专利名称：具有频率适应单元的多相发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及发电机。更具体而言，本发明涉及具有三相或多相的 氢冷式发电机，其连接到基于大功率半导体的静态频率转换器类型的 频率适应单元上。
背景技术：
在普通的发电机装置中，电流从绕组端传送至容纳在气冷式外壳 中的相位环，该相位环之后进一步连接到用于穿过外壳壁传送电流的 套管上。为了将发电机多个相位的频率转换为电网频率，套管还连接 到形成单独的频率适应单元的半导体装置上。
期望最大限度地减小发电机的整个轴向长度，且因此将套管布置 成以便径向向外地穿过外壳延伸。然而，该结果是一种径向空间低效 的设计，其需要复杂的总线管道在行进至用于连接到频率适应单元上 的共用点之前还进一步从外壳向外延伸。
EP 0707372中所述针对该问题的部分解决方案涉及将频率适应 单元的至少一部分定位在端外壳内，以便显著地减少所需套管的凄t 量，从而提供径向空间更为高效的设计。然而，该布置的缺点在于， 外壳中的可用空间有限，且因此不便接近，使得检查和更换构件变得 困难。当发电机为氢冷时，给予了更多的接近限制，使得该缺点更为 严重。虽然外壳中的频率适应零件可以连同其它发电机构件一起冷 却，但对于氬冷式发电机而言，期望根据由这些零件所产生的热量而 利用例如去离子水来分别对其冷却。然而，在充有氢的外壳内这样偶L 增加了复杂性和成本。此外，如果例如因短路而使得频率适应单元的 零件失效，则它们或会爆炸。如果这发生在外壳内，则可能产生严重的机器损伤。
发明内容
本发明旨在提供一种用于具有频率适应单元的氢冷式发电机的 空间高效的布局，该布局解决了本领域已知的其中至少 一些缺点。
该难题通过独立权利要求的主题内容而得以解决。从属权利要求 给出了有利的实施例。
本发明所基于的总体构思在于，使套管朝向发电机轴线倾斜，使 得套管端接在形成于发电机外壳上的环形管道内，在该发电机外壳 中，设有频率适应单元的整流部。
一个方面，本发明提供了具有三相或多相的氢冷式发电机。该发 电机包括装入定子的外壳主区以及用于容纳绕组端的外壳端区，所述 发电机的特征在于
环形管道，其形成在端外壳和/或主外壳上，具有底壁和侧壁，其
中至少一个壁与外壳端区共用；
套管，其穿透其中的一个共用壁，朝向发电机轴线倾斜并具有连 接到绕组端上的第一端和端接在管道内的第二端；以及
频率适应单元的整流部，其位于管道内，具有连接到各套管的第 二端上的输入端；
正极收集环和负极收集环，其分别连接到各整流部的输出端上，
其中，频率适应单元的整流部形成位于多个发电机相位和收集环 之间的整流桥装置。该装置的优点在于，很容易接近整个的频率适应 单元且仍具有径向空间效率的属性，因为该装置不需要因安装而特别 要求在套管之间的冗长的多相电缆，具有整个在外部的频率适应单 元。
在本发明的一个方面，套管朝向主外壳区倾斜，因而降低了发电 机的总体长度且在径向上仍然紧凑。该长度还在提供与主外壳共用的 管道底壁方面得到进一 步优化。在又一方面，位于管道内的整流部是水冷的。通过将整流部单元 放置在端外壳外，可能使得该冷却方式更为有效。
本发明的另 一方面提供带有一个或多个开口的^皮覆盖的管道，穿 过该开口迫使冷却空气用以在与充有氢的环境不具有相同设计要求 的环境中对于收集环提供空气冷却。
本发明的其它方面提供位于管道内以其空间效率为特征的各种
布置。这些包括套管的第二端布置成两个或多个在周向上不同的排 列(row);收集环布置成多于一个的层；以及收集环布置成一个或多个 平行的堆组(stack)。
本发明的另 一 目的是为了克服或至少改善现有技术的缺点和不 足或提供有用的备选方案。
本发明的其它目的和优点通过以下描述并结合附图将变得清楚， 其中，通过图示和示例，公开了本发明的实施例。
在下文中，结合附图，通过示例来更全面地描述本发明的实施例， 其中
图1是显示本发明的实施例的氢冷式发电机的一端的侧截面图2是穿过图1的II-II区的端截面图3至图5是本发明的各种频率适应单元的电路结构；
