[发明专利]一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子

说明书

技术领域

本发明涉及一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子，属于电机领域。

背景技术

水力发电是一种清洁环保的能源，与其他常规能源相比，其具有节约煤炭等重要化石燃料、开发容量巨大以及对大气环境无污染的优点。水轮发电机是将水轮机作为原动机将清洁的水能转化为供电网使用的电能的发电机，而且大型水轮发电机以其结构简单，效率高，维护方便等优势，在发电厂中得到越来越多的应用。随着发电机加工制造中新技术和新工艺地不断发展，水轮发电机的单机容量不断增加，发电机内各构件的电磁负荷和热负荷也不断提高，大容量水轮发电机内部过热问题变得越来越突出，已经影响到了大型水轮发电机的使用寿命。

为了能够降低水轮发电机定子区域内各构件的温度，提高水轮发电机内冷却流体的利用率，可以采用一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子，提高冷却流体带走定子主绝缘和定子铁心热量的能力，明显地降低定子铁心、定子下层铜绕组、定子上层铜绕组和定子主绝缘的温度，减小定子线棒沿轴向方向的热应力和温差。同时，定子端部铁心径向通风孔内较高流速的冷却流体还可以明显地降低发热严重的定子端部铁心的最高温度，确保水轮发电机能够长期稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子，以解决由于水轮发电机定子区域通风设计不合理而导致的定子区域各构件温度过高的问题，提高了水轮发电机定子区域内冷却流体的利用率，有效地降低了定子铁心、定子下层铜绕组、定子上层铜绕组和定子主绝缘的温度，提高了水轮发电机长期稳定运行的能力。

本发明的一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子，它包括定子下层铜绕组、定子上层铜绕组、定子层间绝缘、定子主绝缘、定子槽楔、定子铁心、定子凹槽、定子径向通风沟和定子端部铁心径向通风孔。定子铁心由定子铁心齿和定子铁心轭组成。定子凹槽由定子直线式凹槽和定子环绕式凹槽组成。定子铁心沿轴向方向等间距依次排布，定子铁心之间留有定子径向通风沟，定子铁心齿顶处加工有倒角a，定子主绝缘包裹在定子下层铜绕组和定子上层铜绕组的外侧，定子铁心表面开设有定子凹槽，定子直线式凹槽沿径向方向贯穿定子铁心齿和定子铁心轭，定子环绕式凹槽在定子铁心齿位置处环绕定子主绝缘外表面后沿径向方向贯穿定子铁心轭。定子端部铁心内部开设有定子端部铁心径向通风孔，定子端部铁心径向通风孔沿径向方向贯穿定子端部铁心。

作为优选，所述的定子铁心的厚度为30 mm至50 mm。定子铁心的齿顶处加工有倒角a为2°至6°。定子铁心的齿顶倒角在轴向方向的宽度为3 mm至7 mm。定子凹槽的深度为4 mm至7 mm。定子径向通风沟的宽度为5 mm至8 mm。定子端部铁心内部的定子端部铁心径向通风孔的直径为7 mm至11 mm。定子端部铁心径向通风孔沿圆周方向均匀排布，其在圆周方向的个数为30个至40个。

作为优选，所述的定子铁心齿顶处均开设有“梯形”小凹槽，“梯形”小凹槽沿轴向方向贯穿定子铁心齿。增大了冷却流体与定子铁心齿顶的接触面积，加快了定子铁心齿顶周围冷却流体的速度，增大了定子铁心齿顶的表面散热系数，有效地降低了定子铁心齿的温度，并且节省了定子铁心的材料。

作为优选，所述的定子铁心轭处的定子环绕式凹槽中有三个径向凹槽。增加了定子环绕式凹槽内冷却流体的流量，加快了定子环绕式凹槽内冷却流体的速度，进一步降低了定子铁心和定子主绝缘的温度，减小了定子区域沿轴向方向的温差。

作为优选，所述的定子直线式凹槽之间增设了定子凸起，定子凸起的高度为1 mm至2 mm。降低了冷却流体的通风损耗，增加了冷却流体与定子铁心的接触面积，增强了冷却流体带走定子铁心热量的能力，进一步降低了定子铁心的温度。

作为优选，所述的定子直线式凹槽的通风截面积沿径向方向逐渐增大，同时，位于定子铁心轭处的定子环绕式凹槽的通风截面积沿径向方向逐渐增大。增加了进入到定子直线式凹槽和定子环绕式凹槽中冷却流体的流量，加快了定子直线式凹槽和定子环绕式凹槽中冷却流体的速度，抵消了由于冷却流体温度升高导致其冷却效果变差的影响，进一步降低了定子铁心的温度。