本實(shí)用新型涉及一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子，屬于電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力能源已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展和居民生活所必需的重要?jiǎng)恿δ茉春臀镔|(zhì)基礎(chǔ)之一。大型電站中核心設(shè)備汽輪發(fā)電機(jī)的容量較大，其熱負(fù)荷和電磁負(fù)荷也很高，使得汽輪發(fā)電機(jī)定子區(qū)域內(nèi)各構(gòu)件的溫度較高。此外，汽輪發(fā)電機(jī)的軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，軸向方向溫差會(huì)導(dǎo)致定子線棒在軸向方向存在熱應(yīng)力和熱變形，直接影響到定子繞組絕緣的使用壽命。汽輪發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)定子區(qū)域內(nèi)各部件產(chǎn)生的熱量被周圍的冷卻介質(zhì)帶走，然而不合理的汽輪發(fā)電機(jī)定子通風(fēng)冷卻系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致定子區(qū)域內(nèi)各構(gòu)件的熱量不能被及時(shí)散發(fā)出去，導(dǎo)致定子鐵芯和定子繞組的溫度急劇增加，甚至超過(guò)容許溫升，嚴(yán)重威脅汽輪發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為了能夠降低汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯和定子繞組的溫度，利用最經(jīng)濟(jì)的風(fēng)量來(lái)有效地帶走汽輪發(fā)電機(jī)定子區(qū)域產(chǎn)生的熱量，可以采用新型汽輪發(fā)電機(jī)定子通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，加快定子區(qū)域內(nèi)冷卻流體的流動(dòng)速度，增大定子鐵芯、定子繞組與冷卻流體的接觸面積，提高定子鐵芯和定子繞組表面散熱系數(shù)，進(jìn)而降低汽輪發(fā)電機(jī)定子區(qū)域各構(gòu)件的溫度以及減小定子鐵芯和定子線棒在軸向方向的溫差，保證汽輪發(fā)電機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子，以解決由于汽輪發(fā)電機(jī)定子區(qū)域通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致的定子鐵芯和定子繞組溫度過(guò)高的問(wèn)題，提高了汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻流體的利用率，有效地降低了定子區(qū)域各構(gòu)件的溫度，減小了定子鐵芯和定子繞組在軸向方向的溫差，提高了汽輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

本實(shí)用新型的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子，它包括定子鐵芯段、定子軸向通風(fēng)道、定子徑向通風(fēng)溝、定位筋、定子下層線棒、層間絕緣、定子上層線棒、緊貼式軸向通風(fēng)道、定子槽楔、定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道、導(dǎo)風(fēng)環(huán)和矩陣式軸向通水道。定子下層線棒由定子下層繞組和定子下層繞組絕緣組成，定子上層線棒由定子上層繞組和定子上層繞組絕緣組成，緊貼式軸向通風(fēng)道由緊貼定子鐵芯式軸向通風(fēng)道和緊貼定子槽楔式軸向通風(fēng)道組成。定子鐵芯段沿軸向方向等間距安裝，相鄰定子鐵芯段之間留有定子徑向通風(fēng)溝，定位筋安裝在定子鐵芯段的外徑處，定子鐵芯段內(nèi)開設(shè)有定子軸向通風(fēng)道，導(dǎo)風(fēng)環(huán)連通相鄰的定子軸向通風(fēng)道。緊貼式軸向通風(fēng)道與定子下層線棒和定子上層線棒接觸，緊貼定子鐵芯式軸向通風(fēng)道位于定子鐵芯段內(nèi)，緊貼定子槽楔式軸向通風(fēng)道位于定子槽楔內(nèi)。矩陣式軸向通水道位于定子繞組絕緣內(nèi)，并且與定子繞組接觸，矩陣式軸向通水道內(nèi)通有冷卻水。

