CN1034782C - 气冷式电机 - Google Patents
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Abstract
在具有一个定子(3)和一个其上装有轴流式通风机(9)的转子(6)的气冷式电机中，冷却气体在周向上不均匀地流入绕组端部腔(13)内。沿冷却气体流动方向在轴流式通风机上游并与其同轴地设置一个环状空气引导装置(1)，它具有导流板(17)，并且借助于一个在空气引导装置外周的一个部分上的封板(23)减小冷却气体沿主进流方向流过空气引导装置的流通横截面，从而使冷却效果更为均匀，使轴流式通风机具有更好的利用率。
Description
本发明涉及一种气冷式电机，新鲜气体从下面吸入，进入吸入腔并通过轴流式通风机送入绕组端部腔，在此处分成多个分流以冷却定子和转子。
在气冷式涡轮发电机中，通过通常在转子的两侧固定在转子轴上的轴流式通风机提供所需冷却气体量和一定的压头而保证了冷却(参照公司刊物“具WX与WY空气冷却的18…230MVA涡轮发电机”，印刷品号为CH-KW160887，特别参看第9页上的纵向剖视图)。
在轴流式通风机上游和下游的空气引导通道中，转子的给定转向产生一个沿旋转方向的流入涡旋。流入轴流式通风机的气流通常只从一侧进入，例如从设置在电机下面的冷却器从下面进入，而不是如所希望的那样从所有侧面进入。这两个实际情况导致在绕组端部腔内存在着相差较大的气体速度，从而造成冷却不均匀。这种情况意味着电机的利用率较低。
美国专利4,544,855公开了一种气冷式交流电机，它具有叠片铁心组形式的转子和定子以及绕组端部；为了使转、定子叠片铁心组和绕组端部得到最佳的冷却，电机设置成具有一个定子中部和两个定子端部，在机壳的各角部上设置有通道来排出冷却气体。通道只由机壳壁与定子叠片铁心组的后部围成，由定子叠片铁心组分隔开，并沿定子叠片铁心组的全长伸展。由通风机输送来的冷却气体首先送到内绕组端部腔或转子入流腔，在该处被分成并联的两个冷却通道。在第一个冷却通道中，冷却气体通过转子叠片铁心组并通过定子叠片铁心组；在第二个冷却通道中，冷却气体通过绕组端部。两个定子端部分别形成冷却气体入口与出口腔并设有分隔壁以分开两个冷却通道。分隔壁具有旁路开孔，这些开孔的相应有效横截面积可通过可更换的盖板来改变。这种电机同样存在以上所述的缺点。
本发明的目的在于改善开头所述类型的气冷式电机的冷却、从而提高电机的利用率。
本发明的目的通过以下的技术解决方案来实现。本发明的气冷式电机具有一个定子和一个有轴流式通风机设置在其上的转子；还具有一个绕组端部腔，从轴流式通风机输送来的冷却气体流入绕组端部腔内并分成多股分流来冷却定子与转子；还具有一个通过一个绕组端部外壳跟绕组端部腔分隔开的吸入腔，从冷却器来的新鲜气体流入吸入腔内；还具有一个将吸入腔跟外界分隔开的外部外壳；沿冷却气流的流动方向看，在轴流式通风机的上游并与之同轴地设置一个环形空气引导装置，该空气引导装置固定在外部外壳上并在其整个圆周上分布地设有径向地与轴向地伸展的导流板，并且在空气引导装置的外周的一个部分上设有一个封板以在进入气流的主方向上限制穿过空气引导装置的冷却气体的流通横截面。
本发明的其它结构发展描述如下。所述空气引导装置包含一个具有径向朝外伸展并且是基本上轴向对准的导流板的内环；在该内环的内侧设有一个用来将空气引导装置固定到外部外壳上的环状凸缘。该导流板的轴向长度大约相当于吸入腔在绕组端部外壳的径向内端的位置处的轴向长度。该封板的轴向长度大约相当于导流板的轴向长度的一半，此封板起始于导流板的面对轴流式通风机的后缘，对称于电机的垂直对称轴线伸展，并延伸在空气引导装置的四份之一的外周上。
本发明的优点特别表现在通过这些结构上比较简单的、既可以在设计电机时实现也可以在以后才实现的措施，提高了效率，均衡了在绕组端部腔的空气速度，并从而同时使绕组的最高温度降低了约15°至20℃。
本发明的实施例以及其所实现的优点借助于附图加以详细说明，附图示意地示出本发明的实施例，在附图中，
图1示出一个通过一个空气冷却涡轮发电机的端部的简化的纵向剖视图；
图2示出装设在轴流式通风机的上游的空气引导装置在装入电机前的平面视图。
在图1所示的空气冷却涡轮发电机中，除了总的以标号1标示的空气引导装置以外，相当于在开头所述的公司刊物第9页上示出的与进行描述的涡轮发电机。在一个机壳2内设有带有定子绕组4的定子叠片铁芯3。带有转子绕组7的转子6的转子轴5支承在轴承座8内。在轴5上固定有一个带有叶片10的轴流式通风机9。一个由多件构成的绕组端部外壳11将轴流式通风机9的吸入腔12跟绕组端部腔13分隔开。吸入腔12借助于一个外部外壳14对外封闭住。
