CN1448003A - 具有导流片的流通间隔块和用于增加发电机端绕组冷却的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气体冷却的电机,其包括具有本体部分(14)转子(10),轴向延伸的线圈(22),端绕组(28),以及被设置在端绕组之间的多个间隔块(150、152、154、156、158),从而在彼此相邻的端绕组和间隔块之间限定出第一和第二空腔(142、144、146、148)。为了增强端绕组的冷却,所述间隔块(150、152、154、156、158)中至少一个具有通道(160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186),所述通道在第一和第二相邻空腔之间延伸,从而提供在第一和第二空腔之间通过间隔块的冷却气体交流。导流片(188、190)最好被靠近所述间隔块的面向空腔的一个表面或另一个表面或者两个表面的径向内端设置,用于把气流分别引入或引出第一和第二空腔。
Description
发明背景
本发明涉及一种用于增加热传递速率,特别是增加端绕组空腔的中心和拐角处的热传递速率,从而增加在发电机和转子端绕组中的整体冷却效果的结构和方法。
因为电导体绝缘的温度限制,电机例如大的涡轮发电机的功率输出额定值通常受到提供通过转子磁场绕组的附加的电流的能力的限制。因此,转子绕组的有效的冷却直接贡献于电机的输出能力。转子端部的区域尤其如此,在转子端部区域,由于这些电机的典型的结构,直接的强制的冷却是困难而昂贵的。流行的市场趋势要求具有较低成本的高效率和高可靠性、高功率密度的发电机,转子端部区域的冷却成为一个限制因素。
涡轮发电机的转子一般由安装在转子槽中的同心的矩形线圈构成。处于转子主体的支撑之外的线圈的端部(通常称为端绕组)一般由固定环支撑着以反抗旋转力(见图1)。在同心线圈端绕组之间间隔地设置有支撑块,以便保持相对位置并增加对于轴向负荷例如热负荷的机械稳定性(见图2)。此外,铜线圈由其外径上的固定环在径向约束,所述固定环克服离心力。间隔块和固定环的存在产生许多暴露于铜线圈的冷却剂区域。主要的冷却剂通道是轴向的,在心轴和端绕组底部之间。此外,由线圈和块的边界面以及固定环结构的内表面在线圈之间形成许多分离的空腔。端绕组暴露于冷却剂,所述冷却剂被旋转力驱动从端绕组的径向下方进入这些空腔(图3)。该热传递趋于较低。这是因为,按照由计算流体动力学分析计算的一个旋转端绕组空腔内的流动路线,冷却剂流进入空腔,横向通过基本环流并离开空腔。一般地说,环流引起低的热传递系数,尤其是在空腔的拐角附近。因而,虽然这是一种在端绕组中的散热方法,但是效率相当低。
使用过许多试图使额外的冷却气流通过转子端部区域的方法。所有这些冷却方法都或者依靠(1)通过在导体中加工一个槽,或者形成通道,然后把气体泵入电机的其它区域,以在铜导体内直接产生冷却通道,以及/或者(2)利用附加的导流片、流动通道和泵吸元件产生具有相对高和相对低压力的区域,以便迫使冷却气体通过导体表面上方。
一些系统在受高应力的转子固定环中钻穿一些径向孔,以使冷却气体能够直接沿着转子端绕组泵入,并排放到气隙中,然而,考虑到固定环所受的高的机械应力和疲劳寿命,这种系统的使用受到限制。
如果使用常规的强迫的转子端部冷却方法,将对转子结构增加很大的复杂性和很高的成本。例如,必须加工或制造直接冷却的导体,以便形成冷却通道。此外,必须提供排气管,以便把气体排放到转子中所需的位置。强迫冷却方案需要转子端部区域被分成单独的压力区,需要增加许多导流板、流动通道和泵吸元件,这又增加了复杂性和成本。
如果不使用这些强迫或直接冷却方法,则转子端绕组被被动地冷却。被动冷却依靠转子的离心力或旋转力,使气体在同心的转子绕组之间形成的不通的、一端堵死的空腔内循环。转子端绕组的被动冷却有时也被称为“自由对流”冷却。
被动冷却具有复杂性和成本最小的优点,虽然和直接与强迫冷却的主动系统相比其散热能力减小。进入同心的转子绕组之间的空腔的任何冷却气体必须通过同一个开口排出,因为这些空腔是以不同的方式封闭的:一般的空腔的4个“侧壁”由同心导体和用于隔离导体的绝缘间隔块构成,空腔的“底”(径向向外)壁由用于支撑端绕组反抗转子的旋转力的固定环构成。冷却气体从导体和转子心轴之间的环形空间进入。因而散热受到气体在空腔内的低的循环速度的限制,并且只有有限量的气体可以进入和离开这些空间。
在通常的构型中,在端部区域中的冷却气体不会被完全加速到转子的速度,即冷却气体以部分转子速度旋转。当流体借助于转子和流体之间的相对速度的作用而被驱动到空腔内时,热传递系数一般在间隔块附近最高,这个位置是相对于流动方向的下游,在此处流体以高的动量进入,并且在此处流体冷却剂是最冷的。在空腔的周边附近一般也具有高的热传递系数。空腔的中心受到最小的冷却。
增加无源冷却系统的散热能力将增加转子的载流容量,从而提高发电机的额定容量,同时维持成本低,结构简单以及可靠性高等优点。
美国专利No.5644179披露了一种通过提高大的单流环流池(circulation cell)的流速来提高热传递的方法,其中在沿与自然发生的流路池(flow cell)相同的方向向其直接引入附加的冷却气流。这在图4和图5中示出。虽然这种方法通过提高环流池的强度增加空腔内的热传递,但是转子空腔的中心区域仍然具有低的流速,因此,仍然具有低的热传递。在拐角区域仍然具有同样低的热传递。
发明概述
上述的需要可通过本发明满足,利用本发明能够增强发电机转子的冷却,其中利用流通间隔块较好地促进在常规情况下缺乏冷却的空腔中心和拐角处的流动环流,因而增加了热传递速率。本发明还涉及使用冷却剂流导流片增加进入冷却空腔的气流和从冷却空腔排出的气流。
因而,按照本发明的一个实施例,提供一种气体冷却的发电机,其包括转子,所述转子具有轴向延伸的线圈,端绕组和至少一个位于相邻的端绕组之间的间隔块,从而限定和相邻的端绕组之间的间隔块相邻的第一和第二空腔。至少一个间隔块具有至少一个在其中限定的通道,用于提供第一和第二空腔之间通过所述间隔块的冷却气流交流。在每个间隔块中的通道的数量可以根据间隔块的周向位置被合理地确定。
通过在相邻的空腔之间提供流动的冷却气体,所述流通通道改善由旋转的端绕组产生的固有的气流型式。这使得散热能力增加,同时保持成本低、简单和结构可靠等优点。此外,这种改进的被动冷却系统将增加转子的载流容量,从而提高发电机的输出额定值。
按照本发明的另一个特征,在间隔块的上游侧或者下游侧或者上下游两侧提供导流片,在上游导流片的情况下,用于引导冷却剂流体径向向外地流入各自的冷却空腔,或者在下游导流片的情况下,有利于环形区域内的平滑且连续的回流。按照本发明的目前优选实施例,流通通道和导流片二者的组合将促进空腔内的高动量冷却剂流,因而减少或消除特别是空腔的中心和拐角处的停滞或者低动量的冷却剂流的区域。
附图说明
通过仔细研究下面结合附图对本发明的优选实施例所作的详细说明,将会更加清楚地看出和充分地理解本发明的这些和其它的目的和优点,其中:
图1是电机转子的端匝区域的一部分的截面图,其具有和其呈面对关系设置的定子;
图2是沿图1的线2-2取的电机转子的截面顶视图;
图3是表示气流进入并通过端绕组腔体的示意图;
图4是按照在美国专利No.5644179中披露的发明的第一实施例的转子端匝部分的局部剖开的透视图;
图5是按照在美国专利No.5644179中披露的发明的第二实施例的转子端匝部分的局部剖开的透视图;
图6是转子端绕组的局部截面图,表示按照本发明的实施例的具有流通通道和导流片的间隔块。
本发明的详细说明
参看附图,其中在所有的附图中相同的标号表示相同的元件,图1和图2表示气冷电机的转子10,所述电机还包括包围着所述转子的定子12。所述转子包括基本上呈圆柱形的本体部分14,其被中心地设置在转子轴16上,并具有轴向相对的端面,在图1中示出了其中一个端面的一部分18。本体部分具有多个周向分开的轴向延伸的槽20,用于接收同心设置的线圈22,所述线圈构成转子绕组。为清楚起见,只示出了5个线圈,虽然实际上通常使用的比图示的多一些。
具体地说,在每个槽中叠置有构成转子绕组一部分的若干个导体棒24。相邻的导体棒由电绝缘层22分开。叠置的导体棒一般通过楔26(图1)保持在槽中,并且由导电材料例如铜制成。导体棒24在本体部分的每个相对端利用端匝互连,所述端匝沿轴向延伸超过所述端面从而形成叠置的端绕组28。端匝也被电绝缘层隔开。
尤其由图1可见,在本体部分的每端围绕端匝27设置有固定环30,用于反抗离心力而将端绕组固定。固定环被固定在本体部分的一端,并在转子轴16上方伸出。中心环32被固定到固定环30的末端。应当注意,固定环30和中心环32可以用现有技术中已知的其它方式安装。中心环32的内径和转子轴16沿径向分开,从而形成气体入口通道34,并且端绕组28也和轴16分开,从而限定一个环形区域36。提供沿着槽20形成的若干个轴向冷却通道38,这些通道通过环形区域36与气体入口通道34呈流体连通,从而向线圈22提供冷却气体。
参见图2,在转子10的每一端的端绕组28沿周向和径向由若干个隔件或间隔块40分开。(为清楚起见,在图1中未示出间隔块)。所述间隔块是绝缘材料制成的细长的块体,位于相邻的端绕组28之间的间隔内,并延伸超过端绕组的整个径向深度而进入环形间隙36。因而,在端匝的同心叠置体(下文称为端绕组)之间的空间被分成多个空腔。这些空腔在顶部以固定环30为边界,而在4个侧部以相邻的端绕组28和相邻的间隔块40为边界。由图1可清楚地看出,这些空腔的每一个都通过环形区域36和气体入口通道34呈流体连通。因而,通过气体入口通道34进入端匝28和转子轴16之间的环形区域36的冷却气体的一部分进入空腔42,在其中循环,然后返回端绕组和转子轴之间的环形区域36。在图1和图3中由箭头表示气流。
固有的泵吸作用和作用在旋转的发电机空腔内的旋转力产生一个大的单流环流池,如图3示意地所示。这个单流环流池在空腔的周边边沿具有最高的速度,空腔的中央区域的固有的低的速度而使得中央区域不能受到足够的冷却。由图3可以看出,拐角区域的大的区域也没有充分冷却,这是因为流路池的循环运动不能使冷流进入这些拐角。
现在参看图6,其中示出了转子端绕组的局部截面图,示出了端绕组空腔142、144、146、148,用箭头X表示旋转方向。在本发明的一个实施例中,每个间隔块150、152、154、156、158具有至少一个流通通道160,162,164,166,168,170,172,174,176,178,180,182,184,186,用于在相邻的冷却空腔之间提供交换气流,最好至少在冷却空腔的中心和径向的外侧拐角区域,用于增强散热。流通通道最好在相邻的冷却空腔的各个径向中心部分之间延伸。另一个优选的冷却剂流动的区域是间隔块的径向外端附近,用于在各个冷却空腔的其它通常停滞的拐角区域之间交换气流。
如同在下面要详细说明的,所述通道从各个上游的相邻空腔的下游侧朝向各个下游的相邻空腔的上游侧延伸,因而提供用于使冷却气体可以在相邻的空腔之间流动的通道。因而,每个流通通道基本上横向于其间隔块的长度方向,即基本上是相对于所述转子的周向。
由所示的实施例可见,每个间隔块中的流通通道的优选位置和数量取决于相对于端绕组的前端和后端的间隔块的周向位置。由图6还可以清楚地看出,流通通道的优选方位也取决于所述周向位置。因而,在示出的实施例中,端绕组装置的周向最外的间隔块150、158分别包括第一和第二流通通道,一组是162、186,用于引导冷却剂流朝向/离开而冷却空腔142、148内的大致径向中心的部分,一组是160、184用于引导冷却剂流朝向/离开相邻的冷却空腔142、148的径向外侧拐角区域。在图6所示的实施例中,这些流通通道相对于各个间隔块150、158的纵轴倾斜一个小于90度的角度,从而在前间隔块150的情况下基本上沿圆周方向和径向向外地引导气流,在后间隔块158的情况下基本上沿圆周方向和径向向内地引导气流。
再次参见图6的实施例,前间隔块150下游的间隔块152具有在其中通过的3个通道164、166、168,一个通道164使冷却剂朝向空腔144的径向外侧拐角区域流动,通道166、168被设置用于使冷却剂离开/向着各个相邻的空腔142、144的中心区域流动。在这个例子中,第二间隔块152的流通通道的方位基本上是转子轴线的圆周方向,相对于间隔块152的纵轴大约呈90度。此外,在所示的实施例中,上游导流片188,如在下面详细说明的,被设置在间隔块152的上游表面194上,用于使气流从环形区域36偏转进入空腔142,从而增加其中的冷却剂流。
下一个相邻的、中部或中间的间隔块154包括4个周向设置的流通通道170、172、174、176,其中的3个的位置基本上相应于第二间隔块的流通通道的位置,第四个周向流通通道176的位置靠近端绕组28的径向内部区域。在所述的实施例中,如在下面要详细说明的,在中间间隔块154的上游和下游表面196、198设置有上游和下游导流片188、190,并且径向最内的通道176被设置在导流片结构188、190的径向外部区域的径向外侧。
所述的实施例中的下一个相邻的、即第4个间隔块156包括3个流通通道178、180、182,它们被设置在基本上和第二间隔块152的流通通道相应的径向位置。在目前的优选实施例中,这些通道基本上沿圆周方向设置,相对于间隔块156的纵轴大约呈90度的角度。如在下面要详细说明的,下游导流片190被设置在第四个间隔块的下游表面200上,用于导向和引导气流从通道182到达环形区域36,从而在下游的相邻间隔块158的下方和周围流动。
如上所述,为了增加进入各个端绕组空腔的冷却剂流,按照本发明的目前优选实施例的另一个特征,至少一个间隔块具有位于其向前的表面或上游表面上的导流片188,其位于上游相邻空腔的下游侧上,与/或导流片190,其位于其向后的表面或下游表面上,其位于下游相邻空腔的上游侧上,所述的方向是相对于经过空腔底部的冷却剂流的方向。所述导流片被提供在在各个间隔块的径向内端。设置向前的或者上游的导流片188用于增加强迫进入空腔的冷却流体量,从而增加空腔内的冷却剂流动,从而增加各个空腔的散热。在所示的实施例中,上游导流片从间隔块沿上游方向延伸一定距离,该距离至少是各个空腔径向内端的周向尺寸的大约20%,最好是大约20-40%。此外,在所示的实施例中,导流片188向下延伸,即径向向内延伸,以至于占据限定于间隔块和心轴16之间的间隙37的径向尺寸的大约一半。
更具体地说,每个上游导流片包括基本上连续的弯曲上表面202,其终止于间隙内边缘204。如图所示,导流片的径向内边缘,其沿着间隔块的深度的至少一部分限定一个气流截取线,在间隔块的径向内表面下方延伸,使得截取并重新引导否则就要流到间隔块和心轴16之间的间隙37的气流。径向内边缘204的导流片的下游表面206限定一个向各个间隔块的径向内表面基本上逐渐过渡的部分。
为了沿着各个间隔块导向并引导气流进入各个空腔,如冷却剂流箭头A所示,导流片188的弯曲的上表面202沿着各个间隔块上游表面向上延伸一个大于导流片在间隔块径向内表面下方延伸的距离。
在所示的实施例中,和上游导流片一样,每个下游导流片190从间隔块的表面沿下游方向至少延伸各个空腔径向内端的周向尺寸的大约20%,更好为大约20-40%。此外,在所示的实施例中,导流片190向下即径向向内朝向下游边缘208延伸间隙37的径向尺寸的大约一半,间隙37限定于间隔块和心轴之间,从而导向并引导冷却剂流到下游相邻间隔块的径向内端,并围绕其和在其附近流动,如冷却剂流箭头B所示。
在目前的优选实施例中,每个导流片188、190设置为跨过空腔的深度或轴向尺寸的相当大部分,例如至少大约75%,最好是空腔深度的100%的数量级。不过,在另外的实施例中,每个导流片可以只延伸间隔块的深度的一部分或者径向的一部分,使得留下至少一个分流区域,用于使气流流向下一个下游相邻空腔。按照这另一种方案,部分深度导流片可被设置成从空腔的一个相邻端绕组壁跨过空腔的部分深度,其和空腔的另一个端绕组壁相邻,或者基本上在其相关的间隔块的中心。在一个示范性实施例中,提供单个导流片188、190,其跨过相关间隔块的深度的至少大约一半。按照再一个实施例,可以设置两个或多个轴向排列的导流片,每个跨过空腔的周向尺寸或深度的一部分。用这种方式,提供至少一个分流区域,用于使气流流向下一个下游相邻空腔。
在工作时,转子旋转使得冷却气体通过气体入口34被吸入端绕组28和转子轴16之间的环形区域。此时将出现一个动压头,其驱动冷却气流朝向并沿着导流片188流动。因而,参见图6,冷却气体沿着间隔块150的导流片188并沿着间隔块的上游表面192流动。至少一部分冷却气体流入限定在间隔块150中的流通通道162、160。如上所述,在端绕组的间隔块的这个最上游的流通通道被有利地设置为相对于间隔块的纵轴成小于90度的角度,因此它们是倾斜的。这有利于气流径向向外流入下游相邻空腔142。
除去通过间隔块150内的通道160、162进入空腔142的冷却剂流之外,冷却剂流还从环形区域36被驱动进入和引入空腔142,如其中的箭头A所示。因为导流片188截取否则可能继续流入并经过间隔块152和心轴16之间的间隙37的气流,所有通过各个空腔152的冷却剂流被增加,从而增加热传递。在所示的实施例中,来自通道160,162的冷却剂流基本上沿周向流向间隔块152,在那里其流入并通过通道164,166,168。如上所述,在所述的实施例中,间隔块152具有3个流通通道,其中的两个164,166用于接收来自空腔的中心区域和径向外部区域的气流,一个流通通道168被设置成可以接收来自空腔中心区域和径向内部区域的气流。显然,在示出的实施例中设置的基本上沿周向的气流基本上消除了在常规的循环流中见到的缺乏冷却剂气体的空腔142的中心和拐角区域。
再次参看下一个下游相邻空腔144,除去通过间隔块152中的通道164,166,168进入空腔的冷却剂流之外,冷却剂流还从环形区域36被驱动和引入空腔144,如其中的箭头A所示。因为导流片188截取否则将会继续流入在间隔块154和心轴16之间的间隙37的气流,使得通过各自的空腔的冷却剂流增加,从而提高热传递。同时,来自通道164,166,168的冷却剂流在所述的实施例中基本上沿周向向着间隔块154流动,在那里其流入通道170,172,174,176。在这个实施例中,间隔块154具有4个通道,一个通道170用于接收来自空腔的径向外部区域的气流,两个通道172,174用于接收基本上来自空腔的中心区域的气流,一个通道176被设置成用于接收来自空腔144的径向内部区域的气流。
参看下一个下游相邻空腔146,在所述的实施例中,冷却剂流基本上被限制为通过间隔块154中的通道170,172,174,176流入空腔中的冷却剂流。在这个实施例中,下游间隔块156具有3个通道178,180,182,一个通道178用于接收来自空腔的径向外侧区域的气流,两个通道180,182用于接收基本来自空腔146的中心区域的气流。同样,来自通道170,172和174的冷却剂流在所述的实施例中基本上沿周向流向间隔块,在那里其流入通道178,180,182。不过,在所述的实施例中,至少一部分来自径向最内侧的通道176的冷却剂流沿着下游导流片190流入环形区域,以便在间隔块156的径向内端下面、周围和附近流动。
最后,参看下一个下游相邻空腔148,在所述的实施例中,冷却剂流基本上被限制于通过间隔块156中的通道178,180,182流入空腔的冷却剂流。在这个实施例中,如上所述,下游间隔块158具有两个斜的通道184,186,一个通道184用于接收来自空腔的径向外部区域的气流,一个通道186用于接收基本上来自空腔的中心区域的气流。同样,来自通道178,180的冷却剂流在所述的实施例中基本上沿周向流向间隔块158,在那里其流入并通过通道184,186。不过,在所述的实施例中,至少一部分来自通道182的冷却剂流沿着下游导流片190流入环形区域36,以便在间隔块158的径向内端下面、周围和附近流动。
如上所述,从通道184,186流出的气流基本上沿着间隔块158的下游表面210径向向内流动,并沿着导流片190流入环形区域36中。
因而可以看出,利用流经间隔块150,152,154,156,158和导流片188,190的气流的组合促使气流流入空腔142,144,146,148,因而提供了增加的冷却剂流,特别是对于通常缺乏冷却剂流空腔区域,其中包括空腔的中心区域和径向向外的区域。
虽然本发明结合目前认为是优选的实施例进行了说明,应当理解,本发明不限于所披露的实施例,而是相反,本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围和构思中的各种改型和等效的结构。
Claims (21)
1.一种气体冷却的电机,包括:
具有本体部分14的转子10,所述转子具有轴向延伸的线圈22和沿轴向延伸超过所述本体部分14的至少一端18的端绕组28;
被设置在相邻的所述端绕组28之间的至少一个间隔块150、152、154、156、158,从而限定和所述间隔块相邻的并处于彼此相邻的端绕组之间的第一和第二空腔142、144、146、148;
至少一个所述间隔块具有限定于其中的通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184,186,所述通道在所述间隔块的面向与之相邻的所述第一空腔的第一表面192、194、196和所述间隔块的面向与之相邻的所述第二空腔的第二表面198、200、210之间延伸,从而提供在所述第一和第二空腔之间通过所述间隔块的冷却气流交流。
2.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述通道162、166、168、172、174、180、182、186通过所述间隔块150、152、154、156、158的径向中间部分延伸,从而使冷却气体基本在所述第一和第二空腔的中央区域之间流动。
3.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述间隔块的所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210是所述间隔块150、152、154、156、158各自的周向定向的表面。
4.如权利要求1所述的电机,还包括导流片188、190,它们被设置为邻近所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210的至少一个的径向内端,用于分别引导气流流入或流出所述第一和第二空腔。
5.如权利要求4所述的电机,其特征在于,至少一个所述间隔块154具有导流片188、190,它们被设置在间隔块第一和第二表面196、198中各自一个上。
6.如权利要求1所述的电机,其特征在于,多个所述间隔块150、152、154、156、158具有通过其中形成的所述通道。
7.如权利要求1所述的电机,其特征在于,具有通过所述间隔块150、152、154、156、158限定的多个通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186,至少一个所述通道162、166、168、172、174、180、182、186使冷却气体基本在所述第一和第二空腔的中心区域之间流动。
8.如权利要求7所述的电机,其特征在于,至少一个所述多个通道160、162、184、186相对于所述间隔块150、158的纵轴以小于90度的角度倾斜。
9.一种气体冷却的电机,包括:
具有心轴16和本体部分14的转子10;
转子绕组,其包括被设置在所述本体部分14上并被隔开的轴向延伸的线圈22,沿轴向延伸超过所述本体部分14的至少一端18的同心的端绕组28,所述端绕组28和所述心轴16之间限定一个空间36;
多个间隔块150、152、154、156、158,它们被设置在所述端绕组28中相邻的端绕组之间;
限定在彼此相邻的端绕组28和间隔块150、152、154、156、158之间的多个空腔142、144、146、148;
至少一个所述的间隔块具有通过其中限定的通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186,所述通道在所述间隔块的面向与之相邻的所述第一空腔的第一表面192、194、196和所述间隔块的面向与之相邻的所述第二空腔的第二表面198、200、210之间延伸,从而提供在所述第一和第二空腔之间通过所述间隔块的冷却气流交流。
10.如权利要求9所述的电机,其特征在于,所述通道162、166、168、172、174、180、182、186通过所述间隔块150、152、154、156、158的径向中间部分延伸,从而使冷却气体基本在所述第一和第二空腔的中央区域之间流动。
11.如权利要求9所述的电机,还包括导流片188、190,它们被靠近所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210中至少一个的径向内端设置,用于分别引导气流流入或流出所述第一和第二空腔。
12.如权利要求11所述的电机,其特征在于,至少一个所述间隔块154具有导流片188、190,它们被设置在其第一和第二表面196,198中各自一个上。
13.如权利要求9所述的电机,其特征在于,多个所述间隔块150、152、154、156、158具有通过其中形成的所述通道。
14.如权利要求9所述的电机,其特征在于,具有通过所述间隔块150、152、154、156、158限定的多个通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186,至少一个所述通道162、166、168、172、174、180、182、186使冷却气体基本在所述第一和第二空腔的中央区域之间流动。
15.如权利要求14所述的电机,其特征在于,至少一个所述多个通道160、162、184、186相对所述间隔块150、158的纵轴以小于90度的角度倾斜。
16.一种用于冷却电机中的端绕组的方法,所述发电机包括具有本体部分14的转子10,轴向延伸的线圈22和沿轴向延伸超过所述本体部分14的至少一端18的端绕组28;多个间隔块150、152、154、156、158,它们被设置在所述端绕组之间;以及多个空腔142、144、146、148,它们被限定在彼此相邻的端绕组和间隔块之间;所述方法包括:
通过至少一个所述间隔块提供至少一个通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186,所述通道在所述间隔块的面向与其相邻的第一空腔的第一表面和所述间隔块的面向与其相邻的第二空腔的第二表面之间延伸;
使所述转子旋转,使得压力差驱动冷却气体进入所述第一空腔,进入所述通道,并进入所述第二空腔,从而通过所述间隔块提供所述第一和第二空腔之间的冷却气流交流。
17.如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述通道162、166、168、172、174、180、182、186通过所述间隔块150、152、154、156、158的径向中间部分延伸,从而在所述第一和第二空腔的中央区域之间提供所述冷却气流交流。
18.如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述转子还包括导流片188、190,它们被邻近所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210中至少一个的径向内端设置,并且使冷却气体沿着所述导流片分别流入或流出所述第一和第二空腔。
19.如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述间隔块154具有导流片188、190,它们被设置在其第一和第二表面196、198中各自一个上,并且还使冷却气流沿着所述第一表面上的导流片流入所述第一空腔,并且使冷却气体沿着所述第二表面上的所述导流片流出所述第二空腔。
20.如权利要求16所述的方法,其特征在于,具有多个通过所述间隔块150、152、154、156、158限定的多个通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186,其中冷却气体被通过所述通道引导到所述第二空腔的至少径向外侧区域和中心区域。
21.如权利要求20所述的方法,其特征在于,所述多个通道160、162、184、186中至少一个相对于所述间隔块的纵轴以小于90度的角度倾斜,从而将冷却气流以一定角度引导到所述第二空腔内。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101841212A (zh) * | 2009-03-17 | 2010-09-22 | 通用电气公司 | 在面向线圈的表面中具有偏流槽道的电机线圈间隔块 |
CN103534910A (zh) * | 2011-04-15 | 2014-01-22 | 西门子公司 | 用于对电机的绕组网进行冷却的冷却装置和用于为电机加装该冷却装置的方法 |
CN113474967A (zh) * | 2018-12-06 | 2021-10-01 | 立行有限公司 | 轴向流量发电机冷却装置的增强 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6452294B1 (en) * | 2000-12-19 | 2002-09-17 | General Electric Company | Generator endwinding cooling enhancement |
US6495943B2 (en) * | 2000-12-19 | 2002-12-17 | General Electric Company | Spaceblock scoops for enhanced rotor cavity heat transfer |
US6720687B2 (en) * | 2000-12-22 | 2004-04-13 | General Electric Company | Wake reduction structure for enhancing cavity flow in generator rotor endwindings |
US6617749B2 (en) * | 2000-12-22 | 2003-09-09 | General Electric Company | Re-entrant spaceblock configuration for enhancing cavity flow in rotor endwinding of electric power generator |
GB2393335B (en) * | 2002-09-23 | 2005-10-26 | Alstom | Gas-cooled generator stator |
US6759770B1 (en) | 2003-04-11 | 2004-07-06 | General Electric Company | Cooling system for modular field windings of a generator |
US6870299B1 (en) | 2003-12-19 | 2005-03-22 | General Electric Company | Thermal management of rotor endwinding coils |
US7342345B2 (en) * | 2005-10-28 | 2008-03-11 | General Electric Company | Paddled rotor spaceblocks |
US7541714B2 (en) * | 2006-04-05 | 2009-06-02 | General Electric Company | Streamlined body wedge blocks and method for enhanced cooling of generator rotor |
US7763996B2 (en) * | 2006-08-28 | 2010-07-27 | General Electric Company | Method and apparatus for cooling generators |
US20110210561A1 (en) * | 2008-09-17 | 2011-09-01 | Xabier Calvo Madariaga | Rotor of an electrical generator for aeolian application with cooling flows in at least one of the coil heads |
US20100237723A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | General Electric Company | System and method for thermal management in electrical machines |
US8525376B2 (en) | 2010-10-01 | 2013-09-03 | General Electric Company | Dynamoelectric machine coil spaceblock having flow deflecting structure in coil facing surface thereof |
US9531242B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-12-27 | Teco-Westinghouse Motor Company | Apparatuses and methods for cooling electric machines |
DE102017217310A1 (de) * | 2017-09-28 | 2019-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotorwickelkopfverblockung zur verbesserten Kühlung der Tangentialleiter |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2425997A (en) | 1944-06-14 | 1947-08-19 | Westinghouse Electric Corp | Rotor-slot ventilation for dynamoelectric machines |
US2786951A (en) | 1953-05-18 | 1957-03-26 | English Electric Co Ltd | Dynamo-electric machines |
US2778959A (en) * | 1953-07-22 | 1957-01-22 | Vickers Electrical Co Ltd | Dynamo electric machine cooling |
US2844746A (en) * | 1956-02-17 | 1958-07-22 | Gen Electric | Support means for rotor end windings of dynamoelectric machines |
US2833944A (en) | 1957-07-22 | 1958-05-06 | Gen Electric | Ventilation of end turn portions of generator rotor winding |
US2904708A (en) * | 1957-12-18 | 1959-09-15 | Gen Electric | Ventilation of end turn portions of generator rotor winding |
GB889071A (en) * | 1958-11-27 | 1962-02-07 | Asea Ab | Turbo-generator rotors with improved cooling arrangements |
US3225231A (en) | 1963-09-19 | 1965-12-21 | Gen Electric | Gas-cooled end winding for dynamoelectric machine rotor |
JPS5625348A (en) | 1979-08-08 | 1981-03-11 | Hitachi Ltd | Rotor for rotary electric machine cooled by gas |
JPS5778350A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-17 | Hitachi Ltd | Rotor in rotary electric machine |
JPS57153542A (en) | 1981-03-18 | 1982-09-22 | Hitachi Ltd | Rotor for rotary electric machine |
JPS5849063A (ja) * | 1981-09-16 | 1983-03-23 | Hitachi Ltd | 回転電機の回転子冷却装置 |
US4546279A (en) | 1984-05-07 | 1985-10-08 | Westinghouse Electric Corp. | Dynamoelectric machine with rotor ventilation system including exhaust coolant gas diffuser and noise baffle |
US4709177A (en) | 1986-06-30 | 1987-11-24 | General Electric Company | Ventilated end turns for rotor windings of a dynamoelectric machine |
DE4021861A1 (de) * | 1990-07-09 | 1992-01-16 | Siemens Ag | Gasgekuehlter laeufer einer elektromaschine mit erhoehter variabilitaet der kuehlwege durch multifunktionsleiter |
US5252880A (en) | 1992-11-24 | 1993-10-12 | General Electric Company | Dynamoelectric machine rotor endwindings with cooling passages |
US5644179A (en) | 1994-12-19 | 1997-07-01 | General Electric Company | Gas cooled end turns for dynamoelectric machine rotor |
DE19810628A1 (de) * | 1998-03-12 | 1999-09-16 | Heinz Dieter Eberhardt | Belüftungssystem für die Erregerwicklung großer Schenkelpolmaschinen |
JP2000350412A (ja) * | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
US6339268B1 (en) * | 2000-02-02 | 2002-01-15 | General Electric Company | Cooling ventilation circuit for rotor end winding and slot end region cooling |
US6252318B1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-06-26 | General Electric Co. | Direct gas cooled longitudinal/cross-flow rotor endwinding ventillation scheme for rotating machines with concentric coil rotors |
US6204580B1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-03-20 | General Electric Co. | Direct gas cooled rotor endwinding ventilation schemes for rotating machines with concentric coil rotors |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101841212A (zh) * | 2009-03-17 | 2010-09-22 | 通用电气公司 | 在面向线圈的表面中具有偏流槽道的电机线圈间隔块 |
CN101841212B (zh) * | 2009-03-17 | 2014-06-18 | 通用电气公司 | 在面向线圈的表面中具有偏流槽道的电机线圈间隔块 |
CN103534910A (zh) * | 2011-04-15 | 2014-01-22 | 西门子公司 | 用于对电机的绕组网进行冷却的冷却装置和用于为电机加装该冷却装置的方法 |
US9601971B2 (en) | 2011-04-15 | 2017-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Cooling device for cooling a winding braid of an electrical machine and method for retrofitting the electrical machine with the cooling device |
CN113474967A (zh) * | 2018-12-06 | 2021-10-01 | 立行有限公司 | 轴向流量发电机冷却装置的增强 |
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