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用于發(fā)電廠的發(fā)電機的制作方法

文檔序號:11935721閱讀:685來源:國知局
用于發(fā)電廠的發(fā)電機的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于發(fā)電廠的發(fā)電機以及一種根據(jù)權(quán)利要求11的前序部分的用于冷卻發(fā)電機的方法。



背景技術(shù):

在渦輪發(fā)電機中,定子的各個棒之間的連接借助于所謂的繞組頭來進行。在繞組頭中,沿切向方向以及沿徑向方向引導(dǎo)棒,使得要連接的棒并列地位于繞組頭的端部上。所述棒必須彼此電連接,其中所述連接能夠以不同方式執(zhí)行。一方面存在下述可能性:一個棒的各個子導(dǎo)體與第二棒的子導(dǎo)體連接,這稱作為子導(dǎo)體互連。另一方面存在下述可能性:將一個棒的子導(dǎo)體組合成束并且將所述束分別與配合棒的束連接,這稱作為束連接。第三變型形式在于:棒的子導(dǎo)體完全彼此焊接并且與配合棒的連接實心地借助接片構(gòu)成。所有連接方式的共同之處在于:所述連接必須手工地建立并且事后施加絕緣部。在使用接片的情況下,出現(xiàn)附加的電阻損耗,所述電阻損耗引起繞組頭的發(fā)熱。由于溫度提高,出現(xiàn)電阻的進一步升高并進而出現(xiàn)發(fā)電機的效率的進一步降低。

在許多渦輪發(fā)電機中,繞組頭上的接片連接部為限制功率的構(gòu)件。所述限制由接片因電阻的發(fā)熱而造成。

迄今,接片連接部構(gòu)成為具有盡可能薄的絕緣部,以便確保從外部的良好的間接冷卻。薄的絕緣部通常只有在相鄰的接片有小的電壓差的情況下是可能的。在相過渡部處,施加厚的絕緣部。

附加地,尤其定子繞組頭的冷卻通過轉(zhuǎn)子上的通風(fēng)裝置進行。在此,通風(fēng)裝置葉片相對于轉(zhuǎn)子的中軸線徑向地設(shè)置,并且產(chǎn)生軸向的空氣流,所述空氣流還冷卻定子繞組頭。

EP 0 643 465 A1描述一種空氣冷卻的旋轉(zhuǎn)電機。JP S53 115304 U描述一種具有繞組頭的機器。JP S58 145066 U描述一種具有繞組頭的機器。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是,提供一種具有改進的冷卻和與此關(guān)聯(lián)的更高效率的發(fā)電機。

具有權(quán)利要求1的特征的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機相對于從現(xiàn)有技術(shù)中已知的發(fā)電機提供下述優(yōu)點:通過風(fēng)扇產(chǎn)生冷卻空氣流,所述冷卻空氣流通過下述方式減小接片連接部或定子繞組頭上的熱負(fù)荷,即通過具有徑向分量和軸向分量的冷卻空氣流更高效地導(dǎo)出熱量。通過繞組頭的改進的冷卻,在結(jié)構(gòu)大小相同時,具有更高效率或更大功率的發(fā)電機是可能的。

通過在從屬權(quán)利要求中提出的措施,在從屬權(quán)利要求中說明的發(fā)電機的有利的改進方案和改善方案是可能的。

根據(jù)本發(fā)明,風(fēng)扇具有第一區(qū)域和第二區(qū)域,所述第一區(qū)域產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子的中軸線軸向地定向的冷卻空氣流,所述第二區(qū)域產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子的中軸線徑向地或斜向地定向的冷卻空氣流。通過所述解決方案,沿軸向方向的冷卻空氣流保留并且通過沿徑向方向或斜向方向的附加的冷卻空氣流補充,使得能夠?qū)崿F(xiàn)對繞組頭的優(yōu)化的迎流和與此關(guān)聯(lián)的改進的散熱。

在此,特別有利的是,第一區(qū)域圍繞轉(zhuǎn)子的中軸線同心地構(gòu)成,并且第二區(qū)域至少分部段地、優(yōu)選同心地包圍第一區(qū)域。通過所述解決方案,在沒有附加的導(dǎo)向葉片的情況下實現(xiàn)冷卻空氣流的更寬的成扇形散開,由此發(fā)電機的構(gòu)造簡單且成本適宜的實施方案是可能的。

一個優(yōu)選的實施變型形式具有帶有至少一個風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇,其中所述風(fēng)扇葉片具有第一部段和第二部段,所述第一部段相對于轉(zhuǎn)子的中軸線徑向地伸展,所述第二部段相對于轉(zhuǎn)子的中軸線以10°至90°的角度伸展。這種風(fēng)扇葉片在其第一部段中產(chǎn)生軸向的冷卻空氣流并且在其第二部段中產(chǎn)生相對于軸向的冷卻空氣流徑向的或斜向的冷卻空氣流。特別有益的是,第二部段相對于轉(zhuǎn)子的中軸線成30°至75°的角度構(gòu)成,因為這樣通過第二區(qū)域產(chǎn)生有益的、相對于中軸線斜向地伸展的冷卻空氣流。

