热交换系统、定子、电机以及风力发电机组的制作方法

1娱乐游戏涉及电机技术领域，特别是涉及一种热交换系统、定子、电机以及风力发电机组。


背景技术：

2.电机在运行过程中，其定子本体自身的铁芯以及绕组会相应产生大量的热量，若不及时将此热量带走，不仅影响电机的电能转换效率，过热可能会导致定子甚至其所在的电机损坏。
3.因此，如何实现对定子的温度调控尤为重要。


技术实现要素：

4娱乐游戏实施例提供一种热交换系统、定子、电机以及风力发电机组，热交换系统能够实现定子的温度调控，保证定子的使用安全。
5.一方面，根据本实用新型实施例提出了一种热交换系统，用于定子，定子包括基座、铁芯以及设置于铁芯上的绕组，绕组凸出于铁芯设置并形成凸出部，热交换系统包括：换热套，包括套本体以及设置于套本体的外周面的凸筋，凸筋环绕外周面形成螺旋流道，换热套连接于基座以及铁芯之间并与铁芯热交换；换热管组，设置于换热套在自身轴向上的至少一端，换热管组环绕凸出部设置并与凸出部进行热交换。
6.根据本实用新型实施例的一个方面，换热管组包括两个以上螺旋管，每个螺旋管具有第一口以及第二口，各螺旋管的第一口在换热套的周向上间隔设置并分别与螺旋流道连通，各螺旋管的第二口设置于螺旋管在轴向上背离换热套的一端。
7.根据本实用新型实施例的一个方面，各螺旋管嵌套设置且彼此间隔，至少两个螺旋管的螺旋角相等。
8.根据本实用新型实施例的一个方面，凸筋的数量为多个且在外周面上彼此间隔设置，以形成多个独立的螺旋流道，每个螺旋管与其中一个螺旋流道相连通。
9.根据本实用新型实施例的一个方面，换热套在轴向的两端均设置有换热管组，各换热管组分别与换热套连通。
10.根据本实用新型实施例的一个方面，热交换系统还包括换热器以及与换热器连通的输入管路以及输出管路，输入管路与其中一个换热管组连通，输出管路与另一个换热管组连通，以使得换热介质流经螺旋流道及换热管组并与定子进行热交换。
11.根据本实用新型实施例的一个方面，换热管组在轴向上朝向换热套的一端与换热套固定连接。
12.另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种定子，包括：基座，具有中空腔；上述的热交换系统，热交换系统设置于中空腔，凸筋抵接于基座的内壁；铁芯，设置于换热套内，换热套连接于铁芯以及基座之间并与换热套进行热交换；绕组，设置于铁芯中，绕组在换热套的轴向上凸出于铁芯设置并形成凸出部，换热管组环绕凸出部设置并与凸出部进行热交
换。
13.根据本实用新型实施例的一个方面，基座包括基体部以及设置于基体部在轴向两侧的扩口部，中空腔包括设置于基体部的第一腔以及设置于扩口部的第二腔，第二腔与第一腔相连通，第二腔的径向尺寸大于第一腔的径向尺寸。
14.根据本实用新型实施例的一个方面，定子还包括绝缘连接体，绝缘连接体至少部分设置与换热管组以及凸出部之间并将换热管组以及凸出部固定连接。
15.根据本实用新型实施例的一个方面，换热套与基座过盈配合，和/或，换热套与铁芯固定连接。
16.又一个方面，根据本实用新型实施例提供一种电机，包括上述的定子。
17.又一个方面，根据本实用新型实施例提供一种风力发电机组，包括上述的电机。
18.根据本实用新型实施例提供的热交换系统、定子、电机以及风力发电机组，热交换系统用于定子，定子包括基座、铁芯以及设置于铁芯上的绕组，热交换系统包括换热套以及换热管组，换热套包括套本体以及设置于套本体外周的凸筋，通过凸筋环绕套本体的外周面设置可以形成螺旋流道，可以供热交换介质流通并与铁芯进行热交换。而相应设置在换热套在轴向上至少一端的换热管组能够与绕组凸出于铁芯设置的凸出部热交换，能够保证对绕组凸出部的热交换需求，实现定子自身温度调控的均匀性，进而能够保证定子的使用安全。
附图说明
19.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。
20.图1是本实用新型一个实施例的定子的轴测图；
21.图2是本实用新型一个实施例的定子的剖视图；
22.图3是本实用新型一个实施例的热交换系统的轴测图；
23.图4是本实用新型一个实施例的换热套的结构示意图；
24.图5是本实用新型一个实施例的换热管组的结构示意图；
25.图6是本实用新型一个实施例的螺旋管的结构示意图；
26.图7是本实用新型另一个实施例的定子的结构示意图；
27.图8是本实用新型另一个实施例的定子在另一视角下的结构示意图；
28.图9是本实用新型一个实施例的风力发电机组的结构示意图。
29.其中：
30.100-电机；
31.1-定子；
32.10-热交换系统；
33.11-换热套；111-套本体；112-凸筋；113-螺旋流道；
34.12-换热管组；121-螺旋管；121a-第一口；121b-第二口；
35.13-换热器；14-输入管路；15-输出管路；
36.20-基座；21-基体部；22-扩口部；23-中空腔；231-第一腔；232-第二腔；
37.30-铁芯；40-绕组；41-凸出部；
