[发明专利]风力发电机组

说明书

本发明公开了一种风力发电机组，包括轮毂、导流罩、发电机旋转部件、第一热交换装置和冷却回路，轮毂和导流罩之间形成有与外界连通的空间，第一热交换装置设于空间内的轮毂或导流罩上；冷却回路连接于第一热交换装置和风力发电机组的旋转部件之间，且冷却回路流经发电机旋转部件。冷却回路直接对发电机旋转部件进行冷却，大大提高了冷却效果。第一热交换装置和冷却回路均能跟随风力发电机组同步转动，且第一热交换装置和冷却回路之间保持相对静止，避免设置冷却滑环等用于连通冷却回路中运动部件和静止部件的装置，大大降低了冷却系统的复杂性和可靠性，且能够保证冷却液流动的稳定性。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机组。

背景技术

永磁电机具有结构简单、发电效率高、转矩密度高等优点，对于大型永磁电机来说，更是能够大大简化与其连接的传动链系统。基于上述优势，在风力发电领域广泛采用了永磁直驱技术，大大提升了机组的效率和可靠性。现有永磁直驱风力发电机普遍采用转子表贴式永磁体的技术方案，永磁材料则基本全部使用具有高磁能积的钕铁硼。但是，钕铁硼的热稳定性较为一般，随着温度的升高，永磁体的磁感应强度下降，而且一旦在电机运行时温度超过一定限制，例如70℃，存在发生不可逆退磁的风险，从而造成发电机电磁转矩的永久性损失、发电机不平衡运行等一系列问题。

永磁电机运行时会在转子铁芯和永磁体上产生涡流损耗，对其转子进行冷却是非常有利的，但也是相当困难的。对于直径较小的内转子永磁电机来说，通常直接将转子铁芯套装在转轴外部，可以在转轴内部设置冷却流道并通以冷却介质，从而使得转子上产生的热量可以通过转子铁芯传导至转轴，然后被冷却介质带走。但是，对于大直径内转子永磁电机来说，这样的冷却布置难度大大增加、冷却效果大大下降，这是因为转轴的直径较大但为了减轻重量通常实施成空心结构，难以布置冷却流道，而转子铁芯和转轴往往非直接贴合，热量只能从支撑件传导至转轴。另外，对于具有外转子的大型永磁直驱风力发电机，上述冷却方式则完全无法使用。

对于现有的外转子永磁风力发电机来说，一般依靠电机内部和外部的气流冷却，前者通常依靠主动风扇驱动，后者一般依靠外界空气的自然对流，外界空气流过转子的外表面，能够起到一定的冷却作用。用于冷却发电机定子的内部气流可以被设计成允许经过定转子之间的气隙，当定子向气隙内的气流传热有限的情况下，该部分气流可以带走一部分转子上产生的热量。但是，依靠空冷能够带走的热量是相当有限的，一旦转子损耗较大时，例如分数槽永磁电机，空冷往往难以将转子及永磁体的温度控制在较低水平，作为应对手段只能采用高牌号高性能的永磁体，大大增加了风力发电机的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中风力发电机组中的发电机旋转部件的冷却效果较差的缺陷，提供一种风力发电机组。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风力发电机组，包括轮毂、设于所述轮毂的外部的导流罩、与所述轮毂连接的叶片以及与所述轮毂连接的发电机旋转部件，所述发电机旋转部件包括轴承外圈和外转子，所述轮毂和所述导流罩之间形成有空间，所述空间与所述风力发电机组的外界连通，其特点在于，所述风力发电机组还包括：

第一热交换装置，设于所述空间内，所述第一热交换装置设于所述轮毂或所述导流罩上；

冷却回路，与所述第一热交换装置连接，所述冷却回路的内部具有冷却液，所述冷却回路流经所述轴承外圈和/或所述外转子；

其中，所述第一热交换装置用于在所述冷却液和所述轮毂的外部的空气之间进行热交换。