CN101098097A

CN101098097A - 旋转电机

Info

Publication number: CN101098097A
Application number: CNA2007101263733A
Authority: CN
Inventors: 加幡安雄; 山下胜也; 谷山贺浩; 德增正; 垣内干雄; 松山浩二
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: CN101098097B; EP1873893A3; EP1873893A2; US20080012437A1; JP4982119B2; EP1873893B1; JP2008011641A; US7602089B2

Abstract

一种旋转电机，其包括容纳在封闭型框架中的定子、转子和转子风扇。冷却气体通过转子风扇在框架中循环，并且在与定子、转子热交换后变热，且由空气冷却器冷却。热泵适于利用冷却水或周围空气作为高温热源而利用液体冷却剂作为低温热源。提供液体冷却剂循环系统，以用于供应液体冷却剂给气体冷却器的热交换部。液体冷却剂由热泵冷却并通过冷却剂循环系统供应给气体冷却器的热交换部。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，例如气冷发电机。更具体地，本发明涉及一种具有增强冷却效果的旋转电机。

背景技术

图19示例性地示出了一种封闭型旋转电机的冷却系统。

参照图19，附图标记“1”表示一种封闭型旋转电机，其典型是布置在封闭型框架2中的涡轮发电机。电机1包括定子3，其包括环形定子铁芯3_-1和容纳在定子铁芯3_-1的槽中的定子线圈3_-2。电机1还包括转子4，该转子4具有缠绕其周围的场线圈(未示出)且相对定子铁芯3_-2同心布置，其其间具有气隙。电机1包括转子风扇5，其安装到转子4的轴的端部；以及气体冷却器6，其布置在定子3的后面(在图的上方)。

诸如空气或氢气等冷却气体7被容纳在封闭框架2中并且由转子风扇5驱动按照箭头8和9指示的方向流动、循环，从而冷却定子3和转子4。已经变热的冷却气体7接着被气体冷却器6冷却。

尽管旋转电机1中的冷却气体7的流动路径在图19中以简化的方式被示例性的示出，但是如日本专利申请特开公报No.2001-29806中的图12和图13所示，由于定子铁芯3_-1被气体导引盘分为气体供给部和气体排出部，因此实际的气体流动路径是复杂的。

上述气体冷却器6设置有一般使用翅片管制成的热交换管13。当大约30-40℃的冷却水从主冷却水系统10供给到热交换管13中时，冷却气体7被冷却到40-50℃。在图19中，附图标记“11”表示冷却水系统的供应口，而附图标记“12”表示冷却水系统的排放口。尽管图19的示意图只示出了单个气体冷却器6，但通常是多个气体冷却器串联、并联或串并联布置。尽管通常使用自来水作为冷却剂，但是在特定环境下，也可以选择性地使用防冻液、河水、海水或者一些其他的液体冷却剂。因此，这里的冷却水指的是主要的冷却水。

尽管驱动容纳在封闭框架2中的冷却气体7进行流动、循环来冷却上述冷却系统中的定子3和转子4，但是这种冷却系统在旋转电机1是大容量电机时可能不够用。那么，除了上述冷却系统以外，还采用水冷定子线圈系统。在水冷定子线圈系统的情况下，旋转电机的定子线圈3_-2包括中空的导体并且使冷却剂在定子线圈3_-2的中空部分流动，以便直接冷却定子线圈3_-2(参见日本专利申请特开平公报No(平)11-98767)。图20示例性地示出了采用水冷定子线圈系统来冷却定子线圈的布置。该布置将在下文中描述。

在旋转电机另外具有水冷定子线圈系统的情况下，冷却气体7被驱动以在电机中流动、循环，从而冷却电机中除了定子线圈3_-2以外的部件。这样，冷却气体7的循环路径和热传递路线的布置和主冷却水系统10的结构就类似于图19中示例性示出的布置和结构。因此，气体冷却器6和指示冷却气体7流动的箭头8、9未在图20中示出。

纯水被作为冷却剂流入定子线圈38，该定子线圈38在具有水冷定子线圈系统的旋转电机中是通电的，这是因为纯水高度电绝缘。尽管纯水由包括纯水生产设备、纯水储存槽和循环泵的纯水供应系统36供应，但在图20中没有示出。

参照图20，纯水由布置在纯水供应系统36中的循环泵(未示出)加压并通过收集管，例如一个集流管，供给旋转电机1中的定子线圈38。接着，其在定子线圈38中沿轴向流动，从而直接冷却定子线圈38。将由于冷却定子线圈38而被加热的纯水收集在收集管中，例如另一个集流管，并被排出到旋转电机1的外部。接着，其与冷却水进行热交换而在纯水冷却器37中被冷却，以便准备再次流到纯水供应系统36进行循环。

因为线圈绝缘的热限，因此所考虑类型的旋转电机的定子线圈3_-2和转子线圈的温度上限被严格限定。

另一方面，已经按照图19中的箭头9所指示方向在气体冷却器6中进行热交换的冷却气体7的温度受到供应到气体冷却器6的冷却水的温度的影响。由于正被供应的冷却水的温度可能根据电机而变化，因此定子线圈3_-2和其他部件允许的温升也随电机的不同而变化。这样，就存在一个问题，即，必须针对每个旋转电机来设计冷却气体的尺寸和流率。

另外，在相同设计的旋转电机被施加不同的冷却水温度时，就存在一个问题，即，当实际供应的冷却水的温度高于冷却水的设计温度时，由于温度限制，因此旋转电机的输出会被限制，反之，当实际供应的冷却水的温度低于冷却水的设计温度时，则不得不应用不必要大的旋转电机。

另外，由于旋转电机一般被设计为在设计点处达到最高效率，因此就存在一个问题，即，当其被驱动而在不同于设计温度的冷却水温度下运行时，旋转电机的效率下降。

考虑到上述情况，为此，本发明的目的是提供一种旋转电机，可以驱动该旋转电机使其在供应到其气体冷却器的冷却水的温度变化时运行，并且在旋转电机主体具有相同设计的情况下，该旋转电机可适用于冷却水的不同条件和具有相同设计的旋转电机主体的宽的容量范围，并且还能够响应电机的运行条件而高效运行。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种旋转电机(1)，其包括容纳在封闭型框架(2)中的定子(3)、转子(4)和若干个转子风扇(5)，并且适合通过转子风扇(5)来冷却在框架(2)中因循环而变热的冷却气体(8、9)并通过气体冷却器(6)与定子(3)和转子(4)进行热交换，特征在于，电机(1)包括：热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用第二冷却剂(15)作为低温热源(20)；以及第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应第二冷却剂(15)给气体冷却器(6)的热交换部，其中第二冷却剂(15)由热泵(18)冷却并通过第二冷却剂循环系统(14)供应到气体冷却器(6)的热交换部。

根据本发明的一个方面，提供了一种旋转电机(1)，其包括容纳在框架(2)中的定子线圈(38)、转子(4)和若干个转子风扇(5)，并且适合通过使纯水流过定子线圈(38)来进行冷却，特征在于，电机(1)包括：纯水供应系统(36)，其用于供应纯水到定子线圈(38)中；纯水冷却器(37)，其用于冷却纯水；热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用第二冷却剂(15)作为低温热源(20)；以及第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应第二冷却剂(15)给纯水冷却器(37)的热交换部，其中第二冷却剂(15)由热泵(18)冷却并被供应到纯水冷却器(37)的热交换部。

