专利名称：包括具有压力恢复器具的励磁器的汽轮发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括定子和转子的汽轮发电机，具有连接至转子的一 个端部并装有至少一个冷却器的旋转带型励磁器。
背景技术：
用于产生电能的较大的汽轮发电机被构造为三相同步机器，所述 机器包括转子和定子。转子的一个端部连接至汽轮机，而另一端部连 接至励磁器。本申请人的欧洲专利公开文献EP 1443639A1公开了用于较大的 电流的旋转励磁器的电学功能。转子具有至少两个导电杆，它们大致 平行于转子轴线，并且它们的第一端部连接至集电环，而它们的其它 端部经由相反极性的二极管连接至单独的环，从而由于静电场(static field)而在杆中感应出的a.c.电流在两个环中被转换成直流场(direct field )。一种现有技术中己知类型的励磁器是图6中以局部剖视图的方式 示意性示出的带型励磁器3。汽轮发电机1的转子2，其一端连接至带 型励磁器3。励磁器3具有绕静止部分8旋转的多相绕组4。励磁器电 流流经二极管5以将交流电转换成直流电，并且然后输入到汽轮发电 机1的相应的转子绕组中。旋转励磁器换句话说是发电机的反体。励 磁器3的静止部分8的绕组输送有直流电，并且锚固部是产生交流电 的励磁器3的旋转带10。包括励磁器3的汽轮发电机1的下侧部分是基于地6，并且由壳9 限定。在励磁器3上方并且与地6相反， 一个或多个冷却器7布置在 壳9内，以减小励磁器3中的温度，并且因而增加励磁器3的效率。现有技术的一个不足之处是，为了提高冷却器的效率和或为了在 一个冷却器失效的情况中仍实现操作，冷却器的数量需要增加和/或冷 却器需要被扩大。这与在发电厂所在的对应场所可用的空间限制相矛 盾。现有技术的另一个不足之处是，带型励磁器从中央向其外周输送冷却流体。该冷却流体流的切向速度非常高，并且对应的动能损失。 发明内容因此，本发明所要解决的技术问题是，避免现有技术的上述缺点，并且提供增加压力差(pressure head)并提高带型励磁器的效率的措施。 该问题通过具有权利要求1的技术特征的汽轮发电机被解决。在 权利要求书中说明了本发明的优选的实施例。根据本发明，在圆柱形壳体与带型励磁器的外周之间设置轴向导 管。壳体绕旋转励磁器同心地布置。在圆柱形壳体的内周上，布置用 于引导流体的多个引导器具，以将由励磁器所产生的切向流体流转换 成轴向流。通过将切向流转换成轴向流，流体的大部分动能转变成冷 却器上的附加的压力差，而并不仅仅被转变成热量和损失，像在现有 技术中的那样的情况。此外，通过施加上述压力同时恢复空气引导， 流速还可以被增加。因而，通过恢复冷却流体流的动能，现有技术的 缺点被避免，并且带型励磁器的效率被增加。这种简单而高效的结构还可以被用于以所述的方式升级现有的带型励磁器，以提高冷却器的 效率和冗余。本发明的有利实施例表明，引导器具被设置为弯曲片材或板。通 过流向的重新定向，这是对于动态压力恢复的简单的方式。另一有利的实施例表明，引导器具被设置为具有气翼的引导叶片。 引导器具的"香蕉型"结构提供了比由弯曲金属片材制成的简单的引 导器具更好的性能，并且减少了涡流和损失。本发明的另一有利实施例表明，引导器具设置为用于壳体的结构 加强元件。因而，引导装置可以在承载励磁器的静止部分同时支承框 架。这导致了适于例如以串联的方式布置两个冷却器的紧凑的结构， 并且该结构可以在一个冷却器不工作时具有100 %的性能。另一个优选的实施例表明，引导器具布置在圆柱形壳体的内周上。 因而，在带旋转时，引导器具是静止的。另一个优选的实施例表明，引导器具布置成将冷却流体引导经过 冷却器。