電機以及改裝電機的方法與流程
2023-06-15 03:06:26
本公開涉及電機以及改裝電機的方法。電機可為諸如同步發電機的發電機、電馬達或其它不同的旋轉電機。
背景技術：
參考圖9，旋轉電機1具有容納在外殼4中的定子2以及轉子3。軸5從轉子3的每個端部延伸。定子2以及轉子3通常設置有用於將在操作期間生成的熱帶走的冷卻迴路。冷卻迴路通常包括用於冷卻流體的穿過定子2和轉子3的通道和冷卻器8以冷卻冷卻流體。冷卻流體為包含在外殼4中的流體，並且可為空氣、氫、氬或不同的流體。另外，電機還具有一個或更多個風扇9以使冷卻流體循環。風扇9連接於軸5，使得在操作期間，軸5起動風扇9。該構型具有一些缺點。實際上，軸5的速度不可自由地改變以根據實際上所需的冷卻流體而調節風扇9的操作條件。換言之，因為風扇設計成提供在滿載時所需的冷卻流體，所以在以部分負載操作期間，它們供應了大於實際上所需的量的一定量的冷卻流體。這導致了用於操作風扇9的功率的浪費，並且還可導致在電機內部的冷區。另外，冷卻流體首先在冷卻器8中冷卻，並且接著供應至風扇9；當冷卻流體穿過風扇9以供應至定子2和轉子3時，它的溫度增大。因此，冷卻流體的溫度不是最優的。
技術實現要素：
本公開的方面包括提供電機和方法，其要求減小的功率來操作風扇，並且其具有降低的在電機內生成冷區的風險。本公開的另一個方面將提供電機和方法，其可提供定子和轉子的優化冷卻。這些及另外的方面通過提供根據所附權利要求的電機和方法而獲得。附圖說明另外的特性和優點將從經由非限制性的實例在附圖中示出的、電機和方法的優選但非排他的實施例的描述中更加顯而易見，在該附圖中：圖1為電機的實施例的示意圖；圖2至圖6示出了彼此連接的風扇、單向閥和冷卻器的不同實例，圖7和圖8示出了兩個不同的電機實施例，圖9至圖11示出了改裝方法的步驟；圖12示出了連接於馬達的風扇；圖13示出了多個風扇；圖14至圖16在本公開的實施例中公開了電機的附加實施例。部件列表1電機2定子3轉子4外殼5軸7通道8冷卻器9風扇19間隙20、20b風扇21馬達22框架24、24b單向閥25基座26橫向通路27間隙28壁29阻塞件30孔口31單向閥35附加風扇LP低壓區HP高壓區F1、F2、F3、F4冷卻流體F5冷卻流體再循環。具體實施方式貫穿若干視圖，同樣的附圖標記在下面指示同樣或對應的部件。電機1可為諸如渦輪發電機(即，連接於燃氣渦輪或蒸汽渦輪的同步發電機)的發電機、水力發電機(即，連接於水力渦輪的同步發電機)、不同類型的發電機(例如，異步發電機)、同步或異步電馬達等。電機1包括定子2和轉子3。定子2和/或轉子3具有冷卻迴路，其可包括通道(像在附圖中的通道7)，但是在不同的實例中，冷卻迴路可僅包括在定子2與轉子3之間的間隙19以及像在附圖中示出的橫向通路26的用以使冷卻流體再循環的通路。另外，冷卻器8僅在需要時設置。定子2和轉子3容納在也容納冷卻流體的外殼4中。冷卻流體通常為諸如空氣、氫、氬等的氣體。在示出的實例中，冷卻迴路還包括冷卻器8；顯然，這些冷卻器8不是必需的，並且根據冷卻方案僅在需要時設置。為了使冷卻流體循環穿過冷卻迴路(並且通常穿過電機)，設置一個或更多個風扇20。這些風扇20與轉子3分離；換言之，風扇20不由轉子3支承。風扇20可具有用於它們的起動的一個或更多個馬達；圖12示出了連接於框架22和風扇20的馬達21的實例。當然，不同的實例也是可能的。在優選實施例中，電機1包括多個風扇20，並且至少一個風扇20能夠獨立於至少另一個風扇20起動；總之優選地，每個風扇20能夠獨立於其它風扇操作。另外，電機1還具有與風扇20關聯的單向閥24(例如電機1可具有用於每個風扇20的一個單向閥24，或用於多於一個風扇20的一個單向閥24，或用於每個風扇20的更多個單向閥24；總之每種組合都是可能的)。單向閥24可具有框架，其容納阻礙沿一個方向的流動的薄金屬板。單向閥24定位在風扇20的上遊和/或下遊。