作為優(yōu)選，所述的定子徑向通風(fēng)溝的寬度為4 mm至12 mm。定子軸向通風(fēng)道的截面為圓形，圓形的直徑為5 mm至15 mm。在定子鐵芯段的齒部沿徑向方向均勻地開設(shè)有2排至6排定子軸向通風(fēng)道。在定子鐵芯段的軛部沿徑向方向均勻地開設(shè)有4排至8排定子軸向通風(fēng)道。緊貼式軸向通風(fēng)道的截面為正方形，正方形的邊長(zhǎng)為4 mm至14 mm。矩陣式軸向通水道的截面為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為緊挨著的定子繞組邊長(zhǎng)的一半，長(zhǎng)方形的短邊寬度為定子繞組絕緣厚度的一半。矩陣式軸向通水道內(nèi)冷卻水的流動(dòng)方向與定子軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體的流動(dòng)方向相反。矩陣式軸向通水道內(nèi)冷卻水的流速為0.5 m/s至3 m/s。汽輪發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇采用抽風(fēng)式多級(jí)風(fēng)扇。

作為優(yōu)選，所述的定子軸向通風(fēng)道的直徑沿軸向方向從發(fā)電機(jī)的非風(fēng)扇端到發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇端逐漸減小?？梢允沟枚ㄗ虞S向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體的速度從發(fā)電機(jī)的非風(fēng)扇端到發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇端逐漸增大，增強(qiáng)了定子軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體帶走定子鐵芯段熱量的能力，抵消了定子軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體溫度升高導(dǎo)致冷卻能力變差的影響。

作為優(yōu)選，所述的緊貼式軸向通風(fēng)道的截面為梯形，梯形的底邊與定子線棒接觸。增大了緊貼式軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體與定子線棒的接觸面積，帶走了定子線棒更多的熱量，進(jìn)一步降低了定子線棒的溫度。

作為優(yōu)選，所述的定子鐵芯段的每個(gè)齒部沿周向方向均勻地開設(shè)有2列定子軸向通風(fēng)道，定子軸向通風(fēng)道的截面為圓形。增大了定子軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體與定子鐵芯段齒部的接觸面積，提高了定子鐵芯段齒部表面散熱系數(shù)，帶走定子鐵芯段齒部更多的熱量，進(jìn)一步降低了定子鐵芯段齒部的溫度。

作為優(yōu)選，所述的定子軸向通風(fēng)道沿徑向方向交錯(cuò)排布。提高了定子軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體的利用率，可以更加充分地冷卻定子鐵芯段，進(jìn)一步降低了定子鐵芯段的溫度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯和定子繞組的溫度往往較高，本實(shí)用新型通過(guò)定子鐵芯內(nèi)開設(shè)的定子軸向通風(fēng)道、定子徑向通風(fēng)溝、緊貼式軸向通風(fēng)道以及定子繞組絕緣內(nèi)開設(shè)的矩陣式軸向通水道的設(shè)置，形成了多路交錯(cuò)式定子通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。增大了定子鐵芯與冷卻流體的接觸面積，明顯地提高了定子鐵芯表面散熱系數(shù)，降低了定子鐵芯的溫度，使得定子鐵芯圓周方向的溫度分布更加均勻，同時(shí)，減小了定子鐵芯和定子繞組在軸向方向的溫差。此外，矩陣式軸向通水道內(nèi)通有的冷卻水充分接觸定子繞組和定子繞組絕緣，有效地帶走了發(fā)熱嚴(yán)重的定子繞組的熱量，減少了從定子繞組傳向定子繞組絕緣的熱量，降低了定子繞組和定子繞組絕緣的溫度。本實(shí)用新型所述的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子能夠有效地增強(qiáng)定子區(qū)域的散熱能力，提高了汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻流體的利用率，明顯地降低了定子區(qū)域的最高溫度，并且節(jié)省了定子鐵芯和定子繞組絕緣的材料，降低了成本。

附圖說(shuō)明：

為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型所述一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子的軸向剖視圖；

圖2為本實(shí)用新型所述一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子的圓周方向局部剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型所述一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中定子槽的圓周方向局部剖視圖；

