旋轉電機，具體是具有20mva與500mva之間的功率範圍的雙饋異步電的製造方法

2023-09-18 01:50:30 1

旋轉電機，具體是具有20mva與500mva之間的功率範圍的雙饋異步電的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種旋轉電機，具體是在20MVA與500MVA之間的功率範圍內的雙饋感應式電機，其包括轉子(14)，轉子(14)圍繞機器軸線旋轉，由定子同心地包繞，且具有轉子板體和軸，轉子板體承載轉子繞組，轉子繞組布置成進一步在外，且藉助於連接器(18a,18b)連接到滑環，該滑環布置成在軸的端部處進一步在內。實現了柔性且穩固的連接，因為連接器(18a,18b)具有機械連接器(18b)，其與軸成直角延伸以吸收因離心加速度引起的力，該機械連接器在一側上連接到轉子繞組頭部(14)，且在另一側上支承在轉子板體(12)上的輔助邊沿(13,22)上。
【專利說明】旋轉電機，具體是具有20MVA與500MVA之間的功率範圍的雙饋異步電機

【技術領域】
[0001]本發明涉及電能生成領域。其涉及旋轉電機，具體是根據權利要求1的前序的具有20MVA與500MVA之間的功率範圍的雙饋異步電機。

【背景技術】
[0002]具有從20MVA至500MVA的功率範圍的雙饋異步電機可用於變速發電。這些機器的特徵在於轉子上的分布式三相繞組。轉子繞組包括埋入轉子疊片疊層中的槽口中的獨立的棒。棒互連來形成端部繞組中的繞組。電流經由至少三個滑環饋送，滑環在機器的端部處緊固在轉子軸上。圖1中以很簡化的形式示出了此種機器的細節。圖1所示的異步電機10具有機器軸線19。包括軸Ila(滑環17布置在其上)的中芯11能夠圍繞該軸線19旋轉。轉子疊片芯12圍繞中芯11布置，其中輔助邊沿(auxiliary rim) 13在轉子繞組的端部繞組14下方鄰接所述轉子疊片芯。轉子疊片芯12由定子疊片芯15同心地包繞，定子繞組容納在定子疊片芯15中，定子繞組在芯15的具有定子端部繞組16的端部處向外突出。
[0003]轉子繞組的三相需要在軸Ila的端部處連接到滑環17。出於此目的，導體(未示出)容納在軸Ila中，該導體首先連接到滑環17，且然後在端部繞組的端部水平處連接到端部繞組14。與軸成直角延伸的連結器18(由圖1中的虛線指出)需要對於轉子測試電壓絕緣。連接器18傳送額定轉子電流，且在此情況下，不應當超過所需的極限溫度。連接器18的系統需要在軸向方向(在繞組的連接點處)和徑向方向上有足夠柔性，以使得能夠適應繞組沿軸向方向的熱膨脹和轉子芯沿徑向方向的膨脹。最後，連接器18需要相對於高離心力得到保護。