从轴流式通风机9输送来的冷空气沿箭头方向流入绕组端部腔13，在那里分成不同的分流以冷却转子与定子。在电机的中段，变热了的空气此时进入设置在电机下面的冷却器15，在那里被冷却并在冷却器15下游回流到吸入腔12。
从图1可知，进到轴流式通风机9的气流基本上只从一边进入，即从下面进入。没有设置本发明的空气引导装置1，就会出现在开头叙述的、关于定子绕组4的绕组端部的不均匀冷却的效果。
根据本发明，跟轴流式通风机9同轴地设置一个固定在外面外壳14上的环状空气引导装置1。该空气引导装置含有一个其上固定有径向朝外伸展的并承担该轴流式通风机的导流叶片的作用的导流板17的内环16。这些导流板17大致均匀地分布在内环16的圆周上。在背向轴流式通风机的一边的盖环18提高了空气引导装置的稳定性。导流板17的径向高度大致相当于轴流式通风机9的叶片的长度。导流板在轴向上的伸展长度基本上相当于吸入腔12在绕组端部外壳11的径向内端19的位置处的轴向长度L。为了固定在外部外壳14的径向内端20上，在内环16的内侧上设有一个通过安装孔22用螺纹件固定到外部外壳14上的环状凸缘21。一个轴密封装置24跟空气引导装置1一起用螺纹件固定到外部外壳14上。
为了局部地减小从设置在电机下面的冷却器15来的气流从吸入腔12进入轴流式通风机9的流通横截面，在空气引导装置1的下面区域、亦即在最靠近冷却器15的区域，设有一个部份地覆盖着导流板17的封板23。这个封板对称于电机的垂直对称平面25来设置并沿周向伸展在空气引导装置1的约四份之一的外周上。其轴向伸展长度约为导流板17的轴向长度的一半，因而为气流进入长度L的一半。在此结构中，封板起始于导流板17的面对轴流式通风机9的后缘。
通过紧接在轴流式风机9的上游、在冷却空气的流通通道中，前置一个这样结构的空气引导装置，可使进入轴流式通风机9的气流达到均匀，亦即，在叶片组17的整个外周上的冷却空气通过量基本上恒定。从而在绕组端部的冷却效果也得到均匀，出现在绕组端部导体的最高温度可降低约15℃，可使电机达到较高的效率。径向地与轴向地立着的导流板17降低了流入涡旋，这对于轴流式通风机9的效率会产生积极的影响。
通过将图1跟开头引述的公司刊物的第9页上的插图相比，可以看出，在轴承座8跟轴流式通风机9之间，在轴向上与径向上都有足够的位置使所建议的空气引导装置即使在现有的电机上在事后也能进行安装，最多只需对轴密封装置24进行改动。在此结构中，不论是对上述的情况或是对新的设计，将空气引导装置1设计成如图2所示的在电机的水平对称平面26上分开成两个部份都是有利的。
很明显，根据上述公开的内容，可以对本发明进行各种改进与变型。因此应当理解到，所有在所附的权利要求书的范围内的改变都属于本发明的范围。
Claims (8)
1.一种气冷式电机，该电机具有一个定子(3)和一个有一个轴流式通风机(9)设置在其上的转子(6)；还具有一个绕组端部腔(13)，从轴流式通风机输送来的冷却气体流入绕组端部腔内并分成多股分流来冷却定子与转子；还具有一个通过一个绕组端部外壳(11)跟绕组端部腔(13)分隔开的吸入腔(12)，从冷却器(15)来的新鲜气体流入吸入腔内；还具有一个将吸入腔(12)跟外界分隔开的外部外壳(14)，其特征在于，沿冷却气流的流动方向看，在轴流式通风机(9)的上游并与之同轴地设置一个环形空气引导装置(1)，该空气引导装置固定在外部外壳(14)上并在其整个圆周上分布地设有径向地与轴向地伸展的导流板，并且在空气引导装置(1)的外周的一个部分上设有一个封板(23)以在进入气流的主方向上限制穿过空气引导装置(1)的冷却气体的流通横截面。
2.按权利要求1所述的电机，其特征在于，空气引导装置(1)包含一个具有径向朝外伸展的并且是基本上轴向对准的导流板(17)的内环(16)。
3.按权利要求2所述的电机，其特征在于，在内环(6)的内侧设有一个用来将空气引导装置(1)固定到外部外壳(14)上的环状凸缘(21)。
4.按权利要求1至3中之一项所述的电机，其特征在于，导流板(17)的轴向长度大约相当于吸入腔(12)在绕组端部外壳(11)的径向内端(19)的位置处的轴向长度(L)。
5.按权利要求4所述的电机，其特征在于，封板(23)的轴向长度大约相当于导流板(17)的轴向长度的一半，此封板(23)起始于导流板(17)的面对轴流式通风机(9)的后缘。
6.按权利要求1至3中之一项所述的电机，其特征在于，封板(23)对称于电机的垂直对称轴线伸展，并延伸在空气引导装置(1)的约四份之一的外周上。
7.按权利要求4所述的电机，其特征在于，封板(23)对称于电机的垂直对称轴线伸展，并延伸在空气引导装置(1)的约四份之一的外周上。
8.按权利要求5所述的电机，其特征在于，封板(23)对称于电机的垂直对称轴线伸展，并延伸在空气引导装置(1)的约四份之一的外周上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |