CN111817522A - 一种三机同轴励磁结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三机同轴励磁结构，涉及无刷励磁领域，发电机为空冷汽轮发电机，发电机包括空冷器，励磁机整体罩壳的进风口与空冷器的冷风区连通，励磁机整体罩壳的出风口与发电机的热风区连通；励磁机整体罩壳内设置有冷却腔和出风腔，励磁机整体罩壳的进风口与冷却腔连通，冷却腔与出风腔连通，出风腔与励磁机整体罩壳的出风口连通；励磁机整体罩壳的驱动端设置有第一空气导管，非驱动端设置有第二空气导管，第一空气导管穿过出风腔到达冷却腔，第二空气导管位于冷却腔内；第一空气导管和第二空气导管分别连通入口高压区和密封低压区。该种结构设置能够有效降温并避免外界灰尘进入，且该种改进对设备的改动较小，能够有效降低成本。

Description

一种三机同轴励磁结构
技术领域
本发明属于无刷励磁领域，具体涉及一种三机同轴励磁结构，尤其适用于发电厂用空冷汽轮发电机。
背景技术
现有的励磁系统由于密封性不好，外界空气会从罩壳轴封与轴间空隙进入罩壳，携带灰尘和外部物质进入励磁机内部，影响励磁机的使用性能；
另外由于设备运行温度较高，需及时进行降温，但现有的降温结构降温效果并不明显。
发明内容
本发明提供一种三机同轴励磁结构，能够防止外界空气携带灰尘和杂物进入励磁机内部。
本发明提供一种三机同轴励磁结构，包括主励磁机、永磁副励磁机；所述主励磁机和永磁副励磁机安装在励磁机整体罩壳内，所述发电机、主励磁机和永磁副励磁机在传动轴上同轴安装；所述发电机为空冷汽轮发电机，所述发电机通过风道连通空冷器，所述励磁机整体罩壳的进风口与空冷器的冷风区连通，所述励磁机整体罩壳的出风口与发电机的热风区连通；所述励磁机整体罩壳内设置有冷却腔和出风腔，励磁机整体罩壳的进风口与冷却腔连通，所述冷却腔与出风腔连通，所述出风腔与励磁机整体罩壳的出风口连通；所述励磁机整体罩壳的驱动端设置有第一空气导管，所述励磁机整体罩壳的非驱动端设置有第二空气导管，所述第一空气导管穿过出风腔到达冷却腔，所述第二空气导管位于冷却腔内；所述第一空气导管和第二空气导管分别连通入口高压区和密封低压区。
进一步的，所述冷却腔包括第一冷却腔和第二冷却腔，所述第一冷却腔冷却永磁副励磁机，所述第二冷却腔冷却主励磁机，励磁机整体罩壳的进风口分别第一冷却腔和第二冷却腔连通。
进一步的，所述励磁结构包括旋转整流器，所述主励磁机为无刷交流励磁机，所述旋转整流器将主励磁机的交流电转变为直流电。
进一步的，所述冷却腔包括第三冷却腔，所述第二冷却腔与第三冷却腔连通，所述第三冷却腔与出风腔连通，所述第三冷却腔冷却旋转整流器。
进一步的，所述第一空气导管依次穿过出风腔、第三冷却腔和第二冷却腔，所述第二空气导管安装在第一冷却腔。
进一步的，所述永磁副励磁机为交流发电机，所述永磁副励磁机包括永磁转子和三相定子绕组。
进一步的，所述励磁结构包括转子接地保护滑环，所述转子接地保护滑环与主励磁机、永磁副励磁机同轴安装。
进一步的，所述旋转整流器、主励磁机、永磁副励磁机和转子接地保护滑环安装在励磁机整体罩壳内。
进一步的，所述励磁结构包括轴承，所述轴承为分离式座式轴承，所述轴承安装在传动轴的非驱动端。
进一步的，所述传动轴从驱动端到非驱动端沿轴依次设置有发电机转子、励磁机转子、旋转整流器、主励磁机、永磁副励磁机、转子接地保护滑环、轴承。
本发明的有益效果在于，本发明提供的三机同轴励磁结构，由于采用空冷汽轮发电机作为发电机，通过空冷器对发电机热风进行冷却，励磁结构的风路是发电机风路的分支，冷风从空冷器冷风区引入，热风最后汇入发电机热风区。在此基础上，为防止外界空气进入，在冷却区处增加一路风路引到轴封与轴密封处，驱动端的第一空气导管与非驱动端的第二空气导管使冷空气沿空气导管从入口高压区导到密封低压区来补充空气。
该种结构设置能够有效降温并避免外界灰尘进入，且该种改进对设备的改动较小，能够有效降低成本。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明励磁结构风路示意图。
图2是本发明励磁结构总装结构示意图。
