电机的风机冷却制造技术

本发明专利技术提供了冷却电机的气体冷却结构，其中所述电机具有：转子（２０）；与所述转子（２０）同轴设置的定子（３０）；和向所述转子（２０）和所述定子（３０）提供冷却气体的至少一个风机（１０、４０）。设置在所述转子（２０）和所述定子（３０）之间的分隔体（６０）沿所述转子（２０）的轴向长度延伸，从而分离冷却气流并且因此阻止冷却气体从所述转子（２０）到所述定子（３０）的轴向流动。这样，仅冷却所述转子所需要的冷却气流暴露于所述转子（２０），从而消除由高速旋转转子（２０）导致的对不必要的过量冷却气体加速造成的能量损失。所述分隔体（６０）还使用有两个部分的冷却风机（１０，４０），每个具有内部部分（１１、４１）和外部部分（１２、４２），其中内部风机部分（１１、４１）具有与外部风机部分（１２、４２）相对的片叶倾斜度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冷却诸如水轮发电机之类的电机的结构，并且更具体地涉 及冷却这种电机的能量效率。
技术介绍
电机包括由定子所包围的具有高转速的转子，其通常由连接到该转子 轴或由转子轴驱动的风机冷却。转子旋转能量的一部分被消耗以加速通过该转子的气体。 一定量的气 体需要通过转子从而使其保持冷却，然而任何过量气体导致不必要的能量 消耗，以至减小电机的总体能量效率。在电机的结构中，风机位于转子的两端，用于从转子的两端沿轴向吹 冷却气体。冷却气体的聚集随后迫使其沿径向穿过定子的冷却槽。在另一 结构中，使用了单个风机，其中，吹或抽吸冷却气体以使其穿过转子，其 中一部分冷却气体沿径向从转子流动到定子。在这两个结构中，超过冷却 转子所需要的冷却气体均最初穿过转子，而导致较低的电机能量效率。DE 3905997公开了冷却感应电机的线圈的另一结构，该结构包括在一 个感应电机结构中附着在定子线圈架而在另一感应电机结构中附着在转子 线圈架上的封闭、光滑的柱形罩(cylinderjacket)。在每个可替代的形式中， 该柱形罩为该感应电机的线圈提供冷却通道，其中风机可以专用于冷却线 圈。US 4346451公开了应用到凸极电机的另一冷却结构。在该结构中，屏 障通过各个专用的风机提供的强制通风能够分别冷却转子和定子。
技术实现思路
本专利技术意在提供一种提高利用风机冷却电机的效率的装置。 通过独立权利要求的主题解决该问题。在从属权利要求中给出有益实施例。本专利技术基于如下主体思想分隔(partition)电机内的冷却气流来限制需 要通过转子的气体量。本专利技术的另一目的是提供分别配置转子和定子的冷却气体率的装置。 因此，在本专利技术的一方面，提供一种用于电机的气体冷却结构，其中该电 机具有转子、与该转子同轴设置的定子和用于向该转子和该定子提供冷却 气体的至少一个风机。在转子和定子之间设置分隔体，并且其沿转子的轴 向方向延伸以分离冷却气流。这样，阻止冷却气体从转子到定子的轴向流 动。其优势在于仅冷却转子所需要的最少量气体由转子加速，从而提高了 电机效率。优选地，该分隔体设置在该转子上，从而与该转子协同旋转 (co-rotational communication)。分离冷却通道的优势还在于，可以分别配置冷却气流率以使冷却风机 能量消耗最优化。因此，在本专利技术的一方面，风机设置在转子一端，并且 具有用于冷却转子的内部风机和用于冷却定子的外部风机。根据另一优选 方面，第二风机朝向转子的另一端设置，并且也是具有用于冷却转子的内 部风机和用于冷却定子的外部风机的两个部分的风机。在另一方面，该第 二风机的内部部分支撑(support)外部风机。在另一方面，外部风机向定子吹冷却气体。根据本专利技术的另一方面，优选地由第二风机的外部部分，封堵 朝向转子的第二端的定子的冷却气流通道。根据本专利技术的另一方面，分隔体还将内部风机或部分与外部风机或部 分分离。这样减小两个冷却区域之间的冷却气体泄露。附图说明在下文中，将通过示例参考附图更完全地描述本专利技术的实施例，在附图中图1是现有技术电机冷却结构的横截面图2是示出了分隔体和两个部分风机的本专利技术的优选实施例的横截面 图；并且图3是在转子的任一端分隔的风机将内部冷却气体引向定子的本专利技术 另一优选实施例的横截面图。在图中使用的标记10风机11内部风机12外部风机20转子30定子31定子冷却槽40第二风机41形成第二风机或外部部分支撑的内部部分42形成外部风机或屏障的外部部分50冷却气体51穿过转子的冷却气体52穿过定子的冷却气体60分隔体61定子冷却气流通道屏障具体实施例方式下面参考附图描述本专利技术的优选实施例，在整个说明书中，相同的附 图标记用来指代相同的元件。