在此,特別優(yōu)選的是,第二部段沿轉(zhuǎn)子的中軸線的徑向方向在外部連接于風(fēng)扇葉片的第一部段。由此,在內(nèi)部通過第一區(qū)域產(chǎn)生基本上軸向的冷卻空氣流,而第二區(qū)域產(chǎn)生斜向的冷卻空氣流。以所述方式,借助風(fēng)扇或借助風(fēng)扇葉片能夠產(chǎn)生具有徑向或斜向分量和軸向分量的冷卻空氣流。

一個有利的改進方案在于,風(fēng)扇葉片L形地構(gòu)成。由此,在風(fēng)扇葉片的遠離中軸線的端部處形成徑向取向的冷卻空氣流動,而在冷卻空氣葉片的朝向中軸線取向的端部處構(gòu)成軸向的流動。

一個有利的改進方案在于,風(fēng)扇葉片在從轉(zhuǎn)子的中軸線到其背離轉(zhuǎn)子的端部區(qū)域的方向上漸縮。由此,能夠?qū)⑦\動質(zhì)量保持得小,并且節(jié)約風(fēng)扇葉片上的材料。

替選地,提出下述實施方式,在所述實施方式中,風(fēng)扇具有第一風(fēng)扇葉輪和第二風(fēng)扇葉輪,所述第一風(fēng)扇葉輪用于產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子的中軸線軸向的空氣流,并且所述第二風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子的中軸線徑向的或斜向的空氣流。通過具有軸向通風(fēng)裝置和徑向通風(fēng)裝置的風(fēng)扇,同樣能夠以簡單的且成本適宜的方式產(chǎn)生冷卻空氣流,所述冷卻空氣流除了軸向分量之外也具有徑向分量或斜向分量。

在此特別有利的是,第二風(fēng)扇葉輪環(huán)形地構(gòu)成,其中第一風(fēng)扇葉輪和第二風(fēng)扇葉輪彼此同心地設(shè)置。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)扇葉輪相互間簡單的定位和固定,其中第一風(fēng)扇葉輪設(shè)置在環(huán)形的第二風(fēng)扇葉輪的內(nèi)部。

在此,特別有利的是,在風(fēng)扇上構(gòu)成環(huán),所述環(huán)是對第一內(nèi)部風(fēng)扇葉輪的外部限界部以及對第二風(fēng)扇論的內(nèi)部限界部。因此,第一風(fēng)扇葉輪和第二風(fēng)扇葉輪能夠簡單地安裝在共同的殼體中或者作為組件預(yù)制成,這減少安裝耗費。

在本申請中,將術(shù)語“徑向地”或“斜向地”不僅理解成相對于轉(zhuǎn)子的中軸線成90°或45°的角度,而且還構(gòu)成5°至大約100°的角度范圍,并且用于限制相對于轉(zhuǎn)子的中軸線軸向的流動,所述流動基本上在大約0°的角度中,即平行于中軸線。

附圖說明

下面,根據(jù)所附的附圖闡述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機的實施例。相同的構(gòu)件或具有相同功能的構(gòu)件在此用相同的附圖標(biāo)記表示。

圖1示出貫穿根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機的剖面圖。

圖2示出發(fā)電機的局部,其中示出具有風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)子以及氣流導(dǎo)向板。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機的風(fēng)扇葉片。

圖4示出具有根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)子的驅(qū)動軸的3D圖。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機的組合的徑向/軸向通風(fēng)裝置的前視圖。

圖6示出組合的徑向/軸向通風(fēng)裝置的側(cè)視圖。

具體實施方式

在圖1中示出用于發(fā)電廠的發(fā)電機10。該發(fā)電機具有定子20,在所述定子中設(shè)置有轉(zhuǎn)子30。轉(zhuǎn)子30具有驅(qū)動軸31,所述驅(qū)動軸可旋轉(zhuǎn)地支承在兩個軸承35、46上。中軸線32伸展穿過轉(zhuǎn)子30的驅(qū)動軸31。定子20在兩側(cè)上通過分隔板25遮住。定子20具有定子本體21,導(dǎo)電體22在端側(cè)27上從所述定子本體中出來并且構(gòu)成繞組頭24。為了連接導(dǎo)電體22,在端部上設(shè)有接片23,在繞組頭24中兩個相鄰的導(dǎo)電體22經(jīng)由所述接片彼此連接。

