敷设于定子通风沟的环状水内冷结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种敷设于定子通风沟的环状水内冷结构。它是在热风区定子径向通风沟中敷设环状水内冷结构，对通风沟中冷却介质进行冷却。环状水内冷结构的内空心腔内部充满冷却水，其作用是冷却由气隙及转子进入定子通风沟中的冷却介质，以达到提高定子绕组及定子铁心冷却效果的目的，同时可降低对电机冷却器的要求。内空心腔设置冷却水入水管和冷却水出水管。工作时，首先关闭出水管，待冷却水充满整个环状水内冷结构后再打开下方出水管，冷却水循环装置、入水管、出水管构成冷却水循环通道，冷却水循环装置进行冷却与循环。该敷设于定子通风沟的环状水内冷结构特别适合应用于百万千瓦级以上全空冷汽轮发电机的冷却。
【专利说明】敷设于定子通风沟的环状水内冷结构
【技术领域】
[0001]本发明属于电机【技术领域】，特别涉及ー种敷设于大型同步发电机或感应电机定子通风沟的环状水内冷结构。
【背景技术】
[0002]兆瓦级以上的大型同步发电机或感应电机其内部均有定子径向通风道，通过径向通风道中的冷却介质把转子侧热量和定子绕组与铁心释放的热量传递到空气中或冷却器上，冷却器对其进行冷却，通过风扇再次把冷却介质送回到电机内部进行电机冷却过程。但是，在大型同步发电机或感应电机中，一方面由于已经对转子进行冷却的冷却介质温度已经较高，同时定子损耗产生的热量使得从定子径向通风沟流出的冷却介质温度再次升高，对冷却器冷却能力要求较高；另ー方面，较高的冷却介质温度对定子绕组散热效果会产生一定的影响。因此，迫切要求对进入定子通风沟中的冷却介质进行冷却，提高定子绕组和铁心的冷却效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决现有大型同步发电机或感应电机定子绕组及铁心温升过高的问题，提供一种敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，通过内空腔水内冷，降低进入定子通风沟中冷却介质的温度，以加强大型同步发电机或感应电机定子的冷却效果。
[0004]本发明采用的技术方案是这样的:
[0005]本发明是应用在大型同步发电机或感应电机上的一种敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，包括环状水内冷结构、入水管、出水管和冷却水循环装置；定子铁心沿轴向分为冷风区和热风区，冷风区和热风区沿轴向交替排列；从冷却器流出的冷却介质经定子轭背部进入定子径向通风沟，直接对定子线圈及定子铁心进行冷却；由气隙和转子汇集的冷却介质进入到热风区的径向通风沟，冷却定子线圈及定子鉄心；所述的环状水内冷结构敷设在热风区定子径向通风沟中，对通风沟中冷却介质进行冷却。
[0006]本发明的有益效果为:
[0007]该结构解决了大型同步发电机或异步电动机定子通风沟内冷却介质温度较高而造成的电机定子线圈和鉄心冷却效果不良的问题，提高了冷却效果。以大型同步汽轮发电机为例，冷却介质冷却转子后进入到定子热风区径向通风沟中的温度可达到55°C甚至更高，其冷却效果随之下降，在定子热风区径向通风沟敷设所述的环状水内冷结构可有效降低通风沟中冷却介质的温度，进而提高定子线圈与铁心的冷却效果，同时可以降低原空气冷却器等级，从而减小成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为环状水内冷结构整体布置示意图。
[0009]图2为环状水内冷结构上半部分局部示意图。[0010]图3为环状水内冷结构下半部分局部示意图。
[0011]图4为环状水内冷结构正视图。
[0012]图5为环状水内冷结构单侧敷设示意图。
[0013]图6为环状水内冷结构具有凸起扰流结构示意图。
[0014]图中标记:
[0015]1-定子铁心；2_冷风区；3_热风区；4_冷却水循环装置；5_环状水内冷结构；5-1-内空心腔；6_入水管；7-转子；8-气隙；9_出水管；10_凸起扰流结构；11_定子线圏。
[0016]图中箭头方向为冷却介质流动方向。
【具体实施方式】
[0017]本发明提供了ー种敷设于大型同步发电机或感应电机定子通风沟的环状水内冷结构，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进ー步说明。
[0018]如图1-图6所示，本发明为一种敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，包括环状水内冷结构5、入水管6、出水管9和冷却水循环装置4。定子铁心I分为多个沿轴向交替排列的冷风区2与热风区3。冷风区2冷却介质流动方向为:从冷却器流出的冷却介质经定子轭背部进入定子径向通风沟，直接对定子线圈11及定子铁心I进行冷却，其流动方向由图中箭头表示。热风区3冷却介质流动方向为:进入转子副槽及位于定子鉄心I和转子7间的气隙8的冷却介质对转子线圈进行冷却后，再进入定子径向通风沟冷却定子线圈11及定子铁心I。气隙8及转子7汇集的冷却介质进入到热风区3的径向通风沟的这部分冷却介质在进入热风区定子径向通风沟时温度已经较高，会影响对热风区3的定子线圈11及定子铁心I的冷却效果。本发明是在热风区3定子径向通风沟中敷设环状水内冷结构5，对通风沟中冷却介质进行冷却。所述环状水内冷结构5为内空心结构，其具有内空心腔5-1。在定子铁心I外侧设有冷却水循环装置4，冷却水循环装置4与内空心腔5-1间由入水管6连通；在内空心腔5-1相对于入水管6的另ー侧设置出水管9，出水管9再连接到冷却水循环装置4。冷却水循环装置4、入水管6、内空心腔5-1、出水管9相连通，构成了冷却水循环通道。冷却水循环装置进行冷却与循环。
