CN105634158A - 一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，旨在于提高汽轮发电机定子齿部和转子齿部的冷却能力，并及时有效地将电磁损耗引起的定子和转子处聚集的热量散发。其技术要点是：包括定子长齿、定子短齿、转子长齿及转子短齿，定子长齿与定子短齿、转子长齿与转子短齿分别沿轴向交替排布，且转子长齿沿径向位于定子短齿的下方、转子短齿沿径向位于定子长齿的下方，转子长齿和定子短齿之间、转子短齿与定子长齿之间所形成的空隙为定转子气隙，定子长齿的上端设有第一定子轭、定子短齿的上端设有第二定子轭，定子长齿和定子短齿的叠制方向为轴向，第一定子轭和第二定子轭的叠制方向为周向。本发明提高了发电机的安全稳定性及使用寿命。

Description

一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构
技术领域
本发明涉及一种发电机定转子结构，具体涉及一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构。
背景技术
大容量汽轮发电机是传统火电、新生代核电发电站的主要设备之一，它的效率和容量的进一步提高，主要取决于通风冷却系统的高效和高可靠性。若冷却系统低效或失效，轻则造成非正常停机，重则可能烧毁发电机绕组和铁芯，严重影响电力系统的安全、稳定运行。
大型汽轮发电机的发热与通风冷却技术是电力装备的核心关键技术之一，汽轮发电机容量的增加将会影响到定子齿部和转子齿部的磁饱和程度，汽轮发电机定转子齿部的磁滞损耗和涡轮损耗相应提高，发电机定子和转子齿部较高的电磁损耗密度会引起发电机定子和转子齿部热量的聚集，热量的过度聚集会引起发电机定子和转子齿部的热应力形变，且发电机齿部松动胀裂、断裂及掉齿现象也时有发生，而现有发电机的所有定子齿大小相同、所有转子齿的大小也是相同的，这样不利于定子齿内部及转子齿内部的通风散热，无法及时地将发电机电磁损耗引起的定子和转子处聚集的热量散发出去，无法提高大型汽轮发电机的安全稳定运行能力，严重影响其自身的电气与机械寿命至关重要。
发明内容
本发明提供了一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，旨在于提高大型汽轮发电机定子齿部和转子齿部的冷却能力，及时有效地将电磁损耗引起的定子和转子处聚集的热量散发，提高发电机的安全稳定性及使用寿命。
本发明的利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，为实现上述目的所采用的技术方案在于：包括定子长齿、定子短齿、转子长齿及转子短齿，定子长齿和定子短齿的下部缠绕有定子绕组，所述定子长齿与定子短齿、转子长齿与转子短齿分别沿轴向交替排布，且转子长齿沿径向位于定子短齿的下方、转子短齿沿径向位于定子长齿的下方，转子长齿和定子短齿之间、转子短齿与定子长齿之间所形成的空隙为定转子气隙，所述定子长齿的上端设有第一定子轭、定子短齿的上端设有第二定子轭，所述定子长齿和定子短齿的叠制方向为轴向，所述第一定子轭和第二定子轭的叠制方向为周向。
作为本发明的进一步改进，所述转子长齿上开设有轴向圆孔，可提高发电机组运行的安全性与可靠性，进一步地，所述轴向圆孔内嵌入有分段式阻尼条，可抑制机组的电磁振动，分段式阻尼条沿轴向非连续布置，可以节省材料。
作为本发明的进一步改进，所述定子长齿由有取向冷轧硅钢片叠制而成，其包括左端叠片段、右端叠片段和中间段叠片段，左端叠片段右端叠片段所用硅钢片的轴向磁导率小于中间段叠片段所用硅钢片的轴向磁导率，如此设置的目的是增加定子长齿两端的轴向磁阻，抑制转子长齿的磁通从定子长齿中经过。