根据本发明的一个方面，提供了一种旋转电机(1)，其包括容纳在框架(2)中的具有定子线圈(38)的定子(3)、转子(4)和转子风扇(5)，并且适合通过使纯水流过定子线圈(38)来进行冷却，特征在于，电机(1)包括：热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用纯水作为低温热源(20)；以及纯水供应系统(36)，其用于供应纯水到定子线圈(38)中，其中纯水由热泵(18)冷却并供应给定子线圈(38)。

附图说明

图1是根据本发明的旋转电机的第一实施例的示意图；

图2是根据本发明的旋转电机的第二实施例的示意图；

图3是根据本发明的旋转电机的第三实施例的示意图；

图4是根据本发明的旋转电机的第四实施例的示意图；

图5是根据本发明的旋转电机的第五实施例的示意图；

图6是根据本发明的旋转电机的第六实施例的示意图；

图7是气体冷却器的示意图；

图8是根据本发明的旋转电机的第七实施例的示意图；

图9是根据本发明的旋转电机的第八实施例的示意图；

图10是根据本发明的旋转电机的第九实施例的示意图；

图11是根据本发明的旋转电机的第十实施例的示意图；

图12是根据本发明的旋转电机的第十一实施例的示意图；

图13是根据本发明的旋转电机的第十二实施例的示意图；

图14是根据本发明的旋转电机的第十三实施例的示意图；

图15是根据本发明的旋转电机的第十四实施例的示意图；

图16是根据本发明的旋转电机的第十五实施例的示意图；

图17是根据本发明的旋转电机的第十六实施例的示意图；

图18是根据本发明的旋转电机的第十七实施例的示意图；

图19是公知旋转电机的基本结构的示意图；以及

图20是水冷定子线圈冷却系统的基本结构的示意图。

具体实施方式

现在，参照示出本发明的旋转电机的优选实施例的附图来更加详细地描述本发明。在全部附图中，相同的附图标记分别表示相同的部件，并省略重复的介绍。

第一实施例

图1是根据本发明的旋转电机的第一实施例的示意图。

[结构]

在上面参照图19所述的传统旋转电机中，主冷却水10L(为了方便起见，在下文中将其称为第一冷却剂)流入气体冷却器6的冷却管13，从而对冷却气体7进行冷却。在本实施例中，连接第二冷却剂循环系统14，所述第二冷却剂循环系统14用于循环作为媒介冷却剂的液体冷却剂，例如冷却水。该媒介冷却剂相对于气体冷却器6的冷却管13中的第一冷却剂10L独立制备。热泵18插入在第二冷却剂循环系统14和第一冷却剂系统10之间。第二冷却剂15通过热泵19冷却。

由于热泵18的基本原理众所周知，所以下面对其简要描述。蒸发器和冷凝器分别布置在低温热源侧和高温热源侧，并且膨胀阀和压缩机布置在连接他们的管路上，从而使诸如氟氯化碳(CFC)、铵(ammonium)或者二氧化碳等作动冷却剂流动。这样，当液态工作流体在蒸发器中和低温热源进行热交换时，低温热源由于热量从低温热源中汲取(失去)而被冷却。然后，在工作流体通过压缩机压缩并通过冷凝器冷凝而将热量释放给主冷却水，即高温热源时，该工作流体变为液体。

关于本实施例，作为第一冷却剂工作的上述主冷却水10L是高温热源19，而作为第二冷却剂工作的独立冷却水15，即媒介冷却剂是低温热源20。这样，热泵18从第二冷却剂15汲取热量，并提供热量给第一冷却剂10L。流过第二冷却剂循环系统14的第二冷却剂15由于热泵汲取热量而被冷却。

本实施例中的热泵18就是所谓的水冷型热泵，其适合用水冷却作动介质的冷凝热。可选地，热泵18可以是气冷型，其适合用空气冷却作动介质，这将在下文参照其他实施例进行描述。于是，主冷却水10L被空气替代。热泵18可以是制冷器。

上述第二冷却剂循环系统14包括：贮存器17，其储存第二冷却剂15；供应管P1，其用于连接贮存器17和冷却管13的入口，即气体冷却器6的热交换部的入口；循环泵16，其布置在供应管P1的中间以使第二冷却剂15循环；热泵18的蒸发器18_-20；以及返回管P2，其连接冷却管13的出口、热泵18的蒸发器18_-20和贮存器17。

另一方面，第一冷却剂循环系统10包括用于供应主冷却水10L的冷却水源(未示出)、热泵18的冷凝器18_-19以及连接冷却水源和冷凝器18_-19的管P0。包括流率控制阀的各种阀通过法兰连接到第一冷却剂系统10的管P0和第二冷却剂循环系统14的管P1、P2。然而，这些阀没有示出，并且图1仅显示了流动路线，这是因为这些阀不直接涉及本发明。

循环泵16紧接在图1中的贮存器17的下游侧布置。然而，循环泵16的布置位置不局限于此，并且可以选择地布置在第二冷却剂循环系统14的任何位置。例如，循环泵16可以布置在返回管P2上。在图1的布置中，第二冷却剂15从单个第二冷却剂循环系统14供应到单个气体冷却器6。然而，也可以选择布置串联、并联或串并联的多个气体冷却器。于是，第二冷却剂15从单个第二冷却剂循环系统14供应到多个气体冷却器。

虽然图1中没有显示，但是诸如冷却塔等冷却设备可以布置在第一冷却剂系统10上，以便形成循环回路。可选择地，第一冷却剂系统10可以构造为开放系统，其使用河水或者海水，并由此不用使水循环。另外，第一冷却剂系统10在结构上和常规系统相同。

[操作]

现在，将在下面描述具有上述结构的本实施例的操作。

储存在贮存器17中的第二冷却剂15被循环泵16加压。然后，将第二冷却剂15经由供应管P1供应给冷却管13，即气体冷却器6的热交换部。冷却气体7被布置在旋转电机1的轴端上的转子风扇5吹动。冷却气体7冷却定子3和转子4，并且在被提供给其中布置气体冷却器6的冷却管13的空间部之前变热，如箭头8所示。冷却管13附近的冷却气体7被冷却，接着驱动所述被冷却的冷却气体7以使其按照箭头9所示方向进行循环以再次冷却定子3和转子4。

同时，供应到气体冷却器6的冷却管13的第二冷却剂15与变热的冷却气体7进行热交换，接着将其作为低温热源20经由返回管P2提供给热泵18的蒸发器18_-20。另一方面，冷却水，即第一冷却剂，经由布置在第一冷却剂系统10的管P0一端的冷却水供应口11被供应到热泵18的冷凝器18_-19。

由于热泵18的运行，蒸发器18_-20供应的作为低温热源20的第二冷却剂15失去热量而变冷，接着被注入贮存器17。利用第二冷却剂15因热泵18的运行而失去的热量对冷却水，即第一冷却剂进行加热，将冷却水从冷却水排放口12排出，接着由冷却塔(未示出)冷却，从而循环到热泵18的冷凝器18_-19，或者不再循环而将其排放到河中等。