【發明內容】

[0004]因此，本發明的目的在於提供一種滿足前述需要的一開始提到的類型的旋轉電機。
[0005]該目的通過權利要求1中提到的類型的旋轉電機來實現。
[0006]根據本發明，該旋轉電機，具體是具有20MVA與500MVA之間的功率範圍的雙饋異步電機，包括轉子，轉子圍繞機器軸線旋轉，由定子同心地包繞，且包括轉子疊片芯和軸，該轉子疊片芯承載轉子繞組，轉子繞組布置成進一步在外，且經由連接器連接到滑環，該滑環在軸的端部處布置成進一步在內。本發明的特徵在於，連接器具有機械連接器，其與軸成直角延伸，以用於吸收因離心加速度引起的力，且其首先連接到轉子繞組的轉子端部繞組，且然後支承在轉子疊片芯上的輔助邊沿上。
[0007]根據本發明的機器的一個構造的特徵在於機械連接器經由端部繞組連接來連接到轉子繞組的轉子端部繞組，且它們經由延伸輔助邊沿支承在輔助邊沿上，延伸輔助邊沿使輔助邊沿沿軸向方向延伸，優選為由層合疊片構成，且形成閉環。
[0008]另一個構造的特徵在於，機械連接器與端部繞組連接在相同軸向高度處。結果，安全地避免了連接器中的彎曲應力。
[0009]本發明的另一個構造的特徵在於，機械連接器沿徑向方向橫穿延伸輔助邊沿，所述延伸輔助邊沿經由螺栓連接到輔助邊沿，以避免機械連接器中的彎曲應力。
[0010]根據另一個構造，機械連接器由可經歷高機械負載的導電材料構成，具體是由鋼構成。
[0011 ] 具體而言，機械連接器還可電連接到轉子端部繞組或端部繞組連接。
[0012]如果機械連接器通過包繞它們的絕緣物而電絕緣，且如果由機械連接器吸收的離心力經由連接器的成直角布置的端部並且經由布置在輔助邊沿或延伸輔助邊沿的內側上的絕緣塊傳遞至輔助邊沿或延伸輔助邊沿上，則是特別有利的。
[0013]本發明的另一個構造的特徵在於附加的電連接器提供成用於電流的實際傳輸，該電連接器與機械連接器並聯地電連接。
[0014]優選地，電連接器通到輔助邊沿或延伸輔助邊沿外側以用於改善冷卻。
[0015]具體而言，電連接器可由可經歷較低機械負載但具有良好導電性的材料構成，具體是由銅構成。
[0016]另一個構造的特徵在於，電連接器在內側上成直角向後彎曲，以便將出現的離心力經由絕緣塊傳遞至輔助邊沿或延伸輔助邊沿的內側上，且特徵在於電連接器通過外終端板沿軸向方向固定。
[0017]本發明的另一個構造的特徵在於，電連接器和機械連接器由連接器連接來電連接，且特徵在於，連接器連接電連接到柔性過渡件，柔性過渡件產生與布置在軸上的軸饋電器(shaft feeder)的接觸。
[0018]優選地，柔性過渡件為U形。
[0019]然而，柔性過渡件還可能由獨立疊片構成。
[0020]過渡件還由不可經歷高機械負載但具有良好導電性的材料構成，具體是由銅構成。
[0021]根據本發明的另一個構造，為了避免轉子上的不平衡，連接器設在圓周上，該連接器不具有機械功能或電功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]現在將參照示範實施例，參照附圖來在下文中更詳細地闡釋本發明，在附圖中:
圖1以很簡化的形式示出了異步電機的細節；
圖2在縱截面中示出了根據本發明的示範實施例的機械連接器和電連接器的並聯布置；並且
圖3示出了如圖2所示的布置的軸向方向上的平面視圖。

