CN1881749A - 用于带有中心转子冷却管的电机的冷却系统 - Google Patents

用于带有中心转子冷却管的电机的冷却系统 Download PDF

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CN1881749A CNA2006100958054A CN200610095805A CN1881749A CN 1881749 A CN1881749 A CN 1881749A CN A2006100958054 A CNA2006100958054 A CN A2006100958054A CN 200610095805 A CN200610095805 A CN 200610095805A CN 1881749 A CN1881749 A CN 1881749A
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Abstract

本发明涉及一种电机，包括一个带有邻近电机中心的径向朝内的管(30)的定子(14)，用来使冷却介质流到定子和转子之间的间隙(18)中。转子包括带有勺状体(36、46)的径向或斜向的管(34、48)，用来引导流径向向内以冷却发电机电机中心的励磁绕组。冷却介质不是径向流到底槽(40)，就是斜向向外流过出口管以返回间隙。

Description

用于带有中心转子冷却管的电机的冷却系统
技术领域
本发明涉及一种旋转式电机，特别涉及带有核心冷却通风系统的电机。
背景技术
在例如发电机的旋转式电机中，在转子相对两端开口的底槽通常位于转子励磁绕组下面。径向冷却槽延伸通过绕组与底槽相连。提供的冷却介质从转子的相对端流过底槽和励磁绕阻绕组的径向冷却管并排出到转子和定子之间的间隙中。这样冷却介质例如空气直接与转子励磁绕组的线圈进行热交换。
事实证明这种冷却通风系统是令人满意的，特别对有限长度的小电机来说，例如小于200英寸这一量级的电机。对于更大的电机，例如转子超过200英寸的电机，长的转子限制了通过底槽的冷却介质的流量。也就是说，底槽累积的横截面积明显比径向管累积的横截面积小。这会在径向冷却管的入口位置产生大的压力降，并且冷却介质进入转子中间部的流量不足。
在这些比较长的旋转式电机中，提出并构造不同的装置来对转子的中间部分进行额外的冷却。例如，利用入口孔处的勺状体通过冷却介质和旋转的转子之间的撞击来迫使冷却介质进入绕组。在冷却介质通过相继匝中稍微轴向偏移的孔向内流到线圈底部并被允许通过其他类似轴向偏移的孔返回转子表面和间隙的情况下，也已利用斜向的冷却介质流管。也可以应用逆流通风系统，例如在美国专利No.5652469中公开的。然而，仍旧需要改进冷却和通风，特别在比较长的电机中转子的中间区域。
发明内容
本发明优选实施方式中提供了一种旋转电机，包括带有励磁绕组的转子和围绕所述转子的定子；电机冷却系统，包括多个通常沿轴线延伸的底槽，所述底槽通过转子相对两端开口且在转子励磁绕组各部分下方，和邻近转子的相对端部延伸通过励磁绕组的多个管，所述管与用来接纳沿所述底槽轴向流动的冷却介质的所述底槽连通且将冷却介质排出到定子和转子之间的间隙中；所述定子包括在电机相对端部中间的冷却介质入口管，用来使冷却介质流向所述间隙和所述转子；所述转子有多个在转子相对端部中间的入口管和出口管，用来使从所述中间定子管接收到的冷却介质向内沿着所述中间转子入口管并向外沿着所述中间转子出口管流入所述间隙。
附图说明
图1以通过电机的冷却介质不同流动的附图示出了包括一个定子和一个转子的电机一半；
图2类似于图1示出了斜线流动中间冷却系统；
图3类似于图1示出了本发明另一种实施例；
图4是大致沿图1中线4-4截取的横截面图；
图5是大致沿图2中线5-5截取的横截面示意图。
具体实施方式
参见附图，特别是图1，示出了整体用10表示的电机，其包括一个转子12和一个定子14。附图描述了电机的一端和中间部分，相对的一端类似于这一端。如图所示，定子14包括多个径向向内指向的管16，用于使冷却介质径向向内流入到定子和转子之间的气隙18。需要注意的是，为了说明的清晰起见，图中以相当夸张的深度示出的气隙18而不是按比例示出，并且气隙通常维持一个最小的深度，以便维持电机的效率。图中也示出了用于定子14的端部绕组20。
如图1和图4所示，转子12包括多个在槽22中沿转子纵向延伸的励磁绕组20，槽22围绕转子沿圆周间隔开的位置上形成。励磁绕阻绕组在结构上是传统型的并且由楔形部件24来维持在槽22中，楔形部件24在凹槽25中固定到转子上，凹槽25在转子外圆周附近形成。通过每个槽22的励磁绕组有径向设置的冷却孔，形成用于允许冷却介质围绕励磁绕组20流动的管26。通过在转子12相对端部处开口的轴向延伸的底槽28向管26提供冷却介质。
同样如图1所示，设置定子冷却槽16，流过槽16的冷却介质排出到气隙18中，类似于流过槽26的冷却介质排出到气隙18。在气隙18中的冷却介质通常流过在转子和定子端部的气隙的环状外端部。
但对长的转子来说，转子的中间部分有流量需要，该流量需要可能不能由典型地通过底槽28径向向内的流所满足。因而尤其在这些较长的发电机电机中转子的中心部分严重变热。为了在这些长电机的中心或中间部分提供额外的冷却流，在本发明的一种实施例中，借助于中间定子入口管30通过定子提供用于转子的额外冷却流。转子的中心或中间部分32还设置有径向向内流动管34，这些径向向内流动管在转子表面有勺状体36。虽然所示的勺状体36伸出转子外表面，实际上勺状体36处于转子表面的下方。勺状体36将经由中间定子入口管30供给气隙18的冷却介质径向向内引过入口管34。然后冷却介质流供给底槽40且通过径向朝外的管38向外排出。底槽40也可以与底槽28连通。需要注意的是，借助于定子入口管30供给的冷却介质冷却转子的中间部分，特别是那些长电机的中间转子部分。
参见图2，来自中间定子入口管30或一连串定子入口管31的冷却空气流可以通过斜向的转子入口管40横过间隙18接收。参见图2和5，穿过励磁绕组的斜管40沿径向朝内和轴线方向与来自气隙18的电机中间部分的冷却介质连通。邻近每个槽22的底部，冷却介质逆转流动方向并大致径向和轴向向外地流动通过朝气隙18开口的斜向出口管42。如图1所示，斜向入口管40可以类似地有入口勺状体46来辅助使流定向在径向向内方向上。
作为替代方案，如图3所示，通过电机中心或中间部分的励磁绕组的斜向延伸的入口管48可以连通轴向延伸的底槽50，底槽用来使冷却介质在励磁绕阻绕组中心部分下面沿转子大致轴向流动。底槽50可以连通径向朝外的管26和转子的底槽28。在图1-3的每种实施例中，在气隙18中可以设置导流板54把来自于定子的冷却介质的冷流与从转子管到气隙的热流分开。导流板54或者布置在转子上或者布置在定子上。
需要注意的是，通过在电机中心或中间部分附近提供直接流过定子入口管冷却介质，可以向转子中心或中间部分提供额外的冷却介质。转子上的勺状体提供额外的流体，并且给予额外冷却流体一个速度来随着转子的转动允许该流随着转子的转动沿径向朝内流动。当然，转子的旋转速度辅助额外冷却介质从励磁绕组槽底部或底槽中流出。因而，可以冷却转子的中心或中间部分，而不用增加通常底槽的通风横截面积。此外，减少通过底槽的流降低了转子底槽中流的速度，使得改进了径向管内歧管分布的均匀性。在底槽内压力损失也会更低，结果使得提高了电机的效率。此外，电机中心或中间部分的流入口降低了转子/定子间隙中的压力，导致了额外的流通过定子中心部分。
虽然结合目前认为最实用和最优选的实施例描述了本发明，但需要明白的是，本发明并不局限于公开的实施例，而正相反，目的在于覆盖包括在所附权利要求的主题和范围内的各种改进方案和等价结构。
附图标记列表
10电机
12转子
14定子
16管
18气隙
20端部绕组
22槽
24楔形物
25凹槽
26管
28底槽
30中间定子入口管
31定子入口管
32中间部分
34流动管
36勺状体
38径向朝外管
40底槽
42出口管
46入口槽
48入口管
50底槽
54导流板