这样，第二冷却剂15，即气体冷却器6的冷却剂由于热泵18的运行而被冷却。因此，与采用第一冷却剂作为气体冷却器6的冷却剂的常规技术相比，可以提高气体冷却器6的冷却性能。于是，作为结果，可以增强冷却旋转电机1的部件(例如，定子线圈3_-2)的效果，而不需改变旋转电机1的设计和结构。

现在，将在下面描述本实施例的特定优点。

例如，假定将旋转电机设计为在特定条件下运行，所述特定条件包括：冷却水的温度为30℃；由气体冷却器6冷却的、如图1中的箭头9所示的冷却气体7的温度是40℃；以及定子线圈3_-2的温度上限是110℃。旋转电机所具有的部件的温度受例如转子线圈而不是定子线圈的限制。然而，本实施例将按照定子线圈的温度来描述，这是因为本发明的优点基本保持不变。

还假定：引入用于旋转电机1的冷却水的温度是40℃，即高于设计温度10K。在常规技术情况下，由于旋转电机1中由图1中的箭头9所示的冷却气体7与冷却水热交换，其温度将基本升高冷却水的温差(10K)，变为50℃。另外，由于定子线圈3_-2由温度为50℃的冷却气体7冷却，因此其温度也将基本升高冷却水的温差(10K)。于是，作为结果，定子线圈3_-2的温度将会变为120℃。

因为其绝缘的耐热温度，定子线圈3_-2的温度上限不能超过110℃。因而，当定子线圈3_-2的温度为120℃时，旋转电机不能运行。因此，需要重新设计旋转电机1，以便使旋转电机1在第一冷却剂(冷却水)10L的温度比设计温度30℃高10K的情况下可以运行。

另一方面，在本实施例中，旋转电机1可以设计为使得选择冷却水作为第二冷却剂15的介质，将气体冷却器6的设计流率用作第二冷却剂循环系统14的循环流率，并且热泵18排出的第二冷却剂的温度为30℃，那么可以由温度为50℃的冷却水得到第二冷却剂的温度为30℃。于是，可以通过供应得到的30℃的第二冷却剂15给气体冷却器6的冷却管13来使旋转电机1工作，而不需改变旋转电机1的设计和结构。因而，电机1可以运行在旋转电机1中的低温冷却气体的温度为40℃而定子线圈的温度上限为110℃的条件下。

另外，当将热泵18排出的第二冷却剂15的温度设计为低于30℃时，可以进一步降低定子线圈3_-2的温度。例如，当将热泵18排出的第二冷却剂15的温度设计为10℃时，可以使低温冷却气体的温度和旋转电机1中的定子线圈的温度分别基本等于20℃和90℃。由于旋转电机的一些部件在旋转电机的运行温度高时迅速退化，因此可以通过降低运行温度来提高旋转电机的可靠性。

另外，在这些条件下，可以提高输出功率水平，直到定子线圈的温度达到上限(110℃)。这样，可以扩展具有相同设计的旋转电机的可应用容量区。

另一方面，通过修改转子风扇5的设计，可以将旋转电机1中的冷却气体7的循环流率减小到对应于定子线圈的温度上限(110℃)的水平，从而减小在封闭型框架2中循环的冷却气体7的流率。这样，可以提高旋转电机1的效率，这是因为循环冷却气体7所需的功率减少了。通常，循环冷却气体所需的功率与气体流率的立方成正比例地变化。因此，特别是当旋转电机具有气冷型时，旋转电机的效率可以获得显著的提高。

另外，当第二冷却剂15的设计温度低于30℃，可以减少第二冷却剂的循环流率，以便使旋转电机1中的低温冷却气体的温度等于设计温度40℃。那么，可以减少第二冷却剂循环系统14中的循环泵16的功率。

[优点]

如上所述，在本实施例中，第二冷却剂15，即气体冷却器6中的冷却剂由热泵18冷却。因此，与将第一冷却剂(冷却水)10L用作气体冷却器6的冷却介质的常规技术相比，可以提高气体冷却器6的冷却性能。于是，作为结果，可以扩展旋转电机的应用容量范围，并提高旋转电机的可靠性。

上面，在不改变旋转电机的设计的实例方面，描述了本发明的优点，以便强调本发明能够适用于现有旋转电机的事实。通过设计气体冷却器6以便使用预先冷却的第二冷却剂15，可以提供缩小体积的高效旋转电机。

尽管在本实施例中提供了贮存器17来储存第二冷却剂15，但是如果管的总长足够长并且可以确保足够数量的冷却剂用于第二冷却剂循环系统，则可以省略贮存器17。

对于设计气体冷却器6来讲，常规技术需要考虑由冷却介质的污染而造成的气体冷却器6的性能随时间的退化。在本实施例的另一方面，供应给气体冷却器6的第二冷却剂15工作在独立于第一冷却剂系统10的封闭循环系统中，可以减少气体冷却器6的性能随时间的退化，并由此可以设计相对现有技术更小型的气体冷却器6。

另外，在本实施例中，第二冷却剂循环系统14独立于第一冷却剂系统10。因此，可以选择不同于第一冷却剂(主冷却水)10L的液体冷却剂作为第二冷却剂15。还有另外，在本实施例中，可以容易管理第二冷却剂15的质量，从而可以减少气体冷却器6的性能随时间的退化。不必要选择和第一冷却剂(主冷却水)相同的冷却介质作为第二冷却剂15。

第二实施例

图2是根据本发明的旋转电机的第二实施例的示意图。

[结构]

本发明的第二实施例的特征在于，第一实施例中的第二冷却剂循环系统14在本实施例中被部分改变，其被分成两个循环系统21和22。

更具体地，第一系统21是气体冷却器循环系统21，其中：储存在贮存器17中的第二冷却剂15经由循环泵16a和供应管P1导入气体冷却器6的冷却管13，并且第二冷却剂15在其经由返回管P2返回贮存器17之前在冷却管13中与高温冷却气体8进行热交换。第二系统22是热泵循环系统22，其中：储存在贮存器17中的第二冷却剂15通过布置在供应管P3处的循环泵16b供应给热泵18的蒸发器18_-20，接着经由返回管P4返回贮存器17。除此之外，第二实施例的结构与第一实施例的结构相同。

气体冷却器循环系统21被设计为通过循环泵16a并经由供应管P1和返回管P2使第二冷却剂15在贮存器17和气体冷却器6之间循环。热泵循环系统22被设计为通过布置在供应管P3上的循环泵16b、返回管P4使第二冷却剂15在贮存器17和热泵18的蒸发器18_-20之间循环，其中返回管P4相对于供应管P1和返回管P2独立布置。循环泵16b紧接相对于图2中的贮存器的下游布置。气体冷却器循环系统21的循环泵16a和热泵循环系统22的循环泵16b设计成相对于彼此独立驱动。

[操作]

现在，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

储存在贮存器17中的第二冷却剂15供应到气体冷却器6和热泵18的蒸发器18_-20，接着分别经由气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22返回贮存器17。

更具体地，在气体冷却器循环系统21中，第二冷却剂15的压力被循环泵16a升高，然后将被加压的第二冷却剂15经由供应管P1供应到气体冷却器6。第二冷却剂15在此与高温冷却气体8热交换。接着，经由返回管P2回到贮存器17。

