[實用新型]一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置

有效

• 申請號: 201420032197.2
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN203734404U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 鄭小康;鄒應冬;錢昌燕;廖毅剛;張天鵬;錢生坤;鄢幫國;黃智欣;駱林;杜國斌;蔣富強
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

技術領域

本實用新型涉及到電機冷卻技術領域，尤其涉及一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置。

背景技術

凸極電機每極容量通常在10MVA以下，部分能達到15MVA。隨著市場需求的變化和相關技術的發展，凸極電機磁極的每極容量不斷攀升，每極容量有望達到30-40MVA/極。隨著每極容量的提高，磁極的設計難度增大。如果在采用相同匝數和重量的磁極線圈的條件下，線圈的電流密度就會越來越高，磁極線圈發熱將越來越嚴重；但是，如果通過增加磁極線圈匝數和重量來降低磁極線圈電流密度，則會使磁極重量顯著增加，從而會使磁極、磁軛、轉子支架等部件的應力顯著增加。磁極、磁軛、轉子支架的應力是制約電機轉子設計和制造的關鍵因素；對于高轉速機組而言，其應力本身就非常大，如果磁極重量過大，則可能使磁極、磁軛、轉子支架等的應力超過大部分材料的許用應力，從而會顯著增加設計制造難度和成本。因此，對于每極容量高的，特別是每極容量超高的高速機組，需要通過改善磁極通風冷卻效果，以減小磁極線圈的匝數和重量，從而減小整個磁極裝配的重量，以達到降低磁極、磁軛、轉子支架部位應力的目的，最終將設計制造難度以及成本控制在合理范圍內。

凸極同步電機磁極由磁極鐵心、磁極壓板、磁極線圈、阻尼繞組、磁極拉桿等組成，其中磁極線圈用于通電流，磁極線圈套于磁極鐵心外，磁極線圈由多層載流排堆疊而成，載流排間有絕緣材料。所述載流排也稱母線或母排，是承載電流的一種導體，用于承載凸極同步電機的勵磁電流，互相絕緣堆疊而成的載流排中通以電流后，類似于螺形線圈，能產生磁場，而磁極鐵心則將磁場增強，同時磁極鐵心對磁極線圈起支撐作用。

凸極電機的磁極冷卻方式一般為氣體冷卻。轉子支架在旋轉過程中產生風壓頭，將冷卻氣體經磁軛吹至磁極極間，冷卻氣體在流過磁極極間進入氣隙和定子鐵心通風溝的過程中，會掠過磁極線圈處于極間的表面，冷卻氣體在磁極線圈表面與磁極線圈發生熱交換，將磁極線圈的熱量帶走，從而實現對磁極線圈的冷卻。此種冷卻方式，磁極線圈參與換熱的表面僅有處于極間的沿磁極載流排厚度方向的小部分，冷卻效果不理想。

實用新型內容

本實用新型為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，本實用新型通過導向板的通風窗口和擋風部配合，可將內冷和外冷在磁極線圈之間的通風風路隔開，使內冷和外冷在磁極線圈之間的風路互不干涉，使內通風的冷卻氣體順利地流入磁極線圈之間的通道內，可減小通風阻力，降低通風損耗，提高轉子磁極冷卻效果，從而提高整機的效率。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心上的磁極線圈，磁極線圈由多層載流排堆疊形成，其特征在于：所述磁極線圈內側和磁極鐵心之間有間隙，所述載流排上開有過流通道或任意相鄰載流排之間有過流通道，所述間隙和過流通道形成內冷通風道，兩磁極線圈之間的進風端上蓋有導向板，導向板由擋風部和開設的通風窗口構成，擋風部位于過流通道處于載流排長度方向上的對應位置處，通風窗口位于任意兩個擋風部之間，通風窗口對應兩磁極線圈之間的進風端。

所述通風窗口為孔或者缺口。

所述通風窗口呈方形、梯形、半圓形或腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀。

所述擋風部數量與過流通道數量相適配。

所述擋風部相對于通風窗口的面積比可調。

冷卻氣體經兩磁極線圈進風端上的導向板流至兩磁極線圈之間的通道內，形成外冷通風風路，并對磁極線圈的外部進行冷卻，同時冷卻氣體經磁極鐵心和磁極線圈之間的間隙流入磁極線圈內部，形成內冷通風風路，并對磁極線圈內部進行冷卻，再從磁極線圈內部流至兩磁極線圈之間的通道內，導向板將流至通道內的外冷通風風路和內冷通風風路相互隔開。

????本實用新型的有益效果主要表現在以下幾個方面：