CN117060611A - 一种启发电机及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本公开公开一种启发电机及燃气轮机，涉及燃气轮机技术领域，以解决启发电机应用在燃气轮机内使得燃气轮机一体化难度高，效率低，冷却设计难度高，难以满足涡轮前温度的限制要求的问题。所述启发电机包括：定子组件和转子组件，所述定子组件包括定子本体、定子线圈和端盖。所述定子本体具有空腔，所述转子组件设在所述空腔内，所述端盖与所述定子本体连接，所述转子组件可转动连接在所述端盖上，所述定子线圈位于所述定子本体远离所述转子组件的一面。所述燃气轮机包括上述技术方案所提的启发电机。本公开提供的启发电机用于燃气轮机中。

Description

一种启发电机及燃气轮机

技术领域

本公开涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种启发电机及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机中需要使用启发电机带动涡轮起动，使得燃气轮机的一体化难度高，启动效率低，且由于启发电机中定子铁心设在机匣内部，不利于定子铁心的更换和冷却，难以满足燃气轮机中涡轮前温度的限制要求。

发明内容

本公开的目的在于提供一种启发电机及燃气轮机，用于提高启发电机的工作效率，降低启发电机的冷却设计难度，使得启发电机便于更换和检查。

为了实现上述目的，本公开提供如下技术方案：

一种启发电机，包括：定子组件和转子组件，所述定子组件包括定子本体、定子线圈和端盖。

所述定子本体具有空腔，所述转子组件设在所述空腔内，所述端盖与所述定子本体连接，所述转子组件可转动连接在所述端盖上，所述定子线圈位于所述定子本体远离所述转子组件的一面。

与现有技术相比，本公开提供的启发电机中，定子本体具有空腔，转子组件设在空腔内，端盖可拆卸连接在定子本体上，转子可转动连接在端盖上，定子线圈位于定子本体远离转子组件的一面，通过将定子线圈设置在远离转子组件的一面，使得原本给定子线圈预留的空间空余，从而使得启发电机内部空间增大，此时，可以设计增加转子组件的占用空间，增加转子组件的直径，从而提高启发电机的效率。基于此，由于将定子线圈设置在远离转子组件的一面，即裸漏出，以便于对定子线圈进行检修和更换。同时，当本公开的启发电机用于燃气轮机中时，为了满足涡轮前温度的设计要求，需要对启发电机进行冷却，由于本公开示例性的启发电机的定子线圈裸漏于外部，使得燃气轮机对启发电机的冷却设计更加方便，且冷却效果更好。

本公开还提供一种燃气轮机，包括上述的启发电机。

与现有技术相比，本公开提供的燃气轮机的有益效果与上述技术方案所述启发电机的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本公开示例性实施例的一种启发电机的立体结构图；

图2示出了根据本公开示例性实施例的一种启发电机的侧剖图。

附图标记：

100-启发电机， 110-定子组件；

120-转子组件， 1101-定子本体；

1102-定子线圈， 1103-端盖；

1102-1-定子铁心， 1102-2-绕组线圈；

1102-3-缝隙， 130-止推轴承；

1103-1-连接结构， 1201-转子本体；

1202-转子风扇， 1203-转子轴。

具体实施方式

为了使本公开所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。当燃气轮机处于工作状态时，需要使用传统的启发电机先带动涡轮起动，因此，其一体化难度高，启动效率低，且由于燃气轮机的内部结构复杂，对涡轮前温度有限制要求，但是传统的启发电机中定子铁心设在机匣内部，不利于定子铁心的更换和冷却，因此，在启发电机的冷却设计上有较高的难度。

为了克服上述问题，本公开示例性实施例提供了一种启发电机，通过将定子线圈设计在远离转自组件的一面，不但节省了启发电机内部空间，提高启发电机效率，还可以降低启发电机中定子线圈的检修难度和冷却难度。

