本發(fā)明涉及一種用于冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)的，尤其發(fā)電機(jī)的定子的至少一個(gè)軸向的端部區(qū)域的裝置和方法。

本發(fā)明還涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

在對(duì)能源市場中的靈活運(yùn)用的要求方面，燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電站由于其靈活的可用性越來越頻繁地在負(fù)荷跟蹤運(yùn)行中使用。在此，在發(fā)電站的發(fā)電機(jī)的功率圖中的欠勵(lì)的功率范圍中的運(yùn)行提高。所述欠勵(lì)的功率范圍還通過在發(fā)電機(jī)的定子的軸向的端部區(qū)域中的變熱來限制，所述變熱不應(yīng)超出最大極限值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的和配設(shè)有所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)電站的可用性。

根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)的，尤其發(fā)電機(jī)的定子的至少一個(gè)軸向的端部區(qū)域的裝置包括：

-至少一個(gè)環(huán)形室，所述環(huán)形室能夠沿徑向在外部環(huán)繞地設(shè)置在軸向的端部區(qū)域的至少一個(gè)下述部段上：所述部段具有至少一個(gè)徑向伸展的冷卻通道，所述環(huán)形室沿徑向在內(nèi)部朝軸向的端部區(qū)域的方向至少部分敞開地構(gòu)成，進(jìn)而能夠以連通的方式與徑向的冷卻通道連接，并且所述環(huán)形室相對(duì)于軸向的端部區(qū)域密封；和

-至少一個(gè)以連通的方式與環(huán)形室連接的負(fù)壓管路，環(huán)形室經(jīng)由所述負(fù)壓管路能夠以連通的方式與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)壓腔連接，關(guān)于可借助于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述負(fù)壓腔在軸通風(fēng)裝置上游接入。

根據(jù)本發(fā)明，有針對(duì)性地經(jīng)由相對(duì)于周圍環(huán)境密封的負(fù)壓管路徑向地從內(nèi)向外抽吸冷卻流體，所述冷卻流體流過軸向的端部區(qū)域的至少一個(gè)徑向伸展的冷卻通道，所述負(fù)壓管路以連通的方式與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)壓腔連接，關(guān)于可借助于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述負(fù)壓腔在軸通風(fēng)裝置上游接入。由此，定子的軸向的端部區(qū)域與定子的其余部分相比至少局部地更強(qiáng)地被冷卻。

通過軸向的端部區(qū)域的增強(qiáng)的冷卻，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率圖中的欠勵(lì)的功率范圍的功率上限能夠擴(kuò)大，進(jìn)而欠勵(lì)的功率范圍擴(kuò)展。這能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的或配設(shè)有所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)電站的更廣泛的使用范圍。尤其，發(fā)電站能夠在下述電網(wǎng)環(huán)境中有效率地運(yùn)行：所述電網(wǎng)環(huán)境中可再生生成的能量的高的饋入占主導(dǎo)地位，因?yàn)橥ㄟ^根據(jù)本發(fā)明冷卻定子或伴隨于此擴(kuò)展在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率圖中的欠勵(lì)的功率范圍，能夠提供所需要的容性無功功率。

常規(guī)地，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率圖中的欠勵(lì)的功率范圍的相應(yīng)的擴(kuò)展僅可能通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的軸向的端部區(qū)域的重新覆層來實(shí)現(xiàn)，所述定子形成為具有分層疊片的疊片組。然而，這例如在下述發(fā)電機(jī)中是不可實(shí)行的：所述發(fā)電機(jī)的定子利用全浸漬工藝制成。在這種發(fā)電機(jī)中，僅能夠用具有改型的端部區(qū)的定子疊片組來替代整個(gè)纏繞的定子疊片組，以便得到在發(fā)電機(jī)的功率圖中的欠勵(lì)的功率范圍的擴(kuò)展。

在旋轉(zhuǎn)電機(jī)在其欠勵(lì)的功率范圍中運(yùn)行期間，大部分的熱量在定子的軸向的端部區(qū)域中產(chǎn)生，所述定子能夠構(gòu)成為疊片組。這種軸向的端部區(qū)域能夠沿徑向在內(nèi)部具有向下的階梯。在本發(fā)明的范圍中，定子的兩個(gè)軸向的端部區(qū)域也能夠分別借助自身的根據(jù)本發(fā)明的裝置相應(yīng)地被冷卻。