38.200-塔架；300-机舱；400-叶轮；
39.x-轴向；y-周向。
40.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
41.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能放大了热交换系统部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、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例中。
42.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的热交换系统、定子、电机以及风力发电机组的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.电机在运行过程中，其定子本体自身的铁芯以及绕组会相应产生大量的热量，尤其对于高压电机，其工作时发热量更大，若不及时将此热量带走，不仅影响电机的电能转换效率，过热可能会导致定子甚至其所在的电机损坏。
44.相关技术中，通常采用风冷的方式对定子进行冷却，虽然具有一定的冷却作用，但是冷却效果较差，且不利于对绕组凸出铁芯的部分进行冷却，导致定子的铁芯以及绕组存在散热不均的问题，影响定子及其所在电机的安全性能。
45.如图1至图2所示，基于此，本技术实施例提供一种新的定子1，定子1包括基座20、铁芯30、绕组40以及热交换系统10，基座20具有中空腔23，绕组40设置于铁芯30中，绕组40在换热套11的轴向x上凸出于铁芯30设置并形成凸出部41，热交换系统10至少可以与铁芯30、绕组40进行热交换，保证定子1整体的温度在可控制范围内。热交换系统10可以作为独立的产品单独生产以及销售，当然也可以用于定子1并作为定子1的组成部分。
46.如图1至图6所示，本技术实施例提供的热交换系统10，可以用于上述定子1，热交换系统10包括换热套11以及换热管组12，换热套11包括套本体111以及设置于套本体111的外周面的凸筋112，凸筋112环绕外周面形成螺旋流道113，换热管组12设置于换热套11在自身轴向x上的至少一端。
47.本技术实施例提供的热交换系统10，在用于定子1时，可以设置于基座20的中空腔23内，铁芯30可以设置于换热套11内。换热套11可以连接于基座20以及铁芯30之间并与铁芯30进行热交换，换热管组12可以环绕凸出部41设置并与凸出部41进行热交换。
48.换热套11的形状可以与基座20的形状匹配，与基座20之间可以采用过盈配合的方式连接，当然也可以采用焊接或者紧固件连接的方式连接。
49.换热套11上设置的凸筋112的数量可以为一个，当然也可以为两个以上，当为一个时，可以形成沿轴向x螺旋延伸的一条螺旋流道113。当然，此为一种可选地实施方式，当为两条以上时，可以形成两条以上沿轴向x螺旋延伸的螺旋流道113。
50.换热套11可以在轴向x上的一端设置有换热管组12，当然，换热套11也可以在轴向x上的两端设置有换热管组12，可选在轴向x的两端均设置有换热管组12，每个换热管组12与其中一个凸出部41相对设置并热交换。
51.换热套11与换热管组12之间可以独立设置，当然，二者之间也可以相互连接。
52.热交换系统10可以用于冷却铁芯30以及绕组40，当然，也可以用于加热铁芯30以及绕组40，例如，可以通过加热铁芯30以及绕组40去除定子1中的凝露现象。
53.本技术实施例提供的热交换系统10，可以用于定子1，由于热交换系统10包括换热套11以及换热管组12，换热套11包括套本体111以及设置于套本体111外周的凸筋112，通过凸筋112环绕套本体111的外周面设置可以形成螺旋流道113，可以供热交换介质流通并铁芯30进行热交换。由于绕组40设置于铁芯30上，绕组40与铁芯30连接的部分可以通过铁芯30传递，当需要冷却时，可以将热量通过铁芯30传递至换热套11，与换热介质热交换。当需要加热时，可以通过铁芯30由换热套11获取热量，满足加热需求。而相应设置在换热套11在轴向x上至少一端的换热管组12能够与绕组40凸出于铁芯30设置的凸出部41热交换，能够保证对绕组40的凸出部41的加热或者冷却等热交换需求，实现定子1自身温度调控的均匀性，进而能够保证定子1的使用安全。
54.可选地，换热管组12可以包括螺旋管121，螺旋管121可以为沿着轴向x延伸并环绕换热套11的轴线螺旋设置的管。
55.换热管组12采用上述形式，使得热交换介质可以沿着螺旋管121流动，保证与凸出部41的热交换需求。
56.继续参阅图3至图6所示，在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，换热管组12包括两个以上螺旋管121，每个螺旋管121具有第一口121a以及第二口121b，各螺旋管121的第一口121a在换热套11的周向y上间隔设置并分别与螺旋流道113连通，各螺旋管121的第二口121b设置于螺旋管121在轴向x上背离换热套11的一端。