图1示出了根据本公开示例性实施例的一种启发电机的立体结构图。如图1所示，本公开示例性实施例提供的启发电机100包括：定子组件110和转子组件120。

如图1所示，上述定子组件110包括定子本体1101、定子线圈1102和端盖1103。定子本体1101具有空腔，转子组件120设在空腔内，端盖1103与定子本体1101连接，转子组件120可转动连接在端盖1103上，定子线圈1102位于定子本体1101远离转子组件120的一面。

示例性的，将上述转子组件安装在具有定子线圈的定子本体的空腔内后，可将端盖采用焊接等方式与该定子本体固定在一起，以达到固定转子组件和导流的作用。应理解，端盖和定子本体的连接方式在此不作限制，只要能防止在启发电机工作过程中端盖脱落，造成仪器损毁的情况发生即可。

由上可知，本公开示例性实施例提供的启发电机中，定子本体具有空腔，转子组件设在空腔内，端盖可拆卸连接在定子本体上，转子可转动连接在端盖上，定子线圈位于定子本体远离转子组件的一面，通过将定子线圈设置在远离转子组件的一面，使得原本给定子线圈预留的空间空余，从而使得启发电机内部空间增大，此时，可以设计增加转子组件的占用空间，增加转子组件的直径，从而提高启发电机的效率。基于此，由于将定子线圈设置在远离转子组件的一面，即裸漏出，以便于对定子线圈进行检修和更换。同时，当本公开的启发电机用于燃气轮机中时，为了满足涡轮前温度的设计要求，需要对启发电机进行冷却，由于本公开示例性的启发电机的定子线圈裸漏与外部，使得燃气轮机对启发电机的冷却设计更加方便，且冷却效果更好。

作为一种可能的实现方式，图2示出了根据本公开示例性实施例的一种启发电机的侧剖图。如图1和图2所示，上述定子线圈1102包括定子铁心1102-1和绕组线圈1102-2，绕组线圈1102-2缠绕在定子铁心1102-1上，定子铁心1102-1和绕组线圈1102-2位于定子本体1101远离转子组件120的一面，以节省启发电机100内部空间，使得转子组件120的直径可以得到扩大，从而增加启发电机100的效率。

在实际应用中，上述定子铁心和绕组线圈的缠绕方式可以包括：单层绕组、双层绕组、混合绕组和花式绕组等，并不限于此。定子铁心的数量和绕组线圈的数量可以根据实际需求进行设计，在此不做限定。

作为一种可能的实现方式，如图1和图2所示，为了提高本公开示例性实施例提供的启发电机100的启动效率，上述定子本体1101上可以设有多个缝隙1102-3，以使得磁场可以经过缝隙1102-3传递到转子组件120处，进而驱动转子组件120转动。

作为一种可能的实现方式，如图1和图2所示，相邻两个定子线圈1102之间具有缝隙1102-3，通过在相邻两个定子线圈1102之间布置缝隙1102-3，以提高缝隙1102-3的数量，进一步增加作用在转子组件120上的磁场，以提高本公开示例性实施例的启发电机100的效率。

示例性的，上述缝隙的位置可以避开绕组线圈设置在定子本体上，以避免绕组线圈遮挡缝隙，减少磁场的通过，以提高启发电机的效率。缝隙的形状可以为椭圆形，长方形，不规则形状等，并不限于此。

当本公开示例性实施例提供的启发电机用于燃气轮机上时，定子本体可以使用燃气轮机的外机匣代替，此时，定子线圈可以直接固定在燃气轮机的外机匣上，可以在燃气轮机的外机匣上开设多个缝隙，以使得磁场可以通过缝隙作用于转子组件上，以加快转自组件的转动速度，提高启发电机的效率。

作为一种可能的实现方式，如图1和图2所示，当启发电机100处于工作状态时，会受到较大的轴向力，在该轴向力的作用下，转子组件120容易向定子组件110的方向移动，最终与定子组件110接触并产生摩擦力，使得转子组件120的转动速度减慢，影响了启发电机100的效率。

为了克服上述问题，如图1和图2所示，上述启发电机100还可以包括止推轴承130，定子组件110通过止推轴承130与转子组件120连接，以抵消启发电机100工作时产生的轴向力。应理解，本公开示例性实施例的止推轴承130可以为推力球轴承，也可以为推力角接触球轴承等，并不限于此。