圖4為本實(shí)用新型所述一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中定子軸向通風(fēng)孔的軸向方向剖視圖；

圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式二所述的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中定子軸向通風(fēng)孔的軸向方向剖視圖；

圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三所述的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中定子的圓周方向局部剖視圖；

圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式四所述的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中定子的圓周方向局部剖視圖；

圖8為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式五所述的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中定子的圓周方向局部剖視圖。

圖中：1-定子鐵芯段；2-定子軸向通風(fēng)道；3-定子徑向通風(fēng)溝；4-定位筋；5-定子下層線棒；6-層間絕緣；7-定子上層線棒；8-緊貼式軸向通風(fēng)道；9-定子槽楔；10-定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙；11-轉(zhuǎn)子；12-轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道；13-導(dǎo)風(fēng)環(huán)；14-矩陣式軸向通水道。圖中箭頭所示為一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子中冷卻流體的流動(dòng)方向。

具體實(shí)施方式：

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過(guò)附圖中示出的具體實(shí)施例來(lái)描述本實(shí)用新型。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種利于散熱的抽風(fēng)式汽輪發(fā)電機(jī)定子，它包括定子鐵芯段1、定子軸向通風(fēng)道2、定子徑向通風(fēng)溝3、定位筋4、定子下層線棒5、層間絕緣6、定子上層線棒7、緊貼式軸向通風(fēng)道8、定子槽楔9、定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙10、轉(zhuǎn)子11、轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道12、導(dǎo)風(fēng)環(huán)13和矩陣式軸向通水道14。定子下層線棒5由定子下層繞組5-1和定子下層繞組絕緣5-2組成，定子上層線棒7由定子上層繞組7-1和定子上層繞組絕緣7-2組成，緊貼式軸向通風(fēng)道8由緊貼定子鐵芯式軸向通風(fēng)道8-1和緊貼定子槽楔式軸向通風(fēng)道8-2組成。定子鐵芯段1沿軸向方向等間距安裝，相鄰定子鐵芯段1之間留有定子徑向通風(fēng)溝3，定位筋4安裝在定子鐵芯段1的外徑處，定子鐵芯段1內(nèi)開設(shè)有定子軸向通風(fēng)道2，導(dǎo)風(fēng)環(huán)13連通相鄰的定子軸向通風(fēng)道2。緊貼式軸向通風(fēng)道8與定子下層線棒5和定子上層線棒7接觸，緊貼定子鐵芯式軸向通風(fēng)道8-1位于定子鐵芯段1內(nèi)，緊貼定子槽楔式軸向通風(fēng)道8-2位于定子槽楔9內(nèi)。矩陣式軸向通水道14位于定子繞組絕緣內(nèi)，并且與定子繞組接觸，矩陣式軸向通水道14內(nèi)通有冷卻水。

定子徑向通風(fēng)溝3的寬度為4 mm至12 mm，本實(shí)施例取為6 mm。定子軸向通風(fēng)道2的截面為圓形，圓形的直徑為5 mm至15 mm，本實(shí)施例取為10 mm。在定子鐵芯段1的齒部沿徑向方向均勻地開設(shè)有2排至6排定子軸向通風(fēng)道2，本實(shí)施例取為4排。在定子鐵芯段1的軛部沿徑向方向均勻地開設(shè)有4排至8排定子軸向通風(fēng)道2，本實(shí)施例取為5排。緊貼式軸向通風(fēng)道8的截面為正方形，正方形的邊長(zhǎng)為4 mm至14 mm，本實(shí)施例取為7 mm。矩陣式軸向通水道14的截面為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為緊挨著的定子繞組邊長(zhǎng)的一半，長(zhǎng)方形的短邊寬度為定子繞組絕緣厚度的一半。矩陣式軸向通水道14內(nèi)冷卻水的流動(dòng)方向與定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體的流動(dòng)方向相反。矩陣式軸向通水道14內(nèi)冷卻水的流速為0.5 m/s至3 m/s，本實(shí)施例取為1 m/s。汽輪發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇采用抽風(fēng)式多級(jí)風(fēng)扇。

