SE520998C2 - Procedure for air cooling of rotor and reversing portion of a rotary electric machine and rotary electric machine - Google Patents
Procedure for air cooling of rotor and reversing portion of a rotary electric machine and rotary electric machineInfo
- Publication number
- SE520998C2 SE520998C2 SE9901928A SE9901928A SE520998C2 SE 520998 C2 SE520998 C2 SE 520998C2 SE 9901928 A SE9901928 A SE 9901928A SE 9901928 A SE9901928 A SE 9901928A SE 520998 C2 SE520998 C2 SE 520998C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- rotor
- air
- cooling
- stator
- insulation
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 19
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 13
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 8
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
- H02K9/12—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing wherein the cooling medium circulates freely within the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
- H02K11/014—Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/40—Structural association with grounding devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/42—Means for preventing or reducing eddy-current losses in the winding heads, e.g. by shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
- H02K2203/15—Machines characterised by cable windings, e.g. high-voltage cables, ribbon cables
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
30 520 998 peraturstegringen som är dimensionerande. Värmeövergångstalet ökar när luft- hastigheten ökar. Detta innebär att man kan reducera nödvändigt luftflöde genom att tvinga luften att gå nära fältlindningarna. 30 520 998 the temperature increase which is dimensioning. The heat transfer rate increases as the air velocity increases. This means that the necessary air flow can be reduced by forcing the air to go close to the field windings.
Vidare krävs en kylning av härvändspartierna belägna vid statorns axiellt sett båda ändar. Ett problem med lösningar där kylluften passerar härvändspartiet som är känsliga partiet att kyla efter att ha passerat rotorn varvid kylningen av härvändspartiet tenderar till att vara otillfredsställande.Furthermore, cooling of the cantilever portions located at the axially both ends of the stator is required. A problem with solutions where the cooling air passes the cantilever portion which is sensitive to the portion to cool after passing the rotor whereby the cooling of the cantilever portion tends to be unsatisfactory.
Vid konventionell kylning kombineras nästan alltid rotorkylning och stator- kylning så att luften, efter att ha passerat rotorn, även passerar statorns radiella kylkanaler. Detta kan ge höga lufttemperaturer där rotorluften kommer i kontakt med statorn. Detta beror dels på att rotorluften upptagit förlusteffekter i rotor inklu- sive fältlindning och dels på att hela luftens rotationseffekt övergår till värme i det- ta parti.In conventional cooling, rotor cooling and stator cooling are almost always combined so that the air, after passing the rotor, also passes the stator's radial cooling channels. This can give high air temperatures where the rotor air comes into contact with the stator. This is partly due to the fact that the rotor air has absorbed loss effects in the rotor, including field winding, and partly because the rotational effect of the entire air is transferred to heat in this section.
Liknande maskiner har konventionellt utformats för spänningar i intervallet 15 - 30 kV varvid 30 kV har normalt ansetts vara en övre gräns. Detta innebär nor- malt i generatorfallet att en generator måste anslutas till kraftnätet över en trans- formator som transformerar upp spänningen till nätets nivå vilket ligger i området ca 130 - 400 kV. Föreliggande uppfinning är bland annat avsedd att användas vid höga spänningar vilket avser spänningar som i första hand överstiger 10 kV. Ett typiskt arbetsområde för en roterande elektrisk maskin innefattande en luftkyld rotor enligt uppfinningen kan vara spänningar från 36 kV upp till 800 kV.Similar machines have been conventionally designed for voltages in the range of 15 - 30 kV where 30 kV has normally been considered to be an upper limit. This normally means in the generator case that a generator must be connected to the power grid via a transformer that transforms the voltage up to the grid level, which is in the range of about 130 - 400 kV. The present invention is, among other things, intended for use at high voltages, which refers to voltages that primarily exceed 10 kV. A typical operating range for a rotary electric machine comprising an air-cooled rotor according to the invention may be voltages from 36 kV up to 800 kV.
