本實用新型涉及一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子，屬于電機領域。

背景技術：

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力能源已經(jīng)成為社會發(fā)展和居民生活所必需的重要動力能源和物質基礎之一。大型電站中核心設備汽輪發(fā)電機的容量較大，其熱負荷和電磁負荷也很高，使得汽輪發(fā)電機定子區(qū)域內各構件的溫度較高。此外，汽輪發(fā)電機的軸向長度較長，軸向方向溫差會導致定子線棒在軸向方向存在熱應力和熱變形，直接影響到定子繞組絕緣的使用壽命。汽輪發(fā)電機穩(wěn)定運行時定子區(qū)域內各部件產(chǎn)生的熱量被周圍的冷卻介質帶走，然而不合理的汽輪發(fā)電機定子通風冷卻系統(tǒng)會導致定子區(qū)域內各構件的熱量不能被及時散發(fā)出去，導致定子鐵芯和定子繞組的溫度急劇增加，甚至超過容許溫升，嚴重威脅汽輪發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行。

為了能夠降低汽輪發(fā)電機定子鐵芯和定子繞組的溫度，利用最經(jīng)濟的風量來有效地帶走汽輪發(fā)電機定子區(qū)域產(chǎn)生的熱量，可以采用新型汽輪發(fā)電機定子通風冷卻系統(tǒng)，加快定子區(qū)域內冷卻流體的流動速度，增大定子鐵芯、定子繞組與冷卻流體的接觸面積，提高定子鐵芯和定子繞組表面散熱系數(shù)，進而降低汽輪發(fā)電機定子區(qū)域各構件的溫度以及減小定子鐵芯和定子線棒在軸向方向的溫差，保證汽輪發(fā)電機安全、穩(wěn)定運行。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子，以解決由于汽輪發(fā)電機定子區(qū)域通風設計不合理而導致的定子鐵芯和定子繞組溫度過高的問題，提高了汽輪發(fā)電機內冷卻流體的利用率，有效地降低了定子區(qū)域各構件的溫度，減小了定子鐵芯和定子繞組在軸向方向的溫差，提高了汽輪發(fā)電機安全穩(wěn)定運行的能力。

本實用新型的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子，它包括定子鐵芯段、定子軸向通風道、定子徑向通風溝、定位筋、定子下層線棒、層間絕緣、定子上層線棒、緊貼式軸向通風道、定子槽楔、定子和轉子之間氣隙、轉子、轉子軸向通風道、導風環(huán)和矩陣式軸向通水道。定子下層線棒由定子下層繞組和定子下層繞組絕緣組成，定子上層線棒由定子上層繞組和定子上層繞組絕緣組成，緊貼式軸向通風道由緊貼定子鐵芯式軸向通風道和緊貼定子槽楔式軸向通風道組成。定子鐵芯段沿軸向方向等間距安裝，相鄰定子鐵芯段之間留有定子徑向通風溝，定位筋安裝在定子鐵芯段的外徑處，定子鐵芯段內開設有定子軸向通風道，導風環(huán)連通相鄰的定子軸向通風道。緊貼式軸向通風道與定子下層線棒和定子上層線棒接觸，緊貼定子鐵芯式軸向通風道位于定子鐵芯段內，緊貼定子槽楔式軸向通風道位于定子槽楔內。矩陣式軸向通水道位于定子繞組絕緣內，并且與定子繞組接觸，矩陣式軸向通水道內通有冷卻水。

作為優(yōu)選，所述的定子徑向通風溝的寬度為4 mm至12 mm。定子軸向通風道的截面為圓形，圓形的直徑為5 mm至15 mm。在定子鐵芯段的齒部沿徑向方向均勻地開設有2排至6排定子軸向通風道。在定子鐵芯段的軛部沿徑向方向均勻地開設有4排至8排定子軸向通風道。緊貼式軸向通風道的截面為正方形，正方形的邊長為4 mm至14 mm。矩陣式軸向通水道的截面為長方形，長方形的長邊長度為緊挨著的定子繞組邊長的一半，長方形的短邊寬度為定子繞組絕緣厚度的一半。矩陣式軸向通水道內冷卻水的流動方向與定子軸向通風道內冷卻流體的流動方向相反。矩陣式軸向通水道內冷卻水的流速為0.5 m/s至3 m/s。汽輪發(fā)電機的風扇采用抽風式多級風扇。

作為優(yōu)選，所述的定子軸向通風道的直徑沿軸向方向從發(fā)電機的非風扇端到發(fā)電機的風扇端逐漸減小?？梢允沟枚ㄗ虞S向通風道內冷卻流體的速度從發(fā)電機的非風扇端到發(fā)電機的風扇端逐漸增大，增強了定子軸向通風道內冷卻流體帶走定子鐵芯段熱量的能力，抵消了定子軸向通風道內冷卻流體溫度升高導致冷卻能力變差的影響。