作为本发明的进一步改进，所述定子短齿由左端定子短齿和右端定子短齿构成，左端定子短齿和右端定子短齿之间留有齿间径向通风沟，当发电机转子旋转时，由转子长齿的风扇实现对定齿内部的高效冷却。
作为本发明的进一步改进，所述第二定子轭上沿周向设有圆孔、沿径向设有梯形孔，所述梯形孔处于圆孔的下方并与圆孔相连通形成辐射式的轮毂型风道，且梯形孔与齿间径向通风沟相连通，从而实现对定子轭内部的周向冷却。
作为本发明的进一步改进，所述定子短齿的内径略高于定子绕组的内径，使定子绕组的一部分完全裸露在发电机定转子气隙中，当发电机转子旋转时，由转子长齿的自扇动作用对定子绕组表面进行直接冷却。
本发明所达到的效果为：本发明解决了汽轮发电机定转子表面局部温度高、散热效果差的技术难题，提高了大型发电机的冷却效力，它与传统通风结构的汽轮发电机相比，具有节省材料、安全可靠的特点。其中定子长齿和定子短齿的叠制方向为轴向、定子长齿对应的第一定子轭和定子短齿对应的第二定子轭的叠制方向为周向，如此设置可有效降低发电机主磁通通过路径的磁阻，提高电机定转子铁心的利用率。本发明进一步将定子长齿的左端叠片段和右端叠片段所用硅钢片的轴向磁导率设置成小于其中间段叠片段所用硅钢片的轴向磁导率，如此设置可增加定子长齿两端的轴向磁阻，抑制转子长齿的磁通从定子长齿中经过。同时，本发明进一步在定子短齿的左端定子短齿和右端定子短齿之间留有齿间径向通风沟，这样当转子旋转时，转子长齿能够起到扇叶的作用，从而实现对定子短齿的内部和定子绕组的高效冷却。在此基础上，本发明在第二定子轭上沿周向开设圆孔，再沿径向开设梯形孔，圆孔与梯形孔相连通形成辐射式的轮毂型风道可以进一步提高第二定子轭内部的冷却效率效力。此外，本发明形成了定子和转子双向散热翅结构，增加了定转子表面与冷却流体的接触面积，利于发电机定转子表面热量的及时散发。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，其中×表示周向叠制，表示轴向叠制；
图2为图1中A-A的截面图；
图中：1为定子长齿、2为定子短齿、3为转子长齿、4为转子短齿、5为轴向圆孔、6为分段式阻尼条、7为齿间径向通风沟、8为第一定子轭、9为第二定子轭、10为圆孔、11为梯形孔、12为辐射式轮毂型风道、13为定子绕组、14为分段式槽楔、15为定转子气隙、1-1为左端叠片段、1-2为右端叠片段、1-3为中间段叠片段、2-1为左端定子短齿、2-2为右端定子短齿。
具体实施方式：
参照图1和图2，本发明的利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，包括定子长齿1、定子短齿2、转子长齿3及转子短齿4，所述定子长齿1与定子短齿2、转子长齿3与转子短齿4分别沿轴向交替排布，且转子长齿3沿径向位于定子短齿2的下方、转子短齿4沿径向位于定子长齿1的下方，转子长齿3和定子短齿2之间、转子短齿4与定子长齿1之间所形成的空隙为定转子气隙15，所述定子长齿1的上端设有第一定子轭8、定子短齿2的上端设有第二定子轭9，定子长齿1和定子短齿2交替相间排布形成定子侧散热翅结构，转子长齿3和转子短齿4交替相间排布形成转子侧散热翅结构，这样定子和转子形成了双向散热翅结构，如此设置提高了定子齿部和转子齿部的冷却能力，及时有效地将电磁损耗所引起的定子和转子处聚集的热量散发出去，提高了发电机的安全稳定性及使用寿命。其中定子长齿1和定子短齿2的叠制方向为轴向，所述第一定子轭8和第二定子轭9的叠制方向为周向，使定子齿与定子轭具有不同的叠制方向，可以降低发电机主磁通通过路径的磁阻，提高电机定转子铁芯的利用率。
所述定子长齿1和定子短齿2的下部缠绕有定子绕组13，定子长齿1的下端插入分段式槽楔14以便将定子绕组13压紧，定子短齿2的内径略高于定子绕组13的内径，使定子绕组13局部裸露在定转子气隙15中，再由于转子旋转时，其转子长齿3可起到扇叶的作用，能够对定子绕组13的表面进行直接冷却。