在实际应用中，上述止推轴承可以包括内环和外环，内环和外环之间设置有滚珠，可以将外环与端盖间隙配合在一起，然后将止推轴承的内环与定子组件过渡配合在一起。当启发电机处于工作状态时，止推轴承的内环随着转动组件一起转动，使得滚珠在内外环之间滚动，从而减少摩擦和磨损。当该止推轴承受到轴向力时，滚珠会受到压力，从而使内外环之间的间隙变小，以承受该轴向力，避免转动组件的移动，从而提高启发电机的效率。

在一些可选方式中，如图1和图2所示，上述端盖1103上设置有连接结构1103-1，定子组件110通过连接结构1103-1与止推轴承130可拆卸连接，此时，连接结构1103-1不但具有固定止推轴承130的作用，还可以用于导流。至于该连接结构1103-1的形状，在此不作限制。

示例性的，上述连接结构可以为“Ⅹ”形状或者“十”字形状，也可以为“一”字形状等，并不限于此，需要注意的是，为了增加导流效果，该连接结构的形状可以尽可能复杂，即可以多设计些线条，但是从成本和不影响出风的角度考虑，连接结构的形状不可以过与复杂，至于连接结构的具体形状可以根据实际应用场景进行选择，在此不做限定。

在一些可选方式中，如图1和图2所示，上述转子组件120包括转子本体1201、转子风扇1202和转子轴1203，转子本体1201和转子风扇1202一体化设计，转子轴1203穿过转子风扇1202与止推轴承130可拆卸连接，以使得转子本体1201和转子风扇1202转动时可以带动转子轴1203转动，从而将电能转换为机械能，同时，通过将转子轴1203与止推轴承130连接，可以避免转子风扇1202在转动过程中收到轴向力向靠近端盖1103的方向移动，从而降低转子风扇1202的转动速度，降低启发电机100的效率。

在一些可选方式中，如图1和图2所示，上述转子组件120还可以包括转子本体1201、转子风扇1202和转子轴1203，转子本体1201和转子风扇1202设在转子轴1203上，止推轴承130与转子轴1203可拆卸连接。此时的转子风扇1202和转子本体1201非一体化设计，使得该启发电机100的应用更加灵活，扩大了该启发电机的应用范围。

示例性的，当该启发电机应用于燃气轮机上时，转子本体包括的转子风扇可以为燃气轮机的压气机包括的多个叶片中的任意一个，通过将转子本体于压气机的其中一个叶片紧密连接在一起，使得转子本体可以带动与其连接的压气机的叶片一起转动，然后可以将定子线圈设置在燃气轮机的外机匣上，在组装完成燃气轮机的其他结构后，通过将燃气轮机的外机匣安装好，启动燃气轮机则可以使得转子本体带动与其连接的压气机的叶片一起转动，从而减少燃气轮机内部机械附件，使得燃气轮机实现一体化设计，提高燃气轮机的效率，且外设的定子线圈便于冷却，检修和更换，使得其可以被均匀冷却，可以符合燃气轮机中涡轮的前温度要求。

在一些可选方式中，如图1和图2所示，上述启发电机100还可以包括永磁体(图中未示出)，永磁体与转子组件120可拆卸连接，以在定子组件110的磁场作用下产生一个转动力矩，辅助转子组件120转动。

示例性的，上述转子组件的转子本体远离风扇的一面可以设有凹槽，该凹槽用于容纳永磁体，至于该凹槽的形状，本公开不做限定。例如，该凹槽的形状可以为与永磁体形状匹配的形状，又例如，该凹槽的形状可以为沿着转子本体的周向开设的一个连通的长槽等，并不限于此。

