專利名稱：包括具有壓力恢復器具的勵磁器的汽輪發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括定子和轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機，具有連接至轉(zhuǎn)子的一 個端部并裝有至少一個冷卻器的旋轉(zhuǎn)帶型勵磁器。
背景技術：
用于產(chǎn)生電能的較大的汽輪發(fā)電機被構(gòu)造為三相同步機器，所述 機器包括轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子的一個端部連接至汽輪機，而另一端部連 接至勵磁器。本申請人的歐洲專利公開文獻EP 1443639A1公開了用于較大的 電流的旋轉(zhuǎn)勵磁器的電學功能。轉(zhuǎn)子具有至少兩個導電桿，它們大致 平行于轉(zhuǎn)子軸線，并且它們的第一端部連接至集電環(huán)，而它們的其它 端部經(jīng)由相反極性的二極管連接至單獨的環(huán)，從而由于靜電場(static field)而在桿中感應出的a.c.電流在兩個環(huán)中被轉(zhuǎn)換成直流場(direct field )。一種現(xiàn)有技術中己知類型的勵磁器是圖6中以局部剖視圖的方式 示意性示出的帶型勵磁器3。汽輪發(fā)電機1的轉(zhuǎn)子2，其一端連接至帶 型勵磁器3。勵磁器3具有繞靜止部分8旋轉(zhuǎn)的多相繞組4。勵磁器電 流流經(jīng)二極管5以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并且然后輸入到汽輪發(fā)電 機1的相應的轉(zhuǎn)子繞組中。旋轉(zhuǎn)勵磁器換句話說是發(fā)電機的反體。勵 磁器3的靜止部分8的繞組輸送有直流電，并且錨固部是產(chǎn)生交流電 的勵磁器3的旋轉(zhuǎn)帶10。包括勵磁器3的汽輪發(fā)電機1的下側(cè)部分是基于地6，并且由殼9 限定。在勵磁器3上方并且與地6相反， 一個或多個冷卻器7布置在 殼9內(nèi)，以減小勵磁器3中的溫度，并且因而增加勵磁器3的效率?，F(xiàn)有技術的一個不足之處是，為了提高冷卻器的效率和或為了在 一個冷卻器失效的情況中仍實現(xiàn)操作，冷卻器的數(shù)量需要增加和/或冷 卻器需要被擴大。這與在發(fā)電廠所在的對應場所可用的空間限制相矛 盾。現(xiàn)有技術的另一個不足之處是，帶型勵磁器從中央向其外周輸送冷卻流體。該冷卻流體流的切向速度非常高，并且對應的動能損失。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明所要解決的技術問題是，避免現(xiàn)有技術的上述缺點，并且提供增加壓力差(pressure head)并提高帶型勵磁器的效率的措施。 該問題通過具有權利要求1的技術特征的汽輪發(fā)電機被解決。在 權利要求書中說明了本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。根據(jù)本發(fā)明，在圓柱形殼體與帶型勵磁器的外周之間設置軸向?qū)?管。殼體繞旋轉(zhuǎn)勵磁器同心地布置。在圓柱形殼體的內(nèi)周上，布置用 于引導流體的多個引導器具，以將由勵磁器所產(chǎn)生的切向流體流轉(zhuǎn)換 成軸向流。通過將切向流轉(zhuǎn)換成軸向流，流體的大部分動能轉(zhuǎn)變成冷 卻器上的附加的壓力差，而并不僅僅被轉(zhuǎn)變成熱量和損失，像在現(xiàn)有 技術中的那樣的情況。此外，通過施加上述壓力同時恢復空氣引導， 流速還可以被增加。因而，通過恢復冷卻流體流的動能，現(xiàn)有技術的 缺點被避免，并且?guī)蛣畲牌鞯男时辉黾印＿@種簡單而高效的結(jié)構(gòu)還可以被用于以所述的方式升級現(xiàn)有的帶型勵磁器，以提高冷卻器的 效率和冗余。本發(fā)明的有利實施例表明，引導器具被設置為彎曲片材或板。通 過流向的重新定向，這是對于動態(tài)壓力恢復的簡單的方式。另一有利的實施例表明，引導器具被設置為具有氣翼的引導葉片。 引導器具的"香蕉型"結(jié)構(gòu)提供了比由彎曲金屬片材制成的簡單的引 導器具更好的性能，并且減少了渦流和損失。本發(fā)明的另一有利實施例表明，引導器具設置為用于殼體的結(jié)構(gòu) 加強元件。因而，引導裝置可以在承載勵磁器的靜止部分同時支承框 架。這導致了適于例如以串聯(lián)的方式布置兩個冷卻器的緊湊的結(jié)構(gòu)， 并且該結(jié)構(gòu)可以在一個冷卻器不工作時具有100 %的性能。