[发明专利]转子端部线匝冷却装置

说明书

本发明涉及大型电动设备如发电机的设计，更准确地说，本发明涉及风冷发电机带绕转子绕组端部线匝区域的一种改进冷却系统。

由于经济原因，由本发明受让人—西屋电气公司—所生产的这种大型、风冷发电机的设计要求是功率密度尽可能大，而且制造简单。

一台发电机的功率密度越高，正常运行时在定子和转子绕组中产生的热量也越多，因此，定子及转子绕组的散热需要，对功率密度水平形成重要约束。

通常，带绕转子绕组端部线匝区域很难得到有效冷却。冷却端部线匝的一种方法是在位于绕组端部线匝间的玻璃纤维隔层上开设通风槽，这样从绕组的侧表面散热。但是，这种通风槽的散热效果是有限的，并且，对于这种功率密度级别的设备，它所提供的冷却也达不到设计人员希望的水平。

显然，在现有技术中迫切需要一种改进方法和系统，对发电机带绕转子绕组的端部线匝区域进行冷却。

因此，本发明的目的是提供一种改进方法和系统，对发电机带绕转子绕组的端部线匝区域进行冷却。

为达到本发明的上述和其它目的，电动设备如发电机的一种改进绕组包括一个第一个导电线带；一个第二个导电线带，它与第一个导电线带相触并叠在第一个导电线带上；一个开于第一个导电线带上的第一个孔；一个开于第二个导电线带上的第二个孔；其中，第一个孔与第二个孔相通，并且，第一个孔和第二个孔相互错开，以使第一个导电线带的一部分叠在第二个孔上，第二个导电线带的一部分叠在第一个孔上，从而，形成了能让冷却剂贯穿第一和第二级线带的阶梯形通道，阶梯形通道与非阶梯形通道相比，有更多的表面可与冷却剂进行热交换。

根据本发明的第二点，电动设备如发电机的一种改进转子绕组端部线匝组件包括一个若干个导电线带的叠层，线带的叠层和各线带的构成和布置使在电动设备转子的端部线匝部分换向；一个开于线带叠层中供冷却剂流通的阶梯形通道，这个阶梯形通道由若干个分别开于各线带上的孔构成，这些孔的定位是使第一个线带上的第一个孔与相邻的第二个线带上的第二个孔相通，并且，第一个孔和第二个孔相互错开，使第一个线带的一部分叠在第二个孔上，第二个线带的一部分叠在第一个孔上，这样，阶梯形通道比非阶梯形通道具有更大的表面可供与冷却剂进行热交换。根据本发明的第三点，电动设备如发电机的一种改进转子端部绕组组件包括一个转子轴；一个若干导电线带的叠层，该线带叠层有一个端部线匝部分，包括一个顶部线带、一个底部线带和若干个叠于顶部和底部线带之间的中间线带；一个在转子轴与底部线带之间限定的空间；这个空间由一块区域隔板分成高压区域和低压区域；和

一个位于线带叠层的冷却剂通道，这个冷却剂通道包括一个入口孔，它限定在与高压区域相邻的底部线带中；若干个分别限定在中间线带中的上行孔，这些中间线带限定在上行通道，上行通道通向顶部线带、并且朝着区域隔板和低压区域方向；

一个位于与低压区域相邻的底部线带上的出口孔；和若干个限定了下行通道的下行孔，下行通道的第一端与上行通道相连，第二端与出口孔相连，借此，冷却剂可从高压区域流向低压区域，从而有效地冷却线带叠层。

根据本发明的第四点，改进冷却特性后的发电机组件可达到更高的功率密度，这种发电机组件包括一个定子；一个安装于定子中的旋转转子，转子有一个转轴；一个由若干个导电线带组成的线带叠层，该线带叠层有一个端部线匝部分，包括一个顶部线带、一个底部线带和若干个叠于顶部和底部线带之间的中间线带；一个在转子轴与底部线带之间限定的空间；这个空间由一块区域隔板分成高压区域和低压区域；和一个限定在线带叠层的阶梯形冷却剂通道，这个阶梯形冷却剂通道包括一个入口孔，它限定在与高压区域相邻的底部线带上；若干个交错的上行孔，它们分别限定在一定的中间线带中，以限定一个上行通道，上行通道通向顶部线带、并且朝着区域隔板和低压区域方向；一个位于与低压区域相邻的底部线带上的出口孔；和若干个交错的下行孔，其限定了一个下行通道，下行通道的第一端与上行通道相连，第二端与出口孔相连，借此，冷却剂可从高压区域流向低压区域，从而有效地冷却线带叠层。

本发明所具有的这些和其它一些优点和新颖特性，在此特别提出，并构成权利要求的一部分。然而，为了更好地理解本项发明、它的优点及其使用目的，须对附图及其所述对象进行说明，附图也构成权利要求的一部分，所述对象是本发明的一个有插图和描述的优选实施例。

图1是一张根据本发明优选实施例构造的发电机组件的局部透视图，图中一部分是简图，其余部分剖开以便图示清楚。

图2是图1所示发电机部分组件的局部剖面图。