图中，1、主励磁机定子，2、主励磁机转子电枢，3、永磁副励磁机定子，4、永磁副励磁机转子，5、励磁机整体罩壳，6、转子接地保护滑环，7、轴承，8、发电机转子，9、传动轴，10、旋转整流器，11、第一空气导管，12、第二空气导管，13、第一冷却腔，14、第二冷却腔，15、第三冷却腔，16、出风腔，17、进风口，18、出风口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种三机同轴励磁结构，包括主励磁机、永磁副励磁机，三机包括发电机、主励磁机和永磁副励磁机，其中，主励磁机和永磁副励磁机既属于三机又属于励磁结构，发电机与主励磁机和永磁副励磁机转子在传动轴9上同轴安装。
所述发电机为空冷汽轮发电机，所述发电机通过风道连通空冷器，所述励磁机整体罩壳5的进风口17与空冷器的冷风区连通，所述励磁机整体罩壳5的出风口18与发电机的热风区连通；通过空冷器对发电机热风进行冷却，励磁结构风路是发电机风路的分支，冷风从空冷器冷风区引入，热风最后汇入发电机热风区。
该方案适用于25-50MW空冷汽轮发电机，该系统位于发电机非驱动端，与发电机组同轴同步旋转，机壳由薄钢板焊接而成，末端安装了分离式座式轴承7，提高了系统的稳定性。
励磁机整体罩壳5内设置有冷却腔和出风腔16，励磁机整体罩壳5的进风口17与冷却腔连通，所述冷却腔与出风腔16连通，所述出风腔16与励磁机整体罩壳5的出风口18连通；所述励磁机整体罩壳5的驱动端设置有第一空气导管11，所述励磁机整体罩壳5的非驱动端设置有第二空气导管12，所述第一空气导管11穿过出风腔16到达冷却腔，所述第二空气导管12位于冷却腔内；所述第一空气导管11和第二空气导管12分别连通入口高压区和密封低压区。
实施例2
所述励磁结构包括旋转整流器10，所述主励磁机为无刷交流励磁机，所述旋转整流器10将主励磁机的交流电转变为直流电，主励磁机通过自身携带的风扇为通风冷却提供动力。
如图1所示，所述冷却腔包括第一冷却腔13、第二冷却腔14和第三冷却腔15，所述第一冷却腔13冷却永磁副励磁机，所述第二冷却腔14冷却主励磁机，励磁机整体罩壳5的进风口17分别第一冷却腔13和第二冷却腔14连通。所述第二冷却腔14与第三冷却腔15连通，所述第三冷却腔15与出风腔16连通，所述第三冷却腔15冷却旋转整流器10。所述第一空气导管11依次穿过出风腔16、第三冷却腔15和第二冷却腔14，所述第二空气导管12安装在第一冷却腔13。
使整个励磁结构风路的冷空气从入口处分成两部分，分别冷却主励磁机和永磁副励磁机，汇合后再去冷却旋转整流器10。因密封性不好，外界空气会从罩壳轴封与轴间空隙进入罩壳，携带灰尘和外部物质进入励磁机整体罩壳5内部，为防止外界空气进入，设置空气导管的，从冷却区增加一路风路引到轴封与轴密封处，驱动端的第一空气导管11与非驱动端的第二空气导管12如图所示，冷空气沿导管从入口高压区导到密封低压区来补充空气。
实施例3
进一步的，所述永磁副励磁机为交流发电机，所述永磁副励磁机包括永磁转子和三相定子绕组。
所述励磁结构包括转子接地保护滑环6，所述转子接地保护滑环6与主励磁机、永磁副励磁机同轴安装。
所述励磁机整体罩壳5采用整体焊接结构，是完全封闭的，外罩板开有多处方孔，以方便主励磁机、副励磁机安装维护。测量滑环处罩壳有搭扣攀，方便更换电刷，上面有视察窗，可随时观察电刷磨损情况。
如图2所示，所述旋转整流器10、主励磁机、永磁副励磁机和转子接地保护滑环6安装在励磁机整体罩壳5内，以便于通风冷却及密闭防尘。
作为优选，所述励磁结构包括轴承7，所述轴承7为分离式座式轴承7，所述轴承7安装在传动轴9的非驱动端，运行时对励磁机转子起支撑作用，以保证整个系统的稳定。
进一步的，所述传动轴9从驱动端到非驱动端沿轴依次设置有发电机转子8、励磁机转子、旋转整流器10、主励磁机、永磁副励磁机、转子接地保护滑环6、轴承7。主励磁机转子电枢2、副励磁机转子装配、转子接地保护滑环6依次热套到传动轴9上，通过联轴器与发电机转子8连接。
因用空气冷却，励磁机整体罩壳5承受的空气压力较低，密封要求不高，结合面比较简单，所以构件钢板的厚度可以比较薄，外罩板、外壁板、中壁板都在6-8mm，机座用料省、质量轻。
本发明的三机包括主发电机、主励磁机和永磁副励磁机，三个电机转子同轴连接，同步旋转，主励磁机为主发电机提供励磁电流，永磁副励磁机为主励磁机提供励磁电流，该系统运行安全可靠，维护成本低，并使得励磁电流在转速变化的情况下得以即时的调节，保障了发电质量，提高了机组稳定性。
