[发明专利]具有多级轴流-离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机

说明书

本发明公开了具有多级轴流‑离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，它涉及电机领域。本发明为了解决现有汽轮发电机功率密度低和构件温度高的问题，不同厚度的定子铁芯段沿轴向安装，定子铁芯段之间留有径向通风沟，定子铁芯段内开设有定子轭部轴向通风孔和定子齿部轴向通风孔，多级轴流‑离心混合式风扇安装在汽轮发电机的一侧，转子铁芯外表面开设有扇形凹槽和矩形深槽，扇形凹槽内安装有高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体，矩形深槽内安装有转子励磁绕组，转子励磁绕组中开设有转子内冷式通风道，转子励磁绕组下方开设有转子槽底通风道，扇形凹槽下方开设有转子铁芯轴向通风孔。本发明提高了发电机功率密度和冷却效果，结构简单，便于实现。

技术领域：

本发明涉及具有多级轴流-离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，属于电机领域。

背景技术：

随着国民经济的快速发展，电力能源已经成为社会发展和居民生活所必需的重要动力能源和物质基础之一。大型电站中核心设备汽轮发电机的容量较大，传统汽轮发电机仅采用励磁绕组施加励磁电流的方式来产生发电机内的磁场，这就导致汽轮发电机功率密度较低，而且汽轮发电机的轴向长度较长，轴向方向温差会导致定子绕组在轴向方向存在较大的热应力和热变形，直接影响到定子绕组绝缘的使用寿命。汽轮发电机稳定运行时定子区域和转子区域内各部件产生的热量被周围的冷却气体带走，不合理的汽轮发电机通风冷却系统会导致定子区域和转子区域内各构件的热量不能被及时带走，导致定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组和端部构件的温度急剧增加，甚至超过容许温升，严重威胁汽轮发电机的安全稳定运行。

为了能够有效地提高汽轮发电机的功率密度，增大汽轮发电机内总流体流量，并充分地利用汽轮发电机内的风量来有效地带走各构件的热量，可以采用具有多级轴流-离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，通过电励磁和永磁体励磁来有效地提高汽轮发电机的功率密度。利用新型多级轴流-离心式风扇来增加汽轮发电机内冷却气体的流量和压力，加快汽轮发电机内流体流速，增大了定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体和端部构件的散热系数，有效地降低了汽轮发电机内定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体和端部构件的温度，减小了汽轮发电机轴向方向温差和热应力，提高了汽轮发电机长期安全稳定运行的能力。

发明内容：

本发明的目的是提供具有多级轴流-离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，以解决传统汽轮发电机功率密度较低以及定子区域和转子区域通风设计不合理而导致的定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子励磁绕组和端部构件温度过高的问题，明显地提高了汽轮发电机的功率密度，减小了汽轮发电机的体积，通过多级轴流-离心式通风冷却系统的设计可以有效地提高冷却气体的利用率，增大了汽轮发电机内冷却气体的流量和压力，降低了各构件的温度和轴向方向温差，提高了汽轮发电机安全稳定运行的能力。

本发明的具有多级轴流-离心式通风冷却系统的混合励磁汽轮发电机，它包括冷却器、水管、径向通风沟、定子支架、定子轭部轴向通风孔、导风环、转子铁芯轴向通风孔、定子齿部轴向通风孔、定子绕组、扇形凹槽、转子励磁绕组、转子槽底通风道、转子护环、多级轴流-离心混合式风扇、定子铁芯段、转轴、磁屏蔽、压指、矩形深槽、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体、转子内冷式通风道和转子铁芯，多级轴流-离心混合式多级风扇由多级轴流式风扇和离心式风扇组成；多级轴流式风扇由第一级静风叶、第二级静风叶、第三级静风叶、第一级动风叶和第二级动风叶组成。不同厚度的定子铁芯段沿轴向安装，定子铁芯段之间留有径向通风沟，定子铁芯段内开设有定子轭部轴向通风孔和定子齿部轴向通风孔，多级轴流-离心混合式风扇安装在汽轮发电机的一侧，转子铁芯外表面开设有扇形凹槽和矩形深槽，扇形凹槽内安装有高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体，矩形深槽内安装有转子励磁绕组，转子励磁绕组中开设有转子内冷式通风道，转子励磁绕组下方开设有转子槽底通风道，扇形凹槽下方开设有转子铁芯轴向通风孔。