[發明專利]渦輪發電機的轉子以及帶有轉子的渦輪發電機

有效

• 申請號: 201080010979.0
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN102341995A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 瓦爾德馬·科瓦爾斯基;克里斯托夫·萊曼
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32;H02K3/24;H02K9/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;李春暉

本發明涉及一種渦輪發電機的轉子以及帶有這種轉子的渦輪發電機。

渦輪發電機例如由EP?1?742?330?A1已知。其具有可驅動的、可轉動運動地安置的轉子(其也稱為電樞)，以及圍繞轉子的位置固定的定子(也稱為固定部分)。轉子包括圓柱形的轉子軸，其在軸縱向方向上居中地變厚為轉子球(Rotorballen)。轉子球也稱為電樞球。在轉子球上設置有可被施加電流的激勵繞組。定子具有定子繞組。為了產生電能，轉子軸與傳動裝置、尤其是與渦輪機的傳動軸耦合。通過這種方式，可以將轉子在轉動運動中相對于位置固定的定子偏移。如果在此轉子被電流流過，則產生旋轉磁場，其在定子繞組中感應電流。如今，渦輪發電機具有在100MW到1,500MW之間的電功率。

從US?3,119,033中已知了，轉子球的圓柱形外殼設置有在軸縱向方向上延伸的并且在環周方向上彼此間隔的槽，并且將激勵繞組設置在這些槽中。在槽中為此將多個在軸縱向方向上延伸的并且彼此絕緣的導體桿相疊地堆疊。朝著轉子球的圓柱形外殼面設置有推入到成形部中的槽封閉楔(Nutverschlusskeil)，用于保護導體桿對抗在轉子轉動中存在的離心力。

從公開文獻1036997中已知的是，安置在并排的槽中的導體桿一側通過在軸的環周方向上延伸的切線導體導電地彼此連接，以形成激勵繞組。導體桿與切線導體的連接尤其是通過焊接進行。切線導體安置在構建于軸端部和轉子球的開端之間軸腿部上。它們形成了所謂的繞組頭部。它們借助轉子帽被保護以對抗在轉子的轉動運動中存在的離心力。

在通過激勵繞組的電流情況下，產生大的熱量，其為了保證無干擾的工作和為了利用渦輪發電機的全部功率潛力而必須被散發。為此，將激勵繞組冷卻。于是，由已經引用的US?3,119,033已知了，在每個槽的槽底部和激勵繞組的背離圓柱形外殼的端部之間釋放輸送通道。基本上在轉子球的徑向方向上設置有穿過激勵繞組、將輸送通道與轉子球的圓柱形外殼中的相應的流出開口連接的冷卻通道。為此，激勵繞組的導體桿設置有凹處、孔或者裂縫，其在將導體桿設置到槽中時至少部分地相疊，以形成連續的冷卻通道。激勵繞組的冷卻現在通過如下方式進行：輸送通道被輸送冷卻氣體，通常為空氣或者氫氣。冷卻氣體現在流過(從輸送通道出發來看)冷卻通道至其流出開口，并且在此將激勵繞組產生的損耗熱散發。由損耗熱加熱的冷卻氣體通過流出開口而流入到轉子和定子之間的中間空間中，該中間空間形成用于冷卻氣體的氣體收集室。

從DE?197?32?949?A1公開了，定子和轉子以共同的氣密的殼體來包圍。在兩個軸端部上分別安置有通風輪。該通風輪按照軸向通風器的方式在轉子轉動時一同運動。通過這種方式，將冷卻氣體似乎從輸送通道區域中的進入部位通過冷卻通道和在轉子和定子之間的用作氣體收集室的中間空間來吸取。轉子的冷卻由此構建為抽吸冷卻。

轉子構建得越大，則被冷卻氣體在輸送通道中以及在激勵繞組中經過的流動路徑越長。響應地，在大的轉子情況下，抽吸通風機的更大功率是必須的，以便通過輸送通道和隨后通過冷卻通道輸送相應的冷卻氣體量。然而，位于轉子軸上的通風輪的功率并不能夠任意升高，因為其耦合到轉子軸的轉速上。

因此，本發明所基于的任務是，通過合適的措施來改進針對渦輪發電機的轉子的冷卻。此外，本發明的任務是，提出一種帶有這種轉子的渦輪發電機。

關于轉子方面，根據本發明通過權利要求1的特征組合來解決該任務。在此已知的是，由于轉子的轉動運動，在流過冷卻通道時在徑向方向上離心力作用到冷卻氣體上，該離心力具有在流動方向上的力分量。通過這種方式，通過轉子的轉動運動支持了抽吸通風機的抽吸作用。現在提出的是，至少一個分布通道在軸的中央縱軸的區域中尤其是圍繞中央縱軸來設置，其基本上在軸縱向方向上延伸。分布通道由此比輸送通道更接近轉子的中央縱軸。分布通道通過連接通道與輸送通道連接。