图6是穿过图1的VI-VI区的管道的放大截面图；以及
图7是图1的管道的截面图，显示了该管道的空气冷却。
零件清单
10定子芯 11绕组端 20外壳主区 21外壳端区30套管
34收集环绝缘隔离件
35收集环
36收集环管道
37收集环管道侧壁
38收集环管道顶壁
39收集环管道底壁
40频率适应单元的整流部
45冷却水导管
45a冷却水供应导管
45b冷却水回流导管
46冷却水管
46a冷却水供应管
46b冷却水回流管
47冷却水歧管
50管道冷却扇
51管道开口
具体实施例方式
现参照附图，描述本发明的优选实施例，其中，在所有的附图中， 使用相似的参考标号指代相似的要件。在以下的描述中，出于解释的 目的，阐述了大量的具体细节，以便于彻底理解本发明。然而显然的 是，不需要这些具体细节也可以实施本发明。
图1显示了应用到氢冷式发电机上的本发明的优选实施例，该发 电机具有装在外壳20、 21的端区21内的绕组端11。套管30穿透外 壳20、 21，提供了从绕组端穿过外壳20、 21壁的电流传导方式。该 穿透穿过壁区37、 39，使得套管端端接在管道36内，该壁区37、 39 在外壳和形成在外壳端区21上的环状管道36之间所共有以限定共用的壁区。如图1所示，这通过使套管30倾斜以便平行于发电机的纵
向轴线而以径向空间高效的方式实现。该倾杀牛可以为偏离垂直的任何
显著角度，即远离径向方向成一定角度，优选大于30°,更优选大于 45°(包括90°),其中，最佳角度是在减小径向尺寸和考虑对机器纵向 尺寸的影响之间的平衡。
在另一个实施例中，保持相同径向空间效率的倾斜，但套管端朝 向外壳主区20倾斜，而不是如图1所示的那样朝向外壳21的一端倾 斜。
优选而言，形成外壳20、 21的一部分的环形管道36保持、容纳、 保护以及提供了一种冷却收集环35的方式，以便从管道向例如端子 板和频率适应单元的整流部40传导电流，该整流部40连接到套管30 和收集环35的各自的端上。优选而言，该管道被覆盖，带有至少一 个开口端51,在该开口端设置有冷却管道扇50，以提供一种吹动冷 却空气穿过开口 51进入管道36的方式。管道36在外壳20、 21上的 位置包括这样的布置，即管道36如图1所示位于形成在外壳20、 21 中的腔室内，使得至少底部39和/或侧壁37与外壳20、 21共用。
在另一个实施例中，管道36至少部分地设置在外壳主区20上， 以便与该外壳区20共有其底壁39的至少一部分。也可以构思出与端 外壳共有至少一个壁以允许套管30穿透的其它布置。
频率适应单元的整流部40包括任意多个合适的半导体装置，该 半导体装置在输入端连接到各套管的端接端上，而在输出端连接到正 极收集环35和负极收集环35上，该收集环安装在位于绝缘隔离件34 上的管道内。这样，整流单元40提供了位于发电机的多个相位和该 对收集环35之间的整流桥。在图3至图5中示出了一些合适装置的 示例，其中图3所示的实施例通过包括一个连接到正的收集环35 上的二极管和另一个二极管连接到负的收集环35上，提供了简单的 整流而不需控制；图4所示的实施例利用纯粹的晶闸管代替二极管， 从而能够在严重干扰的情形下快速切断；以及图5显示了极性的晶闸
7管-二极管布置，当不提供图4中所示实施例的切断性能时，这是一个 较为廉价的备选方案。代替晶闸管，可以使用诸如闸控断开的晶闸管 或绝缘栅双极晶体管的其它合适的半导体元件。任何这样合适的半导 体装置可以进一步或备选地由串联连接的半导体组成，通过例如如图 6所示地进行堆叠，从而提供了串联冗余性。
管道优选除了开口 51之外几乎封闭，在开口51中，通过例如扇 50迫使空气穿过，以便提供用于整流部40和收集环35的冷却空气， 如图6所示。为了进一步补充对整流部40的冷却，如图6所示，优 选提供包括冷却水导管45的冷却水系统，优选地包括穿过管道35的 供给导管45a和回流导管45b。在一个实施例中，冷却装置具有供给 管46a,其连接到冷却水供给管线45a上，以将冷却水引导至连接到 各整流部40上的歧管47。从歧管47,引导冷却水经过整流部40的 元件以冷却整流部，然后经由》支管47和回流管46b而回到冷却水回 流管线45b。冷却水系统还可以适当地构造成用以额外地对壁进行冷 却，以及如果存在的话通过例如冷却水管线45的设计和放置而在管 道36内得到防护。
