大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构的制作方法

本发明涉及一种调相机定子端部水冷循环系统及通风结构，具体涉及一种大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构，属于电气工程技术领域。

背景技术：

调相机作为一种向电网提供无功补偿的装置，对于保障特高压直流输电工程安全稳定运行具有重要意义。

大型调相机在电网电压骤增和凹陷的瞬时，要及时调节转子励磁，向电网吸收或发出无功功率，然后这种瞬时的无功调节使得电枢电流和励磁电流均发生改变，当电流增加时，端部漏磁的磁密相应地增大，会在调相机定子端部各金属结构件中感生出较大的涡流损耗，特别是，当调相机端部采用磁屏蔽时，在分散端部漏磁的同时，其自身电磁损耗增加，以上无论是金属构件还是磁屏蔽中的损耗集中都会对调相机端部构件会带来较强的热冲击，如果调相机端部结构或冷却系统设计不合理，这种热冲击进一步会演化为端部结构件受热变形和机组振动等不可预期的后果，不仅影响调相机的使用寿命还会对高压输电系统带来危害。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提出了一种大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构，打破了传统电机区域性的绕组或铁芯独立水内冷方式，实现了大型调相机定子绕组、定子端部多构件、定子铁芯的串联一体式冷却，及时地将大型调相机瞬时无功补偿过程中端部区域产生的热量带走，解决调相机端部发热问题，提高了调相机定子整体的冷却效力，保障调相机的安全、稳定和可靠运行，开辟了提升大型调相机容量的新途径。

本发明采取的技术手段是：

大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构，包括定子绕组、端部铁芯、齿压板、转轴、磁屏蔽、内压圈、外压圈、机座和外机壳；所述端部铁芯两侧由齿压板压紧，内压圈压装在齿压板上，齿压板外设置磁屏蔽，磁屏蔽外侧由外压圈压紧；端部铁芯周向外部设置两段式机座，机座周向外部设置外机壳，端部铁芯内部设有转轴；

所述大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构还包括定子循环冷却水管、冷却器、端部压风风扇、导风架和端部挡风板；

所述端部压风风扇安装于转轴上，导风架设置在磁屏蔽与端部铁芯上的定子绕组之间，导风架上开设有周向离散的导风架内置诱风沟；磁屏蔽为一种具有磁屏蔽齿和磁屏蔽轭的梳结构，磁屏蔽齿之间形成沿圆周方向通透的磁屏蔽齿间径向通风沟，磁屏蔽轭开设沿圆周离散分布的磁屏蔽轭内通风道；机座壁和端部铁芯之间留有一定间隙，形成边段铁芯轭背部风道；所述外机壳和机座壁之间形成定子背部通风道，端部挡风板设置在机座壁的端部上；

冷却水从入水管流入，流经一端的定子绕组流至另一端的定子绕组，定子循环冷却水管从另一端的定子绕组端部引出，经过冷却器、外压圈、磁屏蔽齿、内压圈和齿压板，进入右侧的端部铁芯内部，通过定子铁芯再经过左侧的端部铁芯、齿压板、内压圈、磁屏蔽齿、外压圈、冷却器，最终从冷却器上的出水管流出，构成调相机端部一体化串联水冷系统。

进一步地：所述定子循环冷却水管在磁屏蔽的磁屏蔽齿部采用交叉换位编织的冷却结构。在调相机端部磁屏蔽齿部采用交叉换位编织的冷却结构可以实现磁屏蔽的均匀冷却，使磁屏蔽齿部温度分布更加均匀，可有效地抑制温差引起的磁屏蔽齿部应力变形，提高整个磁屏蔽的使用寿命。此外，相邻的定子循环冷却水管内冷却水的流动方向相同，避免磁屏蔽齿部交叉换位编织的冷却结构内冷却水发生逆流现象，可提高内冷水系统的供水可靠性。

进一步地：所述磁屏蔽齿间径向通风沟、磁屏蔽轭内通风道、导风架内置诱风沟的出入风口对齐；磁屏蔽轭内通风道和导风架内置诱风沟均为倾斜式风道。如此设置，经过这种特殊的风路规划，使得调相机端部压风风扇压出的冷却风以较捷径的路径和较低的沿程风阻导入到边段铁芯轭背部风道内，冷却风经过定子背部通风道流回至端部，挡风板将端部压风风扇压出的冷却风与流回至端部的冷却风隔离，提高了端部冷却风的利用率。

进一步地：所述导风架内置诱风沟外端向定子铁芯方向倾斜，所述磁屏蔽轭内通风道的外端也向定子铁芯方向倾斜；且导风架内置诱风沟的倾斜角度大于磁屏蔽轭内通风道的倾斜角度。如此设置，更加有利于冷却风的流通。

进一步地：所述磁屏蔽轭内通风道、导风架内置诱风沟均采用不等截面结构，所述磁屏蔽轭内通风道的截面大小沿冷却风在其内的走向逐渐减小，导风架内置诱风沟的截面大小也沿冷却风在其内的走向逐渐减小。如此设置，更加有利于冷却风的流通。

进一步地：所述入水管上安装有入水管阀门，出水管上安装有出水管阀门。

本发明所达到的效果为：

本发明提出大型调相机的定子端部一体化水内冷循环系统，打破了传统电机区域性的绕组或铁芯独立水内冷方式，实现了大型调相机定子绕组、定子端部多构件、定子铁芯的串联一体式水内冷的冷却方式，及时地将大型调相机瞬时无功补偿过程中端部区域产生的热量带走，这种调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构可进一步提升大型调相机的单机容量，避免电网电压波动引起的端部漏磁集中、以及发热引起的端部结构形变、振动等。保障大型调相机的安全、稳定和可靠运行。

