敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構的製作方法

2023-04-23 13:58:36 1

敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構。它是在熱風區定子徑向通風溝中敷設環狀水內冷結構，對通風溝中冷卻介質進行冷卻。環狀水內冷結構的內空心腔內部充滿冷卻水，其作用是冷卻由氣隙及轉子進入定子通風溝中的冷卻介質，以達到提高定子繞組及定子鐵心冷卻效果的目的，同時可降低對電機冷卻器的要求。內空心腔設置冷卻水入水管和冷卻水出水管。工作時，首先關閉出水管，待冷卻水充滿整個環狀水內冷結構後再打開下方出水管，冷卻水循環裝置、入水管、出水管構成冷卻水循環通道，冷卻水循環裝置進行冷卻與循環。該敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構特別適合應用於百萬千瓦級以上全空冷汽輪發電機的冷卻。
【專利說明】敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構
【技術領域】
[0001]本發明屬於電機【技術領域】，特別涉及ー種敷設於大型同步發電機或感應電機定子通風溝的環狀水內冷結構。
【背景技術】
[0002]兆瓦級以上的大型同步發電機或感應電機其內部均有定子徑向通風道，通過徑向通風道中的冷卻介質把轉子側熱量和定子繞組與鐵心釋放的熱量傳遞到空氣中或冷卻器上，冷卻器對其進行冷卻，通過風扇再次把冷卻介質送回到電機內部進行電機冷卻過程。但是，在大型同步發電機或感應電機中，一方面由於已經對轉子進行冷卻的冷卻介質溫度已經較高，同時定子損耗產生的熱量使得從定子徑向通風溝流出的冷卻介質溫度再次升高，對冷卻器冷卻能力要求較高；另ー方面，較高的冷卻介質溫度對定子繞組散熱效果會產生一定的影響。因此，迫切要求對進入定子通風溝中的冷卻介質進行冷卻，提高定子繞組和鐵心的冷卻效果。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了解決現有大型同步發電機或感應電機定子繞組及鐵心溫升過高的問題，提供一種敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，通過內空腔水內冷，降低進入定子通風溝中冷卻介質的溫度，以加強大型同步發電機或感應電機定子的冷卻效果。
[0004]本發明採用的技術方案是這樣的:
[0005]本發明是應用在大型同步發電機或感應電機上的一種敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，包括環狀水內冷結構、入水管、出水管和冷卻水循環裝置；定子鐵心沿軸向分為冷風區和熱風區，冷風區和熱風區沿軸向交替排列；從冷卻器流出的冷卻介質經定子軛背部進入定子徑向通風溝，直接對定子線圈及定子鐵心進行冷卻；由氣隙和轉子匯集的冷卻介質進入到熱風區的徑向通風溝，冷卻定子線圈及定子鉄心；所述的環狀水內冷結構敷設在熱風區定子徑向通風溝中，對通風溝中冷卻介質進行冷卻。
[0006]本發明的有益效果為:
[0007]該結構解決了大型同步發電機或異步電動機定子通風溝內冷卻介質溫度較高而造成的電機定子線圈和鉄心冷卻效果不良的問題，提高了冷卻效果。以大型同步汽輪發電機為例，冷卻介質冷卻轉子後進入到定子熱風區徑向通風溝中的溫度可達到55°C甚至更高，其冷卻效果隨之下降，在定子熱風區徑向通風溝敷設所述的環狀水內冷結構可有效降低通風溝中冷卻介質的溫度，進而提高定子線圈與鐵心的冷卻效果，同時可以降低原空氣冷卻器等級，從而減小成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為環狀水內冷結構整體布置示意圖。
[0009]圖2為環狀水內冷結構上半部分局部示意圖。[0010]圖3為環狀水內冷結構下半部分局部示意圖。
[0011]圖4為環狀水內冷結構正視圖。
[0012]圖5為環狀水內冷結構單側敷設示意圖。
[0013]圖6為環狀水內冷結構具有凸起擾流結構示意圖。
[0014]圖中標記:
[0015]1-定子鐵心；2_冷風區；3_熱風區；4_冷卻水循環裝置；5_環狀水內冷結構；5-1-內空心腔；6_入水管；7-轉子；8-氣隙；9_出水管；10_凸起擾流結構；11_定子線圏。
[0016]圖中箭頭方向為冷卻介質流動方向。
【具體實施方式】
[0017]本發明提供了ー種敷設於大型同步發電機或感應電機定子通風溝的環狀水內冷結構，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進ー步說明。
[0018]如圖1-圖6所示，本發明為一種敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，包括環狀水內冷結構5、入水管6、出水管9和冷卻水循環裝置4。定子鐵心I分為多個沿軸向交替排列的冷風區2與熱風區3。冷風區2冷卻介質流動方向為:從冷卻器流出的冷卻介質經定子軛背部進入定子徑向通風溝，直接對定子線圈11及定子鐵心I進行冷卻，其流動方向由圖中箭頭表示。熱風區3冷卻介質流動方向為:進入轉子副槽及位於定子鉄心I和轉子7間的氣隙8的冷卻介質對轉子線圈進行冷卻後，再進入定子徑向通風溝冷卻定子線圈11及定子鐵心I。氣隙8及轉子7匯集的冷卻介質進入到熱風區3的徑向通風溝的這部分冷卻介質在進入熱風區定子徑向通風溝時溫度已經較高，會影響對熱風區3的定子線圈11及定子鐵心I的冷卻效果。本發明是在熱風區3定子徑向通風溝中敷設環狀水內冷結構5，對通風溝中冷卻介質進行冷卻。所述環狀水內冷結構5為內空心結構，其具有內空心腔5-1。在定子鐵心I外側設有冷卻水循環裝置4，冷卻水循環裝置4與內空心腔5-1間由入水管6連通；在內空心腔5-1相對於入水管6的另ー側設置出水管9，出水管9再連接到冷卻水循環裝置4。冷卻水循環裝置4、入水管6、內空心腔5-1、出水管9相連通，構成了冷卻水循環通道。冷卻水循環裝置進行冷卻與循環。