当凹槽的形状为第一种时，即与永磁体的形状匹配时，该凹槽的数量可以与永磁体的数量相同。至于永磁体的数量可以根据实际应用场景进行设置，在此不做限定。

当凹槽的形状为第二种时，即为沿着转子本体的周向开设的一个连通的长槽时，可以将永磁体通过胶粘等方式固定在凹槽内即可。

本公开示例性实施例还提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括上述或上述任一可能的启发电机。

在实际应用中，当上述启发电机用于燃气轮机上时，燃气轮机的外机匣可以充当前文提及的定子本体，此时，启发电机的定子线圈可以设置在燃气轮机的外机匣上，同时，燃气轮机中的压气机的叶片可以作为启发电机的转子组件的风扇，由于压气机具有多个叶片，因此该启发电机的位置可以根据实际情况设置在压气机的任意一个叶片上，使得该燃气轮机内部结构的设计更加灵活，应用范围更加广泛。

当压气机的一个叶片充当启发电机的转子组件的风扇时，只需要将启发电机的转子组件的转子本体与压气机的叶片紧密连接在一起，使得压气机的叶片可以随着启发电机的转子本体一起运动。然后再在转子本体的凹槽内粘贴好永磁体即可，待燃气轮机的其他结构安装好后，将具有定子线圈的外机匣安装上即可。通过将定子组件设置在外机匣上，将风扇用压气机的叶片代替，以实现燃气轮机的一体化设计，减少燃气轮机的机械附件，从而提高燃气轮机的效率。且由于定子线圈设置在远离转子组件的外机匣上，使得定子本体冷却更容易，且更加均匀，符合涡轮前温度的要求。同时，当设备发生故障时，由于定子线圈设置在远离转子组件的外机匣上，不需要拆开启发电机，使得定子线圈的故障排查和更换更加方便，减少了拆除过程中损毁零件的风险，降低了成本，提供了工作效率。

当然，上述启发电机还可以是使用前文所述的启发电机安装在燃气轮机的压气机和进风口之间，此时，可以将启发电机的转子风扇和转子本体穿过燃气轮机的中心轴，并卡接在中心轴上，然后将永磁体安装在转子本体的凹槽内，将具有定子线圈的定子本体安装在转子本体外即可。至于端盖是否需要安装，可以根据实际使用情况进行选择。由于启发电机的定子线圈位于定子本体远离转子组件的一面，使得启发电机内的转子风扇的直径可以设计更大，从而提高启发电机的效率，从而提高燃气轮机的效率。同时，使得定子本体上的定子线圈的冷却设计更加简单，且冷却效果更好，也更便于检修和更换，更易于符合燃气轮机中涡轮的前温度要求。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种启发电机，其特征在于，包括：定子组件和转子组件，所述定子组件包括定子本体、定子线圈和端盖；

所述定子本体具有空腔，所述转子组件设在所述空腔内，所述端盖与所述定子本体连接，所述转子组件可转动连接在所述端盖上，所述定子线圈位于所述定子本体远离所述转子组件的一面。

2.根据权利要求1所述的启发电机，其特征在于，所述定子线圈包括定子铁心和绕组线圈，所述绕组线圈缠绕在所述定子铁心上，所述定子铁心和绕组线圈位于所述定子本体远离所述转子组件的一面。

3.根据权利要求1所述的启发电机，其特征在于，所述定子本体上设有多个缝隙。

4.根据权利要求1所述的启发电机，其特征在于，相邻两个定子线圈之间具有缝隙。

5.根据权利要求1所述的启发电机，其特征在于，所述启发电机还包括止推轴承，所述定子组件通过所述止推轴承与所述转子组件连接。

6.根据权利要求5所述的启发电机，其特征在于，所述端盖上设置有连接结构，所述定子组件通过所述连接结构与所述止推轴承可拆卸连接。

7.根据权利要求5所述的启发电机，其特征在于，所述转子组件包括转子本体、转子风扇和转子轴，所述转子本体和所述转子风扇一体化设计，所述转子轴穿过所述转子风扇与止推轴承可拆卸连接。

8.根据权利要求5所述的启发电机，其特征在于，所述转子组件包括转子本体、转子风扇和转子轴，所述转子本体和所述转子风扇设在所述转子轴上，所述止推轴承与所述转子轴可拆卸连接。

9.根据权利要求1～8任一项所述的启发电机，其特征在于，所述启发电机还包括永磁体，所述永磁体与所述转子组件可拆卸连接。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的启发电机。