57.热交换系统10所包括的螺旋管121的数量可以为两个，当然，螺旋管121的数量可以为三个或者更多个。每个螺旋管121均可以为沿着轴向x延伸并环绕换热套11的轴线螺旋设置的管。
58.各螺旋管121的第一口121a在换热套11的周向y上间隔设置，每相邻两个螺旋管121的第一口121a在换热套11上的夹角可以相等。
59.本技术实施例提供的热交换系统10，通过使得螺旋管121的数量为两个以上，可以从多个螺旋管121同步进入热交换介质，在同等体积的热交换介质的情况下，采用两个以上螺旋管121的形式，能够降低单个螺旋管121的径向尺寸，进而降低换热管组12在径向上的占用尺寸。并且，上述设置，能够减小运行阻力，使得在凸出部41的各处热交换相对均匀，保证对凸出部41的热交换效果。
60.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，各螺旋管121嵌套设置且彼此间隔，至少两个螺旋管121的螺旋角相等。
61.嵌套设置可以理解为：各螺旋管121的第一口121a在轴向x的起始面相同或者大概一致，沿不同的螺旋线向背离换热套11的一侧同步缠绕设置，且彼此之间可以相互间隔不接触。
62.螺旋角可以理解为：圆柱螺旋线的切线与通过切点的圆柱面直母线之间所夹的锐
角，称为螺旋角。也可以理解为，至少两个螺旋管121的至少部分在轴向x上间隔且平行设置。
63.可选地，可以使得各螺旋管121的螺旋角相等。当然，此为一些可选地实施例中，也可以使得部分螺旋管121的螺旋角不等。
64.本技术实施例提供的热交换系统10，通过使得各螺旋管121嵌套设置且彼此间隔，至少两个螺旋管121的螺旋角相等。利于螺旋管121的成型，同时，上述设置，能够在保证多个螺旋管121热交换的基础上，实现对凸出部41的各处热交换能力相同或者近似相同，保证对凸出部41各处温度的均匀性。
65.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，其螺旋管121的材质可选采用钢材质。
66.继续参阅图3至图6所示，在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，凸筋112的数量为多个且在外周面上彼此间隔设置，以形成多个独立的螺旋流道113，每个螺旋管121与其中一个螺旋流道113相连通。
67.凸筋112的数量可以与螺旋管121的数量相等并一一对应设置。
68.本技术实施例提供的热交换系统10，通过使得凸筋112的数量为多个且在外周面上彼此间隔设置，形成的多个螺旋流道113可以同步进入热交换介质，可以分别接收对应螺旋管121内的热交换介质，进一步保证与铁芯30热交换的均匀性。
69.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，换热套11在轴向x的两端均设置有换热管组12，各换热管组12分别与换热套11连通。
70.本技术实施例提供的热交换系统10，由于绕组40在轴向x上的两端均凸出于铁芯30设置并形成两个凸出部41。通过使得换热套11在轴向x的两端均设置换热管组12，能够利用每个换热管组12与其中一个凸出部41热交换，保证两个凸出部41各自的温度调节，提高定子1的安全性能。
71.由于各换热管组12分别与换热套11连通，可以使得换热介质由其中一个换热管组12进入，然后流经换热套11后进入另一个换热管组12，再由该换热管组12排出。绕组40连接于铁芯30的部分，也就是说绕组40除了凸出部41剩余的部分，由于与铁芯30接触，其热量可以传输至铁芯30，通过铁芯30与换热套11热交换，可以将热量通过换热套11带走，相应的，两个凸出部41的热量可以通过各自对应的换热管组12带走，实现对铁芯30以及绕组40的冷却。当然，当需要对铁芯30以及绕组40进行加热时，同样可以通过换热管组12对两个凸出部41进行加热，并通过换热套11对铁芯30进行加热，绕组40与铁芯30连接的部分通过铁芯30获取热能，同样能够满足对铁芯30以及绕组40的加热需求。
72.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，当两个换热管组12均包括螺旋管121时，两个换热管组12所包括的螺旋管121的数量相等。可以使得两个换热管组12的结构相同，能够保证批量生产，同时可以保证对两侧凸出部41冷却能力的一致性。
73.请参阅图1至图8所示，在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，还包括换热器13以及与换热器13连通的输入管路14以及输出管路15，输入管路14与其中一个换热管组12连通，输入管路输出管路15与另一个换热管组12连通，以使得换热介质流经螺旋流道113及换热管组12并与定子1进行热交换。
