一种凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构的制作方法

本发明涉及凸极同步电机安全维护技术领域，具体为一种凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构。

背景技术：

凸极同步发电机定子电流由发电机绕组的出线端，经汇流环形引线及机坑母线输出。交变电流通过导体时，产生涡流，由于集肤效应，引起电流集中分布在导体表面薄层内，大容量发电机的铜环电流大，支路数多，特别是在铜环之间距离较小的情况下，还必须考虑邻近效应的影响。

随着发电机容量的增加，发电机的多支路汇流成a、b、c三相，每一支路电流的加大，同时由于邻近效应和集肤效应的影响，汇流环形引线冷却越来越困难。

现有的冷却方式由冷却器出风，经定子机座上端部吹拂汇流环形引线的表面进行冷却，如图1所示。该冷却方式较单一，而且当出现铜环电流大到一定程度时其冷却效果会很不理想。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种冷却效果更好，且可降低汇流环形引线布置难度的凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构。技术方案如下：

一种凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构，包括设置于发电机定子机座旁向汇流环形引线吹冷却空气的发电机空气冷却器，还包括挡风环板和挡风立圈，所述挡风环板为中部开设有通风口的环形平板，其垂直于冷空气流动方向，竖直的设置于向汇流环形引线上方；所述挡风立圈为竖直设置于定子端部线圈上方的环形平板；所述汇流环形引线铜环外侧设有多个冷却介质入口，内侧设有多个冷却介质出口，用于使冷却介质流经汇流环形引线铜环内部。

进一步的，所述冷却介质为由发电机空气冷却器提供的冷却空气，汇流环形引线外侧设置有将冷却空气汇集的集风装置，集风装置的出风口通过多个漏斗型收缩管道分别与所述冷却介质入口连接。

本发明的有益效果是：本发明对汇流环形引线内外表面进行冷却，其内部风道是冷却介质与裸铜直接接触，在相同损耗密度下，使汇流环形引线温度更低；在相同的温度限制下，可以节约汇流环形引线的用铜量；汇流环形引线温度更低时，降低邻近效应和集肤效应的影响，铜管间距可以更近，在一定空间内，更利于降低汇流环形引线的布置难度；冷却空气同时经过定子线圈上端部，使得上端部线圈的温度更低、更均匀，提高绝缘寿命；更充分利用发电机中的冷却介质，降低汇流环形引线和定子线圈端部温度，从而提高发电机效率。

附图说明

图1为现有冷却结构示意图。

图2为本发明凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构的示意图。

图3为本发明中汇流环形引线铜环内外冷却空气和电流流向示意图。

图中：1-挡风环板；2-挡风立圈；3-汇流环形引线；4-定子端部线圈；5-冷却介质出口；6-集风装置；7-金具，8-漏斗型收缩管道；9-发电机空气冷却器；10-发电机定子机座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图2所示，一种凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构，包括设置于发电机定子机座10旁向汇流环形引线3吹冷却空气的发电机空气冷却器9，还包括挡风环板1和挡风立圈2，所述挡风环板1为中部开设有通风口的环形平板，其垂直于冷空气流动方向，竖直的设置于向汇流环形引线3上方；所述挡风立圈2为竖直设置于定子端部线圈4上方的环形平板；所述汇流环形引线3铜环外侧设有多个冷却介质入口，内侧设有多个冷却介质出口5，用于使冷却介质流经汇流环形引线3铜环内部。

本发明的一个实施例为：所述冷却介质为由发电机空气冷却器9提供的冷却空气，汇流环形引线3外侧设置有将冷却空气汇集的集风装置6，集风装置6的出风口通过多个漏斗型收缩管道8分别与所述冷却介质入口连接。汇流环形引线铜环内外冷却空气和电流流向示意图如图3所示。

本实施例的发电机汇流环形引线通风结构包含两条风道，其中一条为发电机在运行时，冷却空气由发电机空气冷却器9出风经发电机定子机座10上端部，经过挡风环板1压缩过风面积，吹拂汇流环形引线3表面，再次经过挡风立圈2压缩过风面积，吹拂发电机端部线圈和绝缘盒后，进入发电机转子；另一条风道，冷却空气由发电机空气冷却器9出风经定子机座上端部，再由集风装置6汇流，通过均匀分布式的漏斗型收缩管道8经冷却介质入口进入汇流环形引线铜环，并流经汇流环形引线3铜环内部，在汇流环形引线内侧冷却介质出口5流出；汇流环形引线内的冷却空气经过定子端部线圈4后和第一条风道的空气汇合后，进入发电机转子。

把经过汇流环形引线3的冷却气体经过挡风环板1增大汇流环形引线周围的风速，可提高其散热系数；把经过汇流环形引线3的冷却气体经过挡风立圈2增大上端部线圈周围的风速，也可提高其散热系数。本实施例的挡风环板1和挡风立圈2同时呈整圆安装。

利用汇流环形引线的前后压力差，由集风装置6汇流，通过均匀分布的漏斗型收缩管道8经进风口进入汇流环形引线铜环内，形成风道，在汇流环形引线内部流动，可以从汇流环形引线3的外表面和内部同时进行冷却；大大提高了冷却效果。

空气由冷却器出风流经定子机座上部，经挡风环板和挡风立圈的作用后，通过空气风道变窄，收缩空气流通面积，增大汇流环形引线周围的风速，增加汇流环形引线外部和定子线圈上端部散热效果；本发明中空气由集风装置汇流，通过均匀分布的漏斗型收缩管道进入汇流环形引线铜环内流动，在其内部空气和汇流环形引线外部空气双重作用下，有效增大汇流环形引线铜环的散热面积，降低汇流环形引线的温度；该内外冷却的通风结构冷却介质与铜直接接触，其冷却效果更好；该结构汇流环形引线在相同的用材时温度更低，节约汇流环形引线的用铜量；由于冷却效果的提高，在相同的温度下，可以降低铜环邻近效应和集肤效应的影响，铜环间距可以更近，在一定空间内更利于汇流环形引线的布置；更充分利用发电机中的冷却介质，降低汇流环形引线和端部线圈温度，从而提高电机效率；该新型冷却结构可适用于采用空气冷却的大型凸极同步发电机、抽水蓄能发电电动机等具有相似通风结构的汇流环形引线的冷却，具有良好的推广及应用价值。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种凸极同步电机汇流环形引线铜环内外冷却结构，包括设置于发电机定子机座旁向汇流环形引线吹冷却空气的发电机空气冷却器，还包括挡风环板和挡风立圈，所述挡风环板为中部开设有通风口的环形平板，其垂直于冷空气流动方向，竖直的设置于向汇流环形引线上方；所述挡风立圈为竖直设置于定子端部线圈上方的环形平板；所述汇流环形引线铜环外侧设有多个冷却介质入口，内侧设有多个冷却介质出口，用于使冷却介质流经汇流环形引线铜环内部。本发明可同时对汇流环形引线内外表面内部进行冷却，冷却效果更好，不仅可节约汇流环形引线的用铜量；且利于降低汇流环形引线的布置难度；同时可使上端部线圈降温更均匀，提高绝缘寿命。

技术研发人员：周芷汀;范镇南;胡清灵;文坤;孔祥熙
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：2018.01.11
技术公布日：2018.05.29