根据该实施例，冷却流体的下游在壳体的一部分中被引导， 而压力高于周围环境。这就是冷却器的入口侧。另一个优选的实施例表明，引导器具沿轴向是J形的，以允许将 切向流重新指向成轴向流。通过此，引导器具在轴向导管的整个长度 上产生限定的流通道。这针对以下方面提供了优点，即仅仅在轴向导 管的一部分长度上使用引导器具。最后，本发明的另一实施例表明，两个相邻的引导器具之间的距 离朝向下游位置扩大。因而，该引导器具实现了类似于扩散器的功能， 并且将冷却流体的速度转变成冷却器的入口与出口之间的压力差。
因为在结合附图时由随后的详细说明而更好地理解本发明，所以 本发明的更加完善的说明以及本发明的多个优点将容易理解，其中图1示出了根据本发明的优选实施例的、包括引导器具以及轴向 导管的带型励磁器；图2示出了图1的细节视图；图3示出了圆柱形壳体和引导器具的单独的透视图；图4示出了根据本发明第一实施例的引导器具的示意图；图5示出了根据本发明第二实施例的引导器具的示意图；并且图6示出了根据本发明具有带型励磁器的汽轮发电机。
具体实施方式
现在参看附图，其中在多个视图中，相同的附图标记代表相同或相应的部件，在图1至5中展示出本发明的示意性实施例。附图仅仅是示意性的，并且仅仅用于示意性的目的。图l示出了根据本发明优选实施例的具有引导器具12的轴向导管 11的带型励磁器3。图2示出了图1的细节。汽轮发电机的转子2，其一端连接至带型励磁器3。励磁器3的内 周上具有多相绕组4，其中所述多相绕组布置在叠片21的顶部上，并 且绕静止部分8旋转。在绕组4与静止部分8之间存在较小的间隙22， 其允许冷却流体流经所述间隙。励磁器电流流经二极管5，以将交流 电转换成直流电，并且然后输入汽轮发电机1的对应转子绕组中。励 磁器3的下侧部分是基于地6并且由壳9限定。在励磁器3的上方并且与地6相反，两个冷却器7以串联的方式布置在壳9内，以减小励 磁器3中的温度，并且因而增加励磁器3的效率。轴向导管11通过带10的外周和圆柱形壳体13的内周被形成。壳 体13在图3中还以透视图的方式被示为单个部件。在壳体13的内周 上布置多个J形引导器具12。 J形引导器具12是由平坦的金属片材制 成，并且钎焊在壳体13上。壳体13被保持在框架14上，其中所述框 架是钢铁结构。在上侧上，所述框架14装备有用于冷却器7的保持板 15以及用于冷却器7的管道的管引导板16。通过两个端板控制接地。在图1和图2中，由黑色箭头表示冷却流体的流道，其中在本实 施例中所述冷却流体是空气。冷却空气被吸入到励磁器3的静止部分 8中，并且流入静止部分8与旋转带IO之间的间隙中。由于带10的 旋转速度，所以气流以速度的方式获得能量。离开间隙的空气沿径向 向外旋转，并且进入具有J形引导器具12的轴向导管11中。在离开 轴向导管ll之后，流体的能量从以速度的形式被转换成以压力的形式， 也就是，J形引导器具12的入口与出口之间的压力差被增加，从而提 高励磁器的效率。图4示出了根据第一优选实施例的、相对于励磁器3的机器轴线 17的轴向导管中的两个相邻的引导器具12的示意图。在该实施例中， 大体J形的引导器具12是由弯曲的金属板或片材制成。轴向导管的入 口、也就是励磁器带与静止部分之间的间隙的端部处的流速由矢量箭 头18表示。入口流速由箭头18的长度表示，并且流向由箭头18的方 向表示。轴向导管的出口处的流向和流速由矢量箭头19表示。出口流 速由箭头19的长度表示，并且流向由箭头19的方向表示。在轴向导管的入口处，流向受到旋转的励磁器影响，并且因而， 流向是沿切向的。由于励磁器的高速旋转，所以流速相对较大。