一种细长空冷汽轮发电机的制作方法

本发明涉及发电机零部件的，具体涉及一种细长空冷汽轮发电机。

背景技术：

1、汽轮发电机是指用汽轮机驱动的发电机，汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立转子磁场，这个磁场称主磁场，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，再进入转子另一个相邻磁极，从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、v、w三相绕组(导线)依次切割，根据电磁感应定律，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。

2、汽轮发电机的发热部件主要是定子绕组、定子铁芯和转子绕组。在汽轮发电机运行过程中需要采用有效措施，将这些部件发出的热量散发除去，以使汽轮发电机各部分温度不超过允许值，保证汽轮发电机正常运转。现有技术中汽轮发电机主要采用水-氢-氢冷却方式，即定子绕组及引线是水内冷，发电机的转子绕组时氢内冷，转子本体及定子铁芯是氢冷。为此，汽轮发电机还设有定子水冷系统、发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。

3、随着市场竞争的激烈，45mw系列wx型空冷汽轮发电机需要推出一种定子铁心内外径、转子外径更细，定转子铁心长度更长的新产品来降低成本、提高效率，虽然设计发电机氢冷系统对于汽轮发电机的降温效果显著，但是氢冷系统以及密封油系统，技术难度更高，材料成本更高，安装更加复杂，运行维护成本也更高。

技术实现思路

1、针对现有技术中设计定子铁心内外径、转子外径更细，定转子铁心长度更长的汽轮发电机，使用氢冷系统以及密封油系统保证散热降温的效果，材料成本高，安装难度高，运行维护成本高的技术问题。本发明提供一种细长空冷汽轮发电机，能够在定子铁心内外径、转子外径更细，定转子铁心长度更长的汽轮发电机运行过程中，保证定子和转子产生的热量有效散发除去，材料成本、安装陈本以及运行维护成本更低。

2、本发明提供一种细长空冷汽轮发电机，包括定子、转子、轴承和励磁机，轴承用于转子的安装，定子包括定子铁芯和定子机壳，定子机壳为上下两半结构，定子机壳内设置有沿其径向方向的多个热风室和多个冷风室，定子机壳轴向方向的两端均设置有第一热风区，第一热风区沿定子机壳轴向方向的长度为定子机壳轴向方向长度的15%-25%；两个第一热风区之间，冷风室和热风室沿定子机壳的轴向方向交替排列；定子机壳的两侧分别设置有连接于转子且跟随转子转动的风扇，第一热风区朝向风扇的一端沿圆周方向设有多个冷风入口，相邻的冷风室和热风室之间设置有连通口，第一热风区内朝向定子机壳中部一端的热风室与相邻的冷风室之间设置有连通口，连通口与冷风入口在定子机壳轴向方向连通，定子机壳的下部设置有热风出口。定子铁心内外径、转子外径更细，定转子铁心长度更长的汽轮发电机，定子机壳内散热通道组成的冷风室或热风室的空间更大，能够提高风冷的散热效果，冷风室与热风室连通导风，定子机壳两端设计大面积大间距的热风室，使在发电机运行过程中温升更快的定子机壳的两端优先冷却，冷风从冷风入口吹入，带动第一热风区的热风向定子机壳内的风室移动，将第一热风区的热风带走，与第一热风区临近的冷风室的风从定子机壳吹向定子铁芯、转子再吹向第一热风区和与冷风室相邻的向内的热风室，第一热风区和与冷风室相邻的其他热风室将热风向下吹出，热风从定子机壳下部的热风出口吹出，两端的第一热风区之间的热风区散热同样如此，由冷风室将冷风吹向定子铁芯、定子绕组、转子及相邻热风室，将热量带走，热风室内的热风一部分跟随冷风移动进行局部降温，一部分从热风出口排出。在整个风冷过程中，吹入的冷风与产生的热风混合从热风出口排出，进行热交换从而达到散热降温的效果。在整个风冷过程中，定子机壳的两端进入的冷风温度最低，随冷风向定子机壳内部移动，冷风与热风接触，冷风的温度逐渐增高，在定子机壳的两端设置间距较大的第一热风区，温度较低的冷风首先经过第一热风区，在保证第一热风区的降温效果的同时，冷风吹入到定子机壳内部的其他冷风室和热风室时，冷风的温度仍较热风室中的温度低，仍能使定子机壳内其他热风室取得较好的降温效果，从而保证整体的降温效果。