作為優(yōu)選，所述的緊貼式軸向通風道的截面為梯形，梯形的底邊與定子線棒接觸。增大了緊貼式軸向通風道內冷卻流體與定子線棒的接觸面積，帶走了定子線棒更多的熱量，進一步降低了定子線棒的溫度。

作為優(yōu)選，所述的定子鐵芯段的每個齒部沿周向方向均勻地開設有2列定子軸向通風道，定子軸向通風道的截面為圓形。增大了定子軸向通風道內冷卻流體與定子鐵芯段齒部的接觸面積，提高了定子鐵芯段齒部表面散熱系數(shù)，帶走定子鐵芯段齒部更多的熱量，進一步降低了定子鐵芯段齒部的溫度。

作為優(yōu)選，所述的定子軸向通風道沿徑向方向交錯排布。提高了定子軸向通風道內冷卻流體的利用率，可以更加充分地冷卻定子鐵芯段，進一步降低了定子鐵芯段的溫度。

本實用新型的優(yōu)點：大型汽輪發(fā)電機定子鐵芯和定子繞組的溫度往往較高，本實用新型通過定子鐵芯內開設的定子軸向通風道、定子徑向通風溝、緊貼式軸向通風道以及定子繞組絕緣內開設的矩陣式軸向通水道的設置，形成了多路交錯式定子通風冷卻系統(tǒng)。增大了定子鐵芯與冷卻流體的接觸面積，明顯地提高了定子鐵芯表面散熱系數(shù)，降低了定子鐵芯的溫度，使得定子鐵芯圓周方向的溫度分布更加均勻，同時，減小了定子鐵芯和定子繞組在軸向方向的溫差。此外，矩陣式軸向通水道內通有的冷卻水充分接觸定子繞組和定子繞組絕緣，有效地帶走了發(fā)熱嚴重的定子繞組的熱量，減少了從定子繞組傳向定子繞組絕緣的熱量，降低了定子繞組和定子繞組絕緣的溫度。本實用新型所述的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子能夠有效地增強定子區(qū)域的散熱能力，提高了汽輪發(fā)電機內冷卻流體的利用率，明顯地降低了定子區(qū)域的最高溫度，并且節(jié)省了定子鐵芯和定子繞組絕緣的材料，降低了成本。

附圖說明：

為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本實用新型所述一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子的軸向剖視圖；

圖2為本實用新型所述一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子的圓周方向局部剖視圖；

圖3為本實用新型所述一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中定子槽的圓周方向局部剖視圖；

圖4為本實用新型所述一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中定子軸向通風孔的軸向方向剖視圖；

圖5為本實用新型具體實施方式二所述的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中定子軸向通風孔的軸向方向剖視圖；

圖6為本實用新型具體實施方式三所述的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中定子的圓周方向局部剖視圖；

圖7為本實用新型具體實施方式四所述的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中定子的圓周方向局部剖視圖；

圖8為本實用新型具體實施方式五所述的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中定子的圓周方向局部剖視圖。

圖中：1-定子鐵芯段；2-定子軸向通風道；3-定子徑向通風溝；4-定位筋；5-定子下層線棒；6-層間絕緣；7-定子上層線棒；8-緊貼式軸向通風道；9-定子槽楔；10-定子和轉子之間氣隙；11-轉子；12-轉子軸向通風道；13-導風環(huán)；14-矩陣式軸向通水道。圖中箭頭所示為一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子中冷卻流體的流動方向。

具體實施方式：

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實施例來描述本實用新型。但是應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。

具體實施方式一：結合圖1，圖2，圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式所述的一種利于散熱的抽風式汽輪發(fā)電機定子，它包括定子鐵芯段1、定子軸向通風道2、定子徑向通風溝3、定位筋4、定子下層線棒5、層間絕緣6、定子上層線棒7、緊貼式軸向通風道8、定子槽楔9、定子和轉子之間氣隙10、轉子11、轉子軸向通風道12、導風環(huán)13和矩陣式軸向通水道14。定子下層線棒5由定子下層繞組5-1和定子下層繞組絕緣5-2組成，定子上層線棒7由定子上層繞組7-1和定子上層繞組絕緣7-2組成，緊貼式軸向通風道8由緊貼定子鐵芯式軸向通風道8-1和緊貼定子槽楔式軸向通風道8-2組成。定子鐵芯段1沿軸向方向等間距安裝，相鄰定子鐵芯段1之間留有定子徑向通風溝3，定位筋4安裝在定子鐵芯段1的外徑處，定子鐵芯段1內開設有定子軸向通風道2，導風環(huán)13連通相鄰的定子軸向通風道2。緊貼式軸向通風道8與定子下層線棒5和定子上層線棒7接觸，緊貼定子鐵芯式軸向通風道8-1位于定子鐵芯段1內，緊貼定子槽楔式軸向通風道8-2位于定子槽楔9內。矩陣式軸向通水道14位于定子繞組絕緣內，并且與定子繞組接觸，矩陣式軸向通水道14內通有冷卻水。