Genom att använda högspända isolerade elektriska ledare i maskinens stator, högspänningskablar, med fast isolation av likartat utförande som kablar för överföring av elkraft (exempelvis s. k. PEX-kablar) kan maskinens spänning höjas till sådana nivåer att den kan direktanslutas till kraftnätet utan mellanliggande transformator. Således kan den konventionella transformatorn elimineras. Hög- spänningskabeln innefattar ett antal kardeler med cirkulärt tvärsnitt av exempelvis koppar (Cu). Dessa kardeler är anordnade i mitten av högspänningskabeln. Runt kardelerna finns anordnat ett första halvledande skikt. Runt det första halvledande skiktet finns anordnat ett isolationsskikt, t.ex. PEX-isolation. Runt isolationsskiktet finns anordnat ett andra halvledande skikt. Begreppet högspänningskabel i före- 10 15 20 25 30 520 998 3 liggande ansökan innefattar således ej det yttre skyddshölje och metallskärm som normalt omger en dylik kabel vid kraftdistribution.By using high-voltage insulated electrical conductors in the machine's stator, high-voltage cables, with fixed insulation of a similar design as cables for transmitting electricity (eg so-called PEX cables), the machine's voltage can be raised to such levels that it can be directly connected to the power grid. Thus, the conventional transformer can be eliminated. The high-voltage cable comprises a number of strands with a circular cross-section of, for example, copper (Cu). These strands are arranged in the middle of the high voltage cable. A first semiconducting layer is arranged around the strands. An insulating layer is arranged around the first semiconducting layer, e.g. PEX insulation. A second semiconducting layer is arranged around the insulation layer. The term high voltage cable in the present application thus does not include the outer protective cover and metal shield which normally surrounds such a cable during power distribution.
Teknik med enkelriktad axiell kylning där statorn ej ingår i kylkretsen är känd i tillämpningar för mindre maskiner vilka uppvisar öppna polluckor. Även ax- iell kylning genom polluckor vilka är täckta är tidigare kända, jfr PCT WO98/20600.Technology with unidirectional axial cooling where the stator is not included in the cooling circuit is known in applications for smaller machines which have open pollen hatches. Axial cooling through pollen hatches which are covered are also previously known, cf. PCT WO98 / 20600.
Dessa tidigare kända typer av luftkylning och Vattenkylning ger en delvis otillfredsställande kylning, speciellt av härvändspartiet, vid en maskin av förelig- gande typ med åtföljande höga ventilationsförluster som följd.These previously known types of air cooling and water cooling give a partially unsatisfactory cooling, especially of the turn-in portion, in a machine of the present type with consequent high ventilation losses as a result.
Uppfinningens syfte Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande och en anord- ning för luftflödesstyrning vid axiell rotorkylning för att primärt skydda statorns ka- blar från varm luft i en roterande elektrisk maskin, speciellt av angivet slag där maskinens statorlindningar utgörs av nämnda högspänningskablar. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att med samma kylmedium som kyler rotorn även kyla härvändspartiet och härvid kyla härvändspartiet först i en sådan maskin. Vidare syftar uppfinningen till att undvika att varm luft kommer i kontakt med statorn. Syf- tet är även att åstadkomma en högre verkningsgrad genom att minska ventila- tionsförlusterna i en luftkyld rotor. Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen indikeras i nedanstående beskrivning.Object of the invention The object of the invention is to provide a method and a device for air flow control in axial rotor cooling to primarily protect the cables of the stator from hot air in a rotating electric machine, especially of the type indicated where the stator windings of the machine consist of said high voltage cables. A further object of the invention is that with the same cooling medium which cools the rotor, it also cools the inverted portion and in this case cools the inverted portion first in such a machine. Furthermore, the heating aims to prevent hot air from coming into contact with the stator. The aim is also to achieve a higher efficiency by reducing the ventilation losses in an air-cooled rotor. Advantageous further developments of the invention are indicated in the description below.