環(huán)形室能夠由金屬或其他耐熱材料制成，所述環(huán)形室能夠沿徑向在外部環(huán)繞地設(shè)置在軸向的端部區(qū)域的至少一個(gè)下述部段上：所述部段具有至少一個(gè)徑向伸展的冷卻通道。替選地，環(huán)形室能夠由復(fù)合材料制成，由此能夠?qū)崿F(xiàn)疊片組和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的其他部件的電脫耦，所述其他部件例如是分隔壁。在任何情況下應(yīng)確保環(huán)形室的接地。環(huán)形室能夠在橫截面中c形地或u形地構(gòu)成。環(huán)形室也能夠構(gòu)成為和在軸向的端部區(qū)域上設(shè)置成：使得所述環(huán)形室能夠沿徑向在外部環(huán)繞地設(shè)置在軸向的端部區(qū)域的具有兩個(gè)或更多個(gè)徑向伸展的冷卻通道的部段上。環(huán)形室沿徑向在內(nèi)部朝軸向的端部區(qū)域的方向部分或完全敞開地構(gòu)成，進(jìn)而能夠以連通的方式與至少一個(gè)徑向的冷卻通道連接。環(huán)形室相對(duì)于軸向的端部區(qū)域密封，使得借助于環(huán)形室僅抽吸流過至少一個(gè)冷卻通道的冷卻流體，而不抽吸位于環(huán)形室的其他周圍環(huán)境中的冷卻流體，后者通過不通入環(huán)形室中的、徑向伸展的冷卻通道從定子中流出。這會(huì)大程度地減小根據(jù)本發(fā)明的冷卻的效果。該裝置也能夠具有兩個(gè)或更多個(gè)、可軸向地彼此相鄰地設(shè)置的環(huán)形室。

以連通的方式與環(huán)形室連接的負(fù)壓管路能夠由金屬或其他耐熱材料制成。負(fù)壓管路能夠剛性地或以預(yù)設(shè)程度柔性地構(gòu)成。該裝置也能夠具有兩個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的過壓管路。

為了冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)通常存在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)壓腔，關(guān)于可借助于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述負(fù)壓腔在軸通風(fēng)裝置上游接入。通過軸通風(fēng)裝置在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)行，在負(fù)壓腔中產(chǎn)生靜態(tài)負(fù)壓，所述靜態(tài)負(fù)壓用于根據(jù)本發(fā)明經(jīng)由至少一個(gè)環(huán)形室和至少一個(gè)負(fù)壓管路抽吸冷卻流體。因此，為了產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的冷卻不需要其他必須安裝在旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的構(gòu)件。

優(yōu)選地，在負(fù)壓管路中設(shè)置有至少一個(gè)通風(fēng)裝置，借助所述通風(fēng)裝置可增強(qiáng)負(fù)壓管路中的流體流。通過將尤其可操縱的通風(fēng)裝置裝入到負(fù)壓管路中，能夠提高輸送能力或者增強(qiáng)在負(fù)壓管路中的流體流，這進(jìn)一步提高裝置的冷卻作用。由此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率圖中的欠勵(lì)的功率范圍能夠更強(qiáng)地?cái)U(kuò)展，這繼續(xù)提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的可用性。能夠根據(jù)相應(yīng)的冷卻需求控制通風(fēng)裝置或恒定地運(yùn)行通風(fēng)裝置。在負(fù)壓管路中也能夠設(shè)置有兩個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的通風(fēng)裝置。

負(fù)壓管路優(yōu)選軸向地引導(dǎo)穿過包含旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子繞組頭的過壓腔的徑向伸展的分隔壁，關(guān)于可借助于軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述過壓腔在軸通風(fēng)裝置下游接入。過壓腔能夠通過所述分隔壁中的一個(gè)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)壓腔分開。其他分隔壁能夠沿徑向在外部環(huán)繞地設(shè)置在定子的軸向的端部區(qū)域上。通過引導(dǎo)負(fù)壓管路穿過分隔壁，負(fù)壓管路保持在其期望的位置中，而為此不需要其他必須安裝在旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其發(fā)電機(jī)，包括：

-定子，所述定子構(gòu)成為疊片組，所述疊片組具有徑向伸展的冷卻通道；

-轉(zhuǎn)子，在所述轉(zhuǎn)子上在定子之外設(shè)置有至少一個(gè)軸通風(fēng)裝置；

-至少一個(gè)負(fù)壓腔，關(guān)于可借助于軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述負(fù)壓腔在軸通風(fēng)裝置上游接入；

-至少一個(gè)過壓腔，所述過壓腔包含定子繞組頭，并且關(guān)于可借助于軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述過壓腔在軸通風(fēng)裝置下游接入；和

-至少一個(gè)根據(jù)前述設(shè)計(jì)方案或其任意組合的裝置。

上文關(guān)于裝置所提到的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)地與旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)合。旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠構(gòu)成為發(fā)電機(jī)，尤其構(gòu)成為渦輪發(fā)電機(jī)。在轉(zhuǎn)子上也能夠設(shè)置有兩個(gè)或更多個(gè)軸通風(fēng)裝置，所述軸通風(fēng)裝置在吸力運(yùn)行或壓力運(yùn)行中工作。旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠?qū)τ诙ㄗ拥拿總€(gè)軸向的端部區(qū)域具有自身的負(fù)壓腔。旋轉(zhuǎn)電機(jī)還能夠?qū)τ诙ㄗ拥拿總€(gè)軸向的端部區(qū)域具有自身的過壓腔。旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠?qū)τ诙ㄗ拥拿總€(gè)軸向的端部區(qū)域具有至少一個(gè)自身的裝置。

