本發(fā)明涉及電機(jī)冷卻，特別地涉及一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、燈泡貫流式機(jī)組的發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)直接連接，作為泡體組成浸沒(méi)在流道中。這類(lèi)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，尺寸受泡殼約束，轉(zhuǎn)子外緣速度遠(yuǎn)低于其它類(lèi)型水輪發(fā)電機(jī)，僅依靠自身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)量不足以支撐其冷卻，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為不具備自通風(fēng)能力，因此現(xiàn)有技術(shù)均采用強(qiáng)迫通風(fēng)進(jìn)行冷卻。

2、如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)于2021年02月20日公開(kāi)了一種無(wú)空冷器的大型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，其公開(kāi)號(hào)為cn112994354a，該方案包括發(fā)電機(jī)組主體、燈泡體、冷卻風(fēng)機(jī)，冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)置在燈泡體內(nèi)，冷卻風(fēng)機(jī)靠近燈泡體后端的出風(fēng)口朝向轉(zhuǎn)子支架，過(guò)渡段和燈泡體為包括外層和內(nèi)層的雙層結(jié)構(gòu)，在外層的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有散熱片，散熱片在內(nèi)層和外層之間分隔成散熱通道，冷卻風(fēng)機(jī)靠近燈泡體前端的進(jìn)風(fēng)口與燈泡體內(nèi)的散熱通道相連通，過(guò)渡段的散熱通道中遠(yuǎn)離燈泡體的后端朝向機(jī)座環(huán)。

3、又如圖1和圖2所示，強(qiáng)迫通風(fēng)系統(tǒng)具有以下特征：燈泡頭側(cè)安裝多臺(tái)外置通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口與發(fā)電機(jī)內(nèi)部連通，形成密閉循環(huán)風(fēng)路。發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，外置通風(fēng)機(jī)需要不間斷工作，驅(qū)動(dòng)空氣持續(xù)進(jìn)入發(fā)電機(jī)冷卻繞組和鐵芯，后流經(jīng)空氣冷卻器并流回外置通風(fēng)機(jī)。強(qiáng)迫通風(fēng)方案設(shè)計(jì)相對(duì)靈活，可通過(guò)合適的通風(fēng)機(jī)選型，保證發(fā)電機(jī)通風(fēng)性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)預(yù)期。

4、但是外置通風(fēng)機(jī)由于轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，運(yùn)行噪聲大，葉輪受交變載荷和基礎(chǔ)振動(dòng)作用，容易誘發(fā)葉片疲勞斷裂，存在安全隱患，嚴(yán)重時(shí)碎片飛射進(jìn)入發(fā)電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)外置通風(fēng)機(jī)由于轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，具有噪聲大和安全隱患的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)本方案，在滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)冷卻需求的同時(shí)取消了外置通風(fēng)機(jī)設(shè)備，提高主機(jī)運(yùn)行可靠性、減少電站運(yùn)維檢修工作的目的。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括相連接的燈泡頭和發(fā)電機(jī)本體，所述發(fā)電機(jī)本體包括通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇，所述發(fā)電機(jī)本體與通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇之間形成空氣流通路徑，所述通風(fēng)散熱部件包括磁軛環(huán)，所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇包括固定于磁軛環(huán)徑向內(nèi)側(cè)的多個(gè)動(dòng)葉、固定于發(fā)電機(jī)本體內(nèi)腔的支撐筒以及多個(gè)導(dǎo)葉，所述導(dǎo)葉安裝于支撐筒徑向上的外側(cè)，多個(gè)動(dòng)葉沿發(fā)電機(jī)本體內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸的軸向間隔布置，多個(gè)導(dǎo)葉沿支撐筒的軸向間隔布置，動(dòng)葉與導(dǎo)葉交錯(cuò)配置，動(dòng)葉位于相鄰兩個(gè)導(dǎo)葉之間，導(dǎo)葉位于相鄰兩個(gè)動(dòng)葉之間；動(dòng)葉與導(dǎo)葉配合形成所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇；所述動(dòng)葉與磁軛環(huán)同步轉(zhuǎn)動(dòng)且被配置為相對(duì)導(dǎo)葉旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生冷卻空氣。

3、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)散熱部件還包括轉(zhuǎn)子支架、磁極、定子鐵芯、繞組、機(jī)座環(huán)、定子內(nèi)支撐和至少一個(gè)空氣冷卻器，所述轉(zhuǎn)子支架、磁極、定子鐵芯和繞組均設(shè)于機(jī)座環(huán)之內(nèi)，所述定子內(nèi)支撐安裝于機(jī)座環(huán)軸向上的兩端，所述空氣冷卻器位于燈泡頭內(nèi)腔。