Sammanfattning av uppfinningen Syftet med uppfinningen uppfylls genom att uppfinningen erhållit de i pa- tentkraven angivna kännetecknen. Uppfinningen grundar sig på en maskin med luftkyld rotor och vattenkyld stator där statorns härvändar kyls genom cirkulation av kylluft genom härvändspartiet och därefter genom luftgapet mellan stator och rotor. Genom att kylluften tillåts först kyla härvändspartiet och sedan rotorn inne- bär detta att de känsligaste delarna vilka ej tål för hög temperatur blir först kylda.Summary of the invention The purpose of the invention is fulfilled by the invention obtaining the characteristics specified in the patent claims. The invention is based on a machine with an air-cooled rotor and a water-cooled stator where the stator ends of the stator are cooled by circulating cooling air through the hardening portion and then through the air gap between the stator and the rotor. By allowing the cooling air to cool the head end first and then the rotor, this means that the most sensitive parts which cannot withstand too high a temperature are first cooled.
Detta åstadkoms genom att kylluften först passerar härvändspartiet och sedan leds in i luftspalten mellan stator och rotor för att vid rotorns mitt reverseras av en mötande kylluftström från rotorns andra sida och därefter återföras genom rotor- kanalerna i en sluten kylkrets. Reverseringen av kylluftflödet sker successivt axiellt lO 15 20 25 30 520 998 4 längs rotorn för att vara helt reverserad vid rotorns mitt. För att underlätta reverse- ringen av luftflödet vid rotorns mitt är rotorkilar, sett i ett radiellt snitt, avfasade.This is achieved by the cooling air first passing the turning end portion and then being led into the air gap between the stator and rotor to be reversed at the center of the rotor by an oncoming cooling air flow from the other side of the rotor and then returned through the rotor channels in a closed cooling circuit. The reversal of the cooling air flow takes place successively axially along the rotor to be completely reversed at the center of the rotor. To facilitate the reversal of the air flow at the center of the rotor, rotor wedges, seen in a radial section, are chamfered.
Kylningen är helt symmetrisk varför reverseringen av kylluften sker av sig själv när flödet mellan stator och rotor från rotorns ena sida möter flödet från dess andra Qda.The cooling is completely symmetrical, which is why the reversal of the cooling air takes place by itself when the flow between the stator and rotor from one side of the rotor meets the från fate from its other Qda.
Speciellt är föreliggande uppfinning tillämpbar på en roterande elektrisk maskin vars statorlindning är utformad med högspänningskablar vilka med dagens teknik kräver en temperatur av maximalt 70°C.In particular, the present invention is applicable to a rotating electric machine whose stator winding is designed with high voltage cables which, with current technology, require a temperature of a maximum of 70 ° C.
Det primära i uppfinningen är att de temperaturkänsliga delarna i genera- torn skall kylas först av den kalla luften eller annan gas. Uppfinningen grundar sig även på en turbogenerator där statorhärvändar och rotor kyls av iuft eller annan gas. Uppfinningen kan även tillämpas vid enbart kylning av rotorn och med viss modifiering för hydrogeneratorer. Ordningsföljden för luftkylning är luftkylare, sta- torhärvändar, luftgap och sist rotor. Uppfinningen är speciellt tillämpningsbar där statorlindningen består av kablar med en relativt låg tillåten driftstemperatur.The primary thing in the invention is that the temperature-sensitive parts in the generator must first be cooled by the cold air or other gas. The invention is also based on a turbogenerator where stator turns and rotors are cooled by air or other gas. The invention can also be applied only when cooling the rotor and with some modification for hydrogen generators. The order of air cooling is air cooler, stator turns, air gap and last rotor. The invention is particularly applicable where the stator winding consists of cables with a relatively low permissible operating temperature.
