本发明涉及一种用于冷却旋转电机的，尤其发电机的定子的至少一个轴向的端部区域的装置和方法。
本发明还涉及一种旋转电机，尤其发电机。
背景技术：
在对能源市场中的灵活运用的要求方面，燃气轮机驱动的发电站由于其灵活的可用性越来越频繁地在负荷跟踪运行中使用。在此，在发电站的发电机的功率图中的欠励的功率范围中的运行提高。所述欠励的功率范围还通过在发电机的定子的轴向的端部区域中的变热来限制，所述变热不应超出最大极限值。
技术实现要素：
本发明的目的是：提高旋转电机的和配设有所述旋转电机的发电站的可用性。
根据本发明的用于冷却旋转电机的，尤其发电机的定子的至少一个轴向的端部区域的装置包括：
-至少一个环形室，所述环形室能够沿径向在外部环绕地设置在轴向的端部区域的至少一个下述部段上：所述部段具有至少一个径向伸展的冷却通道，所述环形室沿径向在内部朝轴向的端部区域的方向至少部分敞开地构成，进而能够以连通的方式与径向的冷却通道连接，并且所述环形室相对于轴向的端部区域密封；和
-至少一个以连通的方式与环形室连接的负压管路，环形室经由所述负压管路能够以连通的方式与旋转电机的负压腔连接，关于可借助于设置在旋转电机的转子上的轴通风装置产生的冷却流体流，所述负压腔在轴通风装置上游接入。
根据本发明，有针对性地经由相对于周围环境密封的负压管路径向地从内向外抽吸冷却流体，所述冷却流体流过轴向的端部区域的至少一个径向伸展的冷却通道，所述负压管路以连通的方式与旋转电机的负压腔连接，关于可借助于设置在旋转电机的转子上的轴通风装置产生的冷却流体流，所述负压腔在轴通风装置上游接入。由此，定子的轴向的端部区域与定子的其余部分相比至少局部地更强地被冷却。
通过轴向的端部区域的增强的冷却，在旋转电机的功率图中的欠励的功率范围的功率上限能够扩大，进而欠励的功率范围扩展。这能够实现旋转电机的或配设有所述旋转电机的发电站的更广泛的使用范围。尤其，发电站能够在下述电网环境中有效率地运行：所述电网环境中可再生生成的能量的高的馈入占主导地位，因为通过根据本发明冷却定子或伴随于此扩展在旋转电机的功率图中的欠励的功率范围，能够提供所需要的容性无功功率。
常规地，在旋转电机的功率图中的欠励的功率范围的相应的扩展仅可能通过旋转电机的定子的轴向的端部区域的重新覆层来实现，所述定子形成为具有分层叠片的叠片组。然而，这例如在下述发电机中是不可实行的：所述发电机的定子利用全浸渍工艺制成。在这种发电机中，仅能够用具有改型的端部区的定子叠片组来替代整个缠绕的定子叠片组，以便得到在发电机的功率图中的欠励的功率范围的扩展。
在旋转电机在其欠励的功率范围中运行期间，大部分的热量在定子的轴向的端部区域中产生，所述定子能够构成为叠片组。这种轴向的端部区域能够沿径向在内部具有向下的阶梯。在本发明的范围中，定子的两个轴向的端部区域也能够分别借助自身的根据本发明的装置相应地被冷却。
环形室能够由金属或其他耐热材料制成，所述环形室能够沿径向在外部环绕地设置在轴向的端部区域的至少一个下述部段上：所述部段具有至少一个径向伸展的冷却通道。替选地，环形室能够由复合材料制成，由此能够实现叠片组和旋转电机的其他部件的电脱耦，所述其他部件例如是分隔壁。在任何情况下应确保环形室的接地。环形室能够在横截面中c形地或u形地构成。环形室也能够构成为和在轴向的端部区域上设置成：使得所述环形室能够沿径向在外部环绕地设置在轴向的端部区域的具有两个或更多个径向伸展的冷却通道的部段上。环形室沿径向在内部朝轴向的端部区域的方向部分或完全敞开地构成，进而能够以连通的方式与至少一个径向的冷却通道连接。环形室相对于轴向的端部区域密封，使得借助于环形室仅抽吸流过至少一个冷却通道的冷却流体，而不抽吸位于环形室的其他周围环境中的冷却流体，后者通过不通入环形室中的、径向伸展的冷却通道从定子中流出。这会大程度地减小根据本发明的冷却的效果。该装置也能够具有两个或更多个、可轴向地彼此相邻地设置的环形室。
以连通的方式与环形室连接的负压管路能够由金属或其他耐热材料制成。负压管路能够刚性地或以预设程度柔性地构成。该装置也能够具有两个或更多个相应的过压管路。
为了冷却旋转电机通常存在旋转电机的负压腔，关于可借助于设置在旋转电机的转子上的轴通风装置产生的冷却流体流，所述负压腔在轴通风装置上游接入。通过轴通风装置在转子旋转时运行，在负压腔中产生静态负压，所述静态负压用于根据本发明经由至少一个环形室和至少一个负压管路抽吸冷却流体。因此，为了产生根据本发明的冷却不需要其他必须安装在旋转电机上的构件。
优选地，在负压管路中设置有至少一个通风装置，借助所述通风装置可增强负压管路中的流体流。通过将尤其可操纵的通风装置装入到负压管路中，能够提高输送能力或者增强在负压管路中的流体流，这进一步提高装置的冷却作用。由此，在旋转电机的功率图中的欠励的功率范围能够更强地扩展，这继续提高旋转电机的可用性。能够根据相应的冷却需求控制通风装置或恒定地运行通风装置。在负压管路中也能够设置有两个或更多个相应的通风装置。