圖2至圖6示出了風扇20、單向閥24和冷卻器8之間的可能連接。顯然，冷卻器8可或可不連接於風扇20和/或單向閥24，並且風扇20可或可不連接於單向閥24。例如，每個單向閥24連接於風扇20。風扇20可位於電機1的側向側，例如在容納電機1的基座25內。風扇20可連接於冷卻器8(圖1)，或者可容納在基底25的底部處(圖7)，或者可位於電機1的將冷卻流體帶到定子2和轉子3的橫向通路26處。總之其它可能性是可能的。另外，轉子還可設置有連接於轉子的一個或兩個軸5的小附加風扇35。這些風扇35可類似於已知電機的風扇9，但是它們更小，更小意味著，它們僅能夠提供用於定子2和轉子3的冷卻流體的一部分，即，風扇35不能夠提供用於定子2和轉子3的全部冷卻流體。例如，風扇35可提供在前述部分負載條件下需要的冷卻流體的一部分；這可例如在啟動時是有用的。圖15示出了這種實施例。另外，孔口30可設置在壁28處，並且優選地，單向閥31可設置在孔口30處。電機的冷卻迴路還可為反向冷卻迴路(圖16)。利用該解決方案：單向閥24具有閉合的預設狀態(例如，它們可通過重力閉合)；這可增加可靠性；利用該方案，冷卻器8靠近定子2和轉子3，並且由於冷卻流體的循環而產生的可能加熱可減少。電機1的操作從所描述和示出的來看是顯而易見的，並且大致如下。冷卻流體F1穿過在壁28之間的間隙27，壁28限定容納定子2和轉子3的外殼4的區；這些壁28被認為是外殼4的一部分。接著，冷卻流體F2穿過冷卻迴路並且冷卻定子2和轉子3。因此，冷卻流體F3穿過冷卻器8、風扇20和單向閥24以接著再一次通過間隙27供應至定子2和轉子3(箭頭F4)。圖13示出了能夠獨立於彼此操作的單向閥24和風扇20的有利操作。風扇20形成在它們的上遊的低壓區LP和在它們的下遊的高壓區HP。在風扇20b失效的情況下，冷卻流體再循環可如箭頭F5指示地生成；這可減小冷卻定子2和轉子3的冷卻流體的量。在該情況下，單向閥24b防止這種再循環，這是因為它防止從HP區至LP區的流動。另外，因為風扇20能夠獨立於彼此操作，所以可調整未損壞的風扇以向定子2和轉子3提供更高量的冷卻流體，使得定子2和轉子3還在一個或更多個風扇20b失效的情況下接收正確量的冷卻流體。本公開還涉及電機1的改裝方法。待改裝的電機1(圖9)具有定子2和轉子3，其帶有用於定子2和/或轉子3的冷卻迴路。另外，電機1具有用於使冷卻流體循環穿過冷卻迴路的一個或更多個(根據其具體設計)風扇9；風扇9由轉子3支承。根據該方法，最初連接於轉子3的風扇9被移除(圖10)。因此，設置一個或更多個新風扇20(根據該設計)；新風扇20還在操作期間與轉子3分離。因為當風扇9從轉子3移除而間隙27保留時，可設置阻塞件29以局部閉合間隙27。阻塞件29例如為優選地連接於定子2和/或外殼4的板。總之該特徵不是必需的，並且可根據電機的需要和設計來執行。另外，間隙27還可製造得更大，或者孔口30可設置至壁28，以便根據需要增加朝定子2和轉子3流動的冷卻流體。優選地，單向閥31設置在孔口30處。總之，該特徵也不是必需的，並且根據電機的需要和設計可或可不執行。另外，孔口30還可與阻塞件29一起設置(圖14)。風扇9還可被小風扇35替代。因此可在如下情況下使用風扇35：有或者沒有孔口30，有或者沒有阻塞件29。已在實踐中發現，電機特別有利，這是因為：它具有在部分負載處的高效率，這是因為在部分負載處風扇20僅要求在部分負載條件下冷卻所需的功率，即，它們不受轉子速度約束；電機的溫度可保持恆定或幾乎恆定，由於更小的熱應力，故這允許電機的更長壽命；可減小由電機生成的噪音，這是因為設置了以可調節速度旋轉的更小風扇，而不是以固定速度旋轉的大風扇。根據本公開的電機對於空氣冷卻電機而言特別有用，這是因為這些類型的機器的效率在部分負載處下降。總之，顯然，電機同樣還可為氫、氬或水冷卻的電機。當然，描述的特徵可彼此獨立地設置。在實踐中，使用的材料和尺寸可根據要求和技術狀態而自由選擇。