旋转电机制造技术

一种旋转电机，其包括容纳在封闭型框架中的定子、转子和转子风扇。冷却气体通过转子风扇在框架中循环，并且在与定子、转子热交换后变热，且由空气冷却器冷却。热泵适于利用冷却水或周围空气作为高温热源而利用液体冷却剂作为低温热源。提供液体冷却剂循环系统，以用于供应液体冷却剂给气体冷却器的热交换部。液体冷却剂由热泵冷却并通过冷却剂循环系统供应给气体冷却器的热交换部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转电机，例如气冷发电机。更具体地，本专利技术 涉及一种具有增强冷却效果的旋转电机。
技术介绍
图19示例性地示出了一种封闭型旋转电机的冷却系统。参照图19，附图标记1表示一种封闭型旋转电机，其典型是 布置在封闭型框架2中的涡轮发电机。电机1包括定子3，其包括环 形定子铁芯3—,和容纳在定子铁芯3—,的槽中的定子线圈3—2。电机1 还包括转子4，该转子4具有缠绕其周围的场线圈(未示出)且相对 定子铁芯3-2同心布置，其其间具有气隙。电机1包括转子风扇5， 其安装到转子4的轴的端部；以及气体冷却器6，其布置在定子3的 后面(在图的上方)。诸如空气或氢气等冷却气体7被容纳在封闭框架2中并且由转子 风扇5驱动按照箭头8和9指示的方向流动、循环，从而冷却定子3 和转子4。己经变热的冷却气体7接着被气体冷却器6冷却。尽管旋转电机1中的冷却气体7的流动路径在图19中以简化的 方式被示例性的示出，但是如日本专利申请特开公报No.2001-29806 中的图12和图13所示，由于定子铁芯3被气体导引盘分为气体供 给部和气体排出部，因此实际的气体流动路径是复杂的。上述气体冷却器6设置有一般使用翅片管制成的热交换管13。 当大约30—4(TC的冷却水从主冷却水系统10供给到热交换管13中 时，冷却气体7被冷却到40—50'C。在图19中，附图标记11表 示冷却水系统的供应口，而附图标记12表示冷却水系统的排放口。 尽管图19的示意图只示出了单个气体冷却器6，但通常是多个气体 冷却器串联、并联或串并联布置。尽管通常使用自来水作为冷却剂，但是在特定环境下，也可以选择性地使用防冻液、河水、海水或者一 些其他的液体冷却剂。因此，这里的冷却水指的是主要的冷却水。尽管驱动容纳在封闭框架2中的冷却气体7进行流动、循环来冷 却上述冷却系统中的定子3和转子4，但是这种冷却系统在旋转电机 1是大容量电机时可能不够用。那么，除了上述冷却系统以外，还采 用水冷定子线圈系统。在水冷定子线圈系统的情况下，旋转电机的定 子线圈3-2包括中空的导体并且使冷却剂在定子线圈3-2的中空部分 流动，以便直接冷却定子线圈3-2 (参见日本专利申请特开平公报No (平)11-98767)。图20示例性地示出了采用水冷定子线圈系统来冷 却定子线圈的布置。该布置将在下文中描述。在旋转电机另外具有水冷定子线圈系统的情况下，冷却气体7被 驱动以在电机中流动、循环，从而冷却电机中除了定子线圈3-2以外 的部件。这样，冷却气体7的循环路径和热传递路线的布置和主冷却 水系统10的结构就类似于图19中示例性示出的布置和结构。因此， 气体冷却器6和指示冷却气体7流动的箭头8、 9未在图20中示出。纯水被作为冷却剂流入定子线圈38，该定子线圈38在具有水冷 定子线圈系统的旋转电机中是通电的，这是因为纯水高度电绝缘。尽 管纯水由包括纯水生产设备、纯水储存槽和循环泵的纯水供应系统 36供应，但在图20中没有示出。参照图20，纯水由布置在纯水供应系统36中的循环泵(未示出) 加压并通过收集管，例如一个集流管，供给旋转电机1中的定子线圈 38。接着，其在定子线圈38中沿轴向流动，从而直接冷却定子线圈 38。将由于冷却定子线圈38而被加热的纯水收集在收集管中，例如 另一个集流管，并被排出到旋转电机l的外部。接着，其与冷却水进 行热交换而在纯水冷却器37中被冷却，以便准备再次流到纯水供应 系统36进行循环。因为线圈绝缘的热限，因此所考虑类型的旋转电机的定子线圈3-2和转子线圈的温度上限被严格限定。