CN101136564B - 用于冷却发电机的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于引导发电机(10)中的冷却流体(20)的隔板(24)，其中该发电机由冷却流体来冷却，并且具有法兰(18)、定子(12)和端部定子(16)。隔板(24)具有斜面(36)，该斜面用于引导冷却流体流的第一部分(28)流向法兰，引导冷却流体流的第二部分(30)流向端部定子。
Description
技术领域
本发明涉及发电机冷却，更具体而言，涉及用于引导冷却气体以及改进端部铁芯通风的隔板、采用这种隔板的发电机以及利用这种隔板来冷却发电机的方法。
背景技术
在发电过程中，发电机还会产生热量，这些热量必须从发电机散除。许多公知的发电机采用流体冷却来散热。在许多公知的发电机中，该流体为气体。公知的气冷发电机通过通风冷却系统来进行冷却，该通风冷却系统促使冷却气体循环流通在转子和定子中的通道中。
在一些公知的气冷发电机中，通过堆叠多层磁性叠层也就是通过定子冲压成形，来构造定子铁芯。通过在铁芯堆叠中设置间隔体，通风通道形成于磁性叠层的堆叠层之间，从而使得冷却气体可以在操作期间通过铁芯。这些间隔体设置成确保装配和操作期间的铁芯气密性，以及避免阻塞或限制气流通过定子。在堆叠叠层和定子法兰之间，在发电机定子铁芯的端部设置外部空间块。冷却气体经定子叠层的堆叠层之间的通风通道流入转子-定子间隙，从而形成转子-定子间隙气流。
随着传统气冷发电机的额定功率增加，冷却这些发电机的挑战也随之增加。通过每侧的定子法兰，将发电机定子冲压体固定在发电机定子当中。因来自定子的端部绕组的电磁通以及来自铁芯的轴向磁通，从而在这些法兰上产生热量。材料上的考虑限制了法兰的最大温度。如果没有提供合适的冷却，则会破坏绝缘，导致发电机出现故障。因此，需要对法兰进行冷却，从而能够在冷却介质中散除法兰上产生的热量。然而，通过外部空间块(OSSB)的过流会降低发电机的总体性能，以及导致在外部定子通道中产生逆流。
发明内容
在一个方面中，本发明的某些结构提供一种用于引导发电机中的冷却流体的隔板，其中该发电机由冷却流体来冷却，并且具有法兰、定子和端部定子。该隔板具有斜面，该斜面用于引导冷却流体流的第一部分流向法兰，引导冷却流体流的第二部分流向端部定子。
在另一个方面中，本发明的某些结构提供一种具有冷却流体流的发电机。该发电机包括法兰、具有端部定子的定子、以及具有斜面的隔板，该斜面用于引导冷却流体流的第一部分流向法兰，引导冷却流体流的第二部分流向端部定子。
在另一个方面中，本发明的某些结构提供一种用于运行发电机的方法，该发电机具有法兰、具有端部定子的定子、以及倾斜隔板。该方法包括在冷却流体流中利用该倾斜隔板引导冷却流体流的第一部分流向法兰，以及利用该倾斜隔板引导冷却流体流的第二部分流向端部定子。
应当理解的是，本发明的某些结构能够改进法兰和定子铁芯的冷却效果，从而能够对发电机尤其是逆流发电机进行更好的通风。发电机的总体效率也会增加，因为该效率是通风效率的函数。因此，对于终端用户而言，电能的成本会降低。
附图说明
图1是示出现有技术中气冷发电机设计的端部铁芯中传统气流分布的示意性横截面图。
图2是示出在本发明的实施例中当隔板安装到法兰时发电机端部铁芯区的气流分布的示意性横截面图。
图3是图2的一部分的局部放大图。
具体实施方式
这里采用的单个部件或步骤，以及带有限定词“一个”的部件或步骤应当理解为不排除多个所述部件或步骤的存在，除非特别声明。而且，参照本发明的“一个实施例”并不意味着排除也包含所述特征的其它实施例的存在。此外，除非特别声明，否则实施例“包括”或“具有”特定特性的部件或多个部件还包括不具有该特定特性的其它部件。
在一些现有技术中的结构中，以及参照图1，通常以附图标记10示出转子。发电机定子铁芯12通过堆叠多层磁性叠层而构成。通过在铁芯堆叠中设置间隔体，通风通道形成于磁性叠层的堆叠层之间，从而使得冷却气体可以在操作期间通过铁芯。这些间隔体设置成确保装配和操作期间的铁芯气密性，但是必须不会阻塞或限制气流通过定子。在堆叠叠层16和定子法兰18之间，如法兰18附近的虚线示意性示出，在发电机定子铁芯的端部设置外部空间块14。
参照图2和3，当来自定子端部绕组(图中未示出)的电磁通和来自定子铁芯12的轴向磁通冲击定子法兰18时，这些磁通在法兰18的表面上产生大量热量。逆流发电机10上的冷却介质20通过端部定子16冲压体和定子法兰18之间的外部空间块(OSSB)14。冷却介质20的流体26在和其它流体混合以及排出风扇之前冷却端部定子16和定子法兰18。法兰18上的热点22(从图3中可以最佳示出)会出现在最靠近定子绕组的内半径面上。为了避免具有热点22，本发明的某些机构包括添加倾斜隔板24到通过OSSB14的气流路径26中，从而将冷却气流26的第一部分28导向法兰18上的热点22，以及将冷却气流26的第二部分30导向端部定子16。倾斜隔板24还控制通过OSSB14的冷却气流26的量，从而确保冷却气流26不会在定子冲压体的径向通道34中逆流。
