地，通过在斜板通孔处设置空气过滤器可以避免外界杂物误入定子支架内而导致危险。15.本公开另一方面提供一种电机，所述电机包括转子和定子，所述转子套设在所述定子的外周，所述定子包括如上所述的定子支架。如此设置，在原有定子支架的基础上更换成斜支撑，提高了定子支架的结构强度，以能够支撑冷风机，通过设置冷风机可以提高电机的散热效率。16.可选地，所述电机的定轴和转轴之间设置有密闭的密封腔，所述密封腔内容纳有相变冷却介质，所述密封腔沿所述定轴的轴向延伸设置。如此设置，通过相变冷却介质在密封腔内随着温度的改变而发生相态变化，可以进一步地提高电机的散热效率。17.可选地，所述转轴的内径大于所述定轴的外径，所述电机还包括轴端密封件，所述环形密封件密封设置在所述转轴和所述定轴之间，以由所述定轴、所述转轴以及所述环形密封件包围形成所述密封腔。如此设置，结构简单，制造成本低廉，且散热效果突出。进一步地，所述环形密封件为迷宫式密封环。18.本公开另一方面提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的电机。19.本公开提供的定子支架、电机以及风力发电机组具有如下有益效果：本公开提供的定子支架本体的机舱侧的轴端设置有斜支撑，斜支撑提高了定子支架本体的结构强度，在斜支撑上设置冷风机提高电机的散热效率。附图说明20.通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：21.图1为本公开一示例性实施例提供的电机的结构图。22.图2为图1中的第一实施例提供的电机的主视图。23.图3为图1中的第二实施例提供的电机的主视图。24.图4为图1中的定子支架的结构图。25.图5为图4中的定子支架的侧视图。26.附图标记说明：27.100、定子；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ101、定子支架；28.102、斜支撑；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ103、空心管；29.104、筒形背板；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ105、侧环板；30.106、背板通孔；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ107、斜板通孔；31.108、人孔；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ109、排风腔；32.110、排风腔气孔；ꢀꢀꢀꢀ111、加强翼板；33.112、橡胶软管；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ120、冷风机；34.130、塔侧密封环；ꢀꢀꢀꢀ131、密封环通孔；35.140、导风腔；ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ150、定轴；36.200、转子。具体实施方式37.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。38.本公开的一个方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组可以包括电机，该电机能够具有很好的散热效率。39.参照图1至图5，电机可以包括定子和转子，转子可以套设于定子的外周，即外转子内定子，定子可以包括定子支架，定子支架能够提高散热效率。本公开中以电机为发电机为例进行说明。具体地，定子支架可以包括定子支架本体和冷风机120，定子支架本体的机舱侧的轴端设置有斜支撑102，斜支撑102沿从叶轮侧向机舱侧的方向其横截面逐渐增大，冷风机120位于斜支撑102的机舱侧且固定于斜支撑102上。40.本公开在定子支架本体的机舱侧的轴端设置有斜支撑102，斜支撑102提高了定子支架本体的结构强度，在斜支撑102上设置冷风机120提高了电机的散热效率。41.进一步地，定子支架101还可以包括塔侧密封环130，塔侧密封环130可以固定于定子支架本体的塔侧端，以与机舱密封连接，塔侧密封环130和定子支架本体沿电机的轴向间隔设置，塔侧密封环130上设置有能够与冷风机120的出风口连通的密封环通孔131。如图1所示，塔侧密封环130可以从定子支架101的塔侧端面沿其轴向向外突出，大致形成为筒形，例如但不限于，可以为圆筒形，密封环通孔131设置在塔侧密封环130上，即该密封环通孔131可以朝定子支架的径向开放。如此设置，在不增加定子支架的轴向高度的情况下，可以增加定子支架的通风管路，从而可以提高了电机的通风量，提高了电机的散热效率。除此，密封环通孔131靠近冷风机120设置，冷风机120的出风口可以直接连通到密封环通孔131上，无需额外增加通风管路，降低了电机的制造成本。42.在塔侧密封环130与定子支架本体之间的空间较小，密封环通孔131的尺寸较小，难以满足排风需求的情况下，可以在塔侧密封环130与定子支架本体之间设置排风腔109，排风腔109可以通过密封环通孔131与冷风机120连通，排风腔109可以包括平行于塔侧密封环130的侧壁，侧壁上设置有排风腔气孔110，排风腔气孔110可以朝定子支架的轴向开放，如图4所示。本实施例中，排风腔109可以呈弧形，具体地，该排风腔109的还包括大致与塔侧密封环130同轴设置的弧形段，该弧形段的轴向两端分别固定在定子支架101的侧环板105和密封环通孔131上，该弧形段的周向的两端可以设置有封板，即排风腔109由弧形段、封板、侧环板105、侧壁以及塔侧密封环130围合而成。本公开中提供的定子支架101可以通过密封环通孔131将热气沿电机的径向排放，也可以通过排风腔气孔110沿电机的轴向排放。43.作为示例，参照图2和图3，冷风机120可以为两个，斜支撑102上还设置有人孔108，人孔108布置于斜支撑102的6点方位，两个冷风机120分别布置于斜支撑102的4点方位和8点方位。通过将人孔108设置于斜支撑102的6点方位，即位于电机的下部，方便操作人员进入。进一步地，通过在斜支撑102的4点方位和8点方位设置冷风机120可以避免雨水进入冷风机120内，进而提高了冷风机120的使用寿命，但不以此为限，冷风机120的数量可以根据实际需要选择。