[发明专利]风力发电机

说明书

本发明提供一种风力发电机，其包括外转子和内定子，所述外转子包括至少一个永磁体，所述永磁体的外侧设置有相变热沉，所述相变热沉与所述永磁体之间实现热连通。该风力发电机通过安装相变热沉，利用相变材料状态变化时能够大量吸热的特点来有效地降低风力发电机运行时永磁体的高温，解决了传统永磁体散热严重依赖外界空气对流、深受外界环境的影响的缺陷，减小了永磁体的退磁风险，有利于发电机安全高效地运行，并且可以在设计发电机时安装此相变热沉，提高永磁体的散热能力，有利于设计发电量更大的发电机。

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。

背景技术

随着风力发电机单机发电量的增大，风力发电机的发热问题也愈加严重。风力发电机的铁芯、绕组、永磁体等部件的温度过高，对发电机的安全稳定运行均会造成威胁。尤其是永磁体的温度过高，将可能导致永磁体发生不可逆退磁，使得发电机的转矩密度降低，使发电量永久下降。

现有的永磁直驱风力发电机，多采用外转子、内定子的结构，永磁体安装在外转子上，与外转子外壳热连通。外转子一方面吸收太阳辐射温度升高，一方面与外界空气对流换热散走热量温度降低。现有的永磁直驱风力发电机中永磁体的散热，严重依赖外转子与外界空气的对流换热，深受外界环境的影响。在发电机的设计过程中，需要满足永磁体的最高温度不超过永磁体的退磁极限温度，因此这种工况下永磁体的最高温度是发电机组设计过程中的一个重要限制条件，对发电机的发电量、发电效率等各项性能指标影响很大。

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永磁体的散热只能够依赖外转子与外界空气的对流换热的缺陷，提供一种风力发电机。

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，其包括外转子和内定子，所述外转子还包括至少一个永磁体，其特点在于，所述永磁体的外侧设置有相变热沉，所述相变热沉与所述永磁体之间实现热连通。

较佳地，所述相变热沉包括壳体和封装在所述壳体内部的相变材料。

较佳地，所述相变材料为一种在常温下为固体状态，在所述风力发电机运行时能够发生固态液态两相变化的材料，所述相变材料的熔点低于所述永磁体的短路退磁临界温度，所述常温为不高于40度的温度。所述永磁体的短路退磁临界温度为本领域的通用技术术语，是指在所述风力发电机运行时，发电机的定子绕组短路时永磁体会产生退磁的临界温度。

较佳地，所述相变材料为石蜡，熔融盐或金属合金。

较佳地，当所述外转子的温度高于所述相变材料的温度，所述外转子的热量传递至所述相变材料，使所述相变材料的温度达到其熔点时，所述相变材料成为液态；当所述外转子的温度低于所述相变材料的温度，所述相变材料的热量传递至所述外转子，使所述相变材料的温度低于其熔点时，所述相变材料成为固态。所述相变材料可以在恶劣工况如白天外界温度较高太阳辐射较强或发电量较大时发生相变(熔化)，吸收所述外转子的热量和外界辐射热；在良好工况如夜晚外界温度较低太阳辐射很弱或发电量较小时，发生逆向相变(凝固)，为重新吸收热量提供条件。通过所述相变热沉内的所述相变材料循环往复地发生相变，强化了所述永磁体在极端工况下的散热能力，显著地降低了所述永磁体的最高运行温度。

较佳地，所述壳体为套筒，所述套筒的内表面固定连接于所述外转子的外表面，所述套筒为中空结构，所述套筒的内部填充有所述相变材料。

较佳地，所述套筒的外表面接触外界空气，所述套筒的外表面设置有散热翅片，所述散热翅片用于加强所述套筒的外表面与外界空气的热交换。

较佳地，所述相变热沉与所述外转子的接触面之间有一层热界面材料。所述热界面材料可以有利于所述外转子和所述相变热沉之间的热传递，并减小两者之间的热阻。

较佳地，所述壳体的内表面通过所述热界面材料固定粘接于所述外转子的外表面。