依照根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)的，尤其發(fā)電機(jī)的定子的至少一個(gè)軸向的端部區(qū)域的方法，有針對(duì)性地經(jīng)由相對(duì)于周圍環(huán)境密封的負(fù)壓管路單元抽吸流過軸向的端部區(qū)域的至少一個(gè)徑向伸展的冷卻通道的冷卻流體，所述負(fù)壓管路單元以連通的方式與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)壓腔連接，關(guān)于可借助于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的軸通風(fēng)裝置產(chǎn)生的冷卻流體流，所述負(fù)壓腔在軸通風(fēng)裝置上游接入。

上文關(guān)于裝置所提到的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)地與方法結(jié)合。也能夠相應(yīng)地冷卻定子的兩個(gè)軸向的端部區(qū)域。負(fù)壓管路單元能夠由至少一個(gè)環(huán)形室和至少一個(gè)以連通的方式與環(huán)形室連接的負(fù)壓管路形成。

優(yōu)選地，借助于至少一個(gè)設(shè)置在負(fù)壓管路中的通風(fēng)裝置，增強(qiáng)在負(fù)壓管路中的流體流。上文關(guān)于裝置的相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案所提到的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)地與本設(shè)計(jì)方案結(jié)合。

附圖說明

下面，根據(jù)所附的示意圖闡述根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式。附圖示出：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的局部圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出呈發(fā)電機(jī)形式的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)1的一個(gè)實(shí)施例的局部圖。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)1包括定子2，所述定子構(gòu)成為疊片組，所述疊片組具有徑向伸展的冷卻通道3。此外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)1包括轉(zhuǎn)子4，在所述轉(zhuǎn)子上在定子2之外設(shè)置有至少一個(gè)軸通風(fēng)裝置5。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)1還包括至少一個(gè)負(fù)壓腔6，關(guān)于可借助于軸通風(fēng)裝置5產(chǎn)生的冷卻流體流，所述負(fù)壓腔在軸通風(fēng)裝置5上游接入，所述冷卻流體流由箭頭7表示。旋轉(zhuǎn)電機(jī)1也包括至少一個(gè)過壓腔8，所述過壓腔包含定子繞組頭9，并且關(guān)于可借助于軸通風(fēng)裝置5產(chǎn)生的冷卻流體流，所述過壓腔在軸通風(fēng)裝置5下游接入。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)1還包括至少一個(gè)用于冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)1的定子2的示出的軸向的端部區(qū)域11的裝置10。

裝置10包括環(huán)形室12，所述環(huán)形室沿徑向在外部環(huán)繞地設(shè)置在軸向的端部區(qū)域11的具有兩個(gè)徑向伸展的冷卻通道3的部段上。環(huán)形室12沿徑向在內(nèi)部朝軸向的端部區(qū)域11的方向至少部分敞開地構(gòu)成，進(jìn)而能夠以連通的方式與兩個(gè)徑向伸展的冷卻通道3連接。環(huán)形室12相對(duì)于軸向的端部區(qū)域11密封。

此外，裝置10包括至少一個(gè)以連通的方式與環(huán)形室12連接的負(fù)壓管路13，環(huán)形室12經(jīng)由所述負(fù)壓管路以連通的方式與旋轉(zhuǎn)電機(jī)1的負(fù)壓腔6連接。負(fù)壓管路13軸向地引導(dǎo)穿過過壓腔8的徑向伸展的分隔壁14和15。在負(fù)壓管路13中設(shè)置有兩個(gè)可驅(qū)動(dòng)的通風(fēng)裝置16和17，借助所述通風(fēng)裝置可增強(qiáng)在負(fù)壓管路13中的流體流。然而，僅在構(gòu)成的靜態(tài)的壓力降不足以引起相應(yīng)的冷卻功率時(shí)，才需要通風(fēng)裝置16和17。環(huán)形室12與負(fù)壓管路13共同地構(gòu)成負(fù)壓管路單元。

關(guān)于冷卻流體的由箭頭7表明的流動(dòng)方向，在定子下游接入冷卻器18，借助所述冷卻器，在定子2和轉(zhuǎn)子4中變熱的冷卻流體可再次冷卻，以便能夠重新用于冷卻。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)1包括殼體19，所述殼體包圍定子2和轉(zhuǎn)子4的起作用的部分。殼體19包括端壁20和相對(duì)于定子2沿徑向在外部設(shè)置的外壁21。

定子2包括支撐單元23，在所述支撐單元上固定有定子構(gòu)件22和定子繞組頭9。

盡管本發(fā)明在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說明和描述，但是本發(fā)明不受公開的實(shí)例限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠從中推導(dǎo)出其他變型方案，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。