负压管路优选轴向地引导穿过包含旋转电机的定子绕组头的过压腔的径向伸展的分隔壁，关于可借助于轴通风装置产生的冷却流体流，所述过压腔在轴通风装置下游接入。过压腔能够通过所述分隔壁中的一个与旋转电机的负压腔分开。其他分隔壁能够沿径向在外部环绕地设置在定子的轴向的端部区域上。通过引导负压管路穿过分隔壁，负压管路保持在其期望的位置中，而为此不需要其他必须安装在旋转电机上的构件。
根据本发明的旋转电机，尤其发电机，包括：
-定子，所述定子构成为叠片组，所述叠片组具有径向伸展的冷却通道；
-转子，在所述转子上在定子之外设置有至少一个轴通风装置；
-至少一个负压腔，关于可借助于轴通风装置产生的冷却流体流，所述负压腔在轴通风装置上游接入；
-至少一个过压腔，所述过压腔包含定子绕组头，并且关于可借助于轴通风装置产生的冷却流体流，所述过压腔在轴通风装置下游接入；和
-至少一个根据前述设计方案或其任意组合的装置。
上文关于装置所提到的优点相应地与旋转电机结合。旋转电机能够构成为发电机，尤其构成为涡轮发电机。在转子上也能够设置有两个或更多个轴通风装置，所述轴通风装置在吸力运行或压力运行中工作。旋转电机能够对于定子的每个轴向的端部区域具有自身的负压腔。旋转电机还能够对于定子的每个轴向的端部区域具有自身的过压腔。旋转电机能够对于定子的每个轴向的端部区域具有至少一个自身的装置。
依照根据本发明的用于冷却旋转电机的，尤其发电机的定子的至少一个轴向的端部区域的方法，有针对性地经由相对于周围环境密封的负压管路单元抽吸流过轴向的端部区域的至少一个径向伸展的冷却通道的冷却流体，所述负压管路单元以连通的方式与旋转电机的负压腔连接，关于可借助于设置在旋转电机的转子上的轴通风装置产生的冷却流体流，所述负压腔在轴通风装置上游接入。
上文关于装置所提到的优点相应地与方法结合。也能够相应地冷却定子的两个轴向的端部区域。负压管路单元能够由至少一个环形室和至少一个以连通的方式与环形室连接的负压管路形成。
优选地，借助于至少一个设置在负压管路中的通风装置，增强在负压管路中的流体流。上文关于装置的相应的设计方案所提到的优点相应地与本设计方案结合。
附图说明
下面，根据所附的示意图阐述根据本发明的旋转电机的一个优选的实施方式。附图示出：
图1示出根据本发明的旋转电机的一个实施例的局部图。
具体实施方式
图1示出呈发电机形式的根据本发明的旋转电机1的一个实施例的局部图。
旋转电机1包括定子2，所述定子构成为叠片组，所述叠片组具有径向伸展的冷却通道3。此外，旋转电机1包括转子4，在所述转子上在定子2之外设置有至少一个轴通风装置5。
旋转电机1还包括至少一个负压腔6，关于可借助于轴通风装置5产生的冷却流体流，所述负压腔在轴通风装置5上游接入，所述冷却流体流由箭头7表示。旋转电机1也包括至少一个过压腔8，所述过压腔包含定子绕组头9，并且关于可借助于轴通风装置5产生的冷却流体流，所述过压腔在轴通风装置5下游接入。
旋转电机1还包括至少一个用于冷却旋转电机1的定子2的示出的轴向的端部区域11的装置10。
装置10包括环形室12，所述环形室沿径向在外部环绕地设置在轴向的端部区域11的具有两个径向伸展的冷却通道3的部段上。环形室12沿径向在内部朝轴向的端部区域11的方向至少部分敞开地构成，进而能够以连通的方式与两个径向伸展的冷却通道3连接。环形室12相对于轴向的端部区域11密封。
此外，装置10包括至少一个以连通的方式与环形室12连接的负压管路13，环形室12经由所述负压管路以连通的方式与旋转电机1的负压腔6连接。负压管路13轴向地引导穿过过压腔8的径向伸展的分隔壁14和15。在负压管路13中设置有两个可驱动的通风装置16和17，借助所述通风装置可增强在负压管路13中的流体流。然而，仅在构成的静态的压力降不足以引起相应的冷却功率时，才需要通风装置16和17。环形室12与负压管路13共同地构成负压管路单元。
关于冷却流体的由箭头7表明的流动方向，在定子下游接入冷却器18，借助所述冷却器，在定子2和转子4中变热的冷却流体可再次冷却，以便能够重新用于冷却。
旋转电机1包括壳体19，所述壳体包围定子2和转子4的起作用的部分。壳体19包括端壁20和相对于定子2沿径向在外部设置的外壁21。
定子2包括支撑单元23，在所述支撑单元上固定有定子构件22和定子绕组头9。
尽管本发明在细节上通过优选的实施例详细说明和描述，但是本发明不受公开的实例限制，并且本领域技术人员能够从中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。