[发明专利]带有内冷转子绕组的转子

说明书

技术领域

本发明涉及发电机领域。其涉及一种发电机、特别是大功率涡轮发电机的转子，该转子具有设置在转子锻件中的轴向槽，所述轴向槽具有在其中轴向延伸的、分别在转子锻件的端部上相互电连接成一个转子绕组头的导体棒，所述导体棒分别具有两个平行地延伸的轴向冷却通道，其中，每个轴向冷却通道与设置在每个轴向槽下方的、轴向延伸的槽底通道的至少一个入口和在转子锻件的圆周面上的至少一个出口形成一流动路径。

背景技术

为了保证无干扰地运转以及充分利用涡轮发电机的全部输出潜力，大型发电机必须进行冷却，以能够排出在绕组中和转子及定子的铁心中产生的热。通常该冷却是通过一种气态的冷却介质、例如空气或者氢气来实现的。为此，冷却介质必须通过在转子或者定子中的相应的孔或者缝槽来引导，并且接下来在一个冷却器中又被冷却下来。

在转子的有效部分中，冷却介质从两个端部轴向向内地流入到副槽中(副缝槽、槽底通道)并且接着流入到转子导体的相应的孔或者通道中。在接收了从转子排出的热以后，冷却介质径向地在定子与转子之间的气隙中排出，并且然后能够或者沿轴向方向在气隙中或者径向地通过定子铁心中的冷却通道排走。

DE 4011450A1中公开了一种用于涡轮发电机的转子绕组的简单的径向的冷却线路图。冷却气体到转子绕组中的进入是通过一个设置在用于转子绕组的主槽下方的槽底通道来实现的。然后，气体通过绕组导体中的排出孔径向向外地流到转子与定子之间的气隙。按照该冷却线路图，这些径向孔被倾斜地布置。由此在冷却通道的内部应得到更好的冷却条件，并且与纯径向冷却介质流相比冷却效果更好。

其他的冷却线路图描述了一个或者更多个在转子导体内部的内通道的使用。在冷却介质从导体中流出之前，该冷却介质轴向地在确定的距离上流过所述通道。通往或者离开所述轴向的导体段的入口和出口通常通过径向的冷却通道形成，就像由纯径向冷却线路图公开的那样。

在由DE1036370公开的冷却线路图中，每个导体具有一个唯一的轴向冷却通道，其中，冷却介质流过该唯一的通道。在此情况下，冷却介质(通常是空气或者氢气)通过一个为转子绕组设置的主槽下方的槽底通道引导到导体堆。然后，冷却气体与槽底通道中的流动方向相关地、轴向地沿着导体向前和向后流动。在确定距离以后，冷却空气径向地排出到气隙中。

DE 1120575公开了一种类似的冷却线路图，其中，每个导体具有两个轴向的冷却通道，用于冷却介质流过。每个轴向通道以类似于DE1036370中描述的方式延伸。通往每个轴向的冷却介质通道的、径向的气体入口和出口的布置轴向地错位，使得在相邻的冷却通道中得到逆流布置。该逆流冷却线路图用于减少导体内部的温度热点并且接近线匝段的平均温度。

前面描述的冷却线路图存在一些缺点和不足。在轴向的冷却线路图中，热点温度取决于绕组的轴向冷却段的长度。然而该逆流线路图以一种由槽底通道供入的冷却气体流为基础，该冷却气体流的流动方向相反，并且逆流地在几个冷却通道中流动。流动方向的转向公知地导致导体组的下段内部中冷却气体的流速减小。通过邻接的冷却通道中的较强的流动以及(取决于绕组绝缘地)通过径向地将导体组内部的热排出到槽底通道的冷却介质而使该条件的影响减小。

在由EP 1455433A1中公知的冷却线路图中，涡轮发电机的转子的在具有槽底通道的轴向槽中堆叠的导体具有以配对方式平行地布置的轴向冷却通道。冷却气体从槽底通道流入到这些轴向冷却通道中，其中，冷却气体在槽底通道中的预定的流动方向在各个导体的冷却通道中被保持。因此，导体中的冷却气体与槽底通道中的流动方向相关地仅具有一个唯一的向前流动。槽底通道的入口和转子与定子之间的气隙中的出口这样地布置，使得由轴向槽内部的转子绕组给出了多个平行的流动路径。在一个导体内部的相邻的轴向冷却通道的流动路径的进口和出口彼此错位地布置。这种冷却线路图的缺点是，用于热冷却气体的出口相互靠近地位于转子的中部并且导致温度热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种开头所述类型的转子，其具有一种用于转子绕组的改善的冷却线路图，以避免转子内部的温度热点。

为了实现本发明的目的，槽底通道被划分成两个平行延伸的、配置给所属两个流动路径的供给通道，用于将冷却介质以相反的流动方向分开地供入到导体棒中的平行延伸的轴向冷却通道中。