另一方面，已经按照图19中的箭头9所指示方向在气体冷却器 6中进行热交换的冷却气体7的温度受到供应到气体冷却器6的冷却水的温度的影响。由于正被供应的冷却水的温度可能根据电机而变 化，因此定子线圈3-2和其他部件允许的温升也随电机的不同而变化。 这样，就存在一个问题，即，必须针对每个旋转电机来设计冷却气体 的尺寸和流率。另外，在相同设计的旋转电机被施加不同的冷却水温度时，就存 在一个问题，即，当实际供应的冷却水的温度高于冷却水的设计温度 时，由于温度限制，因此旋转电机的输出会被限制，反之，当实际供 应的冷却水的温度低于冷却水的设计温度时，则不得不应用不必要大 的旋转电机。另外，由于旋转电机一般被设计为在设计点处达到最高效率，因 此就存在一个问题，即，当其被驱动而在不同于设计温度的冷却水温 度下运行时，旋转电机的效率下降。考虑到上述情况，为此，本专利技术的目的是提供一种旋转电机，可 以驱动该旋转电机使其在供应到其气体冷却器的冷却水的温度变化 时运行，并且在旋转电机主体具有相同设计的情况下，该旋转电机可 适用于冷却水的不同条件和具有相同设计的旋转电机主体的宽的容 量范围，并且还能够响应电机的运行条件而高效运行。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种旋转电机(1)，其包括容纳在封闭型框架(2)中的定子(3)、转子(4)和若干个转子风扇(5)， 并且适合通过转子风扇(5)来冷却在框架(2)中因循环而变热的冷 却气体(8、 9)并通过气体冷却器(6)与定子(3)和转子(4)进 行热交换，特征在于，电机(1)包括热泵(18),其利用第一冷却 剂(10L)作为高温热源(19)并利用第二冷却剂(15)作为低温热 源(20);以及第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应第二冷却剂(15) 给气体冷却器(6)的热交换部，其中第二冷却剂(15)由热泵(18) 冷却并通过第二冷却剂循环系统(14)供应到气体冷却器(6)的热 交换部。根据本专利技术的一个方面，提供了一种旋转电机(1)，其包括容纳在框架(2)中的定子线圈(38)、转子(4)和若干个转子风扇(5)， 并且适合通过使纯水流过定子线圈(38)来进行冷却，特征在于，电 机(1)包括纯水供应系统(36)，其用于供应纯水到定子线圈(38) 中；纯水冷却器(37)，其用于冷却纯水；热泵(18)，其利用第一冷 却剂(10L)作为高温热源(19)并利用第二冷却剂(15)作为低温 热源(20);以及第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应第二冷却剂 (15)给纯水冷却器(37)的热交换部，其中第二冷却剂(15)由热 泵(18)冷却并被供应到纯水冷却器(37)的热交换部。根据本专利技术的一个方面，提供了一种旋转电机(1)，其包括容纳 在框架(2)中的具有定子线圈(38)的定子(3)、转子(4)和转子 风扇(5)，并且适合通过使纯水流过定子线圈(38)来进行冷却，特 征在于，电机(O包括热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作 为高温热源(19)并利用纯水作为低温热源(20);以及纯水供应系 统(36)，其用于供应纯水到定子线圈(38)中，其中纯水由热泵(18) 冷却并供应给定子线圈(38)。附图说明图1是根据本专利技术的旋转电机的第一实施例的示意图； 图2是根据本专利技术的旋转电机的第二实施例的示意图； 图3是根据本专利技术的旋转电机的第三实施例的示意图； 图4是根据本专利技术的旋转电机的第四实施例的示意图； 图5是根据本专利技术的旋转电机的第五实施例的示意图； 图6是根据本专利技术的旋转电机的第六实施例的示意图； 图7是气体冷却器的示意图8是根据本专利技术的旋转电机的第七实施例的示意图； 