在出 口处，流向通过引导器具12被重新指向成轴向流向，也就是说，平行 于机器轴线17。流速相对较低，然而，静态压力增加。在图4中，流 的漩涡和损失区域20由圆标出。图5示出了根据第二优选实施例的、相对于励磁器的机器轴线17 在轴向导管中的两个相邻的引导器具12的示意图。在该实施例中，引导器具12是较小的气翼，从而提高性能，并且减少如图4所示的涡流 和损失。同样，在该第二实施例中，轴向导管入口处的流向受到旋转 励磁器影响，并且因而，流向是沿切向的(箭头18)。由于励磁器的 高速旋转，所以流速相对较大。在出口处，流向通过引导器具12被重 新指向成轴向流向(箭头19)，也就是说，平行于机器轴线17。流速 相对较低，然而，静态压力增加。本领域技术人员清楚的是，在上述启示下可以获得本发明的多种 改型和变化。因而，应该理解的是，在权利要求书的范围内，本发明 可以以并非在此所述的方式实施。在图4和图5所示的两个实施例中，两个相邻的引导器具12之间 的距离朝向下游位置扩大。因而，引导器具12实现类似于扩散器的功 能，并且将冷却流体的速度转变成增加的静态压力。这导致了在冷却 器出口处的增加的压力差，并且更多的压力差可用于冷却器7，这可 导致冷却器的效率增加。附图标记列表1汽轮发电机2转子3励磁器4多相绕组5二极管6地7冷却器8静止部分9壳体10带11轴向导管12引导器具13壳体14框架15保持板16 管引导板17 机器轴线18 入口流19 出口流20 漩涡和损失的区域21 叠片22 间隙
权利要求
1.一种汽轮发电机(1)，包括定子和转子(2)，具有旋转带型励磁器(3)，其中所述励磁器连接至所述转子(2)的一个端部，所述励磁器(3)装备有至少一个冷却器(7)，其特征在于，在圆柱形壳体(13)与所述带型励磁器(3)的外周之间设置具有引导器具(12)的轴向导管(11)。
2. 根据权利要求1所述的汽轮发电机(1)，其特征在于，所述励 磁器(3)同心地容纳在所述圆柱形壳体(13)中。
3. 根据权利要求1或2所述的汽轮发电机(1)，其特征在于，所 述引导器具(12)被设置为弯曲的片材。
4. 根据权利要求1或2所述的汽轮发电机(1)，其特征在于，所 述引导器具(12)被设置为具有气翼的引导叶片。
5. 根据前述权利要求任一所述的汽轮发电机(1)，其特征在于， 所述引导器具(12)被设置为用于所述壳体(13)的结构加强元件。
6. 根据前述权利要求任一所述的汽轮发电机(1)，其特征在于， 在所述圆柱形壳体(13)的内周上设置所述引导器具(12)。
7. 根据前述权利要求任一所述的汽轮发电机(1)，其特征在于， 所述引导器具(12)沿轴向是J形的，以允许将切向流重新定向成轴 向流。
8. 根据前述权利要求任一所述的汽轮发电机(1)，其特征在于， 两个相邻的引导器具(12)之间的距离朝向下游位置扩大。
全文摘要
一种汽轮发电机(1)，包括定子和转子(2)，具有旋转带型励磁器(3)，其中所述励磁器连接至所述转子(2)的一个端部，所述励磁器(3)装备有至少一个冷却器(7)，其特征在于，在圆柱形壳体(13)与所述带型励磁器(3)的外周之间设置具有引导器具(12)的轴向导管(11)。因而，通过恢复冷却流体流的动能，避免了现有技术的缺点，并且提高了带型励磁器的效率。
文档编号H02K19/38GK101272079SQ20081008609
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月19日 优先权日2007年3月20日
发明者L·迪斯特尔-费德森, M·韦里耶, O·佩罗斯 申请人:阿尔斯通技术有限公司