在以下描述中，为了解释的目的，陈述了许 多具体细节以获得对本专利技术的透彻理解。然而，显而易见的是，不使用这 些具体细节也可以实现本专利技术。在其他示例中，在方框图中示出了已知的 结构和设备，以便于描述本专利技术。图1示出了将风机10、 40设置在转子20的任一侧的现有技术冷却结 构，其中风机强制冷却气体进入电机。冷却气流没有分离并且从而冷却转 子20和定子30两者。如图2所示，公开了适用于示出了气体冷却转子加的水轮发电机的本 专利技术的结构，其中冷却气体被分隔体60分离开以分别冷却转子20和定子 30。图3示出了具有风机设置在转子20的任一端的分隔体60的另一冷却 气体实施例。在优选实施例中，风机设置在转子20的一端。该风机还可以是一个部 分风机IO，优选地，风机是具有分别将冷却气体引向转子20和定子30的 内部径向部分11和外部径向部分12的两个部分风机。风机10的两个部分 的特征改善了气流分离效果以及使到不同气流通道的流率最优化。分隔体 60同轴设置在转子20和定子30的轴向平面之间，并且优选地设置在转子 20上以使其随转子20旋转。分隔体60的目的是将来自风机10的冷却气体 分离开，以使从风机内部部分11产生的冷却气体的一部分专用于冷却转子 20，并且使从风机的外部部分12产生的冷却气体的另一部分专用于冷却定 子30。这是通过形成阻止冷却气流从转子20径向流到定子30的屏障的分 隔体60来实现的。为了进一步提高两个冷却通道的密封性，分隔体60优 选地分隔内部和外部风机部分。这样，仅冷却转子20所需要的气体被引向 转子20，从而限制了能量损失。风机12的外部部分用于沿轴向引导在分隔体60和定子30之间形成的 空隙间的冷却气体。通过由在如图3所示的转子20的相对一端上设置的风 机将气体引向相反的方向、或者通过物理屏障61，来封堵气流，从而将初 始轴向流动方向变成径向流动方向。物理屏障61是设置在空隙的远端的平 板或金属板。尽管可替代地是金属板61可以设置在分隔体60上，但优选 地是金属板61设置在电机的固定部分上。在另一优选实施例中，如图3所示，第二风机40设置在相对于第一风 机10的转子20的一端。与第一风机10类似，风机40优选地是具有内部 41部分和外部部分42的两个部分风机。优选地，通过在部分41和42之间 延伸，分隔体60将部分41和42分离开，从而改善了密封隔离效果。这样 分离的另一优势在于，第二风机40的风机部分41、 42可以具有相对的倾 斜度(pitch)。这样，可以通过内部部分41从转子20抽出冷却气体，同时可 以通过外部部分42强制气体以相对的方向进入分隔体/定子空隙，以辅助冷 却气体沿径向流经定子冷却槽31。而外部部分42可以直接设置在分隔体 60上而无需支撑，优选地安装内部支撑部分41，其中内部部分包括支撑体 或支撑风机叶片(supportingfanblade)。风机叶片是优选的，这是因为它们在 移动气体环境中实现了较小的拖曳。尽管这里以被认为是最实用和优选的实施例的方式示出和描述了本专利技术，但在本专利技术的范围内可以对其进行更改，这不限于本文所描述的细节， 本专利技术的范围由涵盖任何和所有等价装置和设备的所附权利要求的总体范 围来界定。权利要求1、一种电机的气体冷却结构，其中所述电机包括转子；定子，其与所述转子同轴设置；至少一个风机，其用于向所述转子和所述定子提供冷却气体，以及分隔体，其设置在所述转子和所述定子之间并沿所述转子的完整轴向长度延伸，以分离冷却气流，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机的气体冷却结构，其中所述电机包括：　转子；　定子，其与所述转子同轴设置；　至少一个风机，其用于向所述转子和所述定子提供冷却气体，以及　分隔体，其设置在所述转子和所述定子之间并沿所述转子的完整轴向长度延伸，以分 离冷却气流，从而阻止冷却气体从所述转子向所述定子的径向流动，其中：　所述分隔体设置在所述转子上，从而与所述转子协同旋转，以及　所述分隔体还将所述或每个风机分隔和分离成内部风机和外部风机，上述分隔和分离的步骤是通过所述分隔体在所述 内部风机和所述外部风机之间延伸而实现的，其中：　所述内部风机位于所述分隔体和所述转子之间，将所述内部风机配置为产生专用于冷却所述转子的冷却气体；并且　所述外部风机位于所述分隔体和所述定子之间，将所述外部风机配置为产生专用于所述定 子的冷却气体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R齐克尔曼，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]