[发明专利]一种交流励磁变速发电机的流场结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流励磁变速发电机的流场结构。

背景技术

常规发电机只能在额定同步转速下运行，机组转速固定不变，任何条件下发电机都必须恒速运行。当发电机负载或原动机输入突然引起发电机转速变化时，不可避免地会引起发电机功率角的摆动，造成发电机的输出电流、功率振荡，甚至引起运行不稳定，采用交流励磁变速发电技术是解决上述问题的理想途径。

由于变速发电机具有定速发电机无可比拟的优越性和广阔的应用前景，许多国家如前苏联、日本和德国等都对交流励磁变速发电机进行了广泛的研究，并逐步在工业领域中得到了应用。我国对变速发电机的技术研发起步较晚，只有哈电集团发电设备国家工程研究中心在新疆人民电站开发了一台6.5MW可变速抽水蓄能发电电动机。

变速机组与定速机组相比，对流场结构的设计存在诸多难点，合理地设计变速机组的流场结构，可以降低冷却空气在流动区域间的局部损失和各流动区域的沿程损失，保证各流动区域空气流量的合理分配，同时尽可能地减小漩涡，降低通风损耗。只有为变速机组设计合理的流场结构才可以使冷却空气带走足够的损耗热，满足电机各部位的冷却需求，保证变速机组长期安全的稳定运行。.

发明内容

本发明的目的是为交流励磁变速发电机提供一种冷却效果好、经济性能高的流场结构。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种交流励磁变速发电机的流场结构，由转子中心体、转子支架、支架围板、支架L筋、转子铁心、转子通风沟、转子线圈、转子铁心压板、转子端部线圈支架、挡风板、定子机座、定子铁心、定子通风沟、下风道、定子线圈、集电环、冷却器、立筋环板、基础、上机架和上风道组成，其中转子支架焊接在转子中心体上，支架围板焊接在转子支架的轴向侧表面上，支架L筋焊接在转子支架的外圆表面，转子铁心与转子通风沟沿轴向相间布置，而且内圆都开有鸽尾槽，转子铁心和转子通风沟与支架L筋通过键紧固在一起，转子线圈安装在转子铁心与转子通风沟的外圆槽中，将拉紧螺杆穿过转子铁心、转子通风沟和转子铁心压板的圆孔，使各部件变为一个整体，转子端部线圈支架通过螺杆固定在转子铁心压板上，定子铁心与定子通风沟沿轴向相间布置，而且通过鸽尾筋固定在定子机座上，定子线圈安装在定子铁心与定子通风沟的内圆槽中，集电环通过绝缘螺杆固定在定子机座的上环板，冷却器均布安装在定子机座的外表面上，而且冷却器高度大于定子铁心长，在定子机座各立筋间焊接立筋环板，在指定的立筋环板上开有出风孔，上机架与定子机座通过螺栓把合，整个定子机座通过螺栓固定在基础上，上下两个挡风板分别悬挂在上机架和固定在基础上，下风道是在每个冷却器正下方的基础上开设截面积是长方形的地道，上机架的空腔即是上风道。

技术效果

当交流励磁变速发电机在某一转速运行时，一部分冷却空气在转子支架、转子铁心旋转产生的风扇作用下进入转子支架，经过转子通风沟、气隙、定子通风沟、定子铁心背部后通过冷却器，还有一部分冷却空气在转子端部线圈旋转产生的风扇作用下经过转子端部线圈支架、转子端部线圈，同气隙缝隙处的漏风一起先后经过定子端部线圈与定子端部线圈旁侧组成的并联过风区域和集电环与集电环旁侧组成的并联过风区域后，再经立筋环板出风孔通过冷却器，两部分冷却空气在风洞内混合，重新经过上风道和下风道进入转子支架和转子端部线圈支架，构成密闭自循环，冷却空气在整个流动的过程中与电机各发热部件进行热交换，带走各发热部件的损耗热，确保电机各发热部件温度在安全范围内。

变速机组的转子端部线圈高速旋转产生压头，等同于离心风扇，为了避免在转子端部线圈附近形成较大漩涡设计了挡风板，降低了没有被有效利用的空气流量，从而降低了通风损耗，提高电机效率。

在立筋环板上开出风孔不但可以解决在定子机座顶层和底层环板开孔导致应力集中的问题，还可以增加冷却器的有效高度，使冷却水带走更多的损耗热，降低冷却空气的温度，更有利于电机冷却。优化立筋环板出风孔的尺寸可以使冷却定子本体线圈和定子端部线圈的空气流量分配合理，定子线圈沿轴向的温度分布均匀。

本发明的一种交流励磁变速发电机的流场结构已通过模型试验的方式得到了论证，这种流场结构不但完全可以满足变速发电机组的冷却需求，而且有效地减小了漩涡，降低了通风损耗，提高了电机效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式.