专利名称：涡轮式发电机的转子线圈的多通道冷却的制作方法
技术领域：
本发明涉及发电机电力机械领域。本发明涉及一种涡轮式发电机，该涡轮式发电机具有一转子和一中心地环绕转子并与转子相隔一定空气间隙的定子，还具有一冷却装置，在该冷却装置中冷却流体流进转子的相应冷却通道中。
背景技术：
为了保证操作顺利并利用涡轮式发电机的全部输出能，大的发电机必须被冷却以驱散转子和定子地线圈和芯中的热量。一般用流体如空气或甚至氢气来冷却，该流体流入到转子和定子的相应孔或缝中，然后再次在冷却器中被冷却。
在转子中，冷却介质轴向地从端部朝内侧流进转子导体的相应孔中，冷却介质吸收了转子的热量之后径向地流入转子和定子之间的空气间隙中，然后在空气间隙中轴向地向外流动，或者径向地流进定子芯的冷却通道中。
已公开的德国专利申请DE4011450A1描述了一种用于涡轮式发电机的转子线圈的简单径向冷却系统。根据这些描述，冷却气体通过设置在主线圈槽之下的副槽道进入转子线圈中。冷却气体然后径向向外地穿过线圈导体的通气孔进入到机器的空气间隙中。根据这种冷却系统，径向孔是倾斜的，从而与单一的径向流体机械相比，在冷却通道中取得更好的流动条件并提高了冷却效果。
另一种冷却系统描述了在导体内使用一个或多个内通道。冷却介质在排出导体之前轴向地穿过这些通道一定距离。进入轴向部分的入口和从轴向部分出来的出口通过径向冷却管道形成，这类似于单一的径向冷却系统。
德国公开专利DE1036370描述了一种冷却系统，其中每一导体都具有一单一轴向管。冷却介质穿过这些单一轴向管。在这种情况下，冷却介质，一般是气态的空气或氢气，从设置在主线圈槽之下的副槽道流入到导体组件的槽道部分。冷却气体然后在前后方向上沿导体轴向流动，该前后方向是相对于副槽道中的流动方向而言的。流到一定距离后冷却气体径向地排到空气间隙中。
德国公开专利DE1120575描述了一种类似的冷却系统，在该冷却系统中，每一导体具有两个用于冷却剂流动的轴向管道。每一轴向管以类似于DE1036370所披露的方式输送冷却剂。每一轴向管的径向气体入口和出口在轴向上相互交错以在相邻管道中形成汇流。该汇流结构用来减小导体内的温度热区，该导体邻近于线圈导体部分的具有平均导体温度的导体。
上述所有的这些公知的冷却系统具有缺点和不足。在单一径向或轴向冷却系统中，热区温度是根据线圈的轴向部分长度而定的。邻近管道中的汇流冷却并不减小热区温度。但是，汇流系统依靠来自副槽道的气流改变它们的流向而在某些冷却通道中的汇流区域流动。反向流动将导致线圈组件低端部分的低流动状态是众所公知的。邻近管道中的高流动和(依靠线圈的绝缘设置)线圈内的径向导热及副槽道中的冷却剂将减小这种状态的影响。
发明内容
相应地，本发明所要解决的技术问题是提供一种涡轮式发电机，该涡轮式发电机具有一转子，该转子的转子线圈具有改进的冷却系统以使转子线圈导体中的热点温度减小到最小。进一步地，制造成本低并可靠性高。
具有权利要求1中所述特征的涡轮式发电机解决了这些问题。本发明的优选实施例在从属权利要求中描述。
根据本发明冷却气体穿过转子导体中的一对轴向管，冷却气体从设置在主线圈槽之下的副槽道流入到这些轴向管中。这些导体中的流体以如此方式被输送以至于副槽道中的冷却剂流向在各个导体中受到保持。副槽道的入口和该机器的空气间隙的排气口被设置成多个，平行的流动通道布置在转子线圈的整个槽道部分。平行流动通道的数目大于或等于三个。
每一个流动通道包括一个或多个副槽道的入口，该副槽道将冷却介质输送到线圈组件中的一个或多个导体中，导体组件中的一轴向管的轴向通道长度，和一机器的空气间隙的排气口。
导管内的相邻轴向导管中的流动通道入口和出口相互错开一定长度，该长度是导体内的流动通道的轴向部分长度的一部分，最好是该长度的一半。入口和出口互相错开有助于使转子线圈导体内的热点温度减小到最小。
与现有技术中公知的在其中流动方向相反的冷却系统相比，保持副槽道中的流动方向的设计将能保证更均匀地将流动分配到导体内。
这样，与副槽道相比，本发明通过保持流动在导体内向前流动均匀地将流动分配到导体组件内。进一步地，本发明通过使邻近导管的入口和出口互相错开来限制导体的热点温度。
本发明的一个优5选实施例在转子线圈中心处提供了一种横流结构，其中从转子每一端部出发的线圈部分在该中心处汇合。这种冷却结构布置具有优点更均匀地分配来自副槽道的流动。进一步地，排出的流动更均匀地被分配到空气间隙中。这样就减小了转子的排出流动影响定子冷却系统的危险。
本发明的另一个替换实施例通过使轴向管的出口在转子线圈的中心处平行设置从而在转子线圈的中心处没有形成横流。
作为选择地，可以在需要提供高流速和更好的温度控制的位置处扩大轴向管。
参见下面的附图并结合下面的详细描述来对本发明进行更好的理解，本发明的更透彻理解及其有益效果将更容易获得，附图如下图1表示本发明的第一优选实施例的转子线圈一侧的纵向部分的示意图；图2是图1所示实施例的顶视图；图3是本发明的第二优选实施例的转子线圈一侧的纵向部分的示意图；图4是图3所示实施例的顶视图；图5是本发明的第三优选实施例的转子线圈一侧的纵向部分的示意图；图6是图5所示实施例的顶视图。
