CN110492632A - 一种用于转子的入风口框架以及一种发电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于转子的入风口框架，所述入风口框架被构造为能够至少部分地包围转子的入风口，其中所述入风口框架的内表面具有弧形的转角。本发明还涉及一种用于发动机转子的金属片以及一种发动机转子。通过本发明，可以显著减少入风口的缩脉现象，由此大大提高转子内部风道中的气流流量，进而解决气动噪声问题并有提高转子的散热效率。

Description

一种用于转子的入风口框架以及一种发电机转子

技术领域

本发明总的来说涉及发电机领域，具体而言，涉及一种用于转子的入风口框架。此外，本发明还涉及一种发电机转子。

背景技术

发电机是将其它形式的能源、如风能和水能转换成电能的机械设备，其主要组件是定子和转子。发电机的原理是，在诸如风力或水力的之类的源动力的作用下，转子转动，使得线圈切割磁力线以生成感应电流。

目前，在一些发电机的转子中设置有风道以对转子和定子进行散热。然而，现有转子的风道构造可能导致转子内部风路的阻力较大，自身产生的流量较小，以及气动噪声问题；很多情况下需要额外的冷却风机配合，才能保证发电机温升要求，这造成投资成本和运行维护成本的增加。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于转子的入风口框架和一种发电机转子，通过该入风口框架和/或该发电机转子，可以显著减少入风口的缩脉(Vena Contracta)现象，由此大大提高转子内部风道中的气流流量，进而解决气动噪声问题并有提高转子的散热效率。

在本发明的第一方面，该任务通过一种用于转子的入风口框架来解决，所述入风口框架被构造为能够至少部分地包围转子的入风口，其中所述入风口框架的内表面具有弧形的转角。

在本发明的范围内，术语“弧形的转角”涵盖了表面为曲面而非平面的转角，所述曲面例如可以是椭球面、球面、不规则曲面等等。

在本发明的一个优选方案中规定，所述入风口框架的内表面在厚度方向上的顶部和底部处分别具有弧形的转角。通过将两个转角均构造为弧形，可以进一步降低入风口处的缩脉现象。在一个实施例中，框架的内表面可以仅仅包括单个弧形的转角，或者两个转角被倒圆，使得两个转角的曲面彼此合并。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述弧形的转角是通过利用模具对转角进行倒圆获得的。弧形转角的形成方式可以采用各种合适的工艺、例如打磨倒圆工艺、激光切割工艺、化学刻蚀工艺等等。

在本发明的另一扩展方案中规定，所述入风口框架由硅钢制成。通过采用硅钢作为入风口框架的材料，可以提供高磁导率和高可塑性的入风口框架。

在本发明的又一扩展方案中规定，入风口框架被构造为能够通过焊接、粘接、螺栓连接与转子的入风口连接，或者与所述入风口一体化成形。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种用于发电机转子的金属片来实现，所述金属片在靠近转动轴的一侧具有入风口，其中所述入风口具有弧形的转角。

在本发明的范围内，术语“金属片”涵盖了厚度小于长度和宽度的金属材料、例如金属板材、金属片材等等。

在本发明的一个优选方案中规定，所述金属片具有多个入风口，并且每个入风口在金属片的厚度方向上的顶部和底部处分别具有弧形的转角。入风口可以通过使用模具对金属片进行冲孔和倒圆来形成。

此外，本发明还涉及一种发电机转子，其包括多个根据本发明的金属片。在构成转子的多个金属片中例如可以设置具有不同入风口尺寸的金属片，以保证在金属片被冲孔后，它们入风口能够较好地彼此平齐。

另外，本发明还涉及一种风力发电机，其包括根据本发明的发电机转子。

本发明至少具有下列有益效果：本发明通过采用具有弧形转角的入风口，可以显著降低入风口的缩脉现象，从而降低转子内部的通风阻力并提高转子的自驱动流量，同时由于风流量增大，可以带来较好的冷却效果并同时降低气动噪声，另外，由于风流量增大，使得转子无需额外的冷却风机，降低投资和运维成本，提高系统可靠性和稳定性。

附图说明

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

图1示出了本发明所基于的原理；

图2示出了根据本发明的用于发电机转子的金属片的截取部分；以及

图3a-3b示出了根据本发明的发电机转子中的气流流动示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

本发明基于本发明人的如下洞察：在现有转子中，入风口为直角转角，使得流体在流经这些直角转角(或称拐角)时，在转角处会形成回流低压区域1(或称分离涡)，这导致流道截面中形成一个喉部区域，即截面中的最窄区域，此处被称为缩脉2(Vena Contracta)，这可参见图1；转子的实际流道宽度由于这些拐角处的漩涡的存在而不能被充分利用，造成局部阻力损失，减小系统流量，而在本发明中，通过构造具有弧形转角的入风口，可显著减小缩脉现象，由此增加风道中的气流量。

图2中的左边部分示出了根据本发明的用于发电机转子的金属片 100的截取部分，其中右边部分示出了该金属片100的横截面图。

金属片100例如为圆形并具有多个入风口101，在此仅仅示出了金属片100的一部分。入风口101设置在金属片100的靠近转动轴的一侧。所述入风口具有弧形的转角102。在本发明的范围内，术语“弧形的转角”涵盖了表面为曲面而非平面的转角，所述曲面例如可以是椭球面、球面、不规则曲面等等。入风口可以通过使用模具对金属片进行冲孔而形成，然后通过模具对入风口的各棱边进行倒圆。金属片的材料可以为合适的金属或合金，优选为硅钢。

图3a-3b示出了根据本发明的发电机转子中的气流流动示意图。

如图3a-3b所示，在发电机转子200内，轴向的入风口201内的气流被转子通风道中的通风板筋抽吸而进入转子，然后，气流偏转90度，进入径向的通风道202。从图2中可以看出，由于本发明的弧形转角设计(参见图2中的圆圈)，显著地减小了转角处的缩脉，由此更好了利用通风道宽度，降低了流动损失。

本发明至少具有下列有益效果：本发明通过采用具有弧形转角的入风口，可以显著降低入风口的缩脉现象，从而降低转子内部的通风阻力并提高转子的自驱动流量，同时由于风流量增大，可以带来较好的冷却效果并同时降低气动噪声，另外，由于风流量增大，使得转子无需额外的冷却风机，降低投资和运维成本，提高系统可靠性和稳定性。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (10)

1.一种用于转子的入风口框架，所述入风口框架被构造为能够至少部分地包围转子的入风口，其中所述入风口框架的内表面具有弧形的转角。

2.根据权利要求1所述的入风口框架，其中所述入风口框架的内表面在厚度方向上的顶部和底部处分别具有弧形的转角。

3.根据权利要求1所述的入风口框架，其中所述弧形的转角是通过利用模具对转角进行倒圆获得的。

4.根据权利要求1所述的入风口框架，其中所述入风口框架由硅钢制成。

5.根据权利要求1所述的入风口框架，其中入风口框架被构造为能够通过焊接、粘接、螺栓连接与转子的入风口连接，或者与所述入风口一体化成形。

6.一种用于发电机转子的金属片，所述金属片在靠近转动轴的一侧具有入风口，其中所述入风口具有弧形的转角。

7.根据权利要求5所述的金属片，其中所述金属片具有多个入风口，并且每个入风口在金属片的厚度方向上的顶部和底部处分别具有弧形的转角。

8.根据权利要求5所述的金属片，其中所述金属片由硅钢制成。

9.一种发电机转子，其包括多个根据权利要求6至9之一所述的金属片。

10.一种风力发电机，其包括根据权利要求9所述的发电机转子。