Den ur kylsynpunkt optimala flödesriktningen för kylluften innebär den om- vända mot konventionellt i rotorns kylkanaler, dvs från rotorns periferi i riktning mot rotationscentrum. Detta kräver större drivtryck för denna lösning ijämförelse med en konventionell kylmetod. Drivtrycket erhålls av en fläkt i kombination med en diffusor. Diffusorn omvandlar merparten av luftens dynamiska tryck till statiskt tryck vid luftens utlopp från den roterande delen av generatorn. Detta är en stor fördel gentemot en konventionell kylmetod där hela luftens rotationseffekt övergår i värme i de partier som skall kylas i generatorn. Den omvända flödesriktningen i rotorn ger högre ventilationsförluster per volymsenhet luft ijämförelse med den konventionella kylmetoden på grund av erforderlig effekt till fläkten. Detta beror på att ventilationsförlusterna per volymsenhet luft som passerar rotorns kanaler är proportionell dels mot luftens rotationshastighet och dels rotorns alternativt fläk- tens rotationshastighet vid utloppet från de roterande delarna i generatorn. För att driva luften den omvända riktningen genom rotorn erfordras en större periferihas- tighet på fläkten än rotors i luftgapet. Trots detta blir de totala ventilationsförluster- nalåga. lO l5 20 25 30 520 998 5 Minimerlng av volymflödet erhålls dels genom att de temperaturkänsliga delarna kyls först och dels genom att luftens rotationseffekt omvandlas till drivtryck och värme först efter det att luften lämnat de delar som skall kylas. Förlusterna på grund av luftgapsfriktionen blir liten på grund av att luftens rotationseffekt i luft- gapet blir ett effekttillskott vid luftens inlopp till rotorn och ej går förlorad i värme.From a cooling point of view, the optimal fl direction of fate for the cooling air means that it is inverted conventionally in the rotor cooling ducts, ie from the periphery of the rotor in the direction of the center of rotation. This requires greater driving pressure for this solution compared to a conventional cooling method. The driving pressure is obtained by a fl genuine in combination with a diffuser. The diffuser converts most of the dynamic pressure of the air to static pressure at the air outlet from the rotating part of the generator. This is a great advantage over a conventional cooling method where the rotational power of the entire air is converted into heat in the parts to be cooled in the generator. The reverse flow direction in the rotor gives higher ventilation losses per unit volume of air compared to the conventional cooling method due to the required power to the kten shaft. This is because the ventilation losses per unit volume of air passing through the rotor ducts are proportional partly to the rotational speed of the air and partly to the rotational speed of the rotor or fl genuine at the outlet from the rotating parts of the generator. In order to drive the air in the reverse direction through the rotor, a greater peripheral speed on the fan is required than rotors in the air gap. Despite this, the total ventilation losses will be low. 10 l 25 20 25 30 520 998 5 Minimization of the volume flow is obtained partly by cooling the temperature-sensitive parts first and partly by converting the rotational effect of the air into driving pressure and heat only after the air has left the parts to be cooled. The losses due to the air gap friction are small due to the fact that the rotational effect of the air in the air gap becomes a power addition at the air inlet to the rotor and is not lost in heat.
Därför kan ventilationsförlusterna för denna ventilationsprincipen ytterligare mini- meras genom att göra statorns yta i luftgapet glatt.Therefore, the ventilation losses for this ventilation principle can be further minimized by making the surface of the stator in the air gap smooth.
Det föreligger även krav på maximal temperatur på rotorkapseln som krymps fast på rotorn. Ventilationsprincipen enligt denna uppfinning omsluter hela rotorkapseln av kall luft. Detta gäller såväl rotorkapselns yta mot luftgapet som ytan mot rotorcentrum. Den varma luften från rotorn hindras att komma i kontakt med rotorkapseln. Den kalla luften från härvändsutrymmet in i rotorändan kyler även effektivt rotorkapseln.There are also requirements for the maximum temperature of the rotor capsule which shrinks to the rotor. The ventilation principle according to this invention encloses the entire rotor capsule of cold air. This applies to both the surface of the rotor capsule towards the air gap and the surface towards the rotor center. The hot air from the rotor is prevented from coming into contact with the rotor capsule. The cold air from the reversing space into the rotor end also effectively cools the rotor capsule.