Claims (10)

1.一种旋转电机，包括：
带有励磁绕组的转子(12)和围绕所述转子的定子(14)；
电机冷却系统，包括：多个通常沿轴线延伸的底槽(28)，所述底槽(28)通过转子相对两端开口且在转子励磁绕组各部分下方；和邻近转子的相对端部延伸通过励磁绕组的多个管(26)，所述管(26)与用来接纳沿所述底槽轴向流动的冷却介质的所述底槽连通且将冷却介质排出到定子和转子之间的间隙(18)中；
所述定子包括在电机相对端部中间的冷却介质入口管(16)，用来使冷却介质流向所述间隙和所述转子；所述转子有多个在转子相对端部中间的入口管(26、34)和出口管(38)，用来使从所述中间定子管接收到的冷却介质向内沿着所述中间转子入口管并向外沿着所述中间转子出口管流入所述间隙。
2.按权利要求1所述的电机，其特征在于：所述中间转子入口管在径向外端部有勺状体(36)，用来在间隙中收集来自定子中间冷却介质入口管的冷却介质并使冷却介质流向转子内。
3.按权利要求1所述的电机，其特征在于：电机包括位于从所述端部转子管排出到间隙的冷却介质和从所述中间转子出口管排出到间隙的冷却介质之间的导流板(54)。
4.按权利要求1所述的电机，其特征在于：所述转子包括多个位于转子的相对端部中间的底槽(40)，其与中间转子入口管(16)连通，用来使来自所述中间转子入口管的冷却介质流到中间转子出口管。
5.按权利要求1所述的电机，其特征在于：所述中间转子入口管(48)和所述中间转子出口管(42)与所述转子半径成角度地设置。
6.按权利要求5所述的电机，其特征在于：所述中间转子入口管在径向外端部有勺状体(36)，用来在间隙中收集来自定子中间冷却介质入口管的冷却介质，并使冷却介质流向转子内。
7.按权利要求5所述的电机，其特征在于：电机包括位于从所述端部转子管排出到间隙中的冷却介质和从所述中间转子出口管排出到间隙中的冷却介质之间的导流板(54)。
8.按权利要求1所述的电机，其特征在于：所述中间转子入口管(48)与转子半径成角度地延伸，并且所述中间出口管(38)沿转子径向延伸。
9.按权利要求8所述的电机，其特征在于：所述中间转子入口管(48)与轴向延伸的底槽连通，所述底槽与所述中间出口管(38)连通。
10.按权利要求8所述的电机，其特征在于：所述中间转子入口管在径向外端部有勺状体(46)，用来在间隙(18)中收集来自定子中间冷却介质入口管的冷却介质，并使冷却介质流向转子内。
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