另一方面，在热泵循环系统22中，第二冷却剂15的压力被循环泵16b升高，然后将被加压的第二冷却剂15经由供应管P3供应给热泵18的蒸发器18_-20。然后，第二冷却剂15由于热泵18的运行而失去热量，从而在其返回贮存器17之前变冷。利用热泵18的运行而使第二冷却剂15失去的热量对冷却水，即第一冷却剂加热，接着将其从冷却水排放口12排出。

注意：通过调节两个第二冷却剂循环系统之一的流率，可以调节贮存器17中的第二冷却剂15的温度，其中所述两个第二冷却剂循环系统包括气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22。

[优点]

在图1所示的第一实施例中，将被冷却到热泵18的蒸发器18_-20的出口温度的第二冷却剂15储存在贮存器17中，接着将其供应到气体冷却器6的冷却管13。因此，必须这样设计第一实施例，使得供应给气体冷却器6的第二冷却剂的温度和热泵18的蒸发器18_-20的出口温度基本相等，并且第二冷却剂的流率保持不变。

然而，在第二实施例中，可以独立调节流过气体冷却器循环系统21供应给气体冷却器6的第二冷却剂15的流率和流过热泵循环系统22供应给热泵18的第二冷却剂15的流率。因此，每个设备的设计流率可以自由选择。另外，通过调节流过两个第二冷却剂循环系统21、22中的一个的第二冷却剂15的流率，可以自由选择贮存器17中的第二冷却剂15的温度。这样，作为结果，放宽了对每个设备的设计条件的选择，从而可以有效地设计实施例。除此之外，本实施例具有类似于图1的实施例的优点。

第三实施例

图3是根据本发明的旋转电机的第三实施例的示意图。

[结构]

本发明的第三实施例的特征在于，第二实施例中的第二冷却剂循环系统14在本实施例中被部分改变。更具体地，气体冷却器循环系统21的供应管P1和热泵循环系统22的供应管P3连接到公共管Pc1，其中供应管P1用于使第二冷却剂15从储存第二冷却剂15的贮存器17循环到气体冷却器6，而供应管P3用于使第二冷却剂15从贮存器17循环到热泵18的蒸发器18_-20。这两个供应管P1和P3中的第二冷却剂15由公共循环泵16抽出。

这样，循环泵16插入到从贮存器17的出口延伸到供应管P1、P3的接合点J的公共管Pc1中。除此之外，本实施例和图2中的实施例相同。

在图3的布置中，到贮存器17的返回管P2、P4形成在独立的第二冷却剂循环系统中。然而，管P2和管P4可以合并以形成公共返回管，如图3中的虚线所示。通过插入流率控制阀到两个第二冷却剂循环系统或者他们中的任意一个，可以调节两个第二冷却剂循环系统中的流率比。然而，在预先调节两个第二冷却剂循环系统中的每一个的管的直径和长度以保持预定的流率比时，可以不需要调节机构。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

储存在贮存器17的第二冷却剂15的压力被循环泵16升高。第二冷却剂15的供应路线在接合点J1处分成两个，即气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22。这样，第二冷却剂15被供应到气体冷却器6和热泵18的蒸发器18_-20，并且分别通过返回管P2、P4循环回到贮存器17。旋转电机1的冷却效果和热泵18的操作与第二实施例中的相同，因此这里不再进一步描述。

[优点]

在本实施例中，由于第二冷却剂通过单个循环泵16供应到气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22，因此简化了第二冷却剂循环系统14的系统。

第四实施例

图4是根据本发明的旋转电机的第四实施例的示意图。

[结构]

本发明的第四实施例的特征在于，第三实施例中的第二冷却剂循环系统14在本实施例中被部分改变。更具体地，循环泵16没有被布置在连接贮存器17和接合点J1的公共管Pc1上。连接第二冷却热泵循环系统22的热泵18的蒸发器18_-20的出口的返回管P4用于使第二冷却剂15从储存第二冷却剂15的贮存器17循环到热泵18，而气体冷却器循环系统21的返回管P2用于使第二冷却剂15从气体冷却器6循环到贮存器17，所述返回管P4和所述返回管P2在接合点J2处合并。管PC2布置在接合点J2的下游侧，为两个循环系统共用，并且循环泵16布置在公共管部PC2上。除此之外，本实施例与图3中的第三实施例相同。

尽管贮存器17的出口连接到图4中的公共管Pc1，但是供应管P1和供应管P3可选择地单独连接到贮存器17。与第三实施例的情况一样，通过插入流率控制阀到两个第二冷却剂循环系统或者他们中的任意一个，可以调节两个第二冷却剂循环系统21、22中的流率比。或者，可以预先调节两个第二冷却剂循环系统21、22中的每一个的管的直径和长度以保持预定的流率比。除此之外，本实施例与图3中的实施例相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

储存在贮存器17中的第二冷却剂15被布置在到贮存器17的公共返回管Pc2上的循环泵16的工作而抽出，并供应给第二冷却剂循环系统21、22中的每一个。从气体冷却器6和热泵18的蒸发器18_-20排放的第二冷却剂15在公共返回管Pc2中合并，并且经由循环泵16循环回到贮存器17。

[优点]

除了具有第一实施例的优点以外，第四实施例还具有以下优点，即第二冷却剂可以供应给气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22，所述热泵循环系统22用于使第二冷却剂通过单个循环泵16循环到热泵。这样，可以简化第二冷却剂循环系统14。

第五实施例

图5是根据本发明的旋转电机的第五实施例的示意图。

[结构]

本发明的第五实施例的特征在于，第一实施例中的第二冷却剂循环系统14在本实施例中被部分改变。更具体地，分支点J3布置在气体冷却器循环系统21的气体冷却器6的下游侧，以便分支出热泵循环系统22，其中，气体冷却器循环系统21用于使第二冷却剂15从储存第二冷却剂15的贮存器17循环到气体冷却器6，而热泵循环系统22用于使第二冷却剂循环到热泵18。用于两个循环系统的公共管位于分支点J3的上游侧，并且用于循环第二冷却剂的循环泵16布置在该公共管部。

在图5中，循环泵16布置在公共管P1上，所述公共管P1将贮存器17的出口连接到气体冷却器6。然而，如图4所示，贮存器的返回管可以合并成公共返回管，并且循环泵16可以布置在返回管上。通过插入流率控制阀到两个第二冷却剂循环系统或者他们中的任意一个，可以调节两个第二冷却剂循环系统中的流率比。然而，在预先调节两个第二冷却剂循环系统中的每一个的管的直径和长度以保持预定的流率时，可以不需要调节机构。除此之外，本实施例与图3、4的实施例相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

储存在贮存器17中的第二冷却剂15的压力被循环泵16升高，然后，将储存在贮存器17中的第二冷却剂15经由气体供应管P1供应给冷却器6。第二冷却剂15在气体冷却器6中与旋转电机1中的冷却气体7热交换。接着，排放的第二冷却剂15在分支点J3被分为两个路径，即，气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22。分支到热泵循环系统22的第二冷却剂15进一步流入热泵18的蒸发器18_-20，在此失去热量，从而在循环回贮存器17之前冷却。

[优点]

