[发明专利]旋转发电机的风冷结构

说明书

本发明涉及一种大容量气体直接冷却旋转发电机，更具体地涉及一种带有适于平衡温度分布的风冷结构的气体直接冷却旋转发电机。

在常规的旋转发电机中，如在日本实用新型的未审公开No.63-83960和No.63-172258中所描述的，从一个风扇排出的冷气体被允许流经一个转子和一个定子，被转子和定子加热的空气被气体冷却器冷却后再一次通向转子和定子。在定子框架上的多个主平板用作在机械上固定定子以及用作分隔风冷区的平板来改变径向风道的风冷方向。相邻主平板之间的部分是一个风冷区，在其中径向风道的风冷方向朝向相同。从风扇送过来的空气通过定子和转子间的一个空气隙在一个区中通过定子的径向风道，通过定子框架和定子之间的一个空间，最后流到气体冷却器。而且，冷却空气部分通过一个风冷通道，被导向另一个区，通过径向风道，流进空气隙，流入直接从风扇流入空气隙的空气中，它在另一个区中再一次通过径向风道，最后到达空气冷却器。

在上述的现有技术中，定子的风冷区由于下述原因被分成多个部分。也即是说，当发电容量的增加允许定子和转子增加轴向长度时，在由一个风冷区形成的被称为是单区的风冷中，通过每个径向风道的空气数量将变得不均匀，这样定子线圈的温度分布也变得非常不平均。这种不平均的产生是由于，当空气从空气隙被分流到每个径向风道或空气从每个径向风道流进空气隙时，由于空气流经空气隙时的流动速度，通过空气损失和静压被大大改变。

因此，定子的风冷区在轴向上被主平板分隔为多个分区，从风扇送来的空气被直接送到这些多个分区中，这样不均匀的气流分布就可以被解决。这种被称为多区的风冷结构的一个目的是解决温度分布不均匀，风冷通道或类似结构被用于此目的，而这又产生了一个问题，定子框架的结构变得复杂并且重量增大。这样发电机的外径加大，重量增大，发电机的造价也就不得不增加。

本发明的第一个目的是提供一个旋转发电机它带有一个风冷结构，尽管发电容量很大，发电机也是外径小，重量轻。

本发明的第二个目的是提供一个带有单区风冷结构的旋转发电机，这个结构具有很大的发电容量和适用于平衡气流分布和温度分布。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，所提供的旋转发电机包括：一个用叠加硅钢片做成的定子；一个安置在定子内圆周中的转子；一个安置在定子外圆周上的定子框架；一个安装在定子框架上的外壳和一个支撑转子的轴承；一个安装在定子框架里的冷却器；一个固定在转子转轴上的风扇，定子的叠装是通过一个风道垫片进行的因而形成一个径向风道，定子包括一个楔子用以固定容纳在定子一个槽中的线圈，这个楔子带有将动态压力转变为静态压力的机构。

根据本发明的另一个方面，提供一个旋转发电机，定子是通过风道垫片叠装起来的从而形成径向风道，并且在定子的一个轴向长度以L_c确定时，径向风道被安置在从定子的两端为L_c/4的范围以内。

根据本发明的又一个方面，提供一个旋转发电机，其中用于将动态压力转变为静态压力的手段是在楔子上靠近径向风道安排的一个突起。根据本发明的一个进一步的方面，提供一个旋转发电机，其中将动态压力转变为静态压力的手段，是在楔子上相对于冷却空气流过定子和转子之间空气间隙的每个径向风道的一个受压侧表面上的突起或凹槽。根据本发明的一个再进一步的方面，提供一个旋转发电机，其中定子框架的形状做成为使径向风道的通风方向可以是从内直径朝向外直径，也可以是从外直径朝向内直径。

图1是根据本发明的一个实施例的一个涡轮发电机结构的透视图。

图2是一个气体涡轮发电机的垂直剖面图。

图3是一个定子的一个径向风道结构的平面视图。

图4是定子的径向风道结构的横向剖面图。

图5是一个定子楔子的透视图。

图6是一个不同的定子楔子的透视图。

图7是另一个不同的定子楔子的透视图。

图8是一个图表显示定子径向风道中沿一个轴向的空气速度的分布。

图9是一个图表显示定子径向风道中沿轴向的温度分布。

图10是一个图表显示冷却风道数量，定子芯厚度和风道垫片高度对线圈温度的影响。

图11是一个图表显示冷却风道的数量和线圈温升之间的关系。

图12是一个图表显示用于一个单区风冷的最佳风道数的范围。

下面将参照图1-12描述本发明的一个实施例。