在原來(lái)僅有定子軸向通風(fēng)道2的定子鐵芯內(nèi)開設(shè)有定子徑向通風(fēng)溝3以及緊貼式軸向通風(fēng)道8，同時(shí)，在原來(lái)實(shí)心定子繞組絕緣內(nèi)開設(shè)有矩陣式軸向通水道14后，形成了多路交錯(cuò)式定子通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。在抽風(fēng)式多級(jí)風(fēng)扇的作用下一路冷卻流體沿軸向從發(fā)電機(jī)的非風(fēng)扇端通過(guò)定子軸向通風(fēng)道2和緊貼式軸向通風(fēng)道8進(jìn)入到發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇端，緊貼式軸向通風(fēng)道8有效地增大了冷卻流體與定子線棒的接觸面積，使得定子線棒由原來(lái)的熱傳導(dǎo)散熱改為對(duì)流和熱傳導(dǎo)混合散熱，有效地帶走了定子線棒的熱量，同時(shí)，定子軸向通風(fēng)道2和緊貼式軸向通風(fēng)道8內(nèi)冷卻流體也有效地帶走了定子鐵芯段1和定子槽楔9的熱量，明顯地降低了定子線棒、定子鐵芯段1和定子槽楔9的溫度；另一路冷卻流體通過(guò)冷卻器進(jìn)入到定子徑向通風(fēng)溝3，增大了冷卻流體與定子鐵芯段1的接觸面積，加快了定子鐵芯段1周圍冷卻流體的速度，明顯地提高了定子鐵芯段1表面散熱系數(shù)，進(jìn)一步降低了定子鐵芯段1的溫度。此外，矩陣式軸向通水道14內(nèi)通有的冷卻水充分接觸定子繞組和定子繞組絕緣，有效地帶走了發(fā)熱嚴(yán)重的定子繞組的熱量，減少了從定子繞組傳向定子繞組絕緣的熱量，降低了定子繞組和定子繞組絕緣的溫度。矩陣式軸向通水道14內(nèi)冷卻水的流動(dòng)方向與定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體的流動(dòng)方向相反，可以確保汽輪發(fā)電機(jī)的溫度沿軸向方向更加均勻地分布，減小了定子線棒在軸向方向的熱應(yīng)力。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于定子軸向通風(fēng)道2的直徑沿軸向方向從發(fā)電機(jī)的非風(fēng)扇端到發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇端逐漸減小。可以使得定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體的速度從發(fā)電機(jī)的非風(fēng)扇端到發(fā)電機(jī)的風(fēng)扇端逐漸增大，增強(qiáng)了定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體帶走定子鐵芯段1熱量的能力，抵消了定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體溫度升高導(dǎo)致冷卻能力變差的影響。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于緊貼式軸向通風(fēng)道8的截面為梯形，梯形的底邊與定子線棒接觸。增大了緊貼式軸向通風(fēng)道8內(nèi)冷卻流體與定子線棒的接觸面積，帶走了定子線棒更多的熱量，進(jìn)一步降低了定子線棒的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于定子鐵芯段1的每個(gè)齒部沿周向方向均勻地開設(shè)有2列定子軸向通風(fēng)道2，定子軸向通風(fēng)道2的截面為圓形。增大了定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體與定子鐵芯段1齒部的接觸面積，提高了定子鐵芯段1齒部表面散熱系數(shù)，帶走定子鐵芯段1齒部更多的熱量，進(jìn)一步降低了定子鐵芯段1齒部的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖8說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于定子軸向通風(fēng)道2沿徑向方向交錯(cuò)排布。提高了定子軸向通風(fēng)道2內(nèi)冷卻流體的利用率，可以更加充分地冷卻定子鐵芯段1，進(jìn)一步降低了定子鐵芯段1的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。