图9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机（１），其包括容纳在封闭型框架（２）中的定子（３）、转子（４）和若干个转子风扇（５），并且适合通过转子风扇（５）来冷却在所述框架（２）中因循环而变热的冷却气体（８、９）并通过气体冷却器（６）与所述定子（３）和所述转子（４）进行热交换，其特征在于，所述旋转电机（１）包括：　　　　热泵（１８），其利用第一冷却剂（１０Ｌ）作为高温热源（１９）并利用第二冷却剂（１５）作为低温热源（２０）；以及　　　　第二冷却剂循环系统（１４），其用于供应所述第二冷却剂（１５）给所述气体冷却器（６）的热交换部，　　　　其中所述第二冷却剂（１５）由所述热泵（１８）冷却并通过所述第二冷却剂循环系统（１４）供应给所述气体冷却器（６）的所述热交换部。

【技术特征摘要】
JP 2006-6-29 179589/20061、一种旋转电机(1)，其包括容纳在封闭型框架(2)中的定子(3)、转子(4)和若干个转子风扇(5)，并且适合通过转子风扇(5)来冷却在所述框架(2)中因循环而变热的冷却气体(8、9)并通过气体冷却器(6)与所述定子(3)和所述转子(4)进行热交换，其特征在于，所述旋转电机(1)包括热泵(18)，其利用第一冷却剂(10L)作为高温热源(19)并利用第二冷却剂(15)作为低温热源(20)；以及第二冷却剂循环系统(14)，其用于供应所述第二冷却剂(15)给所述气体冷却器(6)的热交换部，其中所述第二冷却剂(15)由所述热泵(18)冷却并通过所述第二冷却剂循环系统(14)供应给所述气体冷却器(6)的所述热交换部。2、 根据权利要求l所述的旋转电机(1)，其特征在于 贮存器(17)布置在所述第二冷却剂循环系统(14)中，以便储存所述第二冷却剂(15);以及所述第二冷却剂循环系统(14)包括液体冷却剂气体冷却器循 环系统(21)，其用于使液体冷却剂循环到所述气体冷却器(6);以 及液体冷却剂热泵循环系统(22)，其用于使液体冷却剂循环到所述 热泵(18)。3、 根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述液 体冷却剂气体冷却器循环系统(21)和所述液体冷却剂热泵循环系统(22)的用于从所述贮存器(17)抽出液体冷却剂的供应管(PC1) 或者用于使液体冷却剂返回到所述贮存器(17)的返回管(PC2)中 的至少一个形成公共管，并且，循环泵(16)布置在所述公共管上。4、 根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述第 二冷却剂循环系统(14)具有位于所述气体冷却器(6)的下游的分 支点(J3)，其用于分支出到所述热泵(18)的循环路线(P3)以及 到所述贮存器(17)的路线(P2)。5、 根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于 所述气体冷却器(6)被分成两个或两个以上；以及 所述液体冷却剂气体冷却器循环系统(21)连接到气体冷却器(6a)的部分，用于将从所述贮存器(17)循环的液体冷却剂供应给 所述气体冷却器(6)，而所述液体冷却剂热泵循环系统(22)连接到 气体冷却器(6b)的余下部分，用于将从所述贮存器(17)循环的液 体冷却剂供应给所述热泵(18)。6、 根据权利要求2所述的旋转电机(1)，其特征在于，所述第 一冷却剂(10L)从第一冷却剂系统(10)供应到所述贮存器(17) 并且接着从所述贮存器(17)供应到所述气体冷却器(6)，以便使已 经用于热交换的所述液体冷却剂返回到所述第一冷却剂系统(10)。7、 根据权利要求1或2所述的旋转电机(1)，其特征在于 所述气体冷却器(23、 24)被分成两个或两个以上；以及 所述第二冷却剂(15)从所述第二冷却剂循环系统(14)供应到所述气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：加幡安雄，山下胜也，谷山贺浩，德增正，垣内干雄，松山浩二，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]