在本实施例中，由于所有的循环第二冷却剂15都通过气体冷却器6，因此可以有效地与旋转电机1中的冷却气体热交换，这与第一实施例的情况相同。另一方面，可以将循环到热泵18的第二冷却剂的流率调节到热泵可以有效运行的最低必要水平。

第六实施例

图6是根据本发明的旋转电机的第六实施例的示意图。

[结构]

本发明的第六实施例的特征在于，第一实施例中的气体冷却器6和第二冷却剂循环系统14在本实施例中被部分改变。

更具体地，参照图6，旋转电机1的气体冷却器6被分为两个气体冷却器6a和6b。从贮存器17开始循环的气体冷却器循环系统21的第二冷却剂15被供应到气体冷却器中的一个，或者气体冷却器6a。另一方面，循环到热泵18的热泵循环系统22的第二冷却剂15被供应到另一个气体冷却器6b。在图6中，附图标记“16a”和“16b”分别表示布置在气体冷却器循环系统21和热泵循环系统22上的循环泵，他们可以独立运行。

如图7所示，普通气体冷却器中的冷却剂的流动路线是这样的，即，气体冷却器两端的水室29a、29b通过冷却管13相互连接，水室29a、29b每个都被隔板30分开，从而形成冷却剂流动路径。在图7，附图标记25和27表示第二冷却剂15的入口，附图标记26和28表示第二冷却剂15的出口。

尽管气体冷却器在图6中被分成两个气体冷却器，但是其也可选择地分成三个或三个以上气体冷却器。在图6中，尽管第二冷却剂气体冷却器循环系统21和第二冷却剂热泵循环系统22被布置为独立的路线，但是他们也可以部分变成如图3和4所示的公共路线。尽管在图6中布置了多个气体冷却器，但是气体冷却器的流动路线可以被分成两个或两个以上的路线，如图7所示的公共框体中那样。除此之外，本实施例与图2-4的实施例相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

循环泵16a、16b分别将第二冷却剂15供应到第二冷却剂气体冷却器循环系统21和第二冷却剂热泵循环系统22，这些第二冷却剂15通过气体冷却器6a、6b的冷却管13与旋转电机1中的冷却气体7热交换。

[优点]

在本实施例中，由于所有循环的第二冷却剂15都通过气体冷却器6，因此其可以有效地与旋转电机1中的冷却气体热交换。另外，由于气体冷却器独立且分别布置在第二冷却剂气体冷却器循环系统21和第二冷却剂热泵循环系统22中，因此可以根据两个冷却剂的两个流率和温度条件来设计旋转电机，从而允许第二冷却剂与旋转电机中的冷却气体7进行有效热交换。

第七实施例

图8是根据本发明的旋转电机的第七实施例的示意图。

[结构]

在本发明的第七实施例中，将与第一冷却剂10L相同的液体冷却剂用作第二冷却剂15，并且气体冷却器循环系统21在供应口11b和排放口12b连接到第一冷却剂系统10。除此之外，本实施例与图2、3、5和6中的相同。

尽管在图8中循环泵16a布置在气体冷却器循环系统21上，但是所述循环泵16a在第一冷却剂系统10具有循环泵时可以省去。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

在图8的布置中，第一冷却剂系统供应口11b供应的第一冷却剂10L和流过热泵循环系统22的第二冷却剂15在贮存器17中混合。

在第二冷却剂气体冷却器循环系统21中，第二冷却剂15的压力被循环泵16a升高。然后，将该第二冷却剂15供应到气体冷却器6，在此其与气体冷却器6中的高温冷却气体7热交换，随后将其基本从第一冷却剂系统的排放口12b排放到第一冷却剂系统10中。

另一方面，在热泵循环系统22中，第二冷却剂15的压力被循环泵16b升高。接着，第二冷却剂15进入热泵18的蒸发器18_-20，并且其由于热泵18的运行而失去热量，从而变得更冷，并被排到贮存器17中。除此之外，本实施例的操作与图2、3、5和6中的实施例的操作相同。

[优点]

在本实施例中，第一冷却剂系统10将第一冷却剂供应给贮存器17，并与第二冷却剂混合。因此，可以在贮存器中将第二冷却剂15的温度调节为介于热泵18的蒸发器18_-20的出口温度和第一冷却剂的供应温度之间。这样，放宽了对气体冷却器6和热泵18的设计条件的选择，从而使设计更有效。

另外，将已经在气体冷却器6中与旋转电机1中的冷却气体7进行热交换的第二冷却剂15排放到第一冷却剂系统10。因此，不必使第二冷却剂在气体冷却器6中的热交换量和第二冷却剂在热泵18中的热交换量相互匹配。换言之，可以自由设计每个设备以提高旋转电机1的总体运行效率。

另外，旋转电机1的冷却气体被第一冷却剂系统10冷却，用于部分数量的热交换，可以设计热交换量小的热泵，并由此减小整个系统的尺寸。

旋转电机的输出功率往往随其运行条件而波动。另一方面，根据额定工作条件来确定旋转电机中的冷却气体的冷却条件，例如流率，并且使冷却气体以恒定速率流动，而不受旋转电机的输出功率的影响。这样，旋转电机的运行效率在其负载低于额定负载时下降。

利用图8所示的布置，在低输出功率区，可以使冷却剂循环到第二冷却剂气体冷却器循环系统21，以便仅通过第一冷却剂系统10供应的第一冷却剂10L来冷却旋转电机1的气体冷却器6，而不需要运行热泵。这样，提高了旋转电机在部分负载时的运行效率。

另外，通过调节第一冷却剂系统10供应冷却剂的速率和冷却剂在热泵循环系统22中循环的速率，可以控制供应给气体冷却器6的冷却剂的温度。因此，通过调节供应的冷却剂温度，可以减轻由热膨胀差异而产生的热应力。当旋转电机在特定条件下运行时，例如在旋转电机的启动运行时，温度显著变化。因而，可以提高旋转电机的可靠性。除此之外，本实施例具有的优点类似于图2、3、5和6的实施例的优点。

第八实施例

图9是根据本发明的旋转电机的第八实施例的示意图。

[结构]

本发明的第八实施例的特征在于，上述第一实施例(图1)的气体冷却器和其冷却剂循环系统在本实施例中被部分改变。更具体地，旋转电机1的气体冷却器6被分成两个或两个以上气体冷却器。那么，至少将其中一个气体冷却器用作第一气体冷却器23，所述第一气体冷却器23用于供应来自第一冷却剂系统10的第一冷却剂，而将另一个气体冷却器或者其他多个气体冷却器用作第二气体冷却器24，其用于通过具有图1-8之一所示的结构的第二冷却剂循环系统来供应第二冷却剂。除此之外，本实施例与图1的实施例相同。

当旋转电机的气体冷却器6由多个冷却器单元形成时，可以不必划分气体冷却器。一些现有的气体冷却器单元可以分配给由第一冷却剂冷却的第一气体冷却器23，而其他现有的气体冷却单元分配给由第二冷却剂冷却的第二气体冷却器24。此外，在将气体冷却器6的内部划分成如图7所示的多个流动路线时，不必再划分气体冷却器本身。除此之外，本实施例与图1-8的实施例相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

利用图9的布置，对于旋转电机1中的冷却气体7，其通过第一气体冷却器23的较热部分与第一冷却剂热交换，接着与第二气体冷却器24热交换，从而变得更冷，然后，返回定子3侧和转子4侧。除此之外，本实施例的操作与图1-8的实施例的操作相同。