另一個優(yōu)選的實施例表明，引導器具布置在圓柱形殼體的內(nèi)周上。 因而，在帶旋轉(zhuǎn)時，引導器具是靜止的。另一個優(yōu)選的實施例表明，引導器具布置成將冷卻流體引導經(jīng)過 冷卻器。根據(jù)該實施例，冷卻流體的下游在殼體的一部分中被引導， 而壓力高于周圍環(huán)境。這就是冷卻器的入口側(cè)。另一個優(yōu)選的實施例表明，引導器具沿軸向是J形的，以允許將 切向流重新指向成軸向流。通過此，引導器具在軸向?qū)Ч艿恼麄€長度 上產(chǎn)生限定的流通道。這針對以下方面提供了優(yōu)點，即僅僅在軸向?qū)?管的一部分長度上使用引導器具。最后，本發(fā)明的另一實施例表明，兩個相鄰的引導器具之間的距 離朝向下游位置擴大。因而，該引導器具實現(xiàn)了類似于擴散器的功能， 并且將冷卻流體的速度轉(zhuǎn)變成冷卻器的入口與出口之間的壓力差。


因為在結(jié)合附圖時由隨后的詳細說明而更好地理解本發(fā)明，所以 本發(fā)明的更加完善的說明以及本發(fā)明的多個優(yōu)點將容易理解，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的、包括引導器具以及軸向 導管的帶型勵磁器；圖2示出了圖1的細節(jié)視圖；圖3示出了圓柱形殼體和引導器具的單獨的透視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的引導器具的示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的引導器具的示意圖；并且圖6示出了根據(jù)本發(fā)明具有帶型勵磁器的汽輪發(fā)電機。
具體實施方式
現(xiàn)在參看附圖，其中在多個視圖中，相同的附圖標記代表相同或相應的部件，在圖1至5中展示出本發(fā)明的示意性實施例。附圖僅僅是示意性的，并且僅僅用于示意性的目的。圖l示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有引導器具12的軸向?qū)Ч?11的帶型勵磁器3。圖2示出了圖1的細節(jié)。汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2，其一端連接至帶型勵磁器3。勵磁器3的內(nèi) 周上具有多相繞組4，其中所述多相繞組布置在疊片21的頂部上，并 且繞靜止部分8旋轉(zhuǎn)。在繞組4與靜止部分8之間存在較小的間隙22， 其允許冷卻流體流經(jīng)所述間隙。勵磁器電流流經(jīng)二極管5，以將交流 電轉(zhuǎn)換成直流電，并且然后輸入汽輪發(fā)電機1的對應轉(zhuǎn)子繞組中。勵 磁器3的下側(cè)部分是基于地6并且由殼9限定。在勵磁器3的上方并且與地6相反，兩個冷卻器7以串聯(lián)的方式布置在殼9內(nèi)，以減小勵 磁器3中的溫度，并且因而增加勵磁器3的效率。軸向?qū)Ч?1通過帶10的外周和圓柱形殼體13的內(nèi)周被形成。殼 體13在圖3中還以透視圖的方式被示為單個部件。在殼體13的內(nèi)周 上布置多個J形引導器具12。 J形引導器具12是由平坦的金屬片材制 成，并且釬焊在殼體13上。殼體13被保持在框架14上，其中所述框 架是鋼鐵結(jié)構(gòu)。在上側(cè)上，所述框架14裝備有用于冷卻器7的保持板 15以及用于冷卻器7的管道的管引導板16。通過兩個端板控制接地。在圖1和圖2中，由黑色箭頭表示冷卻流體的流道，其中在本實 施例中所述冷卻流體是空氣。冷卻空氣被吸入到勵磁器3的靜止部分 8中，并且流入靜止部分8與旋轉(zhuǎn)帶IO之間的間隙中。由于帶10的 旋轉(zhuǎn)速度，所以氣流以速度的方式獲得能量。離開間隙的空氣沿徑向 向外旋轉(zhuǎn)，并且進入具有J形引導器具12的軸向?qū)Ч?1中。在離開 軸向?qū)Ч躭l之后，流體的能量從以速度的形式被轉(zhuǎn)換成以壓力的形式， 也就是，J形引導器具12的入口與出口之間的壓力差被增加，從而提 高勵磁器的效率。圖4示出了根據(jù)第一優(yōu)選實施例的、相對于勵磁器3的機器軸線 17的軸向?qū)Ч苤械膬蓚€相鄰的引導器具12的示意圖。在該實施例中， 大體J形的引導器具12是由彎曲的金屬板或片材制成。軸向?qū)Ч艿娜?口、也就是勵磁器帶與靜止部分之間的間隙的端部處的流速由矢量箭 頭18表示。入口流速由箭頭18的長度表示，并且流向由箭頭18的方 向表示。軸向?qū)Ч艿某隹谔幍牧飨蚝土魉儆墒噶考^19表示。出口流 速由箭頭19的長度表示，并且流向由箭頭19的方向表示。