在轉(zhuǎn)子30上固定有風(fēng)扇40,這在示出的簡單實施方式中具有風(fēng)扇葉片45,所述風(fēng)扇葉片如在圖2中示出的那樣固定在轉(zhuǎn)子的驅(qū)動軸31上。風(fēng)扇葉片45均勻地分布在驅(qū)動軸31的環(huán)周上并且與分隔板25一起在一個平面中伸展,所述分隔板對定子20側(cè)向地限界并且將風(fēng)扇40的吸力側(cè)28與風(fēng)扇40的壓力側(cè)29分開。風(fēng)扇葉片45具有葉根52,所述葉根可固定在驅(qū)動軸31的槽51中。對此,在驅(qū)動軸31上設(shè)有張緊元件53,所述張緊元件借助于螺絲54可固定在驅(qū)動軸31上并進而可靠地固定風(fēng)扇葉片45的葉根52。風(fēng)扇葉片45具有第一區(qū)域42,所述第一區(qū)域相對于轉(zhuǎn)子30的或驅(qū)動軸31的中軸線32徑向地或垂直地伸展。第一區(qū)域42構(gòu)成為用于,產(chǎn)生冷卻空氣流動,所述冷卻空氣流動相對于轉(zhuǎn)子30的中軸線32軸向地伸展。徑向向外連接有第二區(qū)域44,所述第二區(qū)域同心地包圍第一區(qū)域42。第二區(qū)域44構(gòu)成為用于,以相對于轉(zhuǎn)子的中軸線成5°至大約100°的角度構(gòu)成冷卻空氣流動,所述冷卻空氣流動下面稱作為徑向的或斜向的冷卻空氣流動。

在圖3中示出風(fēng)扇葉片45。風(fēng)扇葉片45具有第一部段47,所述第一部段相對于轉(zhuǎn)子30的中軸線32徑向伸展,其中沿徑向方向向外連接有第二部段48,所述第二部段相對于轉(zhuǎn)子30的中軸線32以大約30°的角度伸展。替選地,也可以考慮在大約5°和大約85°之間、優(yōu)選在30°和60°之間的其他角度α。在此,第一部段47在轉(zhuǎn)子30的驅(qū)動軸31旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生冷卻空氣流動的軸向定向的第一區(qū)域42,而風(fēng)扇葉片45的第二部段48產(chǎn)生冷卻空氣流動的斜向的或徑向的第二區(qū)域44。

風(fēng)扇葉片45在背離驅(qū)動軸線31的端部49處具有漸縮部46,以便減小風(fēng)扇葉片45的端部49處的壓力波動,并且將運動的質(zhì)量盡可能密集地集中在轉(zhuǎn)子31上。在圖4中再次以立體圖示出驅(qū)動軸和風(fēng)扇的組合。

圖5示出風(fēng)扇40的一個替選的實施方式。在轉(zhuǎn)子30的驅(qū)動軸31上設(shè)置有第一風(fēng)扇葉輪50,用于產(chǎn)生沿軸向方向、平行于轉(zhuǎn)子30的中軸線32的冷卻空氣流。第一風(fēng)扇葉輪50向外通過環(huán)70限界,其中環(huán)70同時形成第一風(fēng)扇葉輪50的外徑以及第二風(fēng)扇葉輪60的內(nèi)徑,所述第二風(fēng)扇葉輪圍繞第一風(fēng)扇葉輪50環(huán)形地構(gòu)成并且構(gòu)成相對于轉(zhuǎn)子30的中軸線32徑向的或斜向的冷卻空氣流。在此,環(huán)70將構(gòu)成為軸向通風(fēng)裝置的第一風(fēng)扇葉輪50的軸向冷卻空氣流與構(gòu)成為徑向通風(fēng)裝置的第二風(fēng)扇葉輪60的冷卻空氣流分開。圖6附加地以側(cè)視圖示出圖5中的通風(fēng)裝置。

在發(fā)電機10運行時,轉(zhuǎn)子30的驅(qū)動軸31旋轉(zhuǎn)。在此,通過風(fēng)扇40,在分隔板25的吸力側(cè)28上抽吸空氣,并且輸送到壓力側(cè)29上??諝獾牧鲃釉诖送ㄟ^圖1中的小箭頭表示??諝庋剌S向方向穿過定子20的端側(cè)27中的開口流入發(fā)電機10中或流入轉(zhuǎn)子30的驅(qū)動軸31與定子本體21之間并且在定子20的外側(cè)上又向回流。通過根據(jù)本發(fā)明的解決方案,實現(xiàn)利用冷卻空氣對繞組頭24明顯更好的、直接的迎流并且進而實現(xiàn)對繞組頭24更好的冷卻。

在閉合的冷卻系統(tǒng)中,替代空氣也可以使用其他冷卻介質(zhì)。

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