[优点]

本实施例的旋转电机1中的冷却气体由第一冷却剂和第二冷却剂15冷却，并且旋转电机1的冷却气体由第一冷却剂系统10冷却，以进行部分热交换。这样，可以将热泵18的热交换量设计得更小，从而降低系统尺寸。除此之外，本实施例具有的优点类似于图1-8的实施例的优点。

第九实施例

图10是根据本发明的旋转电机的第九实施例的示意图。

[结构]

本发明的第九实施例的特征在于，上述第八实施例的冷却剂循环系统在本实施例中被部分改变。更具体地，用于从旋转电机1的第一冷却剂系统10供应第一冷却剂10L的第一气体冷却器23串联连接到第一冷却剂系统10，所述第一冷却剂系统10连接到热泵18的冷凝器18_-19。除此之外，本实施例与图8的相同。

尽管图10仅示出了单个的第一气体冷却器23，但是旋转电机1可选择地包括多个第一气体冷却器23。然后，可以将第一气体冷却器23串联或并联。另外，尽管在图10中将热泵18布置在第一气体冷却器23的上游侧，但是可选择地将其布置在第一气体冷却器23的下游侧。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

利用图10的布置，将第一冷却剂从第一液体冷却剂系统供应口11供应到热泵18的冷凝器18_-19并与供应到蒸发器18_-20的第二冷却剂15热交换。接着，第一冷却剂从热泵排出。此外，第一冷却剂通过串联连接到第一气体冷却器23的管，并在第一气体冷却器23与旋转电机1中的冷却气体热交换。接着，将第一冷却剂从第一液体冷却剂排放口12排放到第一冷却剂系统10。除此之外，本实施例的操作与图8的实施例的操作相同。

[优点]

在本实施例中，供应到热泵18的冷凝器18_-19的第一冷却剂和供应到第一气体冷却器23的第一冷却剂串联流动。因此，可以将第一冷却剂系统的必要流率设计到较低水平。另外，旋转电机1中的冷却气体7由第一冷却剂10L和第二冷却剂15冷却，并且旋转电机1的气体冷却器7由第一冷却剂系统10冷却，以进行部分热交换。因此，可以将热泵18的热交换量设计得较小，从而减小系统尺寸。除此之外，本实施例的优点类似于图1-8的实施例的优点。

第十实施例

图11是根据本发明的旋转电机的第十实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十实施例的特征在于，使用空气作为旋转电机1的冷却气体7。

在典型的气冷型旋转电机中，旋转电机的转子轴的端部处的开口没有密封。因而，布置在转子4的轴的端部处的转子风扇5的入口的压力水平低于旋转电机外部的大气压的水平。因此，必然通过旋转电机的转子轴的端部的开口将外部空气吸入电机。旋转电机中冷却气体温度最低的地方是气体冷却器6。实际上，只要气体冷却器6的冷却翅片(cooling fin)的温度高于外部空气的温度，就不会出现问题。然而，当冷却翅片的温度低于外部空气的温度时，可能在气体冷却器6的冷却翅片上发生凝露的问题。

当气体冷却器的冷却翅片上发生凝露时，不仅会在气体冷却器上出现锈，而且被冷却气体吹飞的水滴可能粘附到定子3和转子4上，从而会加速绝缘的退化。因而，旋转电机的可靠性下降。

考虑到这些可能的问题，如图11所示，分别在旋转电机1的封闭型框架2的转子轴外侧的两个端部布置除湿器32，以便除去可能吸入到电机中的外部空气中的湿气。除此之外，本实施例基本与图1的相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

当布置在转子4的轴的端部的转子风扇5的入口的压力低于旋转电机外部的大气压时，通过旋转电机的转子轴的端部的开口将外部空气吸入旋转电机。外部空气在经过除湿器32后流入电机中，从而除去流入电机的外部空气中的湿气。除此之外，本实施例的操作与图1-10的其他实施的操作相同。

[优点]

在外部空气流入电机之前，利用除湿器32，将从电机的转子轴的端部处的开口吸入到旋转电机的外部空气中的湿气除去。因此，在气体冷却器6的冷却翅片上发生结露的可能性较小，从而提高了旋转电机的可靠性。除此之外，本实施例具有的优点类似于图1-10的实施例的优点。

第十一实施例

图12是根据本发明的旋转电机的第十一实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十一实施例的特征在于，其涉及用作上述第十实施例中的除湿器的热源。在第十一实施例中，圆柱形导热盘33布置在转子轴的端部穿过封闭型框架的部分处。供应管P1绕在用于除湿器的导热盘33的周围。除此之外，本实施例与图11的实施例相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

在图12中，导热盘33由流入供应管P1的第二冷却剂15冷却，并保持其温度低于旋转电机1外部的空气的温度。由于外部空气在进入旋转电机1之前与导热盘33接触，因此外部空气中包含的湿气发生凝结，从而变成导热盘上的露滴。这样，可以除去以另外的方式流入电机中的湿气。

期望供应给导热盘33的第二冷却剂的温度低于外部空气的露点温度。然而，只要供应给导热盘的第二冷却剂的温度低于供应给气体冷却器6的第二冷却剂的温度，那么旋转电机的内部温度就不会低于导热盘的温度，并且气体冷却器6上几乎不发生结露。除此之外，本实施例的操作与图11的实施例的操作相同。

[优点]

在本实施例中，第二冷却剂循环系统14所得到的第二冷却剂15被供应给低温热源，以作为除湿器32。因此，可以在外部空气被吸入旋转电机之前进行除湿，而不需要任何特定的冷却设备。

第十二实施例

图13是根据本发明的旋转电机的第十二实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十二实施例的特征在于，将从热泵18的蒸发器18_-20的出口中出来的第二冷却剂用作供应给图13的除湿器32的第二冷却剂15。除此之外，本实施例与图12的实施例相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

将在热泵18的蒸发器的出口处显示最低温度的第二冷却剂供应给除湿器32。除此之外，本实施例的操作与图12的实施例的操作相同。

[优点]

利用第十二实施例，因为从第二冷却剂循环系统14中温度最低的位置将第二冷却剂15供应给除湿器32，所以能够最有效地除去吸入旋转电机1的外部空气中的湿气。除此之外，本实施例具有的优点类似于图12的实施例的优点。

第十三实施例

图14是根据本发明的旋转电机的第十三实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十三实施例的特征在于，纯水流过中空的定子线圈38，从而在本实施例的旋转电机中直接对其冷却。

参照图14，纯水供应系统36产生并储存用于冷却定子线圈38的纯水。如前面参照现有技术的描述，纯水供应系统36包括用于储存纯水的槽、纯水生产设备和泵。然而，纯水供应系统36在图14中以简化的方式示出。

将由泵(未示出)加压的纯水从纯水供应系统36、经由收集管供应给旋转电机1中的水冷定子线圈38，所述收集管例如是其中的一个集流管。纯水轴向流过水冷定子线圈38，从而直接冷却水冷定子线圈38。纯水温度的升高是对水冷定子线圈38进行冷却的结果，温度升高的纯水被收集在收集管中，例如其中的一个集流管。接着，将纯水从旋转电机1中排出。然后，其通过纯水冷却器37与第一冷却剂10L热交换，并被冷却。然后，将纯水循环到纯水供应系统36。