74.本技术实施例提供的热交换系统10，通过使得换热系统还包括换热器13、输入管
路14以及输出管路15，使得热交换介质可以由输入管路14进入第一个换热管组12，与相应的凸出部41热交换后进入换热套11，通过换热套11与铁芯30以及所连接绕组40部分进行热交换后进入另外一个换热管组12，在该换热管组12与对应的凸出部41进行热交换后通过输出管路15重新回到换热器13，在换热器13中冷却或者加热后换热介质再次进入输入管路14，如此循环，能够保证与铁芯30以及绕组40进行持续的热交换。
75.并且，通过上述设置，使得换热管组12以及换热套11可以采用同一套换热器13，减少换热器13的数量，降低热交换系统10的成本。
76.本技术实施例提供的热交换系统10，在用于定子1时，可以将换热器13固定于定子1的基座20上，保证安装需求。
77.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，换热管组12在轴向x上朝向换热套11的一端与换热套11固定连接。换热管组12与换热套11之间可以采用焊接、一体式结构体等方式固定连接。
78.本技术实施例提供热交换系统10，通过使得换热管组12与换热套11之间固定连接，既能够保证二者的相对位置稳定，同时，通过换热套11为换热管组12提供支撑，保证换热管组12的安装以及与凸出部41的相对位置固定需求。
79.本技术实施例提供的热交换系统10，在用于定子1并作为定子1的组成部分时，可以通过换热套11与铁芯30进行热交换，同时通过铁芯30传输绕组40与铁芯30连接部分的热量，或者通过铁芯30加热绕组40与铁芯30连接的部分。并能够通过换热管组12与凸出部41进行热交换，能够保证对铁芯30以及绕组40的加热或者冷却需求，进而保证定子1的安全性能。
80.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，在用于定子1时，还可以使得定子1包括绝缘连接体，绝缘连接体至少部分设置于换热管组12以及凸出部41之间并将换热管组12以及凸出部41固定连接。
81.可选地，可以通过绝缘连接体将凸出部41与换热管组12灌封在一起，既能够保证换热管组12与凸出部41以及铁芯30相对位置的稳定性，同时还能够保证对凸出部41的换热效果。
82.继续参阅图1至图8所示，在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，在用于定子1时，定子1的基座20可以包括基体部21以及设置于基体部21在轴向x两侧的扩口部22，中空腔23包括设置于基体部21的第一腔231以及设置于扩口部22的第二腔232，第二腔232与第一腔231相连通，第二腔232的径向尺寸大于第一腔231的径向尺寸。
83.也就是说，可以将基座20沿轴向x两侧与凸出部41对应的区域做变径处理，以此能够降低高压放电的危险，防止绕组40的凸出部41放电，同时，该种设置方式还能够解决换热管组的布局空间问题，为换热管组提供更大的容置空间。
84.在一些可选地实施例中，定子1的基座20可以采用圆柱体拼焊结构，利于减轻基座20的重量。
85.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的热交换系统10，在用于定子1时，其换热套11与定子1的基座20之间可以采用过盈配合方式，能够有效避免水流动过程中出现换道的问题，进而保证换热效果。可选地，凸筋112可以抵接于基座20的内壁。
86.又一方面，本技术实施例还提供一种电机，包括上述各实施例提供的定子1，电机
还可以包括转子，转子与定子1之间可以同轴设置并且彼此转动配合。电机可以是外定子、内转子电机，当然也可以是外转子、内定子电机。
87.本技术实施例提供的电机，由于包括上述各实施例提供的定子1，定子1包括热交换系统10，使得电机100的定子1自身换热效果好，可以通过热交换系统10对其铁芯30以及绕组40进行冷却或者加热，既能够满足发电需求，同时安全性能高。
88.请参阅图9所示，再一方面，本技术实施例还提供一种风力发电机组，包括上述各实施例提供的电机100，风力发电机组还可以包括塔架200、机舱300以及叶轮400，机舱300设置于塔架200上方，电机100可以位于机舱300内，当然也可以位于机舱300外。叶轮400与电机100连接，具体可以与电机100的转子连接，当风能作用于叶轮400使得叶轮400转动，通过叶轮400将带动电机100的转子相对于定子1转动，实现风能至电能的转换。电机100在对风能至电能转换的过程中，其定子1的铁芯30以及绕组40可以通过热交换系统10进行加热或者冷却，使得铁芯30以及绕组40的温度始终保持在可控范围内，避免温度过高导致电机100的损坏，安全性能高，维护成本低，有效的保证风力发电机组的发电效益。
89.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。