3、进一步的，第一热风区内设置有三个热风室，两个第一热风区之间为五个冷风室和四个热风室交替排列，相邻的热风室之间设置有连通口。第一热风区分隔成三个热风室，一个优点是热风流通效果更好，另一个优点是，分隔热风室的隔板能够使定子机壳的整体强度更高。

4、进一步的，热风室与冷风室沿定子机壳轴向方向的长度相同。

5、进一步的，两个第一热风区之间，沿定子机壳两端向定子机壳中部的方向，沿定子机壳轴向方向排布的多个热风室沿定子机壳轴向方向的长度逐渐减小，冷风室沿定子机壳轴向方向的长度相同。

6、两种热风室的设置方式，热风室与冷风室沿定子机壳轴向方向的长度相同的方式中，定子机壳容易加工，适用于部分尺寸规格的发电机；沿定子机壳轴向方向排布的多个热风室沿定子机壳轴向方向的长度逐渐减小的方式中，热风室的尺寸根据定子、转子的尺寸规格进行合理设计，能够使散热降温效果更好。

7、进一步的，在第一热风区朝向风扇的平面上，冷风入口以转子为中心圆周均匀排布，定子机壳上端部与转子之间的距离为冷风入口圆周排布的半径。在保证定子机壳结构强度的同时，保证冷风通入效果和冷风通入面积，从而保证散热降温效果。

8、进一步的，定子机壳采用钢板焊接而成，钢板焊接排列形成多个热风室和多个冷风室。在减轻定子机壳重量的同时，保证定子机壳足够的刚度和强度。

9、进一步的，定子机壳内固定有定子铁芯且定子铁芯与定子机壳之间设置有弹性减振结构。降低由于转子磁通对定子铁芯的磁拉力引起的双频振动，以及短路等其他因素引起的定子铁芯振动对定子机壳的影响。

10、进一步的，定子铁芯由多层铁芯层交错折叠而成，每层铁芯层由六张扇形片组成一个圆形而成，定子铁芯设有槽。减少定子铁芯的磁滞和涡流损耗，同时降低产热，保证发电机运行过程中的温度在允许值范围内。

11、进一步的，定子铁芯的槽内嵌有定子线棒，每个槽内设置有上下2只线棒，每只线棒38股线，定子线棒采用在槽内360°罗贝尔换位，在定子铁芯的两端端部没有换位的换位方式。减少在负载运行条件下，定子线棒产生的自感应涡流损耗，使每根线棒的漏电抗相等，使每根导体内电流均匀，减少直线及端部废横向漏磁通在各股导体内产生的环流及附加损耗。

12、进一步的，定子铁芯与定子线棒均整体真空压力浸渍绝缘。

13、本发明的有益效果在于：

14、本发明的汽轮发电机定子铁心内外径、转子外径更细，定转子铁心长度更长，汽轮发电机的输出功率更高，本发明的汽轮发电机在运行过程中，能够保证定子和转子产生的热量有效散发除去，并且，材料成本、安装陈本以及运行维护成本更低。

15、在整个风冷过程中，定子机壳的两端进入的冷风温度最低，随冷风向定子机壳内部移动，冷风与热风接触，冷风的温度逐渐增高，在定子机壳的两端设置间距较大的第一热风区，温度较低的冷风首先经过第一热风区，在保证第一热风区的降温效果的同时，冷风吹入到定子机壳内部的其他冷风室和热风室时，冷风的温度仍较热风室中的温度低，仍能使定子机壳内其他热风室取得较好的降温效果，从而保证整体的降温效果；另外，通过冷风室与热风室之间连通口的设计，使风流在定子机壳以及定子机壳与转子之间，导风均匀，整体散热效果好，不会有局部温度过高的情况发生。

16、本发明的发电机，沿定子机壳轴向方向排布的多个热风室沿定子机壳轴向方向的长度逐渐减小的方式中，能够根据热风室的尺寸根据定子、转子的尺寸规格进行合理设计，能够使散热降温效果更好。

17、定子铁芯的结构减少定子铁芯的磁滞和涡流损耗，定子线棒的结构减少定子线棒产生的自感应涡流损耗，整体降低能耗且降低汽轮发电机运行过程中的产热，以使汽轮发电机各部分温度不超过允许值。