4、更進(jìn)一步地，所述空氣冷卻器沿定子內(nèi)支撐的周向布置，且空氣冷卻器固定于定子內(nèi)支撐靠近燈泡頭的一側(cè)。

5、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子支架周向貫穿地設(shè)有轉(zhuǎn)子支架通風(fēng)孔，磁軛環(huán)上均布有沿磁軛環(huán)徑向貫穿的磁軛通風(fēng)孔，相鄰磁極之間具有磁極間隙，相鄰定子鐵芯之間具有連通定子鐵芯內(nèi)側(cè)和外側(cè)的定子鐵芯風(fēng)道，繞組間具有繞組間隙，機(jī)座環(huán)內(nèi)壁與定子鐵芯之間具有機(jī)座環(huán)風(fēng)道，定子內(nèi)支撐周向上貫穿地設(shè)有內(nèi)支撐通風(fēng)孔。

6、更進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子支架通風(fēng)孔、磁軛環(huán)通風(fēng)孔、磁極間隙、定子鐵心風(fēng)道、繞組間隙、機(jī)座環(huán)風(fēng)道、空氣冷卻器、燈泡頭風(fēng)腔和內(nèi)支撐通風(fēng)孔之間連通形成供冷卻空氣循環(huán)流通的所述空氣流通路徑。

7、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇還包括輪轂，所述輪轂與磁軛環(huán)徑向上的內(nèi)側(cè)相連接，所述動(dòng)葉安裝于輪轂徑向上的內(nèi)側(cè)。

8、更進(jìn)一步地，所述支撐筒與輪轂對(duì)應(yīng)設(shè)置，且支撐筒固定于定子內(nèi)支撐軸向上背離燈泡頭的一側(cè)，多個(gè)所述導(dǎo)葉和動(dòng)葉沿軸向交替排布。

9、更進(jìn)一步地，所述動(dòng)葉沿輪轂的周向和軸向均布有多個(gè)，且動(dòng)葉從輪轂的內(nèi)周表面徑向延伸，所述導(dǎo)葉沿支撐筒的周向和軸向均布有多個(gè)，且導(dǎo)葉從支撐筒的外周表面徑向延伸。

10、更進(jìn)一步地，所述動(dòng)葉和導(dǎo)葉的安裝角方向相反，其中，動(dòng)葉級(jí)數(shù)nd=n時(shí)，導(dǎo)葉級(jí)數(shù)為ng=n+1、n或n-1。

11、更進(jìn)一步地，所述動(dòng)葉內(nèi)側(cè)面朝向背離燈泡頭的一側(cè)，所述導(dǎo)葉的內(nèi)側(cè)面朝向所述導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)面朝向靠近燈泡頭的一側(cè)，且動(dòng)葉和導(dǎo)葉的安裝角呈銳角。

12、綜上所述，本發(fā)明具有如下有益效果：

13、（1）本方案區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中采用強(qiáng)迫式通風(fēng)進(jìn)行冷卻，通過(guò)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部安裝轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇，并且轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇由發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需配置額外的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)可取消外置通風(fēng)機(jī)，這樣，傳動(dòng)效率優(yōu)，發(fā)電機(jī)通風(fēng)損耗下降、效率提高，電站輔機(jī)設(shè)備用電量也得到節(jié)約。

14、（2）其中的轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可以共用主軸承，這樣，具有低應(yīng)力、低振動(dòng)特點(diǎn)，顯著提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性。

15、（3）轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)的外置通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，具有低噪聲、低振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，而外置通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)千轉(zhuǎn)，由于噪聲級(jí)與設(shè)備轉(zhuǎn)速五次方成正比，因此，采用轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇自通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)噪聲將顯著下降，可明顯提升現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)人的友好性。

16、（4）發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻空氣由轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇流出，依次流過(guò)轉(zhuǎn)子支架通風(fēng)孔、磁軛環(huán)通風(fēng)孔、磁極間隙、定子鐵心風(fēng)道、繞組間隙、機(jī)座環(huán)風(fēng)道、空氣冷卻器、燈泡頭風(fēng)腔和內(nèi)支撐通風(fēng)孔，最后流回轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇，通過(guò)此空氣流通路徑，這樣冷卻空氣可以對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行有效冷卻。