[0019]所述的冷却介质包括空气，氢气等可用于作为冷却介质的气体。
[0020]在电机运行前，首先打开入水管6，关闭出水管9，待整个内空心腔5-1充满冷却水后，再打开出水管9。所述的环状水内冷结构5的外壁由不导磁的0.2-0.5_薄铝片叠压而成，可有效减小定子通风沟中漏磁场在所述环状水内冷结构5中感生涡流造成的损耗。所述环状水内冷结构5齿顶部分切削成梯形形状，可减小冷却介质进入定子通风沟时的流体阻カ损失。所述环状水内冷结构5也可仅敷设于定子热风区3通风沟单侧(如图5所示)，可減少冷却水管及其接ロ的数量。所述环状水内冷结构5的外壁可布置凸起扰流结构10(如图6所示)，以增大定子通风沟内冷却介质与内空心腔5-1的接触面积，增强对通风沟内冷却介质的冷却效果，同时可以提高定子通风沟内冷却介质的紊流程度。
[0021]该敷设于定子通风沟的环状水内冷结构特别适合应用于百万千瓦级以上全空冷汽轮发电机的冷却。
[0022]实施例1:
[0023]结合图1至图4说明本实施例。[0024]定子热风区3通风沟中敷设环状水内冷结构5，其外壁由0.2-0.5mm薄铝片叠压而成，齿顶部分切削成梯形形状，内部为空心腔5-1，其上方连接入水管6，下方连接出水管9，入水管6与出水管9与冷却水循环装置4连接，构成冷却水循环通道，在电机运行前，首先打开入水管6，关闭出水管9，待冷却水充满整个内空心腔5-1后，再打开出水管9，内空心腔5-1中的循环冷却水对定子通风沟中的冷却介质进行冷却。
[0025]实施例2:
[0026]结合图5说明本实施方式，本实施例与实施例1的区别在于:所述环状水内冷结构5仅敷设于定子热风区径向通风沟单侧，由此，定子径向通风沟中只有ー组入水管6和出水管9。
[0027]实施例3:
[0028]结合图6说明本实施方式，本实施例与实施例1的区别在于:所述环状水内冷结构5的外壁上交替排列圆形凸起扰流结构10，该结构可不仅可增大定子通风沟内冷却介质与空心腔5-1内冷却水的接触面积，同时可以增强定子通风沟内冷却介质的紊流程度，增强其冷却定子线圈及铁心的能力。
【权利要求】
1.一种敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:包括环状水内冷结构(5)、入水管(6)、出水管(9)和冷却水循环装置(4);定子铁心(I)沿轴向分为冷风区(2)和热风区(3);冷风区(2)和热风区(3)沿轴向交替排列；从冷却器流出的冷却介质经定子轭背部进入定子径向通风沟，直接对定子线圈(11)及定子铁心(I)进行冷却；由气隙(8)和转子(7)汇集的冷却介质进入到热风区(3)的径向通风沟，冷却定子线圈(11)及定子铁心(I);所述的环状水内冷结构(5)敷设在热风区定子径向通风沟中，对通风沟中冷却介质进行冷却。
2.根据权利要求1所述的敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:所述的环状水内冷结构(5)为内空心结构，其具有内空心腔(5-1);冷却水循环装置(4)设置在定子鉄心(I)外侧；冷却水循环装置(4)与内空心腔(5-1)间由入水管(6)连通；在内空心腔(5-1)相对于入水管(6)的另ー侧设置出水管(9)，出水管(9)再连接到冷却水循环装置(4);冷却水循环装置(4)、入水管(6)、内空心腔(5-1)、出水管(9)相连通，构成了冷却水循环通道。
3.根据权利要求1所述的敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:所述的环状水内冷结构(5)外壁由不导磁的0.2-0.5mm薄铝片叠压而成，以有效减小定子通风沟中漏磁场在所述结构中感生涡流造成的损耗。
4.根据权利要求1所述的敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:所述的环状水内冷结构(5)齿顶部分切削成梯形形状，以减小冷却介质进入定子通风沟时的流体阻カ损失。
5.根据权利要求1所述的敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:所述的环状水内冷结构(5)仅敷设于定子热风区(3)通风沟单侧，以減少冷却水管及其接ロ的数量。
6.根据权利要求1所述的敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:所述的环状水内冷结构(5)上布置凸起扰流结构(10)，以增大定子通风沟内冷却介质与内空心腔(5-1)的接触面积，同时可以提高定子通风沟内冷却介质的紊流程度。
7.根据权利要求1所述的敷设于定子通风沟的环状水内冷结构，其特征在于:所述的冷却介质包括空气，氢气等用于作为冷却介质的气体。
【文档编号】H02K9/197GK103595189SQ201310544376
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】李伟力, 张书宽, 王立坤, 焦晓霞, 周封 申请人:北京交通大学