【具體實施方式】
[0023]在圖2和3中示出了根據本發明的示範實施例的轉子饋電器或連接器18的主要構件部分。電流從滑環17穿過軸Ila經由軸饋電器28行進至連接器連接26。實際連接器18a, 18b產生連接器連接26與端部繞組連接20之間的電接觸，端部繞組連接20最終連接到轉子繞組(轉子端部繞組14)。以下文本給出了獨立部分的功能細節。
[0024]端部繞組連接20產生連接器18a，18b和與轉子繞組相關聯的連接棒之間的接觸；在此情況下，它們可連接到分布於圓周上的多個連接器18a，18b。它們需要與連接器18a, 18b 一起構造成有足夠柔性，以便使它們能夠適應繞組的軸向熱膨脹(圖2中的方向X)。
[0025]連接器18a，18b代表本發明的實際核心。圖2示出基本分成電連接器18a和機械連接器18b。機械連接器18b的任務是吸收因離心加速度引起的端部繞組連接20的力，且將這些力傳遞至輔助邊沿13。出於此目的，輔助邊沿13沿軸向方向通過延伸輔助邊沿22而延伸。機械連接器18b沿徑向方向(圖2中的方向r)行進通過延伸輔助邊沿22，延伸輔助邊沿22包括層合疊片，且因此形成閉環，其經由螺栓23連接到輔助邊沿13。為了避免連接器18a，18b中的彎曲應力，機械連接器18b優選位於與端部繞組連接20相同的軸向高度處。
[0026]機械連接器18b由可經歷高機械負載且如果需要則還可用作電導體的材料構成，例如，諸如鋼。機械連接器18b還電連接到端部繞組連接20，且因此有助於傳輸電流，其中該功能是可選的。如果機械連接器18b與電連接器18a直接接觸，則它們需要對應地絕緣。出於此目的，如圖2所示，首先使用直接地包繞連接器18a，18b的絕緣物29，且然後使用位於延伸輔助邊沿22的內周上的絕緣塊25。由機械連接器18b吸收的離心力由所述機械連接器傳遞至延伸輔助邊沿22上。力傳遞經由連接器18a，18b的端部發生，連接器18a，18b的端部以矩形形式布置在絕緣塊25上，且因此布置在延伸輔助邊沿22的內側上。
[0027]依靠該過程，避免了繫緊螺栓23上的高附加徑向力，如果連接器18a，18b直接地連接到螺栓23上，則該附加徑向力將因剪切而出現。對應於端部繞組連接20的所需切向長度，所述端部繞組連接由一個或更多個機械連接器18b承載。為了沒有因連接器18a，18b的重量引起的不平衡出現在轉子上，還可提供分布在圓周上的「假連接器」，該假連接器既沒有機械功能也沒有電功能。
[0028]如果僅需要傳輸小電流，則這可僅通過上述機械連接器18b發生。然而，在高電流和與此相關聯的損失的情況下，機械連接器18b將過熱。出於此原因，優選提供電連接器18a以用於實際電流傳輸。如果所述機械連接器也有助於電流傳輸，則所述電連接器與機械連接器18b並聯地電連接。電連接器18a通到延伸輔助邊沿22外側(圖2)，且因此得到良好冷卻。作為旋轉的結果，機械力也在這些連接器18a處出現。然而，與機械連接器18b相比，電連接器18a不必吸收任何附加力，且因此可由可經歷與機械連接器18b相比較低的機械負載但具有良好傳導性的材料構成，例如，諸如銅。電連接器18a在內側上成直角向後彎曲，以便將出現的離心力經由絕緣塊25傳遞至延伸輔助邊沿22的內側上。電連接器18a由外終端板24沿軸向方向固定。
[0029]連接器18a，18b藉助於連接器連接26 (圖3)來電連接在延伸輔助邊沿22的內側上。連接器連接26中出現的離心力由延伸輔助邊沿22接受。處於此目的，它們經由更多的絕緣塊沿徑向支承。連接器連接26電連接到柔性過渡件27，柔性過渡件27產生與特定軸饋電器28的接觸。
[0030]軸饋電器28連接到軸Ila中的導體(未示出)，且固定地安裝在異步電機的轉子星(rotor star)的臂上。由於層合轉子疊片芯12在操作期間可膨脹，故軸饋電器28與連接器18a，18b之間需要沿徑向方向的柔性連接。該任務由柔性過渡件27執行。出於此目的，所述過渡件可具有如圖3指出的U形構造。如果需要，則柔性過渡件27還可由獨立疊片構成，以便實現附加的柔性。過渡件27不經歷高機械負載，因為軸饋電器28由轉子星臂承載，且連接器連接26由延伸輔助邊沿22承載。因此，它們可由不可經歷高機械負載但具有良好傳導性的材料構成，例如，諸如銅。
[0031]參考標號列表 10異步電機 11中芯 Ila軸
12轉子疊片芯
13輔助邊沿 14轉子端部繞組
15定子疊片芯
16轉子端部繞組 17滑環
18轉子饋電器(連接器)
18a電連接器 18b機械連接器 19機器軸線 20端部繞組連接 21引出線(至滑環)