在軸向?qū)Ч艿娜肟谔帲飨蚴艿叫D(zhuǎn)的勵磁器影響，并且因而， 流向是沿切向的。由于勵磁器的高速旋轉(zhuǎn)，所以流速相對較大。在出 口處，流向通過引導器具12被重新指向成軸向流向，也就是說，平行 于機器軸線17。流速相對較低，然而，靜態(tài)壓力增加。在圖4中，流 的漩渦和損失區(qū)域20由圓標出。圖5示出了根據(jù)第二優(yōu)選實施例的、相對于勵磁器的機器軸線17 在軸向?qū)Ч苤械膬蓚€相鄰的引導器具12的示意圖。在該實施例中，引導器具12是較小的氣翼，從而提高性能，并且減少如圖4所示的渦流 和損失。同樣，在該第二實施例中，軸向?qū)Ч苋肟谔幍牧飨蚴艿叫D(zhuǎn) 勵磁器影響，并且因而，流向是沿切向的(箭頭18)。由于勵磁器的 高速旋轉(zhuǎn)，所以流速相對較大。在出口處，流向通過引導器具12被重 新指向成軸向流向(箭頭19)，也就是說，平行于機器軸線17。流速 相對較低，然而，靜態(tài)壓力增加。本領域技術人員清楚的是，在上述啟示下可以獲得本發(fā)明的多種 改型和變化。因而，應該理解的是，在權利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā)明 可以以并非在此所述的方式實施。在圖4和圖5所示的兩個實施例中，兩個相鄰的引導器具12之間 的距離朝向下游位置擴大。因而，引導器具12實現(xiàn)類似于擴散器的功 能，并且將冷卻流體的速度轉(zhuǎn)變成增加的靜態(tài)壓力。這導致了在冷卻 器出口處的增加的壓力差，并且更多的壓力差可用于冷卻器7，這可 導致冷卻器的效率增加。附圖標記列表1汽輪發(fā)電機2轉(zhuǎn)子3勵磁器4多相繞組5二極管6地7冷卻器8靜止部分9殼體10帶11軸向?qū)Ч?2引導器具13殼體14框架15保持板16 管引導板17 機器軸線18 入口流19 出口流20 漩渦和損失的區(qū)域21 疊片22 間隙
權利要求
1.一種汽輪發(fā)電機(1)，包括定子和轉(zhuǎn)子(2)，具有旋轉(zhuǎn)帶型勵磁器(3)，其中所述勵磁器連接至所述轉(zhuǎn)子(2)的一個端部，所述勵磁器(3)裝備有至少一個冷卻器(7)，其特征在于，在圓柱形殼體(13)與所述帶型勵磁器(3)的外周之間設置具有引導器具(12)的軸向?qū)Ч?11)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于，所述勵 磁器(3)同心地容納在所述圓柱形殼體(13)中。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于，所 述引導器具(12)被設置為彎曲的片材。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于，所 述引導器具(12)被設置為具有氣翼的引導葉片。
5. 根據(jù)前述權利要求任一所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于， 所述引導器具(12)被設置為用于所述殼體(13)的結(jié)構(gòu)加強元件。
6. 根據(jù)前述權利要求任一所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于， 在所述圓柱形殼體(13)的內(nèi)周上設置所述引導器具(12)。
7. 根據(jù)前述權利要求任一所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于， 所述引導器具(12)沿軸向是J形的，以允許將切向流重新定向成軸 向流。
8. 根據(jù)前述權利要求任一所述的汽輪發(fā)電機(1)，其特征在于， 兩個相鄰的引導器具(12)之間的距離朝向下游位置擴大。
全文摘要
一種汽輪發(fā)電機(1)，包括定子和轉(zhuǎn)子(2)，具有旋轉(zhuǎn)帶型勵磁器(3)，其中所述勵磁器連接至所述轉(zhuǎn)子(2)的一個端部，所述勵磁器(3)裝備有至少一個冷卻器(7)，其特征在于，在圓柱形殼體(13)與所述帶型勵磁器(3)的外周之間設置具有引導器具(12)的軸向?qū)Ч?11)。因而，通過恢復冷卻流體流的動能，避免了現(xiàn)有技術的缺點，并且提高了帶型勵磁器的效率。
文檔編號H02K19/38GK101272079SQ20081008609
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權日2007年3月20日
發(fā)明者L·迪斯特爾-費德森, M·韋里耶, O·佩羅斯 申請人:阿爾斯通技術有限公司