本实施例另外包括第二冷却剂循环系统14，其使用第二冷却剂15作为介质，并不同于第一冷却剂系统10。本实施例还包括上述的热泵18(或者制冷器)。将得到的低温第二冷却剂15供应给纯水冷却器37来冷却那里的纯水。

本实施例可以与第二冷却剂15供应给气体冷却器的上述第一到第十二实施例中的任何一个结合。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的实施例的操作。

利用图14的布置，储存在贮存器17中的第二冷却剂15的压力由循环泵16升高，并且将第二冷却剂15供应给纯水冷却器37。已经在纯水冷却器37中与纯水热交换的第二冷却剂15进入热泵18的蒸发器18_-20，其中纯水温度的升高是对水冷定子线圈38冷却的结果。第二冷却剂由于热泵18的运行而在此失去热量，再次变冷。接着，将冷却的第二冷却剂15排入到贮存器17中。在热泵18中，冷凝器18_-19中被加热的气体与从第一冷却剂供应口11供应的第一冷却剂进行热交换，从而变热并发出凝结热。然后，将被加热的第一冷却剂排到第一冷却剂系统10中。

[优点]

利用第十三实施例的旋转电机的冷却设备，第一冷却剂系统10和第二冷却剂循环系统14被分别引入到热泵18的冷凝器18_-19侧和蒸发器侧并且热泵18工作。结果，如果与使用第一冷却剂作为纯水冷却器37中的液体冷却剂的常规技术相比，可以将第二冷却剂的温度冷却到低于第一冷却剂的温度。于是，通过供应低温第二冷却剂给纯水冷却器37，可以获得更低温度的纯水。这样，可以增大例如水冷定子线圈38等部件的冷却效果，而不需要改变旋转电机1的主体的设计和结构。除此之外，本实施例具有的优点类似于图1的实施例的优点。

第十四实施例

图15是根据本发明的旋转电机的第十四实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十四实施例的特征在于，上述第十三实施例在本实施例中被部分改变。更具体地，尽管上述纯水供应系统36一般通过离子交换树脂来生产纯水，但是在纯水温度非常低时，这种离子交换树脂的离子交换速率下降，从而产生不合要求的特定抵抗性。

考虑到这个问题，在本实施例中，将纯水冷却器分为两个单元，或者水冷定子线圈38的上游侧纯水冷却器37b和下游侧纯水冷却器37a，如图15所示。将通过热泵18(或制冷器)得到的低温第二冷却剂15供应给纯水冷却器37a、37b以冷却纯水，从而使用该纯水来冷却水冷定子线圈38。对纯水冷却器37a、37b进行优化设计，以便使得布置在水冷定子线圈38的上游侧的纯水冷却器37b产生用于冷却水冷定子线圈38所需的低温纯水，而使得纯水冷却器37a将纯水冷却到纯水供应系统36所需的温度水平。

在图15的布置中，纯水冷却器37a和纯水冷却器37b的第二冷却剂循环系统的管P1串联连接，并且布置在水冷定子线圈38的上游侧的纯水冷却器37b被设置在第二冷却剂循环系统14的上游侧。除此之外，本实施例和图14的相同。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

利用图15的布置，在布置在水冷定子线圈38的上游侧的纯水冷却器37b中，纯水生产系统36所生产的纯水与第二冷却剂循环系统14供应的第二冷却剂15热交换。纯水在这里被冷却，然后，将被冷却的纯水供应给水冷定子线圈38。作为冷却水冷定子线圈38的结果，纯水接着变热。接着，纯水再次在纯水冷却器37a中与第二冷却剂循环系统14供应的第二冷却剂15进行热交换，从而被冷却。然后，将冷却的纯水循环到纯水供应系统36。

除此之外，本实施例的操作与图14的实施例的操作相同。

[优点]

在本实施例中，纯水冷却器分别布置在水冷定子线圈38的上游侧和下游侧，从而在两个步骤中对纯水冷却。因此，可以优化设计纯水冷却器37a、37b，以便使得布置在水冷定子线圈38的上游侧的纯水冷却器37b得到用于冷却水冷定子线圈38所需的低温纯水，而使得纯水冷却器37a将纯水冷却到纯水供应系统36所需的温度水平。这样，可以有效利用第二冷却剂循环系统14所得到的低温第二冷却剂。

通过布置串联的两个纯水冷却器37a、37b可以将循环到第二冷却剂循环系统14的第二冷却剂的流率抑制到低水平。因而，可以减小设备的尺寸。

另外，如上述所指出的，需要将供应到布置在上游侧的纯水冷却器37b的第二冷却剂的温度保持为低于供应给纯水冷却器37a的第二冷却器的温度。在将纯水冷却器37b布置在与第二冷却剂循环系统14管路串联的纯水冷却器的上游侧时，纯水可以更有效地与第二冷却剂15进行热交换。除此之外，本实施例具有与图14的实施例类似的优点。

第十五实施例

图16是根据本发明的旋转电机的第十五实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十五实施例的特征在于，如此布置以使得冷却水冷定子线圈38而变热的纯水由纯水冷却器37冷却，并随后由热泵18进一步冷却。这样，尽管如前述实施例那样，热泵18的高温热源19是第一冷却剂10L，但是低温热源20不同于前述实施例，并且第二冷却剂15由用于冷却定子线圈的纯水取代。

可选择地，用于供应第一冷却剂给热泵18的冷凝器18_-19的第一冷却剂系统10和用于供应第一冷却剂给纯水冷却器37的第一冷却剂系统10可以串联连接(未示出)。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

利用图16的布置，将纯水生产系统36生产的纯水直接供应给热泵18的蒸发器18_-20，以获得低温纯水。接着，将得到的低温纯水通过集流管供应给水冷定子线圈38。纯水冷却水冷定子线圈38后变热。接着，纯水在纯水冷却器37中与从第一冷却剂系统10供应的第一冷却剂热交换，从而变冷并循环到纯水供应系统36。

[优点]

利用第十五实施例，将用于冷却水冷定子线圈38的纯水直接供应给热泵18的冷凝器18_-20。这样可以得到低温纯水，而不需要提供第二冷却剂循环系统14。接着，对水冷定子线圈38进行有效冷却。另外，用于供应第一冷却剂给热泵18的冷凝器18_-19的第一冷却剂系统10和用于供应第一冷却剂给纯水冷却器37的第一冷却剂系统10可以串联连接。在这种情况下，可以设计旋转电机，以使得串联连接的第一冷却剂系统的所需流率最小化。

第十六实施例

图17是根据本发明的旋转电机的第十六实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十六实施例的特征在于，省略了上述第十五实施例的纯水冷却器37，并且用于冷却水冷定子线圈的纯水仅通过热泵18(或制冷器)来冷却。

[操作]

下面描述具有上述结构的本实施例的操作。

利用图17的布置，纯水生产系统36生产的纯水被直接供应给热泵18的蒸发器18_-20，以获得低温纯水。接着，将得到的低温纯水通过集流管供应给水冷定子线圈38。纯水冷却水冷定子线圈38后变热，并再次循环到纯水供应系统36。

[优点]