22延伸輔助邊沿 23螺栓 24終端板 25絕緣塊 26連接器連接 27過渡件(柔性)
28軸饋電器 29絕緣物。
【權利要求】
1.一種旋轉電機，具體是具有20MVA與500MVA之間的功率範圍的雙饋異步電機(10)，其包括轉子(11，Ila, 12，14)，所述轉子(11，Ila, 12，14)圍繞機器軸線(19)旋轉，由定子(15，16)同心地包繞且包括轉子疊片芯(12)和軸(11a)，所述轉子疊片芯(12)承載轉子繞組，所述轉子繞組布置成進一步在外，且經由連接器(18)連接到滑環(17)，所述滑環(17)布置成在所述軸(Ila)的端部處進一步在內，其特徵在於，所述連接器(18)具有機械連接器(18b)，所述機械連接器(18b)與所述軸(Ila)成直角延伸，以用於吸收因所述離心加速度引起的力，且所述機械連接器(18b)首先連接到所述轉子繞組的轉子端部繞組(14)，且然後支承在所述轉子疊片芯(12)上的輔助邊沿(13，22)上。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機，其特徵在於，所述機械連接器(18b)經由端部繞組連接(20)來連接到所述轉子繞組的轉子端部繞組(14)，並且它們經由延伸輔助邊沿(22)支承在所述輔助邊沿(13)上，所述延伸輔助邊沿(22)使所述輔助邊沿(13)沿軸向方向延伸，優選為由層合疊片構成且形成閉環。
3.根據權利要求1或2所述的旋轉電機，其特徵在於，所述機械連接器(18b)處於與所述端部繞組連接(20)相同的軸向高度。
4.根據權利要求2所述的旋轉電機，其特徵在於，所述機械連接器(18b)沿徑向方向橫穿所述延伸輔助邊沿(22)，所述延伸輔助邊沿經由螺栓(23)連接到所述輔助邊沿(13)，以避免所述機械連接器(18b)中的彎曲應力。
5.根據權利要求1至4中的一項所述的旋轉電機，其特徵在於，所述機械連接器(18b)由可經歷高機械負載的導電材料構成，具體是由鋼構成。
6.根據權利要求5所述的旋轉電機，其特徵在於，所述機械連接器(18b)還電連接到所述轉子端部繞組(14)或所述端部繞組連接(20)。
7.根據權利要求6所述的旋轉電機，其特徵在於，所述機械連接器(18b)通過包繞它們的絕緣物(29)而電絕緣，並且由所述機械連接器(18b)吸收的離心力經由所述連接器(18b)的成直角布置的端部並且經由布置在所述輔助邊沿(13)或所述延伸輔助邊沿(22)的內側上的絕緣塊(25)傳遞到所述輔助邊沿(13)或延伸輔助邊沿(22)。
8.根據權利要求1至7中的一項所述的旋轉電機，其特徵在於，提供附加電連接器(18a)以用於電流的實際傳輸，所述電連接器與所述機械連接器(18b)並聯地電連接。
9.根據權利要求8所述的旋轉電機，其特徵在於，所述電連接器(18a)通到所述輔助邊沿(13)或延伸輔助邊沿(22)外側以用於改善冷卻。
10.根據權利要求8或9所述的旋轉電機，其特徵在於，所述電連接器(18a)由可經歷較低機械負載但具有良好導電性的材料構成，具體是由銅構成。
11.根據權利要求8至10中的一項所述的旋轉電機，其特徵在於，所述電連接器(18a)在內側上成直角向後彎曲，以便將出現的離心力經由絕緣塊(25)傳遞到所述輔助邊沿(13)或延伸輔助邊沿(22)的內側上，並且所述電連接器(18a)由外終端板(24)沿軸向方向固定。
12.根據權利要求8至11中的一項所述的旋轉電機，其特徵在於，所述電連接器(18a)和機械連接器(18b)由連接器連接(26)電連接，並且所述連接器連接(26)電連接到柔性過渡件(27)，所述柔性過渡件(27)產生與布置在所述軸(Ila)上的軸饋電器(28)的接觸。
13.根據權利要求12所述的旋轉電機，其特徵在於，所述柔性過渡件(27)為U形。
14.根據權利要求12所述的旋轉電機，其特徵在於，所述柔性過渡件(27)由獨立疊片構成。
15.根據權利要求12至14中的一項所述的旋轉電機，其特徵在於，所述過渡件(27)由不可經歷高機械負載但具有良好導電性的材料構成，具體是由銅構成。
16.根據權利要求1至15中的一項所述的旋轉電機，其特徵在於，為了避免所述轉子上的不平衡，連接器設在圓周上，所述連接器不具有機械功能或電功能。
【文檔編號】H02K3/51GK104170217SQ201280063441
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2011年12月22日
【發明者】R.N.奧凱, A.施沃裡, H.瓦塞 申請人:阿爾斯通再生能源技術公司