Kort beskrivning av ritningarna uppfinningen kommer nu med hänvisningsbeteckningar i anslutning till bifogade ritningsfigurer att närmare beskrivas.Brief description of the drawings The invention will now be described in more detail with reference numerals in connection with the accompanying drawings.
Figur 1 visar en schematisk axiell vy av en roterande elektrisk maskin delvis i snitt, med luftkyld rotor enligt föreliggande uppfinning.Figure 1 shows a schematic axial view of a rotating electric machine partly in section, with air-cooled rotor according to the present invention.
Figur 2 visar ett partiellt radiellt snitt A-A genom rotorn enligt figur 1.Figure 2 shows a partial radial section A-A through the rotor according to Figure 1.
Figur 3 visar en förstorad delvy med ett överlagrat radiellt snitt B-B enligt figur 1.Figure 3 shows an enlarged partial view with a superimposed radial section B-B according to Figure 1.
Beskrivning av uppfinningen Figur 1 visar en roterande elektrisk maskin 1 innefattande en stator 2 med en statorlindning 3 vilken utgörs av högspänningskabel. Maskinen 1 är vidare för- sedd med en rotor 4 anordnad på en i ett maskinhus 5 lagrad maskinaxel 6. Mel- lan stator 2 och rotor 4 bildas ett luftgap 15. Rotorn 4 är vidare försedd med en med skovlar 7 försedd radialfläkt 8 vilken höjer trycket på den reverserade kylluft- strömmen in i en diffusor 18. I diffusorn omvandlas dynamiskt tryck i luftströmmen från rotorn till ca. 60% statiskt tryck, varvid resterande 40% bildar värme. Härvid sker ca. halva tryckökningen i fläkten och resterande trycköknlngen i diffusorn.Description of the invention Figure 1 shows a rotating electric machine 1 comprising a stator 2 with a stator winding 3 which consists of a high-voltage cable. The machine 1 is further provided with a rotor 4 arranged on a machine shaft 6 mounted in a machine housing 5. An air gap 15 is formed between the stator 2 and the rotor 4. The rotor 4 is further provided with a radial fan 8 provided with vanes 7 which raises the pressure of the reversed cooling air flow into a diffuser 18. In the diffuser, dynamic pressure in the air flow from the rotor is converted to approx. 60% static pressure, with the remaining 40% generating heat. In this case, approx. half the pressure increase in the fan and the remaining pressure increase in the diffuser.
Luftströmmen passerar en luftkylare 19 varefter luften strömmar genom härvänds- lO 15 20 25 30 520 998 6 partiet 20. Som vidare framgår av utföringsformen enligt figur 1 är det totala luft- flödet genom kylaren 19, 1,7 ma/s varav 0,5 ma/s (30%) direkt efter härvändspar- tiet 20 kyler rotoränden 21 och 1,2 m°ls (70%) strömmar in i luftgapet 15 mellan stator 2 och rotor 4. Luftströmmen genom härvändspartiet 20 bringas att rotera genom att utloppskanaler vinklas för att åstadkomma virvelbildningar och turbu- lens. Alternativt styrs luften genom härvändspartiet med hjälp av skärmar 16,17.The air flow passes through an air cooler 19, after which the air flows through the return 20. ma / s (30%) directly after the end face 20 cools the rotor end 21 and 1.2 m ° ls (70%) flows into the air gap 15 between stator 2 and rotor 4. The air flow through the end face 20 is caused to rotate by angling outlet ducts to cause vortices and turbulence. Alternatively, the air is controlled through the reversing portion by means of screens 16,17.
