永磁直驱风力发电机辅助散热段结构设计

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永磁直驱风力发电机辅助散热段结构设计

作者：王丁会 刘广林 杨怀宇 张兵 来源：《绿色科技》2012年第10期

摘要：为了减少风电发电机冷却系统耗能，减小机舱内板式换热器占用机舱体积，并利用风场优越的自然风资源对发电机进行冷却，以某风电设备供应商2.5MW永磁直驱发电机现有冷却系统结构为基础，提出了增加辅助散热段的构思，通过在机舱外布置散热结构从而达到利用风场优越的自然风对发电机进行辅助冷却散热，由此减小板式换热器的体积，避免板式换热器体积或数量随着单机容量的增大而出现换热器体积的线性增加，为风电发电机散热系统设计提供参考。

关键词：风电；冷却；散热器；芯体 中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号： 1 引言

随着化石能源使用导致环境等问题的日益严峻，风力发电作为新能源利用中最成熟的技术之一，已成为可再生能源利用的趋势，大型直驱/半直驱永磁发电机成为风电发展的方向[1]，且单机容量从kW级向MW级发展，而相应地其发热量可高达上百千瓦，为保证电机效率、绝缘寿命及永磁体不可逆去磁，良好的冷却系统成为研究的重点[2～4]。但国内对风力发电研究多侧重于控制系统、变频及机械设计，对风力发电系统中冷却系统设备的研究较少，且文献较早[4]。目前国内风力发电冷却设备主要从国外购买，投资与运行维护费用较高。

本文以某风电设备供应商现有2.5MW永磁直驱风力发电机冷却系统为研究对象，该系统所用板式换热器芯体尺寸达1200mm×1000mm× 1000mm，临近板式换热器芯体供应商芯体尺寸制造尺寸（国产化换热器芯体供应商可提供极限尺寸1250mm）与实验台要求的极限值，且随着3MW、6MW等永磁直驱发电机的研发，以及磁钢价格上扬引起发电机内磁钢数量减排的研发，都造成永磁直驱发电机在运行过程中所需散热量增加，如果仅通过增加换热器芯体数量及增加换热器芯体换热面积来满足散热量，势必造成换热系统成本（要求更大的循环风机、钣金、换热芯体等）及占用机舱内空间随散热量要求的增加形成线性增加趋势，并给换热芯体的制造增加工艺上的复杂性。而风电场自身优越的自然风，本身给强制对流换热提供了一个很好的前提，所以如何通过改变结构能够将发电机高温点气流直接让风电场自然风去进行强制冷却，以此来减小换热器的尺寸及数量并降低成本，是一个值得研究的问题，本文阐述了通过在机舱外增加辅助散热段，利用风电场优越的自然风进行辅助散热的结构。 2 辅助散热段散热基本原理

（2012）