定子徑向通風溝3的寬度為4 mm至12 mm，本實施例取為6 mm。定子軸向通風道2的截面為圓形，圓形的直徑為5 mm至15 mm，本實施例取為10 mm。在定子鐵芯段1的齒部沿徑向方向均勻地開設有2排至6排定子軸向通風道2，本實施例取為4排。在定子鐵芯段1的軛部沿徑向方向均勻地開設有4排至8排定子軸向通風道2，本實施例取為5排。緊貼式軸向通風道8的截面為正方形，正方形的邊長為4 mm至14 mm，本實施例取為7 mm。矩陣式軸向通水道14的截面為長方形，長方形的長邊長度為緊挨著的定子繞組邊長的一半，長方形的短邊寬度為定子繞組絕緣厚度的一半。矩陣式軸向通水道14內冷卻水的流動方向與定子軸向通風道2內冷卻流體的流動方向相反。矩陣式軸向通水道14內冷卻水的流速為0.5 m/s至3 m/s，本實施例取為1 m/s。汽輪發(fā)電機的風扇采用抽風式多級風扇。

在原來僅有定子軸向通風道2的定子鐵芯內開設有定子徑向通風溝3以及緊貼式軸向通風道8，同時，在原來實心定子繞組絕緣內開設有矩陣式軸向通水道14后，形成了多路交錯式定子通風冷卻系統(tǒng)。在抽風式多級風扇的作用下一路冷卻流體沿軸向從發(fā)電機的非風扇端通過定子軸向通風道2和緊貼式軸向通風道8進入到發(fā)電機的風扇端，緊貼式軸向通風道8有效地增大了冷卻流體與定子線棒的接觸面積，使得定子線棒由原來的熱傳導散熱改為對流和熱傳導混合散熱，有效地帶走了定子線棒的熱量，同時，定子軸向通風道2和緊貼式軸向通風道8內冷卻流體也有效地帶走了定子鐵芯段1和定子槽楔9的熱量，明顯地降低了定子線棒、定子鐵芯段1和定子槽楔9的溫度；另一路冷卻流體通過冷卻器進入到定子徑向通風溝3，增大了冷卻流體與定子鐵芯段1的接觸面積，加快了定子鐵芯段1周圍冷卻流體的速度，明顯地提高了定子鐵芯段1表面散熱系數(shù)，進一步降低了定子鐵芯段1的溫度。此外，矩陣式軸向通水道14內通有的冷卻水充分接觸定子繞組和定子繞組絕緣，有效地帶走了發(fā)熱嚴重的定子繞組的熱量，減少了從定子繞組傳向定子繞組絕緣的熱量，降低了定子繞組和定子繞組絕緣的溫度。矩陣式軸向通水道14內冷卻水的流動方向與定子軸向通風道2內冷卻流體的流動方向相反，可以確保汽輪發(fā)電機的溫度沿軸向方向更加均勻地分布，減小了定子線棒在軸向方向的熱應力。

具體實施方式二：結合圖5說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于定子軸向通風道2的直徑沿軸向方向從發(fā)電機的非風扇端到發(fā)電機的風扇端逐漸減小?？梢允沟枚ㄗ虞S向通風道2內冷卻流體的速度從發(fā)電機的非風扇端到發(fā)電機的風扇端逐漸增大，增強了定子軸向通風道2內冷卻流體帶走定子鐵芯段1熱量的能力，抵消了定子軸向通風道2內冷卻流體溫度升高導致冷卻能力變差的影響。其它組成及連接關系與實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖6說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于緊貼式軸向通風道8的截面為梯形，梯形的底邊與定子線棒接觸。增大了緊貼式軸向通風道8內冷卻流體與定子線棒的接觸面積，帶走了定子線棒更多的熱量，進一步降低了定子線棒的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。

具體實施方式四：結合圖7說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于定子鐵芯段1的每個齒部沿周向方向均勻地開設有2列定子軸向通風道2，定子軸向通風道2的截面為圓形。增大了定子軸向通風道2內冷卻流體與定子鐵芯段1齒部的接觸面積，提高了定子鐵芯段1齒部表面散熱系數(shù)，帶走定子鐵芯段1齒部更多的熱量，進一步降低了定子鐵芯段1齒部的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。

具體實施方式五：結合圖8說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于定子軸向通風道2沿徑向方向交錯排布。提高了定子軸向通風道2內冷卻流體的利用率，可以更加充分地冷卻定子鐵芯段1，進一步降低了定子鐵芯段1的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。