调相机端部的磁屏蔽为一种具有磁屏蔽齿和磁屏蔽轭的梳结构，这种屏蔽结构一方面可以高效地疏散端部的寄生漏磁，比传统的大型电机采用的，另一方面，由于梳结构齿与齿之间形成了风道，对大型调相机端部磁屏蔽的冷却有明显的改善、散热能力极大提升。

在调相机端部磁屏蔽齿部采用交叉换位编织的冷却结构可以实现磁屏蔽的均匀冷却，使磁屏蔽齿部温度分布更加均匀，可有效地抑制温差引起的磁屏蔽齿部应力变形，提高整个磁屏蔽的使用寿命。此外，相邻的定子循环冷却水管内冷却水的流动方向相同，避免磁屏蔽齿部交叉换位编织的冷却结构内冷却水发生逆流现象，可提高内冷水系统的供水可靠性。

磁屏蔽齿间径向通风沟与磁屏蔽轭内通风道以及导风架内置诱风沟的出入风口对齐，且磁屏蔽轭内通风道和导风架内置诱风沟均为倾斜式风道，经过上述这种特殊的风路规划，使得调相机端部压风风扇压出的冷却风以较捷径的路径和较低的沿程风阻导入到边段铁芯轭背部风道内，提高了端部冷却风的利用率。同时，磁屏蔽轭内通风道、导风架内置诱风沟采用不等截面结构，更加有利于冷却风的流通。

附图说明

图1为本发明的大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构图；

图2为磁屏蔽结构的放大图。

图中：

1-定子循环冷却水管、2-冷却器、3-端部压风风扇、4-定子绕组、5-导风架、6-端部铁芯、7-齿压板、8-转轴、9-磁屏蔽、10-内压圈、11-外压圈、12-机座壁、13-磁屏蔽齿间径向通风沟、14-磁屏蔽轭内通风道、15-导风架内置诱风沟、16-磁屏蔽齿、17-磁屏蔽轭、18-边段铁芯轭背部风道、19-入水管、20-入水管阀门，21-出水管、22-出水管阀门、23-外机壳、24-端部挡风板、25-定子背部通风道；

图中箭头方向为冷却介质的流向，包括冷却水流向和冷却风流向。

具体实施方式

为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

实施例：参见图1和图2，本实施方式的大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构，包括定子绕组4、端部铁芯6、齿压板7、转轴8、磁屏蔽9、内压圈10、外压圈11、机座和外机壳23；所述端部铁芯6两侧由齿压板7压紧，内压圈10压装在齿压板7上，齿压板7外设置磁屏蔽9，磁屏蔽9外侧由外压圈11压紧；端部铁芯6周向外部设置两段式机座，机座周向外部设置外机壳23，端部铁芯6内部设有转轴8；

所述大型调相机定子端部一体化串联水内冷循环系统及通风结构还包括定子循环冷却水管1、冷却器2、端部压风风扇3、导风架5和端部挡风板24；

所述端部压风风扇3安装于转轴8上，导风架5设置在磁屏蔽9与端部铁芯6上的定子绕组4之间，导风架5上开设有周向离散的导风架内置诱风沟15；磁屏蔽9为一种具有磁屏蔽齿16和磁屏蔽轭17的梳结构，磁屏蔽齿16之间形成沿圆周方向通透的磁屏蔽齿间径向通风沟13，磁屏蔽轭17开设沿圆周离散分布的磁屏蔽轭内通风道14；机座壁12和端部铁芯6之间留有一定间隙，形成边段铁芯轭背部风道18；所述外机壳23和机座壁12之间形成定子背部通风道25，端部挡风板24设置在机座壁12的端部上；

冷却水从入水管19流入，流经一端的定子绕组4流至另一端的定子绕组4，定子循环冷却水管1从另一端的定子绕组4端部引出，经过冷却器2、外压圈11、磁屏蔽齿16、内压圈10和齿压板7，进入右侧的端部铁芯6内部，通过定子铁芯再经过左侧的端部铁芯6、齿压板7、内压圈10、磁屏蔽齿16、外压圈11、冷却器2，最终从冷却器上的出水管21流出，构成调相机端部一体化串联水冷系统。

另外，根据一种实现方式，参见图1和图2可知，所述定子循环冷却水管1在磁屏蔽9的磁屏蔽齿16部采用交叉换位编织的冷却结构。

另外，根据一种实现方式，参见图1和图2可知，所述磁屏蔽齿间径向通风沟13、磁屏蔽轭内通风道14、导风架内置诱风沟15的出入风口对齐；磁屏蔽轭内通风道14和导风架内置诱风沟15均为倾斜式风道。

另外，根据一种实现方式，参见图1可知，所述导风架内置诱风沟15外端向定子铁芯方向倾斜，所述磁屏蔽轭内通风道14的外端也向定子铁芯方向倾斜；且导风架内置诱风沟15的倾斜角度大于磁屏蔽轭内通风道14的倾斜角度。

另外，根据一种实现方式，参见图1可知，所述磁屏蔽轭内通风道14、导风架内置诱风沟15均采用不等截面结构，所述磁屏蔽轭内通风道14的截面大小沿冷却风在其内的走向逐渐减小，导风架内置诱风沟15的截面大小也沿冷却风在其内的走向逐渐减小。

另外，根据一种实现方式，参见图1可知，所述入水管19上安装有入水管阀门20，出水管21上安装有出水管阀门22。

本实施例的一种高效的大型调相机端部冷却方式及通风结构，保证当电网电压发生波动时调相机端部结构具备强健的服役能力，避免电压波动引起的端部漏磁集中，以及发热引起的端部结构形变、抑制振动。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。