[0019]所述的冷卻介質包括空氣，氫氣等可用於作為冷卻介質的氣體。
[0020]在電機運行前，首先打開入水管6，關閉出水管9，待整個內空心腔5-1充滿冷卻水後，再打開出水管9。所述的環狀水內冷結構5的外壁由不導磁的0.2-0.5_薄鋁片疊壓而成，可有效減小定子通風溝中漏磁場在所述環狀水內冷結構5中感生渦流造成的損耗。所述環狀水內冷結構5齒頂部分切削成梯形形狀，可減小冷卻介質進入定子通風溝時的流體阻カ損失。所述環狀水內冷結構5也可僅敷設於定子熱風區3通風溝單側(如圖5所示)，可減少冷卻水管及其接ロ的數量。所述環狀水內冷結構5的外壁可布置凸起擾流結構10(如圖6所示)，以增大定子通風溝內冷卻介質與內空心腔5-1的接觸面積，增強對通風溝內冷卻介質的冷卻效果，同時可以提高定子通風溝內冷卻介質的紊流程度。
[0021]該敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構特別適合應用於百萬千瓦級以上全空冷汽輪發電機的冷卻。
[0022]實施例1:
[0023]結合圖1至圖4說明本實施例。[0024]定子熱風區3通風溝中敷設環狀水內冷結構5，其外壁由0.2-0.5mm薄鋁片疊壓而成，齒頂部分切削成梯形形狀，內部為空心腔5-1，其上方連接入水管6，下方連接出水管9，入水管6與出水管9與冷卻水循環裝置4連接，構成冷卻水循環通道，在電機運行前，首先打開入水管6，關閉出水管9，待冷卻水充滿整個內空心腔5-1後，再打開出水管9，內空心腔5-1中的循環冷卻水對定子通風溝中的冷卻介質進行冷卻。
[0025]實施例2:
[0026]結合圖5說明本實施方式，本實施例與實施例1的區別在於:所述環狀水內冷結構5僅敷設於定子熱風區徑向通風溝單側，由此，定子徑向通風溝中只有ー組入水管6和出水管9。
[0027]實施例3:
[0028]結合圖6說明本實施方式，本實施例與實施例1的區別在於:所述環狀水內冷結構5的外壁上交替排列圓形凸起擾流結構10，該結構可不僅可增大定子通風溝內冷卻介質與空心腔5-1內冷卻水的接觸面積，同時可以增強定子通風溝內冷卻介質的紊流程度，增強其冷卻定子線圈及鐵心的能力。
【權利要求】
1.一種敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:包括環狀水內冷結構(5)、入水管(6)、出水管(9)和冷卻水循環裝置(4);定子鐵心(I)沿軸向分為冷風區(2)和熱風區(3);冷風區(2)和熱風區(3)沿軸向交替排列；從冷卻器流出的冷卻介質經定子軛背部進入定子徑向通風溝，直接對定子線圈(11)及定子鐵心(I)進行冷卻；由氣隙(8)和轉子(7)匯集的冷卻介質進入到熱風區(3)的徑向通風溝，冷卻定子線圈(11)及定子鐵心(I);所述的環狀水內冷結構(5)敷設在熱風區定子徑向通風溝中，對通風溝中冷卻介質進行冷卻。
2.根據權利要求1所述的敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:所述的環狀水內冷結構(5)為內空心結構，其具有內空心腔(5-1);冷卻水循環裝置(4)設置在定子鉄心(I)外側；冷卻水循環裝置(4)與內空心腔(5-1)間由入水管(6)連通；在內空心腔(5-1)相對於入水管(6)的另ー側設置出水管(9)，出水管(9)再連接到冷卻水循環裝置(4);冷卻水循環裝置(4)、入水管(6)、內空心腔(5-1)、出水管(9)相連通，構成了冷卻水循環通道。
3.根據權利要求1所述的敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:所述的環狀水內冷結構(5)外壁由不導磁的0.2-0.5mm薄鋁片疊壓而成，以有效減小定子通風溝中漏磁場在所述結構中感生渦流造成的損耗。
4.根據權利要求1所述的敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:所述的環狀水內冷結構(5)齒頂部分切削成梯形形狀，以減小冷卻介質進入定子通風溝時的流體阻カ損失。
5.根據權利要求1所述的敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:所述的環狀水內冷結構(5)僅敷設於定子熱風區(3)通風溝單側，以減少冷卻水管及其接ロ的數量。
6.根據權利要求1所述的敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:所述的環狀水內冷結構(5)上布置凸起擾流結構(10)，以增大定子通風溝內冷卻介質與內空心腔(5-1)的接觸面積，同時可以提高定子通風溝內冷卻介質的紊流程度。
7.根據權利要求1所述的敷設於定子通風溝的環狀水內冷結構，其特徵在於:所述的冷卻介質包括空氣，氫氣等用於作為冷卻介質的氣體。
【文檔編號】H02K9/197GK103595189SQ201310544376
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】李偉力, 張書寬, 王立坤, 焦曉霞, 周封 申請人:北京交通大學