本实施例中，冷风机120可以使斜支撑102的叶轮侧产生负压，气隙处的气体可以径向朝向冷风机120流动，从而可以加速电机内的气体流动，提高散热效率。44.为了便于安装冷风机120，作为示例，如图1所示，斜支撑102的机舱侧的表面突出形成有导风腔140，冷风机120可以固定于导风腔140上。本实施例中，导风腔140可以与斜支撑102一体形成，以提高风道的密封性。具体地，斜支撑102的机舱侧的表面倾斜设置，在安装冷风机120时，不方便调整冷风机120的朝向，导风腔140的顶面垂直于电机的轴向设置，从而可以方便冷风机120设置。45.参照图4，为了增加通风管路，定子支架本体还可以包括多个空心管103，空心管103可以沿定子支架101的周向间隔布置于定子支架主体的外周，且空心管103可以沿定子支架101的轴向延伸，空心管103具有径向通风道和/或轴向通风道。作为示例，空心管103的轴向中部的径向外侧壁上设置有去风通孔(图未示)，空心管103的内部空腔贯穿该空心管103的轴向两端，可以形成为连接件通道，外界的冷空气可以经空心管103的两端进入到空心管103内，经去风通孔进入到气隙，再经过相邻空心管103之间的缝隙形成的回风通道而进入到冷风机120后从电机中排出，即本公开的定子支架增加了空心管103形成的通风道，该通风道采用了轴向两端进风，中间出风的通风模式，通风路径短且散热效率较高。46.为了使定子支架均匀降温，定子支架本体还可以包括一对侧环板105和连接在一对侧环板105之间的筒形背板104，一对侧环板105分别连接在筒形背板104的轴向两端，一对侧环板105上设置有用于容纳空心管103的连接件容纳孔，空心管103固定于连接件容纳孔内，筒形背板104可以设置在空心管103的径向内侧，如此设置，在定子支架本体的外周边缘形成有能够与空心管103连通的环形集风腔，多个空心管103内的气体均可以进入到环形集风腔内汇集，以使定子支架101周向上的多个空心管103内的气体可以具有相同的温度，从而可以使定子支架101可以均匀降温，筒形背板104上设置有与冷风机120的进风口连通的背板通孔106，冷风机120可以通过管路与背板通孔106连通。47.可以理解的是，本公开提供的定子支架101包括空心管103、由一对侧环板105和筒形背板104围成的环形集风腔以及冷风机120，冷空气可以从空心管103的轴向两端进入到空心管103的内腔中，经位于空心管103的轴向中部的径向外侧壁上的去风通孔进入到气隙中，再经过由相邻空心管103之间的缝隙形成的回风通道进入到环形集风腔，再经背板通孔106进入到冷风机120内，进而从定子支架101排出。该通风管路采用空心管103轴向两端进风且中部出风的结构，大大缩短了通风管路的长度，气隙内的气体可以径向流动以进入到冷风机120内而被排出，进一步缩短了通风管路的长度，提高了散热效率。48.为了避免应力集中，斜支撑102与转轴之间的夹角可以为70°‑80°。斜支撑102与转轴之间的夹角小于70°时，斜支撑102将形成为悬臂梁，在与其他部件的连接处(例如但不限于，斜支撑102与筒形背板104之间，或者斜支撑102与中法兰之间)容易应力集中；斜支撑102与转轴之间的夹角大于80°时，定子支架101的结构强度将下降，发明人发现斜支撑102与转轴之间的夹角为70°‑80°时，定子支架101既能具有很好地结构强度，又可以避免应力集中。49.参照图5，为了进一步提高定子支架101的结构强度，斜支撑102的叶轮侧设置有加强翼板111，通过加强翼板111与斜支撑102配合，在保证定子支架101结构强度的基础上，减少了用料，从而降低了定子支架101的重量，也就降低了定子支架101的制造成本。50.为了进一步提高散热效率，斜支撑102上设置有斜板通孔107，且斜板通孔107上设置有空气过滤器(图未示)，通过设置斜板通孔107可以使外界气体经斜板通孔107从机舱侧进入到叶轮侧，从而使空心管103的轴向两端均可以进入冷空气。进一步地，通过设置空气过滤器可以避免杂物从机舱侧进入到叶轮侧，提高了电机运行的安全性，例如但不限于，杂物可以为漂浮的柳絮等。51.为了进一步提到电机的散热效率，电机的定轴150和转轴之间可以设置有密闭的容纳腔(图未示)，该容纳腔可以沿定轴150的轴向延伸，且该容纳腔内可以容纳有相变冷却介质。52.可以理解的是，容纳腔可以包括蒸发段和冷凝段，容纳腔内蒸发段工质受热后将沸腾或蒸发，吸收外部热量，产生汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在热管内一定压差的作用下，流到冷凝段，蒸汽遇冷壁面及外部冷源，凝结成液体，同时放出汽化潜热，并通过管壁传给外部冷源，冷凝液靠重力(或吸液芯)作用下回流到蒸发段再次蒸发，如此往复，实现热量传递与交换。53.为了防止相变冷却介质泄露，电机还可以包括环形密封件，该环形密封件可以填充在定轴150和转轴之间的缝隙中，例如但不限于，可以靠近转轴的端部设置，以使容纳腔可以具有较大的容纳空间。优选地，环形密封件可以为迷宫式密封环。进一步地，环形密封件可以采用耐磨橡胶材料形成，或者采用耐磨树脂材料制成，但不以此为限。54.本公开在定子支架本体的机舱侧的轴端设置有斜支撑102，斜支撑102提高了定子支架本体的结构强度，在斜支撑102上设置冷风机120提高了电机的散热效率。本公开针对已有自然风冷发电机进行改进，在不改造机舱、叶轮、轴系的前提下，通过合理冷却结构布局实现发电机强迫风冷结构设计，实现小外径、自带强迫风冷结构的紧凑型设计，实现了有效材料及结构件降本，具有重要应用价值。55.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。56.术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。57.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。58.本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。









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