[發明專利]旋轉電機的高壓套管

有效

• 申請號: 201010214126.0
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101873031A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 加幡安雄;谷山賀浩;植松潤一;垣內干雄;上田隆司
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02K9/00
• 分類號: H02K9/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

技術領域

本發明涉及用于旋轉電機的高壓套管。

背景技術

在下面的公開文獻中已經得知旋轉電機的高壓套管中的空心導體的冷卻結構。例如，日本專利文獻特公昭60-16180號公報、特公平5-17780號公報和特開平5-207701號公報。

下面將參照圖16和圖17來說明包含在旋轉電機的高壓套管中的空心導體的冷卻結構的一個示例。圖16是示出了旋轉電機的基本結構的視圖。圖17是示出了包含在旋轉電機中的傳統的高壓套管的結構的視圖。

例如，在大容量的渦輪發電機中，氫氣被密封在圖16所示的旋轉電機中。氫氣被用作冷卻介質(冷卻劑)來冷卻轉子1、定子鐵心2、定子線圈3等。借助導體4實現了從定子線圈3到與輸出接線盒5相連的高壓套管6a的連接，以在旋轉電機的外部取得電輸出。而且，如果定子線圈3是星形連接以將其中性點接地，那么借助與輸出接線盒5相連的高壓套管6b，在外部取得電輸出，以形成中性點連接。在這種情形下，輸出接線盒5被連接至定子架7。前述的高壓套管6a和6b將冷卻氣體11引導至每個套管中以進行冷卻。

圖17中所示的高壓套管具有空心導體8和諸如絕緣子的絕緣管9。特別地，空心導體8以穿透接線盒5的方式連接至接線盒5，以取得旋轉電機的輸出。絕緣管9被連接至空心導體8的外圓周側，將空心導體8與接線盒5隔離。而且，絕緣管9具有法蘭和密封部分，并被固定至接線盒5。一般來說，法蘭是由金屬制成，并利用結合劑與絕緣部分整體形成。

空心導體8穿透絕緣管9以形成外部導體連接部15，并使其連接至旋轉電機外部的電線。而且，空心導體8借助導體定位器13被固定至絕緣管9并在二者之間形成空隙。利用密封墊10來形成密封，以防止電機中的冷卻氣體11從空心導體8和絕緣管9的接合部分漏出。而且，空心導體8具有電機外側端部12被密封的結構。

空心導體8因其中流通的大電流而發熱，由于這個原因，空心導體8借助旋轉電機中的冷卻氣體11被冷卻。特別地，電機中的冷卻氣體11從導體定位器13中形成的槽口部分被引導進入高壓套管。然后，冷卻氣體11流過空心導體8和絕緣管9之間的空隙，并且之后流向電機的外側。這樣，冷卻氣體11冷卻空心導體8的外圓周表面。借助在導體8中形成的多個通氣孔14，對空心導體8的外圓周表面進行冷卻的冷卻氣體11被引導至導體8的內圓周側。在這種情況下，這些通氣孔14的每個方向(也就是冷卻氣體11被注入的方向)都與空心導體8的壁面垂直。被引導至空心導體8的內圓周側的冷卻氣體11流向空心導體8的電機側端部。這樣，空心導體8的內圓周表面就被冷卻。對空心導體8的內圓周表面進行冷卻的冷卻氣體11從空心導體8的電機側端部排出。

空心導體8的內徑側流道被連接至旋轉電機內的部分，例如，借助管(未示出)被連接至通風進氣口低壓室，該部分的壓力比作為高壓套管的冷卻氣體的入口側的輸出接線盒5中的冷卻氣體壓力低。前述的兩個壓力之間的差壓被用作使得冷卻氣體11如上述那樣在高壓套管中流動的驅動力。這樣，在空心導體8中產生的熱量被冷卻。

高壓套管具有穿透旋轉電機的定子架7的結構；由于這個原因，高壓套管必須被密封以使氫氣不會泄漏到電機外部。一般來說，用作密封部分的密封墊10(或者密封圈)被暴露于高溫中；由于這個原因，密封墊10會老化。結果，密封墊10就失去氣體密封的功能。因此，需要對密封部分進行設計，以使密封部分充分地被冷卻、并不會具有很高的溫度。

然而，根據傳統的高壓套管的結構，外部導體連接部15具有穿透絕緣管9的凸出的結構。另一方面，考慮到冷卻氣體11的流道配置，用來運送冷卻氣體11的通氣孔14必須設置在絕緣管9的內側。由于這個原因，當冷卻氣體11流過通氣孔時，冷卻氣體11快速返回，并之后流入電機。結果，從通氣孔14流出的冷卻氣體11流停留于位于電機外側的區域。因此，不能執行足夠的冷卻；也正因為如此，空心導體8的溫度變得很高。

另外，對于來自通氣孔14的冷卻氣體，必須于電機的外側位置處提供冷卻氣體的密封。由于這個原因，密封墊10與高溫空心導體8相接觸；結果，密封墊10發生老化。因此，氫氣很容易發生泄漏。

發明內容

因此，本發明的目的就是提供一種能夠有效冷卻空心導體的旋轉電機的高壓套管。