为了能够更紧凑地设计管道36,管道36的壁37、 38、 39优选由 非磁性钢制成和/或具有对施加到管道36的内壁上的铝或铜进行另外 的导电屏蔽。这P争低了壁37、 38、 39中的涡电流损耗。
虽然在本文中，以-阮作为最实用和最优选的实施例来显示和描述 了本发明，但承认的是能够在本发明的范围内进行变化，本发明的范 围不限于文中所述的细节，而是与所附权利要求的全部范围一致，以 便包括任何以及所有的等同装置和设备。
权利要求
1.一种具有三相或多相的氢冷式发电机，所述发电机包括装入带有绕组(11)的定子(10)的外壳主区(20)；外壳端区(21)；以及容纳在所述外壳端区(21)内的绕组端(11)，所述发电机其特征在于环形管道(36)，其形成在所述外壳端区(21)和/或所述外壳主区(20)上，具有底壁(39)和侧壁(37)，其中，至少一个所述壁与所述外壳端区(21)的壁是共用的；套管(30)，其穿透所述共用壁，朝向发电机的轴线倾斜并具有连接到所述绕组端(11)上的第一端和端接在所述管道(36)内的第二端；频率适应单元的整流部(40)，其位于所述管道(36)内，分别具有连接到各套管的所述第二端上的输入端；以及正极收集环(35)和负极收集环(35)，其分别连接到各所述整流部(40)的输出端上，其中，所述整流部(40)在所述多个发电机相位和所述收集环(35)之间形成整流桥。
2. 根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述倾斜使得 所述套管(30)朝向所述外壳主区(20)倾斜。
3. 根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述管道(36) 的所述底壁(39)的至少一部分与所述外壳主区(20)是共用的。
4. 根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述频率适应 单元的整流部(40)包括一 系列连接的半导体。
5. 根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述频率适应 单元的整流部(40)在所述管道(36)内是水冷的。
6. 根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述管道(36) 具有带有至少一个开口(51)的盖，通过该开口迫使冷却空气经由其穿 过，以便在所述管道(36)内提供空气冷却。
全文摘要
本发明涉及具有频率适应单元的多相发电机。提供了一种具有三相或多相且布局改善的氢冷式发电机。该发电机包括装入带有绕组(11)的定子(10)的外壳主区(20)；用于容纳绕组端(11)的外壳端区(21)。发电机的特征在于环形管道(36)，其形成在外壳端区(21)和/或外壳主区(20)上，具有与外壳端区(21)的壁共用的底壁(39)和侧壁(37)。套管(30)，其穿透共用壁，朝向发电机的轴线倾斜并在连接到绕组端(11)上的第一端处被连接，且在第二端端接在管道(36)内。位于所述管道(36)内的频率适应单元整流部(40)将第二套管端连接到收集环上，因而在发电机的多个相位和收集环(35)之间形成整流桥。
文档编号H02K9/02GK101604883SQ200910147580
公开日2009年12月16日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月13日
发明者A·阿恩特, R·约霍 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司