所述转子长齿3上开设有轴向圆孔5，所述轴向圆孔5内嵌入有分段式阻尼条6，可抑制机组的电磁振动，提高发电机的运行稳定性，所述分段式阻尼条6沿轴向非连续布置，可以节省材料。
所述定子长齿1由有取向冷轧硅钢片叠制而成，其包括左端叠片段1-1、右端叠片段1-2和中间段叠片段1-3，左端叠片段1-1和右端叠片段1-2所用硅钢片的轴向磁导率小于中间段叠片段1-3所用硅钢片的轴向磁导率，这样设置的目的是增加定子长齿1两端的轴向磁阻，抑制转子长齿3的磁通从定子长齿1中经过。
所述定子短齿2由左端定子短齿2-1和右端定子短齿2-2构成，左端定子短齿2-1和右端定子短齿2-2之间留有齿间径向通风沟7，当汽轮发电机的转子旋转时，转子长齿3可起到扇叶的作用，从而由转子长齿3的自扇动实现对定子短齿2内部的高效冷却。
所述第二定子轭9上沿周向设有圆孔10、沿径向设有梯形孔11，所述梯形孔11处于圆孔10的下方并与圆孔10相连通形成辐射式的轮毂型风道12，且梯形孔11与齿间径向通风沟7相连通。

Claims (6)

1.一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，其特征在于：包括定子长齿(1)、定子短齿(2)、转子长齿(3)及转子短齿(4)，定子长齿(1)和定子短齿(2)的下部缠绕有定子绕组(13)，所述定子长齿(1)与定子短齿(2)、转子长齿(3)与转子短齿(4)分别沿轴向交替排布，且转子长齿(3)沿径向位于定子短齿(2)的下方、转子短齿(4)沿径向位于定子长齿(1)的下方，转子长齿(3)和定子短齿(2)之间、转子短齿(4)与定子长齿(1)之间所形成的空隙为定转子气隙(15)，所述定子长齿(1)的上端设有第一定子轭(8)、定子短齿(2)的上端设有第二定子轭(9)，所述定子长齿(1)和定子短齿(2)的叠制方向为轴向，所述第一定子轭(8)和第二定子轭(9)的叠制方向为周向。
2.根据权利要求1所述的一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，其特征在于：所述转子长齿(3)上开设有轴向圆孔(5)，所述轴向圆孔(5)内嵌入有分段式阻尼条(6)。
3.根据权利要求1所述的一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，其特征在于：所述定子长齿(1)由有取向冷轧硅钢片叠制而成，其包括左端叠片段(1-1)、右端叠片段(1-2)和中间段叠片段(1-3)，左端叠片段(1-1)和右端叠片段(1-2)所用硅钢片的轴向磁导率小于中间段叠片段(1-3)所用硅钢片的轴向磁导率。
4.根据权利要求1所述的一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，其特征在于：所述定子短齿(2)由左端定子短齿(2-1)和右端定子短齿(2-2)构成，左端定子短齿(2-1)和右端定子短齿(2-2)之间留有齿间径向通风沟(7)。
5.根据权利要求1所述的一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，其特征在于：所述第二定子轭(9)上沿周向设有圆孔(10)、沿径向设有梯形孔(11)，所述梯形孔(11)处于圆孔(10)的下方并与圆孔(10)相连通形成辐射式的轮毂型风道(12)，且梯形孔(11)与齿间径向通风沟(7)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种利于散热的汽轮发电机定转子交互式错齿结构，其特征在于：所述定子短齿(2)的内径高于定子绕组(13)的内径。
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