具体实施例方式
现在参见附图，其中相类似的附图标记表示全部附图中的相同或相应部件，本发明的第一优选实施例如图1所示，图1表示转子1的半边纵向部分的示意性结构。
上部表示作为导体的转子线圈2，该转子线圈2由E形或管状的铜制成，下部的延长通道表示用来将冷却剂C供送到转子线圈2的副槽道3。副槽道3设置在转子轴(未示出)和转子线圈2之间。在图1中，左侧表示转子体的端部7。
在图1中，轴向冷却管A用虚线表示，轴向冷却管B用实线表示。轴向冷却管A和B是一对单向多通道冷却管道。
轴向管A通过径向管9和入口4与副槽道3相连接，轴向管B通过径向管9和出口5与外圆周10相连接。通过局部地，例如通过挡流板6限制或阻塞入口4和出口5之间的轴向通道来阻止相邻入口4和出口5之间的横流。
参见图1和图2，其中图2表示图1所示实施例的顶视图，一导体内的相邻轴向管A和B中的流动通道的径向入口4和径向出口5互相错开，也就是说，它们并不在整个长度上互相平行而是在部分长度上平行。
因此，导管A从图1的左侧启始，至导管B的半个长度处，并且在转子线圈2的外圆周10处与出口5相通。沿着流动方向继续，就在出口5之后，入口4设置在转子线圈2的低端，其受到通过副槽道3所提供的冷却剂C的供送。
在导管B的下一个出口5处，导管A持续。就在导管B的出口5之后，入口4将冷却剂从副槽道3通过径向管9输送到导管B中。这意味着，导管A与导管B相互错开。
由于轴向导管A和B互相错开，热点温度可迅速下降趋至整个转子线圈的平均温度。热点温度有效降低。
图3表示本发明第二优选实施例的转子线圈一侧的纵向部分的示意图。图4表示图3所示实施例的顶视图。与图1和2所示的单向多通道冷却系统相反，图3所示的实施例表示了一横流布置，也就是说，绕转子中心线8的周围部分中，冷却剂在轴向管中沿相反方向流动。
进一步地，入口4和出口5在横流区域并不交替，这可以从转子中心线8两侧的两平行出口5看出。第二实施例的设置特别适合于长的轴管长度，能有效减少沿转子中心线部分处的热点。
图5表示本发明第三实施例的转子线圈一侧的纵向部分的示意图。图6是图5所示实施例的顶视图。图5示出在整个线圈保持单向流动布置的设置，也就是说，在绕转子中心线8的周围部分，设置导管A和B的冷却剂出口5，而导管A和B出自转子的两端。在图5中，对转子中心线处的冷却剂流没有横流造成。
要注意第一实施例的布置和第二实施例的布置能相互组合成一种设置结构从而提高本发明的积极效果。
明显地，根据上面的技术本发明能进行一些改变和变化。因此可以理解，在下面的权利要求书所限定的范围内，能在说明书所述的范围之外实施本发明。
附图标记1转子2转子线圈3副槽道4入口5出口6挡流板7转子端部8转子中心线9径向管10外圆周A轴向管AB轴向管BC冷却剂
权利要求
1.一种涡轮式发电机，该发电机具有多通路冷却的转子(1)，该转子(1)包括一转子线圈(2)，该转子线圈(2)环绕一中心转子体设置，每一转子导体具有轴向冷却管(A，B)和主线圈槽下的副槽道(3)，其特征在于轴向冷却管(A，B)是一对用于多通道冷却的平行导管，一导体内的相邻轴向导管(A，B)中的流体通道的入口(4)和出口(5)相互错开。
2.根据权利要求1所述的涡轮式发电机，其特征在于平行轴向导管(A，B)多于或等于3。
3.根据前述任一项权利要求所述的涡轮式发电机，其特征在于每一轴向管(A，B)包括一入口(4)或出自副槽道(3)的入口(4)，和一出口(5)或位于转子表面(10)处的出口(5)。
4.根据前述任一项权利要求所述的涡轮式发电机，其特征在于所述错开的值是转子线圈(2)内的轴向管(A，B)的一部分长度，最好是该长度的一半。
5.根据前述任一项权利要求所述的涡轮式发电机，其特征在于入口(4)和出口(5)被设置成使轴向管(A，B)中的冷却剂流向与副槽道(3)中的相同。
6.根据前述任一项权利要求所述的涡轮式发电机，其特征在于在转子线圈中心(8)处，提供一横流布置。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的涡轮式发电机，其特征在于在转子线圈中心(8)处，多个出口(5)对齐从而避免横流布置。
8.根据前述任一项权利要求所述的涡轮式发电机，其特征在于如有需要，扩大所述轴向管。
全文摘要
一种涡轮式发电机具有一直接流液冷却的转子1，该转子1包括一转子线圈2，该转子线圈2环绕中心转子体设置，每一转子导体具有轴向冷却管A、B和位于主线圈槽之下的副槽道3，其特征在于轴向冷却管A、B是一对用于多通道冷却的平行管道，一导体内的相邻轴向管A、B中的流体通道入口4和出口5相互错开。根据本发明，提供了一种具有转子的涡轮式发电机，该转子的转子线圈具有改进的冷却系统，从而能使转子线圈导体内的热点温度降到最小。
文档编号H02K3/04GK1538591SQ20041003304
公开日2004年10月20日 申请日期2004年3月7日 优先权日2003年3月7日
发明者K·梅厄, K 梅厄 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司