由于本实施例不需要纯水冷却器37，因此简化了整个电机的结构，并可以为旋转电机提供高可靠性的冷却设备。

第十七实施例

图18是根据本发明的旋转电机的第十七实施例的示意图。

[结构]

本发明的第十七实施例的特征在于，其采用所谓的气冷型热泵31，如图18所示。该热泵31利用环绕热泵18的周围空气10A来替代主冷却水，以将周围空气10A用作供应给热泵31的冷凝器31_-19的第一冷却剂。在图18中，附图标记“31_-19”表示冷凝器，附图标记“31_-20”表示蒸发器。由于本实施例采用了气冷型热泵31，因此不再需要前述实施例中的主水冷却系统10。

[操作]

下面，将描述具有上述结构的本实施例的操作。

与第一实施例相似，储存在贮存器17中的第二冷却剂15的压力被循环泵16升高。接着，将第二冷却剂15经由供应管P1供应给冷却管13，即气体冷却器6的热交换部，以便对冷却气体7冷却。在对冷却气体7冷却之后，第二冷却剂15经由返回管P2提供给热泵31的蒸发器31_-20，以作为低温热源20。作为低温热源20提供给蒸发器31_-20的第二冷却剂15由于热泵31的运行而失去热量，并被冷却。接着，将第二冷却剂15排到贮存器17中。另一方面，通过风扇等(未示出)提供给热泵31的空气在其排放到管道等(未示出)之前从冷凝器31_-19中得到热量，而变为热空气。

[优点]

由于本实施例采用气冷热泵31并使用周围空气作为高温热源19，因此不需要主冷却水系统，从而极大地简化了电机的结构。这样可以为旋转电机提供高可靠性的冷却设备。

Claims

1、一种旋转电机(1)，其包括容纳在封闭型框架(2)中的定子(3)、转子(4)和若干个转子风扇(5)，并且适合通过转子风扇(5)来冷却在所述框架(2)中因循环而变热的冷却气体(8、9)并通过气体冷却器(6)与所述定子(3)和所述转子(4)进行热交换，其特征在于，所述旋转电机(1)包括：

热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用第二冷却剂(15)作为低温热源(20)；以及

第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应所述第二冷却剂(15)给所述气体冷却器(6)的热交换部，

其中所述第二冷却剂(15)由所述热泵(18)冷却并通过所述第二冷却剂循环系统(14)供应给所述气体冷却器(6)的所述热交换部。

2、根据权利要求1所述的旋转电机(1)，其特征在于：

贮存器(17)布置在所述第二冷却剂循环系统(14)中，以便储存所述第二冷却剂(15)；以及

所述第二冷却剂循环系统(14)包括：液体冷却剂气体冷却器循环系统(21)，其用于使液体冷却剂循环到所述气体冷却器(6)；以及液体冷却剂热泵循环系统(22)，其用于使液体冷却剂循环到所述热泵(18)。

3、根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述液体冷却剂气体冷却器循环系统(21)和所述液体冷却剂热泵循环系统(22)的用于从所述贮存器(17)抽出液体冷却剂的供应管(PC1)或者用于使液体冷却剂返回到所述贮存器(17)的返回管(PC2)中的至少一个形成公共管，并且，循环泵(16)布置在所述公共管上。

4、根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述第二冷却剂循环系统(14)具有位于所述气体冷却器(6)的下游的分支点(J3)，其用于分支出到所述热泵(18)的循环路线(P3)以及到所述贮存器(17)的路线(P2)。

5、根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于：

所述气体冷却器(6)被分成两个或两个以上；以及

所述液体冷却剂气体冷却器循环系统(21)连接到气体冷却器(6a)的部分，用于将从所述贮存器(17)循环的液体冷却剂供应给所述气体冷却器(6)，而所述液体冷却剂热泵循环系统(22)连接到气体冷却器(6b)的余下部分，用于将从所述贮存器(17)循环的液体冷却剂供应给所述热泵(18)。

6、根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述第一冷却剂(10L)从第一冷却剂系统(10)供应到所述贮存器(17)并且接着从所述贮存器(17)供应到所述气体冷却器(6)，以便使已经用于热交换的所述液体冷却剂返回到所述第一冷却剂系统(10)。

7、根据权利要求1或2所述的旋转电机(1)，其特征在于：

所述气体冷却器(23、24)被分成两个或两个以上；以及

所述第二冷却剂(15)从所述第二冷却剂循环系统(14)供应到所述气体冷却器(24)的部分，而所述第一冷却剂(10L)从第一冷却剂系统(10)供应到所述气体冷却器(23)的余下部分。

8、根据权利要求1或2所述的旋转电机(1)，其特征在于：

所述气体冷却器(23、24)被分成两个或两个以上；以及

所述第二冷却剂(15)从所述第二冷却剂循环系统(14)供应到所述气体冷却器(24)的部分，而作为高温热源(19)供应到所述热泵(18)的第一冷却剂(10L)被供应到所述气体冷却器(23)的余下部分。

9、根据权利要求1所述的旋转电机(1)，其特征在于，在所述旋转电机(1)中使用空气作为所述冷却气体，并且除湿器(32)布置在转子轴的端部穿过所述封闭型框架(2)的部分处。

10、根据权利要求9所述的旋转电机(1)，其特征在于，导热盘(33)布置在所述转子(4)穿过所述封闭型框架(2)的部分处，并且使液体冷却剂围绕所述导热盘(33)流动，并对所述导热盘(33)冷却。

11、根据权利要求10所述的旋转电机(1)，其特征在于，将从所述热泵(18)的低温热源(20)的出口所排出的所述液体冷却剂用作流到所述导热盘(33)的液体冷却剂。

12、一种旋转电机(1)，其包括容纳在框架(2)中的具有定子线圈(38)的定子、转子(4)和若干个转子风扇(5)，并且适合通过使纯水流过所述定子线圈(38)来进行冷却，其特征在于，所述旋转电机(1)包括：

纯水供应系统(36)，其用于供应纯水到所述定子线圈(38)中；

纯水冷却器(37)，其用于冷却所述纯水；

热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用所述第二冷却剂(15)作为低温热源(20)；以及

第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应所述第二冷却剂(15)给所述纯水冷却器(37)的热交换部，其中

所述第二冷却剂(15)由所述热泵(18)冷却并被供应到所述纯水冷却器(37)的热交换部。

13、根据权利要求12所述的旋转电机(1)，其特征在于，纯水冷却器(37a、37b)至少分别布置在所述定子线圈(38)的上游侧位置和下游侧位置，并且所述热泵(18)得到的冷却液体冷却剂被供应给所述纯水冷却器(37a、37b)。

14、一种旋转电机(1)，其包括容纳在框架(2)中的具有定子线圈(38)的定子(3)、转子(4)和若干个转子风扇(5)，并且适合通过使纯水流过所述定子线圈(38)来进行冷却，其特征在于，所述旋转电机(1)包括：

热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用纯水作为低温热源(20)；以及

纯水供应系统(36)，其用于供应纯水到所述定子线圈(38)中，其中

纯水由所述热泵(18)冷却并被供应到所述定子线圈(38)。

15、根据权利要求14所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述旋转电机进一步包括纯水冷却器(37)，其用于冷却已经用于与所述定子线圈(38)进行热交换的纯水。