Eftersom kylarrangemanget är symmetriskt möts kylluftflöden från rotorns båda ändar i luftgapet 15, vilket indikerats genom pilar i figur 1. Båda dessa kyl- luftflöden tenderar där de möts att vika av i radiell riktning, dvs. in mot rotorns cen- trum. För att underlätta denna riktningsändring har rotorkilar avfasats vid luftens radiella inlopp i en radiell rotorkanal 11. Figur 2 visar i ett område, vid vilket en pil markerar att luftflödet radiellt viker av, hur en sådan avfasad rotorkil 12 kan vara anordnad. Luftflödet avviker åter till ett reverserat axiellt flöde i riktning ut från ro- torn 4 genom axiella rotorkanaler 9. I figur 1 är visat med pilar en luftflödesstyrning vid dubbelriktad axiell rotorkylning. Härvid framgår även hur maskinens härvänds- partier 20 tillåts kylas med luftströmmen före det att rotorn med dess lindningar kyls.Since the cooling arrangement is symmetrical, cooling air flows from both ends of the rotor meet in the air gap 15, which is indicated by arrows in Figure 1. Both of these cooling air flows tend where they meet to deviate in the radial direction, ie. towards the rotor center. To facilitate this change of direction, rotor wedges have been chamfered at the radial inlet of the air in a radial rotor channel 11. Figure 2 shows in an area in which an arrow indicates that the air flow radially deviates from how such a chamfered rotor wedge 12 can be arranged. The air fate deviates again to a reversed axial fate in the direction out of the rotor 4 through axial rotor channels 9. Figure 1 shows with arrows an air fate control for bidirectional axial rotor cooling. This also shows how the turning ends 20 of the machine are allowed to cool with the air flow before the rotor and its windings are cooled.
Figur 2 visar ett partiellt radiellt snitt genom rotorn 4 vilken är utförd med rotorkanaler 9 intill varje fältlindning 10. Ytterst på varje fältlindning 10 är en rotor- kil 12 anordnad. Rotorkilen 12 är försedd med en avfasad kantyta 13 för att under- lätta för luftflödet att vika av radiellt in i de radiella rotorkanalerna 11. Varje radiell kanal 11, exklusive de intill en pol belägna, försörjer två axiella kanaler 9 med luft.Figure 2 shows a partial radial section through the rotor 4 which is made with rotor channels 9 next to each field winding 10. At the end of each field winding 10 a rotor wedge 12 is arranged. The rotor wedge 12 is provided with a chamfered edge surface 13 to facilitate the air flow to deviate radially into the radial rotor channels 11. Each radial channel 11, excluding those adjacent to one pole, supplies two axial channels 9 with air.
Vid mindre helt luftkylda maskiner används luftgapet till att blåsa luft igenom, för kyländamål för både rotor och stator. Vid större maskiner, såsom i föreliggande fall med vattenkyld stator, är detta en oekonomisk kylmetod varför en sådan luft- ström genom luftgapet bör vara så liten som möjligt för att istället användas där den bättre behövs, i föreliggande fall för luftströmning genom rotorkanalerna samt för samtidig kylning av härvändspartierna.In smaller completely air-cooled machines, the air gap is used to blow air through, for cooling purposes for both rotor and stator. In the case of larger machines, such as in the present case with a water-cooled stator, this is an uneconomical cooling method, so such an air flow through the air gap should be as small as possible to instead be used where it is better needed, in the present case for air flow through the rotor channels cooling of the inverted portions.
Figur 3 visar med pilar i ett axiellt snitt den reverserade kylluftströmmen på väg tillbaka ut från rotorn genom rotorkanalerna 9 under det att den kyler rotorlind- ningarna. Vid rotoränden 21 förenas de båda kylluftströmmarna åter, varvid dessa trycks vidare genom en ringformad kanal 23. Kanalen 23 bildas genom att ett rör 10 15 20 520 998 7 25 är koaxiellt fastsatt på en roterande rotoraxel 27 via radiella fästelement 29 vil- ka visas i figur 3 i ett radiellt snitt. Vid rörets 25 ände sitter fläkten 8, även den fäst vid rotoraxeln, vilken med sina skovlar 7 åstadkommer cirkulation av kylluften.Figure 3 shows with arrows in an axial section the reversed cooling air flow on its way back out of the rotor through the rotor channels 9 while it cools the rotor windings. At the rotor end 21, the two cooling air streams are reunited, whereby these are further pushed through an annular channel 23. The channel 23 is formed by a tube 10 being coaxially attached to a rotating rotor shaft 27 via radial fastening elements 29 which are shown in figure 3 in a radial section. At the end of the pipe 25 is the fan 8, also attached to the rotor shaft, which with its vanes 7 causes circulation of the cooling air.