永磁副励磁机不需要额外励磁电源，供电电压稳定，不受电力系统电压影响，能迅速提供强励电压，并且电力系统电压恢复时间短，有着广泛的市场需求。由于采用空冷汽轮发电机作为发电机，通过空冷器对发电机热风进行冷却，励磁结构风路是发电机风路的分支，冷风从空冷器冷风区引入，热风最后汇入发电机热风区。在此基础上，为防止外界空气进入，在冷却区处增加一路风路引到轴封与轴密封处，驱动端的第一空气导管11与非驱动端的第二空气导管12使冷空气沿空气导管从入口高压区导到密封低压区来补充空气。
该种结构设置能够有效降温并避免外界灰尘进入，且该种改进对设备的改动较小，能够有效降低成本。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三机同轴励磁结构，其特征在于：包括主励磁机、永磁副励磁机，所述主励磁机和永磁副励磁机安装在励磁机整体罩壳(5)内，所述发电机、主励磁机和永磁副励磁机在传动轴(9)上同轴安装；所述发电机为空冷汽轮发电机，所述发电机通过风道连通空冷器，所述励磁机整体罩壳(5)的进风口(17)与空冷器的冷风区连通，所述励磁机整体罩壳(5)的出风口(18)与发电机的热风区连通；
所述励磁机整体罩壳(5)内设置有冷却腔和出风腔(16)，励磁机整体罩壳(5)的进风口(17)与冷却腔连通，所述冷却腔与出风腔(16)连通，所述出风腔(16)与励磁机整体罩壳(5)的出风口(18)连通；
所述励磁机整体罩壳(5)的驱动端设置有第一空气导管(11)，所述励磁机整体罩壳(5)的非驱动端设置有第二空气导管(12)，所述第一空气导管(11)穿过出风腔(16)到达冷却腔，所述第二空气导管(12)位于冷却腔内；
所述第一空气导管(11)和第二空气导管(12)分别连通入口高压区和密封低压区。
2.如权利要求1所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述冷却腔包括第一冷却腔(13)和第二冷却腔(14)，所述第一冷却腔(13)冷却永磁副励磁机，所述第二冷却腔(14)冷却主励磁机，所述励磁机整体罩壳(5)的进风口(17)分别第一冷却腔(13)和第二冷却腔(14)连通。
3.如权利要求2所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述主励磁机为无刷交流励磁机，所述旋转整流器(10)将主励磁机的交流电转变为直流电。
4.如权利要求3所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述冷却腔包括第三冷却腔(15)，所述第二冷却腔(14)与第三冷却腔(15)连通，所述第三冷却腔(15)与出风腔(16)连通，所述第三冷却腔(15)冷却旋转整流器(10)。
5.如权利要求4所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述第一空气导管(11)依次穿过出风腔(16)、第三冷却腔(15)和第二冷却腔(14)，所述第二空气导管(12)安装在第一冷却腔(13)。
6.如权利要求1至5任一所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述永磁副励磁机为交流发电机，所述永磁副励磁机包括永磁转子和三相定子绕组。
7.如权利要求6所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：包括转子接地保护滑环(6)，所述转子接地保护滑环(6)与主励磁机、永磁副励磁机同轴安装。
8.如权利要求7所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述旋转整流器(10)、主励磁机、永磁副励磁机和转子接地保护滑环(6)安装在励磁机整体罩壳(5)内。
9.如权利要求8所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：包括轴承(7)，所述轴承(7)为分离式座式轴承(7)，所述轴承(7)安装在传动轴(9)的非驱动端。
10.如权利要求9所述的三机同轴励磁结构，其特征在于：所述传动轴(9)从驱动端到非驱动端沿轴依次设置有发电机转子(8)、励磁机转子、旋转整流器(10)、主励磁机、永磁副励磁机、转子接地保护滑环(6)、轴承(7)。
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