因此，本发明的某些结构提供一种用于引导发电机10中的冷却流体20的隔板24，其中该发电机由冷却流体20来冷却，并且具有法兰18、定子12和端部定子16。该隔板24具有斜面36，该斜面用于引导冷却流体流26的第一部分28流向法兰18，引导冷却流体流26的第二部分30流向端部定子16。在一些这些结构中，发电机10还包括外部空间块(OSSB)14，以及定子12具有多个径向通道34，隔板24还用于控制通过OSSB14的冷却流体20的流26的量。以及，在一些这些结构中，隔板24还用于防止冷却流体20在定子的径向通道34中发生逆流。某些结构中的隔板24安装在逆流发电机10中。
以及，本发明的某些结构提供一种具有冷却流体流26的发电机10，该发电机还包括法兰18、具有端部16的定子12、以及具有斜面36的隔板24，该斜面用于引导冷却流体流26的第一部分28流向法兰18，引导冷却流体流26的第二部分30流向端部定子16。在一些这样的结构中，定子12具有多个径向通道34，发电机10还包括外部空间块(OSSB)14，隔板24还用于控制通过OSSB14的冷却流体20的流26的量。以及，在一些这些结构中，隔板24还用于防止冷却流体20在定子的径向通道34中发生逆流。在某些结构中，发电机10是逆流发电机。
在本发明的某些结构中，提供一种用于运行发电机10的方法，该发电机10具有冷却流体26、法兰18、具有端部16的定子12、以及隔板24。该方法包括在冷却流体流中利用该倾斜隔板24引导冷却流体流26的第一部分28流向法兰18，以及利用该倾斜隔板24引导冷却流体流26的第二部分30流向端部定子16。在一些这些结构中，引导冷却流体流26的第一部分28包括引导冷却流体流26的第一部分28导向法兰18上的热点22。以及在一些这些结构中，定子12具有多个径向通道34，发电机10还包括外部空间块(OSSB)14，以及该方法还包括利用隔板24来控制通过OSSB14的冷却流体20的流26的量。以及，在一些这些结构中，利用隔板24来控制通过OSSB14的冷却流体20的流26的量包括防止冷却流体20在定子12的径向通道34中发生逆流。在某些结构中，发电机10是逆流发电机。
创建共轭CFD模型来仿真定子端部绕组区中的热现象和流体现象。相对于该域内部的流体和热参数增强的基线来检查本发明的模型结构。添加倾斜隔板导致法兰上热点温度下降30摄氏度。
因此，应当理解的是，本发明的某些结构能够改进法兰和定子铁芯的冷却效果，从而能够对发电机尤其是逆流发电机进行更好的通风。发电机的总体效率也会增加，因为该效率是通风效率的函数。因此，对于终端用户而言，电能的成本会降低。
虽然阐述了本发明的多个具体实施例，但是本领域技术人员将会意识到，在权利要求的精神和范围之内，本发明可以实施变型。
部件列表：
10逆流发电机或发电机
12定子
14外部空间块(OSSB)
16端部定子
18法兰
20冷却流体
22热点
24隔板
26冷却流体流
28第一部分
30第二部分
34径向通道
36倾斜表面
Claims (13)
1.一种用于引导发电机中的冷却流体的隔板，其中该发电机由冷却流体流来冷却，并且具有法兰、定子和端部定子，所述隔板包括：
斜面，该斜面用于引导冷却流体流的第一部分流向法兰，引导冷却流体流的第二部分流向端部定子，
其中所述隔板在发电机中被定位在限定于外部空间块OSSB中的冷却流路径内；所述OSSB位于端部定子和法兰之间。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中定子具有多个径向通道，所述隔板还用于控制通过OSSB的冷却流体的流量。
3.根据权利要求2所述的隔板，其中所述隔板还用于防止冷却流体在定子的径向通道中发生逆流。
4.根据权利要求1所述的隔板，其中所述隔板用于在逆流发电机中使用。
5.一种具有冷却流体流的发电机，该发电机还包括：
法兰；
具有端部定子的定子；以及
具有斜面的隔板，该斜面用于引导冷却流体流的第一部分流向法兰，引导冷却流体流的第二部分流向端部定子，
其中所述隔板在所述发电机中被定位在限定于外部空间块OSSB中的冷却流路径内；所述OSSB位于端部定子和法兰之间。
6.根据权利要求5所述的发电机，其中定子具有多个径向通道，其中所述隔板还用于控制通过OSSB的冷却流体的流量。
7.根据权利要求6所述的发电机，其中所述隔板还用于防止冷却流体在定子的径向通道中发生逆流。
8.根据权利要求5所述的发电机，其中所述隔板用于在逆流发电机中使用。
9.一种用于操作具有冷却流体流的发电机的方法，其中该发电机还具有法兰、具有端部定子的定子、以及倾斜隔板，所述方法包括：
将隔板定位在限定于外部空间块OSSB中的冷却流路径内；所述OSSB位于端部定子和法兰之间；
在冷却流体流中使用倾斜隔板来引导冷却流体流的第一部分流向法兰；和
使用倾斜隔板来引导冷却流体流的第二部分流向端部定子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述引导冷却流体流的第一部分包括引导冷却流体流的第一部分流向法兰上的热点。
11.根据权利要求9所述的方法，其中定子具有多个径向通道，所述方法还包括使用隔板来控制通过OSSB的冷却流体的流量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述使用隔板来控制通过OSSB的冷却流体的流量包括防止冷却流体在定子的径向通道中发生逆流。
13.根据权利要求9所述的方法，其中发电机为逆流发电机。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120613 Termination date: 20130828 |