Fläkten pressar kylluften vidare genom diffusorn 18 och vidare genom luftkylaren 19 i en kontinuerlig cirkulation. Vid den inledningsvis beskrivna tryckomvandlingen i diffusorn ökar således lufttemperaturen, men sänks åter i luftkylaren. Radialfläk- tens 8 diameter är större än rotorns diameter.The fan presses the cooling air further through the diffuser 18 and further through the air cooler 19 in a continuous circulation. During the initial pressure conversion in the diffuser described, the air temperature thus increases, but is lowered again in the air cooler. The diameter of the radial fan 8 is larger than the diameter of the rotor.
Maskinens statorlindningen 3 utgörs av en högspänningskabel i form av en böjlig elektrisk ledare med ett hölje som är kapabelt att innestänga det kring ledaren uppstående elektriska fältet. Vidare innefattar höljet ett isolationssystem med en isolation bildad av ett fast isolationsmaterial och utanför isolationen ett yttre skikt som har en elektrisk konduktivitet som är högre än den hos isolationen för att det yttre skiktet genom anslutning till jord eller eljest relativt låg potential skall förmå dels att fungera potentialutjämnande, dels att i huvudsak innehålla det på grund av nämnda elektriska ledare uppstående elektriska fältet innanför det yttre skiktet. lsolationssystemet innefattar en isolation bildad av ett fast isolations- material och innanför isolationen ett inre skikt, att nämnda åtminstone ena elek- triska ledare är anordnad innanför det inre skiktet och att det inre skiktet har en elektrisk konduktivitet som är lägre än den hos den elektriska ledaren men till- räcklig för att det inre skiktet skall fungera potentialutjämnande och därmed ut- jämnande vad avser det elektriska fältet utanför det inre siktet. Den fasta isola- tionen och det yttre skiktet utgörs av polymera material.The stator winding 3 of the machine consists of a high-voltage cable in the form of a flexible electric conductor with a housing which is capable of enclosing the electric field arising around the conductor. Furthermore, the casing comprises an insulation system with an insulation formed of a solid insulation material and outside the insulation an outer layer which has an electrical conductivity which is higher than that of the insulation so that the outer layer by connection to earth or otherwise relatively low potential is able to function equipotential bonding, on the one hand, to mainly contain the electric field arising inside the outer layer due to said electric conductor. The insulation system comprises an insulation formed of a solid insulating material and inside the insulation an inner layer, that said at least one electrical conductor is arranged inside the inner layer and that the inner layer has an electrical conductivity which is lower than that of the electrical conductor but sufficient for the inner layer to function as a potential equalizer and thus equalizer with respect to the electric field outside the inner screen. The solid insulation and the outer layer consist of polymeric materials.
