具有多级轴流-离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机技术方案

本发明专利技术公开了具有多级轴流

【技术实现步骤摘要】
具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机

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[0001]本专利技术涉及具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，属于电机领域。

技术介绍
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[0002]随着国民经济的快速发展，电力能源已经成为社会发展和居民生活所必需的重要动力能源和物质基础之一。大型电站中核心设备汽轮发电机的容量较大，传统汽轮发电机仅采用励磁绕组施加励磁电流的方式来产生发电机内的磁场，这就导致汽轮发电机功率密度较低，而且汽轮发电机的轴向长度较长，轴向方向温差会导致定子绕组在轴向方向存在较大的热应力和热变形，直接影响到定子绕组绝缘的使用寿命。汽轮发电机稳定运行时定子区域和转子区域内各部件产生的热量被周围的冷却气体带走，不合理的汽轮发电机通风冷却系统会导致定子区域和转子区域内各构件的热量不能被及时带走，导致定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组和端部构件的温度急剧增加，甚至超过容许温升，严重威胁汽轮发电机的安全稳定运行。
[0003]为了能够有效地提高汽轮发电机的功率密度，增大汽轮发电机内总流体流量，并充分地利用汽轮发电机内的风量来有效地带走各构件的热量，可以采用具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，通过电励磁和永磁体励磁来有效地提高汽轮发电机的功率密度。利用新型多级轴流
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离心式风扇来增加汽轮发电机内冷却气体的流量和压力，加快汽轮发电机内流体流速，增大了定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体和端部构件的散热系数，有效地降低了汽轮发电机内定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体和端部构件的温度，减小了汽轮发电机轴向方向温差和热应力，提高了汽轮发电机长期安全稳定运行的能力。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的是提供具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，以解决传统汽轮发电机功率密度较低以及定子区域和转子区域通风设计不合理而导致的定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组和端部构件温度过高的问题，明显地提高了汽轮发电机的功率密度，减小了汽轮发电机的体积，通过多级轴流
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离心式通风冷却系统的设计可以有效地提高冷却气体的利用率，增大了汽轮发电机内冷却气体的流量和压力，降低了各构件的温度和轴向方向温差，提高了汽轮发电机安全稳定运行的能力。
[0005]本专利技术的具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，它包括冷却器、水管、径向通风沟、定子支架、定子轭部轴向通风孔、导风环、转子铁芯轴向通风孔、定子齿部轴向通风孔、定子绕组、扇形凹槽、转子励磁绕组、转子槽底通风道、转子护环、多级轴流
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离心混合式风扇、定子铁芯段、转轴、磁屏蔽、压指、矩形深槽、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体、转子内冷式通风道和转子铁芯，多级轴流
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离心混合式多级风扇由多级轴流式
风扇和离心式风扇组成；多级轴流式风扇由第一级静风叶、第二级静风叶、第三级静风叶、第一级动风叶和第二级动风叶组成。不同厚度的定子铁芯段沿轴向安装，定子铁芯段之间留有径向通风沟，定子铁芯段内开设有定子轭部轴向通风孔和定子齿部轴向通风孔，多级轴流
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离心混合式风扇安装在汽轮发电机的一侧，转子铁芯外表面开设有扇形凹槽和矩形深槽，扇形凹槽内安装有高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体，矩形深槽内安装有转子励磁绕组，转子励磁绕组中开设有转子内冷式通风道，转子励磁绕组下方开设有转子槽底通风道，扇形凹槽下方开设有转子铁芯轴向通风孔。
[0006]高矫顽力永磁体的材料为钕铁硼，低矫顽力永磁体的材料为铝镍钴；定子铁芯径向通风沟宽度为3mm至8mm；定子轭部轴向通风孔直径为15mm至35mm；定子齿部轴向通风孔直径为10mm至30mm；转子轴向通风孔直径为10mm至30mm；转子槽底通风道截面为长方形，转子槽底通风道截面的长度为15mm至30mm；转子槽底通风道截面的宽度为10mm至25mm；水管内冷却水流速为1m/s至3m/s。
[0007]作为优选，所述的定子轭部轴向通风孔的截面积沿着冷却气体流动的方向逐渐减小，使得冷却气体速度沿着冷却气体流动的方向逐渐增大，从而减小了冷却气体温度升高导致定子铁芯段轭部冷却效果变差的影响，提高了冷却气体的利用率，进一步降低了定子铁芯段轭部的温度。
[0008]作为优选，所述的定子齿部轴向通风孔的截面由圆形变为长方形，提高了定子铁芯段的表面散热系数，进一步降低了不等厚度的定子铁芯段齿部的温度。
[0009]作为优选，所述的定子铁芯段内定子齿部轴向通风孔的数量在径向方向上增加一倍，增大了不等厚度的定子铁芯段齿部和冷却气体的接触面积，进一步降低了不等厚度的定子铁芯段齿部的温度。
[0010]本专利技术的优点：传统汽轮发电机功率密度较低、定转子铁芯和定转子绕组发热较为严重，本专利技术通过在汽轮发电机单侧采用多级轴流
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离心混合式风扇、转子铁芯外表面的扇形凹槽内安装有高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体、矩形深槽内安装有转子励磁绕组、转子铁芯上开设有转子轴向通风孔和转子槽底通风道、转子励磁绕组上开设有转子内冷式通风道、不等厚度的定子铁芯段上开设有定子齿部轴向通风孔和定子轭部轴向通风孔以及不等厚度的定子铁芯段之间留有径向通风沟，从而形成了具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机。具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机通过高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体在气隙内产生正弦度更好的磁场，同时增强了气隙磁场强度。通过改变转子励磁绕组内电流大小可以改变定转子之间气隙内磁场强度，从而实现了汽轮发电机不同工作状态的改变，还有效地提高了汽轮发电机的功率密度，减小了汽轮发电机的体积和降低了制造成本。在新型汽轮发电机通风冷却方面，创新性地采用了多级轴流
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离心混合式风扇，利用多级轴流式风扇将汽轮发电机内部冷却气体抽出，提高了汽轮发电机内冷却气体的流量和压力，利用离心式风扇可以再次提高汽轮发电机内冷却气体的流量和压力。通过定子铁芯径向通风沟、定子齿部轴向通风孔、定子轭部轴向通风孔、转子槽底通风道以及转子内冷式通风道可以有效地提高汽轮发电机与冷却气体的接触面积，增大了汽轮发电机内各构件的表面散热系数，提高了冷却气体的利用率，有效地带走了定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子绕组、高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体的热量，明显地降低了定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子绕组、高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体的
温度，减小了汽轮发电机轴向方向温差和热应力，防止高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体失磁。本专利技术所述的具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机的功率密度和冷却效果明显优于传统汽轮发电机的功率密度和冷却效果，而且比传统汽轮发电机的制造成本更低，可靠性更高，易于实现。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有多级轴流
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离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，其特征在于：它包括冷却器(1)、水管(2)、径向通风沟(3)、定子支架(4)、定子轭部轴向通风孔(5)、导风环(6)、转子铁芯轴向通风孔(7)、定子齿部轴向通风孔(8)、定子绕组(9)、扇形凹槽(10)、转子励磁绕组(11)、转子槽底通风道(12)、转子护环(13)、多级轴流
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离心混合式风扇(14)、定子铁芯段(15)、转轴(16)、磁屏蔽(17)、压指(18)、矩形深槽(19)、高矫顽力永磁体(20)、低矫顽力永磁体(21)、转子内冷式通风道(22)和转子铁芯(23)，多级轴流
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离心混合式多级风扇(14)由多级轴流式风扇(14
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1)和离心式风扇(14
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2)组成；多级轴流式风扇(14
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1)由第一级静风叶(14
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1)、第二级静风叶(14
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2)、第三级静风叶(14
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3)、第一级动风叶(14
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4)和第二级动风叶(14
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5)组成；不同厚度的定子铁芯段(15)沿轴向安装，定子铁芯段(15)之间留有径向通风沟(3)，定子铁芯段(15)内开设有定子轭部轴向通风孔(5)和定子齿部轴向通风孔(8)，多级轴流
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离心混合式风扇(14)安装在汽轮发电机的一侧，转子铁芯外表面开设有扇形凹槽(10)和矩形深槽(19)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩继超，董桀辰，刘玉飞，孙玉田，郑萍，张春莉，王洋，王超，戈宝军，陶大军，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨大电机研究所，
类型：发明
国别省市：