技術(shù)特征：

1.一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括相連接的燈泡頭和發(fā)電機(jī)本體，所述發(fā)電機(jī)本體包括通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11），所述發(fā)電機(jī)本體與通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11）之間形成空氣流通路徑，所述通風(fēng)散熱部件包括磁軛環(huán)（7），所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11）與轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11）包括固定于磁軛環(huán)（7）徑向內(nèi)側(cè)的多個(gè)動(dòng)葉（20）、固定于發(fā)電機(jī)本體內(nèi)腔的支撐筒（23）以及多個(gè)導(dǎo)葉（22），所述導(dǎo)葉（22）安裝于支撐筒（23）徑向上的外側(cè)，多個(gè)動(dòng)葉（20）沿發(fā)電機(jī)本體內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸的軸向間隔布置，多個(gè)導(dǎo)葉（22）沿支撐筒（23）的軸向間隔布置，動(dòng)葉（20）與導(dǎo)葉（22）交錯(cuò)配置，動(dòng)葉（20）位于相鄰兩個(gè)導(dǎo)葉（22）之間，導(dǎo)葉（22）位于相鄰兩個(gè)動(dòng)葉（20）之間；動(dòng)葉（20）與導(dǎo)葉（22）配合形成所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11）；所述動(dòng)葉（20）與磁軛環(huán)（7）同步轉(zhuǎn)動(dòng)且被配置為相對(duì)導(dǎo)葉（22）旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生冷卻空氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通風(fēng)散熱部件還包括轉(zhuǎn)子支架（8）、磁極（5）、定子鐵芯（4）、繞組（6）、機(jī)座環(huán)（3）、定子內(nèi)支撐（10）和至少一個(gè)空氣冷卻器（2），所述轉(zhuǎn)子支架（8）、磁極（5）、定子鐵芯（4）和繞組（6）均設(shè)于機(jī)座環(huán)（3）之內(nèi)，所述定子內(nèi)支撐（10）安裝于機(jī)座環(huán)（3）軸向上的兩端，所述空氣冷卻器（2）位于燈泡頭內(nèi)腔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述空氣冷卻器（2）沿定子內(nèi)支撐（10）的周向布置，且空氣冷卻器（2）固定于定子內(nèi)支撐（10）靠近燈泡頭的一側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子支架（8）周向貫穿地設(shè)有轉(zhuǎn)子支架通風(fēng)孔（12），磁軛環(huán)（7）上均布有沿磁軛環(huán)（7）徑向貫穿的磁軛通風(fēng)孔，相鄰磁極（5）之間具有磁極間隙（14），相鄰定子鐵芯（4）之間具有連通定子鐵芯（4）內(nèi)側(cè)和外側(cè)的定子鐵芯風(fēng)道（15），繞組（6）間具有繞組間隙（16），機(jī)座環(huán)（3）內(nèi)壁與定子鐵芯（4）之間具有機(jī)座環(huán)風(fēng)道（17），定子內(nèi)支撐（10）周向上貫穿地設(shè)有內(nèi)支撐通風(fēng)孔（18）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11）、轉(zhuǎn)子支架通風(fēng)孔（12）、磁軛環(huán)通風(fēng)孔（13）、磁極間隙（14）、定子鐵心風(fēng)道、繞組間隙（16）、機(jī)座環(huán)風(fēng)道（17）、空氣冷卻器（2）、燈泡頭風(fēng)腔（19）和內(nèi)支撐通風(fēng)孔（18）之間連通形成供冷卻空氣循環(huán)流通的所述空氣流通路徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇（11）還包括輪轂（21），所述輪轂（21）與磁軛環(huán)（7）徑向上的內(nèi)側(cè)相連接，所述動(dòng)葉（20）安裝于輪轂（21）徑向上的內(nèi)側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支撐筒（23）與輪轂（21）對(duì)應(yīng)設(shè)置，且支撐筒（23）固定于定子內(nèi)支撐（10）軸向上背離燈泡頭的一側(cè)，多個(gè)所述導(dǎo)葉（22）和動(dòng)葉（20）沿軸向交替排布。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述動(dòng)葉（20）沿輪轂（21）的周向和軸向均布有多個(gè)，且動(dòng)葉（20）從輪轂（21）的內(nèi)周表面徑向延伸，所述導(dǎo)葉（22）沿支撐筒（23）的周向和軸向均布有多個(gè)，且導(dǎo)葉（22）從支撐筒（23）的外周表面徑向延伸。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述動(dòng)葉（20）和導(dǎo)葉（22）的安裝角方向相反，其中，動(dòng)葉（20）級(jí)數(shù)nd=n時(shí)，導(dǎo)葉（22）級(jí)數(shù)為ng=n+1、n或n-1。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述動(dòng)葉（20）內(nèi)側(cè)面朝向背離燈泡頭的一側(cè)，所述導(dǎo)葉（22）的內(nèi)側(cè)面朝向所述導(dǎo)葉（22）內(nèi)側(cè)面朝向靠近燈泡頭的一側(cè)，且動(dòng)葉（20）和導(dǎo)葉（22）的安裝角呈銳角。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電機(jī)冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)自通風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括相連接的燈泡頭和發(fā)電機(jī)本體，發(fā)電機(jī)本體包括通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇，發(fā)電機(jī)本體與通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇之間形成空氣流通路徑，通風(fēng)散熱部件包括磁軛環(huán)，轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇包括固定于磁軛環(huán)徑向內(nèi)側(cè)的多個(gè)動(dòng)葉、固定于發(fā)電機(jī)本體內(nèi)的支撐筒和多個(gè)導(dǎo)葉，導(dǎo)葉位于支撐筒徑向上的外側(cè)，動(dòng)葉與磁軛環(huán)同步轉(zhuǎn)動(dòng)且被配置為相對(duì)導(dǎo)葉旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生冷卻空氣。本發(fā)明通過(guò)采用通風(fēng)散熱部件和轉(zhuǎn)子同軸風(fēng)扇來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的自動(dòng)冷卻，在滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)冷卻需求的同時(shí)取消了外置通風(fēng)機(jī)設(shè)備，提高主機(jī)運(yùn)行可靠性、減少電站運(yùn)維檢修工作的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：張海波,鄭小康,劉健俊,李佳,施明星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19