Claims (16)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9901928A SE520998C2 (en) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | Procedure for air cooling of rotor and reversing portion of a rotary electric machine and rotary electric machine |
| AU51202/00A AU5120200A (en) | 1999-05-27 | 2000-05-25 | Axial reversed cooling of a rotor and a coil end section in an electrical rotating machine |
| PCT/SE2000/001068 WO2000074215A1 (en) | 1999-05-27 | 2000-05-25 | Axial reversed cooling of a rotor and a coil end section in an electrical rotating machine |
| EP00935794A EP1188216A1 (en) | 1999-05-27 | 2000-05-25 | Axial reversed cooling of a rotor and a coil end section in an electrical rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9901928A SE520998C2 (en) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | Procedure for air cooling of rotor and reversing portion of a rotary electric machine and rotary electric machine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9901928D0 SE9901928D0 (en) | 1999-05-27 |
| SE9901928L SE9901928L (en) | 2000-11-28 |
| SE520998C2 true SE520998C2 (en) | 2003-09-23 |
Family
ID=20415758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9901928A SE520998C2 (en) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | Procedure for air cooling of rotor and reversing portion of a rotary electric machine and rotary electric machine |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1188216A1 (en) |
| AU (1) | AU5120200A (en) |
| SE (1) | SE520998C2 (en) |
| WO (1) | WO2000074215A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9077212B2 (en) | 2010-09-23 | 2015-07-07 | Northern Power Systems, Inc. | Method and apparatus for rotor cooling in an electromechanical machine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3684906A (en) * | 1971-03-26 | 1972-08-15 | Gen Electric | Castable rotor having radially venting laminations |
| US4365178A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-21 | General Electric Co. | Laminated rotor for a dynamoelectric machine with coolant passageways therein |
| DE3925337A1 (en) * | 1989-07-31 | 1991-02-07 | Loher Ag | Electric motor with housing accommodating stator surrounding rotor - has cooling ducts running axially so gaseous cooling medium under high pressure is fed in closed cooling circuit |
-
1999
- 1999-05-27 SE SE9901928A patent/SE520998C2/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-05-25 EP EP00935794A patent/EP1188216A1/en not_active Withdrawn
- 2000-05-25 AU AU51202/00A patent/AU5120200A/en not_active Abandoned
- 2000-05-25 WO PCT/SE2000/001068 patent/WO2000074215A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5120200A (en) | 2000-12-18 |
| EP1188216A1 (en) | 2002-03-20 |
| SE9901928L (en) | 2000-11-28 |
| WO2000074215A1 (en) | 2000-12-07 |
| SE9901928D0 (en) | 1999-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2332602C2 (en) | Sealing device and ventilating system of electric generator with sealing device | |
| CN102939700B (en) | There is the motor generator of air-liquid cooling device | |
| US7057305B2 (en) | Wind power installation with separate primary and secondary cooling circuits | |
| US7443063B2 (en) | Cooling fan with motor cooler | |
| US6639334B2 (en) | Jet impingement cooling of electric motor end-windings | |
| KR101694542B1 (en) | Generator coil cooling baffles | |
| US20130270937A1 (en) | Wind turbine with improved cooling | |
| BR102016007559B1 (en) | ELECTRICAL MACHINE AND COOLING METHOD OF AN ELECTRICAL MACHINE | |
| US5898246A (en) | Control of reluctance dynamoelectric machine cooling fluid | |
| KR102313057B1 (en) | motor | |
| US20200116133A1 (en) | Cooling arrangement | |
| RU2695320C1 (en) | Combined cooling system of closed inductor machine | |
| SE513057C2 (en) | Rotary electric machine and method of heat insulating a rotating electric machine | |
| US20150042188A1 (en) | Electric machine having a phase separator | |
| CN113892215B (en) | Slip ring system for improved cooling | |
| CN102447327B (en) | Generator | |
| SE520998C2 (en) | Procedure for air cooling of rotor and reversing portion of a rotary electric machine and rotary electric machine | |
| EP3070816B1 (en) | Method and assembly for cooling an electric machine | |
| CN110556950A (en) | Rotor Internally Cooled Pulse Generator | |
| US20120091722A1 (en) | Generator in particular for a wind turbine | |
| CN106663977B (en) | Synchronous generators for gearless wind power plants, in particular multi-pole synchronous ring generators, and wind power plants with the same | |
| EP2421126A1 (en) | Stator system with a cooling arrangement | |
| CZ293182B6 (en) | Electric machine | |
| US6459178B1 (en) | Forced-convection heat exchanger for a rotary electrical machine | |
| JPH06237554A (en) | Valve turbine generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |