CN103326510B - 电机以及改装电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及电机以及改装电机的方法。电机(1)包括定子(2)、转子(3)、用于定子(2)和/或转子(3)的冷却回路、用于冷却流体循环的风扇(20)。风扇(20)与转子(3)分离。
Description
技术领域
本公开涉及电机以及改装电机的方法。
电机可为诸如同步发电机的发电机、电马达或其它不同的旋转电机。
背景技术
参考图9，旋转电机1具有容纳在外壳4中的定子2以及转子3。轴5从转子3的每个端部延伸。定子2以及转子3通常设置有用于将在操作期间生成的热带走的冷却回路。
冷却回路通常包括用于冷却流体的穿过定子2和转子3的通道和冷却器8以冷却冷却流体。冷却流体为包含在外壳4中的流体，并且可为空气、氢、氩或不同的流体。另外，电机还具有一个或更多个风扇9以使冷却流体循环。
风扇9连接于轴5，使得在操作期间，轴5起动风扇9。
该构型具有一些缺点。
实际上，轴5的速度不可自由地改变以根据实际上所需的冷却流体而调节风扇9的操作条件。换言之，因为风扇设计成提供在满载时所需的冷却流体，所以在以部分负载操作期间，它们供应了大于实际上所需的量的一定量的冷却流体。这导致了用于操作风扇9的功率的浪费，并且还可导致在电机内部的冷区。
另外，冷却流体首先在冷却器8中冷却，并且接着供应至风扇9；当冷却流体穿过风扇9以供应至定子2和转子3时，它的温度增大。因此，冷却流体的温度不是最优的。
发明内容
本公开的方面包括提供电机和方法，其要求减小的功率来操作风扇，并且其具有降低的在电机内生成冷区的风险。
本公开的另一个方面将提供电机和方法，其可提供定子和转子的优化冷却。
这些及另外的方面通过提供根据所附权利要求的电机和方法而获得。
附图说明
另外的特性和优点将从经由非限制性的实例在附图中示出的、电机和方法的优选但非排他的实施例的描述中更加显而易见，在该附图中：
图1为电机的实施例的示意图；
图2至图6示出了彼此连接的风扇、单向阀和冷却器的不同实例，
图7和图8示出了两个不同的电机实施例，
图9至图11示出了改装方法的步骤；
图12示出了连接于马达的风扇；
图13示出了多个风扇；
图14至图16在本公开的实施例中公开了电机的附加实施例。
部件列表
1电机
2定子
3转子
4外壳
5轴
7通道
8冷却器
9风扇
19间隙
20、20b风扇
21马达
22框架
24、24b单向阀
25基座
26横向通路
27间隙
28壁
29阻塞件
30孔口
31单向阀
35附加风扇
LP低压区
HP高压区
F1、F2、F3、F4冷却流体
F5冷却流体再循环。
具体实施方式
贯穿若干视图，同样的附图标记在下面指示同样或对应的部件。
电机1可为诸如涡轮发电机(即，连接于燃气涡轮或蒸汽涡轮的同步发电机)的发电机、水力发电机(即，连接于水力涡轮的同步发电机)、不同类型的发电机(例如，异步发电机)、同步或异步电马达等。
电机1包括定子2和转子3。定子2和/或转子3具有冷却回路，其可包括通道(像在附图中的通道7)，但是在不同的实例中，冷却回路可仅包括在定子2与转子3之间的间隙19以及像在附图中示出的横向通路26的用以使冷却流体再循环的通路。另外，冷却器8仅在需要时设置。定子2和转子3容纳在也容纳冷却流体的外壳4中。冷却流体通常为诸如空气、氢、氩等的气体。
在示出的实例中，冷却回路还包括冷却器8；显然，这些冷却器8不是必需的，并且根据冷却方案仅在需要时设置。
为了使冷却流体循环穿过冷却回路(并且通常穿过电机)，设置一个或更多个风扇20。
这些风扇20与转子3分离；换言之，风扇20不由转子3支承。
风扇20可具有用于它们的起动的一个或更多个马达；图12示出了连接于框架22和风扇20的马达21的实例。当然，不同的实例也是可能的。
在优选实施例中，电机1包括多个风扇20，并且至少一个风扇20能够独立于至少另一个风扇20起动；总之优选地，每个风扇20能够独立于其它风扇操作。
另外，电机1还具有与风扇20关联的单向阀24(例如电机1可具有用于每个风扇20的一个单向阀24，或用于多于一个风扇20的一个单向阀24，或用于每个风扇20的更多个单向阀24；总之每种组合都是可能的)。
单向阀24可具有框架，其容纳阻碍沿一个方向的流动的薄金属板。
单向阀24定位在风扇20的上游和/或下游。图2至图6示出了风扇20、单向阀24和冷却器8之间的可能连接。显然，冷却器8可或可不连接于风扇20和/或单向阀24，并且风扇20可或可不连接于单向阀24。
例如，每个单向阀24连接于风扇20。
风扇20可位于电机1的侧向侧，例如在容纳电机1的基座25内。风扇20可连接于冷却器8(图1)，或者可容纳在基底25的底部处(图7)，或者可位于电机1的将冷却流体带到定子2和转子3的横向通路26处。总之其它可能性是可能的。
另外，转子还可设置有连接于转子的一个或两个轴5的小附加风扇35。这些风扇35可类似于已知电机的风扇9，但是它们更小，更小意味着，它们仅能够提供用于定子2和转子3的冷却流体的一部分，即，风扇35不能够提供用于定子2和转子3的全部冷却流体。例如，风扇35可提供在前述部分负载条件下需要的冷却流体的一部分；这可例如在启动时是有用的。图15示出了这种实施例。
另外，孔口30可设置在壁28处，并且优选地，单向阀31可设置在孔口30处。
电机的冷却回路还可为反向冷却回路(图16)。利用该解决方案：
单向阀24具有闭合的缺省状态(例如，它们可通过重力闭合)；这可增加可靠性；
利用该方案，冷却器8靠近定子2和转子3，并且由于冷却流体的循环而产生的可能加热可减少。
电机1的操作从所描述和示出的来看是显而易见的，并且大致如下。
冷却流体F1穿过在壁28之间的间隙27，壁28限定容纳定子2和转子3的外壳4的区；这些壁28被认为是外壳4的一部分。接着，冷却流体F2穿过冷却回路并且冷却定子2和转子3。因此，冷却流体F3穿过冷却器8、风扇20和单向阀24以接着再一次通过间隙27供应至定子2和转子3(箭头F4)。
图13示出了能够独立于彼此操作的单向阀24和风扇20的有利操作。
风扇20形成在它们的上游的低压区LP和在它们的下游的高压区HP。在风扇20b失效的情况下，冷却流体再循环可如箭头F5指示地生成；这可减小冷却定子2和转子3的冷却流体的量。
在该情况下，单向阀24b防止这种再循环，这是因为它防止从HP区至LP区的流动。另外，因为风扇20能够独立于彼此操作，所以可调整未损坏的风扇以向定子2和转子3提供更高量的冷却流体，使得定子2和转子3还在一个或更多个风扇20b失效的情况下接收正确量的冷却流体。
本公开还涉及电机1的改装方法。
待改装的电机1(图9)具有定子2和转子3，其带有用于定子2和/或转子3的冷却回路。另外，电机1具有用于使冷却流体循环穿过冷却回路的一个或更多个(根据其具体设计)风扇9；风扇9由转子3支承。
根据该方法，最初连接于转子3的风扇9被移除(图10)。
因此，设置一个或更多个新风扇20(根据该设计)；新风扇20还在操作期间与转子3分离。
因为当风扇9从转子3移除而间隙27保留时，可设置阻塞件29以局部闭合间隙27。阻塞件29例如为优选地连接于定子2和/或外壳4的板。总之该特征不是必需的，并且可根据电机的需要和设计来执行。
另外，间隙27还可制造得更大，或者孔口30可设置至壁28，以便根据需要增加朝定子2和转子3流动的冷却流体。优选地，单向阀31设置在孔口30处。总之，该特征也不是必需的，并且根据电机的需要和设计可或可不执行。另外，孔口30还可与阻塞件29一起设置(图14)。
风扇9还可被小风扇35替代。因此可在如下情况下使用风扇35：
有或者没有孔口30，
有或者没有阻塞件29。
已在实践中发现，电机特别有利，这是因为：
它具有在部分负载处的高效率，这是因为在部分负载处风扇20仅要求在部分负载条件下冷却所需的功率，即，它们不受转子速度约束；
电机的温度可保持恒定或几乎恒定，由于更小的热应力，故这允许电机的更长寿命；
可减小由电机生成的噪音，这是因为设置了以可调节速度旋转的更小风扇，而不是以固定速度旋转的大风扇。
根据本公开的电机对于空气冷却电机而言特别有用，这是因为这些类型的机器的效率在部分负载处下降。总之，显然，电机同样还可为氢、氩或水冷却的电机。
当然，描述的特征可彼此独立地设置。
在实践中，使用的材料和尺寸可根据要求和技术状态而自由选择。
Claims (13)
1.一种电机(1)，其包括：
定子(2)；
转子(3)；
用于所述定子(2)和/或转子(3)的冷却回路；
用于冷却流体循环的多个风扇(20)，
其特征在于，所述多个风扇(20)与所述转子(3)分离，当所述电机(1)处于部分负载时，所述多个风扇(20)仅需要在部分负载条件下冷却所述电机(1)所需的功率；
所述多个风扇(20)能够彼此独立地起动；
包括与所述多个风扇(20)关联的至少一个单向阀(24)。
2.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，包括用于所述风扇(20)的起动的至少一个马达(21)。
3.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个单向阀(24)连接于所述风扇(20)。
4.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，包括位于所述电机(1)的侧向侧的至少一个冷却器(8)，所述风扇(20)连接于所述至少一个冷却器(8)。
5.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，容纳在基底(25)中，其中，所述风扇(20)容纳在所述基底(25)内。
6.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述转子(3)设置有连接于其一个或两个轴(5)的附加风扇(35)，所述附加风扇(35)能够提供用于所述定子(2)和转子(3)的所述冷却流体的一部分。
7.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述电机具有高压区(HP)和低压区(LP)，在它们之间具有至少一个壁(28)，其中，所述至少一个壁(28)具有孔口(30)。
8.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，为发电机。
9.一种用以改装电机(1)的方法，所述电机包括：
定子(2)；
转子(3)；
用于所述定子(2)和/或转子(3)的冷却回路；
用于冷却流体循环的、由所述转子(3)支承的至少一个风扇(9)，
所述方法的特征在于，
移除连接于所述转子(3)的所述至少一个风扇(9)，
设置在操作期间与所述转子(3)分离的多个风扇(20)；
其中，当所述电机(1)处于部分负载时，所述多个风扇(20)仅需要在部分负载条件下冷却所述电机(1)所需的功率，所述多个风扇(20)能够彼此独立地起动。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当移除连接于所述转子(3)的所述至少一个风扇(9)时，保留至少一个间隙(27)，所述方法还包括设置局部闭合至少一个间隙(27)的至少一个阻塞件(29)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使所述至少一个阻塞件(29)连接于所述定子(2)和/或外壳(4)。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，以附加风扇(35)替代所述至少一个风扇(9)。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电机具有高压区(HP)和低压区(LP)，在它们之间具有至少一个壁(28)，所述方法包括使所述至少一个壁(28)设置有孔口(30)。
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Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK2899858T3 (da) * | 2014-01-24 | 2020-01-06 | Siemens Gamesa Renewable Energy As | Elektrisk generatoranordning med forbedret kølesystem og driftsfremgangsmåde dertil |
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| EP3203616B1 (en) * | 2016-02-02 | 2018-01-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Electric generator cooling method |
| FR3087967A1 (fr) * | 2018-10-30 | 2020-05-01 | Valeo Systemes Thermiques | Systeme de refroidissement pour moteur electrique notamment de vehicule automobile |
| EP4125189A1 (en) * | 2021-07-27 | 2023-02-01 | General Electric Renovables España S.L. | Cooling of active elements of electrical machines |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1381143A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-14 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine power generator including supplemental parallel cooling and related methods |
| CN201656686U (zh) * | 2010-02-03 | 2010-11-24 | 金群力 | 高压变频节能电机双风叶全封闭冷却装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60210148A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機の冷却装置 |
| JPS61150635A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-09 | Fuji Electric Co Ltd | 空気冷却器付可変速回転電機 |
| SU1638769A1 (ru) * | 1989-04-24 | 1991-03-30 | Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода "Электротяжмаш" им.В.И.Ленина | Закрыта электрическа машина |
| US20020047340A1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-04-25 | Lewis David W. | Motor/ generator using helium for thermal cooling |
| KR101096469B1 (ko) * | 2003-07-10 | 2011-12-20 | 마그네틱 애플리케이션 인크. | 소형 고전력 교류 발전기 |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1381143A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-14 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine power generator including supplemental parallel cooling and related methods |
| CN201656686U (zh) * | 2010-02-03 | 2010-11-24 | 金群力 | 高压变频节能电机双风叶全封闭冷却装置 |
Also Published As
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Address after: Baden, Switzerland Applicant after: ALSTOM TECHNOLOGY LTD Address before: Baden, Switzerland Applicant before: Alstom Technology Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |