大容量隱極套片式同步發電機的製作方法

2023-05-15 07:05:46 2

專利名稱：大容量隱極套片式同步發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於大型火力發電設備汽輪發電機技術領域，特別是一種大容 量隱極套片式同步發電機。
技術背景目前，國內發電機生產以小型低極數發電機為主，由於這類發電機發電容 量小，能源利用率低，極數低，產出電壓極變率高，越來越不適應現代大型企 業用電及其與外部聯網的要求，目前已逐步向大型高極數發電機方向發展。而 現有技術中的大型發電機，普遍存在以下問題(1)由於大型發電機發電容量大，在運行過程中其定子和轉子繞組、主軸 軸承以及勵磁系統等各部構件發熱量很大， 一旦缺乏可靠有效的冷卻，就容易 因燒損而影響發電質量，甚至造成停機事故，因而有效的冷卻是發電機的主要 輔助功能之一。而在現有的技術中，冷卻器通常設置在主發電機的底部，在發 電機組安裝時，必須在地面以下構築龐大的安裝室，以容納冷卻器及安裝、維 修作業空間，不僅安裝工程複雜，工作量大，周期長，材料消耗高。而且給安 裝調試和使用過程的維修都帶來很大的麻煩。其次，由於冷卻器安裝位置與主 要冷卻部位的定子、轉子距離較遠，導致冷氣傳輸距離遠，壓力及能量損耗較 高，影響冷卻效果。而且冷卻器內通常只有一個換熱器， 一旦出現故障，停機 維修時間長，影響生產效率；其三，發電機轉子作為主要發熱部件，僅靠表面 接觸冷卻空氣，帶走熱量太少，散熱效果差容易導致絕緣失效，運行可靠性差， 尤其是線圈端部，熱能集中，又有護環包復，最容易出現故障；其四，對勵磁 機一般採用暴露式風冷，冷風只能吹到其表面，對勵磁機內部起不到散熱的效果，同時油汙、粉塵容易進入機體內部，導致絕緣失效、短路等事故。現有技 術中雖然對發電機冷卻系統不斷改進，但冷卻效果仍不太理想，例如有的在轉 子線圈底部開設軸向通風槽，但是由於冷卻空氣是從兩端進入槽內，無法流通 循環，難以達到理想的冷卻效果。(2) 發電機機座多採用定子鐵芯與機座為一體結構，氣隙調整非常困難， 主要靠構件加工精度保證，造成加工難度大，組裝的困難，並影響整機性能。 由於此種結構剛性較差，導致發電機振動過大，並容易發熱，無法保證氣隙在 發電機運行過程中的均衡性，並產生振動諧波電壓，對電網形成不良影響。另 外，在機座結構中一般採用分離式軸承座、滾動軸承，安裝佔用軸向空間尺寸 大，密封性差，也影響定子轉軸的剛性。(3) 發電機定子通常採用定子與機座整體連接的內裝壓結構，由於定子鐵 芯與機座連為一體，必須先加工好機座後才能進行定子衝片疊壓，線圈下線等 工作，無法並行作業，導致生產周期長，效率低，而且組裝作業麻煩，費時費 工。其次，採用這種結構，其氣隙必須到使用現場進行安裝調整，發電機需要 分體包裝，分體運輸，運輸的難度和費用都比較高。而且，由於現場調試裝配 條件較差，氣隙一旦調整不好，會導致發電諧波波動大、機體發熱等問題。其 三，為了防止定子線圈端部的鬆動，通常採用連接件將其固定在機座上，在發 電機運行過程中，容易因振動造成線圈的損壞，甚至發生嚴重的短路事故。其 四，定子線圈一般採用整體的銅線，由於鐵芯的齒槽通常比較狹窄，下線和絕 緣包紮非常麻煩，費工費時，效率低。(4) 發電機的轉子軸一般採用整體鍛件切削開槽的方式製作。由於轉子轉 軸為細長結構，因而生產加工周期長，工序多、成本高，製造工藝複雜，而且 材料利用率低。為了提高轉子的散熱性能，有的是在轉子轉軸下線槽的底部設置散熱溝，但由於缺乏徑向通風循環，其內部熱量的排散仍然僅靠傳導方式傳 至轉子表面，散熱性能達不到理想要求。其次，現有技術的轉子通常採用單阻 尼迴路，抗幹擾能力差，在使用外界線網供電勵磁時，由於電壓、電容波動大 而容易發生幹擾。特別是出現陣發性非正常運行狀態時，發電機不能迅速恢復 系統的穩定，影響本機的生產供電質量。(5)目前的無刷勵磁機，通常採用低極數發電機，磁極數僅為4極、6極 或8極。因此，產生的勵磁電流頻率低、電壓極變率高，導致主發電機的發電 質量差。其次，整流機構一般採用由正盤、負盤及中間絕緣隔板組成的雙面安 裝結構，整流效果差，結構不緊湊。另外，現有的勵磁系統中多缺乏有效的冷 卻措施，常常因受溫升影響導致穩定性不好，不能保證勵磁系統正常的運行狀 態，甚至引發故障。(6 )發電機轉子軸電流接地檢測裝置中的集電環通常安裝在發電機軸承與 端蓋之間，並在轉軸上開設徑向引線孔，集電環的體積較大，圓周表面線速度 過高，電刷磨損快，需要經常進行維護檢修、更換電刷。而頻繁的維護檢修， 常常將護罩棄置不用，使集電環裸露在外面，導致構件磨損的加速，特別是當 發電機室外安裝時，雨水、油汙、粉塵容易進入徑向接線孔內，造成引線損壞、 短路等故障，甚至釀成事故。另外，集電環體大笨重，加工製作費工費料，佔 用空間大，維護檢修也不方便。 實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構緊湊、合理、運行可靠，安裝維修簡便， 發電波形優良、穩定，製造、運行成本低，發電效率高的大容量隱極套片式同 步發電機。實現本實用新型的目的所採取的技術方案是該機是由主發電機、冷卻系統、和無刷勵磁機組成,，其中主發電機具有與機座分體套裝連接的定子和通 過端蓋軸承與機座支撐連接的轉子，轉子轉軸的勵端設有由高極數的無刷勵磁 機，並在該系統的尾端裝有接地檢測裝置，冷卻系統由置於主發電機頂部的冷 卻器和由主發電機的定子風路、轉子風路、氣隙風路及勵磁機風路構成的多回 路循環的四風道冷卻路徑組成。所述機座採用箱式結構，其兩側端板內設有用於增強其剛度的加強隔板， 端板與加強隔板之間布設有加強筋板，底部設有帶定子安裝調節孔的底座。所述定子的鐵芯一體帶有用於調整氣隙的定子支座，鐵芯兩端的定子端壓 板與支座固定連接，兩端壓板上布設有多個線圈支架，支架上裝有電流引線柱， 支架與線圈端部通過端箍分組連接，線圈由兩半對接的聚脂亞胺銅扁線繞制而 成。所述定子'支座是由隔板和連接支板構成，連接支板與發電機機座通過緊固 件組裝連接，隔板至少設置兩個以上，並與定子鐵芯的外圓周連接。所述轉子的鐵芯採用分組套片式結構，是由多個轉子衝片分組疊夾套裝在 轉子轉軸上，並通過兩端設置的端壓板及螺杆壓緊，每組轉子衝片之間設有帶 徑向通風道的齒壓板，轉子轉軸上開有軸向通風槽，該槽與齒壓板上的通風道 連通，轉子線圈端部設有帶線圈支架的轉子中心環，並套裝有帶通風孔的轉子 護環。所述轉子鐵芯上設有兩條阻尼迴路， 一條由轉子大齒上的阻尼條與端壓板 連接構成，另一條由轉子護環與槽楔連接構成。所述轉子中心環的線圈支架上布設有多個通風孔，該通風孔與轉子轉軸的 軸向通風槽相連通。所述無刷勵磁機的外部為與主發電機的機座連接的封閉式殼體，殼體頂部設有與主發電機冷卻系統連通的進、出風管道，內部設有與主發電機的轉子轉 軸剛性連接的勵磁主軸，主軸上分別通過連接軸套依次套裝有隨其同步轉動的 冷卻風扇、旋轉整流組件、高極數的勵磁發電機和永磁副勵磁機。所述勵磁發電機採用10極旋轉電樞式三相同步發電機，其旋轉電樞設在轉子上，磁極固定在定子上，並在磁極鐵芯上設有阻尼環。所述永磁副勵磁機採用16極三相同步永磁發電機，該機的永磁磁極固定在 轉子上，極靴通過螺釘固定在連接軸套上。所述旋轉整流組件是由一個旋轉整流盤、12個整流二極體和用於輸出勵磁 電流的正、負極滑環組成，整流二極體單面安裝在旋轉整流盤上，並分別通過 6個橋臂與勵磁發電機聯接，每個橋臂並聯有2個二極體，由此構成三相橋式 整流，集電環直接套裝在勵磁主軸上，並通過導電接線與整流二極體聯接。所述接地檢測裝置是由集電環組件、電刷、接線盒組成，其中，集電環組 件安裝在勵磁機主軸的尾端，外部罩有密閉的防護罩，是由帶有接地環的集電 環支架、通過絕緣件與集電環支架模塑為一體的集電環和安裝在集電環上的導 電接線柱組成，支架的中心部位設有與轉子轉軸中心孔連通的引線通孔，與集 電環和接地環滑動接觸的電刷安裝在一個懸臂支杆上，該支杆固裝在防護罩一 側的端板上，電刷通過導線與防護罩端板外側的接線盒連接。所述冷卻器內設置兩套換熱器組以及分別與換熱器組連通的迴風導流板， 每套換熱器組由兩個相併級連的換熱器組成。所述轉子冷卻風路是由轉子轉軸上開設的軸向通風槽和與之連通的轉子鐵 芯套片之間及轉子線圈端部分別設置的徑向通風道構成。所述定子冷卻風路是由定子線圈端部冷卻區、定子鐵芯上的徑向迴風通道 以及定子端板與定子隔板之間空腔形成的主發電機迴風區構成。所述氣隙冷卻風路是由定子、轉子之間設置的軸向氣隙通道構成，該氣隙 通道分別與轉子的徑向通風道和定子冷卻風路連通。所述勵磁機風路是由與主發電機冷卻風路進風區連通的進、迴風管道和勵 磁發電機兩端與勵磁機殼體之間間隙形成的進、迴風區及勵磁發電機的氣隙通 道構成。按照上述製成大容量隱極套片式同步發電機，其有益效果為 (1)該發電機採用定子與機座分體式結構，能夠方便快捷地進行定子線圈 的下線和氣隙的調整，保證氣隙同心的精度，並可降低各部構件的製作精度和 整體安裝調整的難度，縮短生產周期，而且安裝調試均可在出廠前完成，從而 能夠實現整體運輸、整體安裝，大大縮短現場安裝調試周期，節省安裝、運輸 費用。(2) 主發電機採用四路循環冷卻路徑，並在轉子轉軸、轉子鐵芯及轉子線 圈端部分別開設有軸向和徑向通風道，使發電機內各部風量分配合理，能有效 地控制定子、轉子的溫升，使主發電機各部構件均能得到理想的冷卻，從而可 有效地消除發電機因發熱而導致的各種運行故障，大大提高發電機的發電效率。 同時，對勵磁機進行封閉式循環冷卻，既能收到良好的散熱效果，又能避免油 汙、粉塵的侵入，有效地保護勵磁系統的正常運行，延長勵磁機的使用壽命。(3) 冷卻器採用頂置結構，安裝維修方便，使用現場無須構築龐大的沉坑 基礎，可節省大量的安裝費用，縮短安裝周期；而且換熱器採用兩組級聯結構， 可大大增強冷卻系統的運行可靠性和安全性，即便在部分換熱器出現故障失效 或維修的情況下，仍能保障發電機在66%的低負荷狀態下運行，能有效地避免 停機故障的發生。(4) 在轉子上設置了兩條阻尼迴路，從而可保證發電機始終處於良好的運行狀態，提高產電質量及發電機運行的可靠性和穩定性。(5) 發電機無刷勵磁機中勵磁機和永磁機均選擇配置高極數三相交流同步 發電機，頻率高，響應快，而且冷卻系統完善可靠，能夠為主發電機提供諧波 理想的勵磁電流，而且具有運行可靠、設計合理、功能完備、結構緊湊、使用 壽命長、安裝維護方便等優點。(6) 發電機的接地檢測裝置設置在勵磁機主軸的尾端，而且整個集電環的 絕緣採用模塑料澆注而成，大大減小了集電環的佔用空間，降低了製作成本， 維修更加方便，而且也有利於改善發電機整體的密封。(7) 該發電機具有整體設計合理，結構緊湊，各部功能齊備完善，運行性 能可靠，生產的電壓、電流品質優良，安裝維修方便，生產、安裝效率高、周 期短，製造、安裝成本低等優點。


圖1是本實用新型的結構示意圖； 圖2是圖1中機座的結構示意圖； 圖3是主發電機定子的結構示意圖； 圖4是主發電機轉子的結構示意圖；圖5是圖4中B的局部放大圖； 圖6是圖4中A-A的剖視圖；圖7是本實用新型的無刷勵磁機的結構示意圖； 圖8是圖7中I的局部放大圖；圖9是本實用新型的接地檢測裝置結構示意圖。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型的大容量隱極套片式同步發電機，是由主發電機I 、冷卻系統n、無刷勵磁機m和接地檢測裝置iv組成。其中主發電機I具有與箱式機座1分體套裝連接的定子3和通過端蓋軸承2支撐連接在機座1中心部 位的轉子4。發電機的冷卻系統由用於換熱的冷卻器5與主發電機冷卻風路及 勵磁機冷卻風路構成，其中冷卻器5置於箱式機座1的頂部，以便於安裝維修， 也可省去在地面以下構築龐大的基礎安裝室，使發電機整機結構更加緊湊，並 可縮短冷卻空氣的輸送距離，減少輸送過程的壓力和能量損耗。為了增強換熱 系統的運行可靠性，冷卻器5內裝有兩套換熱器組5-1和分別與兩組換熱器連 通的人字形迴風導流板5-2，每套換熱器組5-1由兩個相併級連的換熱器組成， 當兩套換熱器組5-1中有一個換熱器發生故障，發電機仍然能夠在帶66%以上 負荷的狀況下正常運行，可減少維修時的停機損失。迴風導流板5-2的設置， 可使迴風通道1-3的攜熱空氣的流動處於穩流狀態，避免形成渦流或循環死角。 冷卻器5內的冷卻空氣分別通過進、迴風通道1-2、 1-3與主發電機的進風區fl 和迴風區f2連通。主發電機冷卻風路包括由定子端板3-6與機座兩端加強隔板1-2之間空隙 形成的兩個進風區fl、定子隔板3-4之間與機座1內壁圍成的迴風區G以及定 子風路、轉子風路和氣隙風路。冷卻器5內的冷卻空氣在轉子風扇4-5的引力 作用下由冷卻器5與機座1頂部的進風通道口 1-3進入進風區fl後分別進入各 風路。結合圖l，參看圖2，發電機機座1採用箱式結構，以便作為頂部冷卻器5 的支撐。為了增強主發電機整體的剛性，減小振動，在機座1兩端板1-1的內 側設有與端板平行的加強隔板1-2，端板1-1與加強隔板l-2之間布設有多個加 強筋板1-3 。機座1底部用於支撐和安裝定子3的底座1-4上設有十字長槽調節 孔1-5，用於安裝時調整定子3的左右前後位置，並通過增減墊片調整定子3安裝的高低位置，由此對定子3和轉子4之間的氣隙進行調整，使主發電機I 的組裝方便快捷，也可大大降低對各部構件加工精度的要求，提高生產效率， 減少生產成本。結合圖l、圖2，參看圖3，主發電機的定子3包括定子鐵芯3-l、定子線 圈3-2和定子支座，其中，定子鐵芯3-l由多個分組排列並穿裝在鴿尾支持筋 3-3上的扇形衝片組成，各扇形衝片組之間設置的間隙構成用於冷卻降溫的回 風通道，定子支座上設有隔板3-4和連接支板3-5，定子鐵芯穿裝在隔板3-4內， 並焊接連接為一體，兩端壓板3-6及隔板3-4與發電機機座1之間圍成的空腔 構成與定子鐵芯3-1的徑向迴風通道連通的主發電機I的冷卻迴風風區f2;連 接支板3-5用於和發電機機座1的底座1-4連接，在發電機組裝時，可將定子3 整體穿裝在機座1的箱體內，連接支板3-5採用緊固件與機座底座1-4連接， 並通過底座1-4上開設的十字滑槽1-5及調節墊片進行定子3安裝位置的上下、 左右、前後六個方位的調整，由此可靠地保證定子3的精確安裝位置和氣隙的 同心度。定子鐵芯3-1兩端的定子端壓板3-6與連接支板3-5固定連接，兩端 壓板3-6的外端面均布有多個線圈支架3-7，該線圈支架3-7與定子線圈3-2端 部通過端箍3-8分組連接，並用滌玻繩綁紮牢固。這樣，在發電機運行過程中， 線圈支架3-7及定子線圈3-2隨定子一體振動，線圈3-2既不會鬆脫，也不會 損壞，同時可以改善定子線圈3-2端部的冷卻效果。根據定子線圈3-2電流引 出線的需要，在定子端壓板3-6 —端的線圈支架3-7上裝有絕緣件3-9和引線 柱3-10。定子線圈3-2採用兩半扣合的聚脂亞胺銅扁線繞制，能夠大大降低下 線和絕緣包紮的難度，節省作業時間。採用這種定子結構，可在出廠前進行發 電機的總裝，並調整好氣隙，進行整機運輸、整機安裝，無須到現場再進行氣 隙調整，能夠有效地縮短現場安裝周期。定子冷卻風路包括定子線圈端部冷卻區f3、定子鐵芯3-l的徑向冷卻風道及與氣隙冷卻風路共用的氣隙通道，進風 區fl的冷卻空氣在轉子風扇4-5的離心作用下進入定子線圈3-2端部的後側， 對定子線圈3-2端部冷卻後進入與氣隙冷卻風路匯合，並經定子鐵芯3-1的徑 向迴風通道流入迴風區f2，通過機座1頂部的迴風通道口 1-4流入冷卻器5， 從而對定子線圈3-2端部、定子鐵芯3-1的內表面、轉子4的外表面以及定子 線圈3-2、定子鐵芯3-l的衝片進行有效的冷卻。結合圖l，參看圖4、圖5、圖6，本實用新型的轉子4採用分組套片式結 構，該結構是由多個轉子衝片4-3分組疊夾套裝在轉子轉軸4-1上構成轉子鐵 芯，各組衝片之間均夾裝有帶多個徑向通風道的齒壓板4-11，鐵芯的兩端通過 轉子壓板4-6及螺杆4-7壓緊。轉子轉軸4-^上開有軸向通風槽4，12，並與齒 壓板4-ll上的通風道連通。在發電機運行過程中，冷卻氣體由該軸向通風槽兩 端進入，經齒壓板4-11的通風道流入氣隙，並由定子3的徑向迴風通道回至冷 卻器5中，可使轉子線圈4-2及衝片4-3都能收到良好的通風散熱效果。在轉 子中心環4_8上帶有線圈支架4_9，將轉子線圈4-2端部牢固地夾持在支架4-9與護環4-4之間，可有效地保護轉子線圈44不致損壞，也增強了轉子運轉的 平穩性。轉子端部是熱量較為集中的部位，因此在轉子護環4-4和中心環4-8 的線圈支架4-9上均對應布置有多個與轉軸4-1的軸向通風槽4-12相連通的通 風孔4-4a、 4-10，並與線圈中間的縫隙形成徑向通風道，可使進風區fl的冷卻 氣體在轉子旋轉離心力的作用下，首先通過轉子轉軸4-l的軸向通風槽4-12及 轉子護環4-4、線圈支架4-9上的通風孔4-10對轉子端部進行有效的冷卻。在 轉子上設置有兩條阻尼迴路，其中一條由穿裝在轉子大齒上的阻尼條4-13與轉 子端壓板4-6構成，另一條由轉子護環4-4與轉子槽楔(圖中未示)連接構成。 這樣，在由隨機因素而出現電流的暫時性跳動時，能夠靠轉子自身的阻抗作用降低波動影響，並使發電機運行迅速恢復正常。另外，為了增強風扇4-5運行 中的剛性，轉子風扇4-5直接安裝在轉子中心環4-8上，同時也使結構更加緊 湊。轉子冷卻風路包括由轉軸上的軸向通風槽4-12、轉子鐵芯中齒壓板4-11 上的徑向通風道構成的轉子鐵心及轉子線圈4-2中部的冷卻風道和由護環4-4 及線圈支架4-9上的通風孔4-10形成的轉子線圈4-2端部冷卻風道。發電機運 行過程中，在轉子旋轉離心力的作用下，冷卻空氣由進風區fl進入轉子轉軸的 軸向通風槽4-12，並分別通過兩個徑向通風道對轉子鐵芯的衝片4-3、轉子線 圈4-3及其端部進行冷卻，然後匯入氣隙風路。參看圖7、圖8，本實用新型的無刷勵磁機III是由勵磁機殼體5-1、勵磁主 軸5-2、勵磁發電機5-4、永磁副勵磁機5-6、冷卻風扇5-3、旋轉整流盤組件 5-5組成。為了提供良好的通風冷卻條件，有效地避免各構件損害而出現故障， 勵磁機殼體5-1採用密封的箱式結構，該殼體連接在主發電機機座的勵磁端， 其頂部設有與主發電機冷卻系統的進風區f 1連通的進、出風管道5-7、 5-8，可 保證冷卻空氣的清潔。同時，對勵磁系統冷卻後的熱空氣進入主發電機冷卻系 統再循環利用，以收到較好的節能效果。勵磁機殼體5-l的內部設有勵磁主軸 5-2，並與主發電機轉子轉軸4-1剛性連接，使整機結構更加緊湊。冷卻風扇 5-3、勵磁發電機5-4、旋轉整流組件5-5和永磁副勵磁機5-6分別通過連接套 依次套裝在勵磁主軸5-2上，均隨主發電機的轉子轉軸4-1同步旋轉。為了提 高勵磁電壓的頻率和響應速度，給主發電機提供諧波理想的勵磁電流，勵磁發 電機採用IO極旋轉電樞式三相同步發電機，其磁極設在定子上，電樞設在轉子 上，並在定子的磁極鐵芯上裝有阻尼環，用於消除勵磁磁通的波動，並由此保 證勵磁電流波形的穩定性。為保證勵磁電流具有良好的諧波波形，同時使勵磁機結構更加緊湊，旋轉整流組件5-5採用單盤安裝及配套滑環輸出電流的結構， 它是由旋轉整流盤5-5a、整流二極體5-5b和用於輸出勵磁電流的正、負極滑環 5-5d組成，其中由12個整流二極體5-5b單面安裝在旋轉整流盤5-5a上，並分 別通過6個橋臂5-5c與勵磁發電機5-4聯接，每個橋臂5-5c並聯有2個整流二 極管5-5b，由此構成三相橋式整流，滑環5-5d直接套裝在勵磁主軸5-2上，並 通過導線與整流二極體5-5b聯接。本勵磁系統配置的永磁副勵磁機5-6採用16極三相同步永磁發電機，用 於該勵磁發電機提供高頻率、諧波理想的激磁電壓。其磁極固定在轉子上，極 身採用矯頑力強、不退磁的永久磁鋼製成，極靴用鋼板製成，極靴通過螺釘固 定在軸套上。其轉子與勵磁發電機及主發電機同軸旋轉，從而使發電機組整機 成為一個全封閉的自運行系統，可通過各部構件協同配合，保證整機運行的理 想效果。用於冷風循環的冷卻風扇5-3採用離心風扇，通過該風扇的引力作用， 冷卻空氣由進風管道5-8進入勵磁機殼體5-1，對勵磁發電機5-4、旋轉整流 組件5-5及永磁副勵磁機5-6進行冷卻後，從另一側的出風管道5-7排出，能 可靠地保證勵磁發電機的正常運行。勵磁機風路是由與主發電機冷卻風路進風 區fl連通的進、迴風管道5-7、 5-8和勵磁發電機5-4兩端與勵磁機殼體5-l 之間間隙形成的進、迴風區及勵磁發電機5-4的氣隙通道構成。在勵磁機冷卻 風扇5-3的引力作用下，對勵磁發電機5-4、旋轉整流盤5-5及永磁副勵磁機 5-6進行有效的冷卻，冷卻後的攜熱空氣經迴風管道流入主發電機的進風區， 並用於主發電機冷卻風路循環的再次利用。參看圖9，本實用新型的接地檢測裝置IV由集電環支架6-1、絕緣件6-2、 集電環6-3、導電接線柱6-4、電刷6-10、防護罩6-12、接線盒6-9組成，其中， 集電環6-1支架安裝在勵磁機主軸5-2的尾端，並通過環氧樹脂絕緣件6-2與集電環6-3模塑為牢固的整體結構，不但能夠大大減小集電環6-3的整體結構， 同時又可保證集電環6-3與轉子轉軸4-1及勵磁機主軸5-2的同心度，實現其 高速旋轉的平穩，減少電刷6-10的磨損。集電環支架6-1上帶有軸電流接地環， 並設有與轉子轉軸4-1及勵磁機主軸5-2中心孔連通的引線通孔6-5，其尾端安 裝有與之絕緣的導電接線柱6-4，轉子線圈4-2的引出線穿過轉子轉軸4-1的中 心孔及集電環支架6-1上的引線通孔6-5，並通過導電接線柱6-4與集電環6-3 聯接，將轉子線圈4-2的激磁電流引至集電環6-3上。與集電環6-3和接地環 滑動接觸的電刷6-10安裝在一個懸臂支杆6-11上，該支杆固裝在防護罩側板 6-6上，用於引出電流的電刷6-10通過導線與防護罩側板6-6外的接線盒6-9 連接。其電刷6-10上的導線穿過防護罩側板6-6上的通孔與接線盒6-9內的接 線柱6-8對應聯接，並由接線盒6-9的穿線孔6-7引出與外部的檢測控制櫃中 的電器元件相聯接，其中由接地環引出的電流一方面用於檢測軸電流及轉子線 圈電流的波動情況，另一方面通過檢測控制櫃後接地，將發電機轉軸的感應軸 電流引至地下，以避免造成短路等故障。防護罩6-12上設有用透明蓋板密封的 觀察窗口，運行過程中可直接監視集電環6-3和電刷6-10的運行情況，維修或 更換電刷6-10時也可打開蓋板進行操作，既可減少防護罩6-12整體拆裝頻次， 也可有效地防止雜物、灰塵及水、油的侵入，保證發電機的正常運行，防護罩 6-12也可整體用透明材料製成。該接地檢測裝置安裝在勵磁機主軸5-2尾端， 整個集電環的絕緣採用模塑料澆注而成，結構小巧，不僅製作成本可大大降低， 而且也有利於改善發電機整體的密封，尤其是集電環6-3直徑的減小，可大大 降低其圓周運動的線速度，由此減少電刷磨損消耗及維護費用50%以上。另外， 電信號從轉子轉軸4-1及勵磁機主軸5-2的中心孔引出，無需在軸的徑向開引 線孔，可保證勵磁機主軸5-2的強度及其高速旋轉的平穩性。
權利要求1、一種大容量隱極套片式同步發電機，是由主發電機、冷卻系統和無刷勵磁機組成，其特徵在於主發電機具有與機座分體套裝連接的定子和通過端蓋軸承與機座支撐連接的轉子，轉子轉軸的勵端設有由高極數的無刷勵磁機，並在該系統的尾端裝有接地檢測裝置，冷卻系統由置於主發電機頂部的冷卻器和由主發電機的定子風路、轉子風路、氣隙風路及勵磁機風路構成的多迴路循環的四風道冷卻路徑組成。
2、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所 述機座採用箱式結構，其兩側端板內設有用於增強其剛度的加強隔板，端板與 加強隔板之間布設有加強筋板，底部設有帶定子安裝調節孔的底座。
3、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所 述定子的鐵芯一體帶有用於調整氣隙的定子支座，鐵芯兩端的定子端壓板與支 座固定連接，兩端壓板上布設有多個線圈支架，支架上裝有電流引線柱，支架 與線圈端部通過端箍分組連接，線圈由兩半對接的聚脂亞胺銅扁線繞制而成。
4、 根據權利要求3所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所 述定子支座是由隔板和連接支板構成，連接支板與發電機機座通過緊固件組裝 連接，隔板至少設置兩個以上，並與定子鐵芯的外圓周連接。
5、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於-所述轉子的鐵芯採用分組套片式結構，是由多個轉子衝片分組疊夾套裝在轉子 轉軸上，並通過兩端設置的端壓板及螺杆壓緊，每組轉子衝片之間設有帶徑向 通風道的齒壓板，轉子轉軸上開有軸向通風槽，該槽與齒壓板上的通風道連通， 轉子線圈端部設有帶線圈支架的轉子中心環，並套裝有帶通風孔的轉子護環。
6、 根據權利要求5所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所述轉子鐵芯上設有兩條阻尼迴路， 一條由轉子大齒上的阻尼條與端壓板連接 構成，另一條由轉子護環與槽楔連接構成。
7、 根據權利要求5所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所 述轉子中心環的線圈支架上布設有多個通風孔，該通風孔與轉子轉軸的軸向通 風槽相連通。所述定子線圈由兩半對接的聚脂亞胺銅扁線纏繞構成。
8、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所 述無刷勵磁機的外部為與主發電機的機座連接的封閉式殼體，殼體頂部設有與 主發電機冷卻系統連通的進、出風管道，內部設有與主發電機的轉子轉軸剛性 連接的勵磁主軸，主軸上分別通過連接軸套依次套裝有隨其同步轉動的冷卻風 扇、旋轉整流組件、高極數的勵磁發電機和永磁副勵磁機。
9、 根據權利要求8所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所 述勵磁發電機採用IO極旋轉電樞式三相同步發電機，其旋轉電樞設在轉子上， 磁極固定在定子上，並在磁極鐵芯上設有阻尼環。
10、 根據權利要求8所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所述永磁副勵磁機採用16極三相同步永磁發電機，該機的永磁磁極固定在轉子上，極靴通過螺釘固定在連接軸套上。
11、 根據權利要求8所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於所述旋轉整流組件是由一個旋轉整流盤、12個整流二極體和用於輸出勵磁電流 的正、負極滑環組成，整流二極體單面安裝在旋轉整流盤上，並分別通過6個 橋臂與勵磁發電機聯接，每個橋臂並聯有2個二極體，由此構成三相橋式整流， 集電環直接套裝在勵磁主軸上，並通過導電接線與整流二極體聯接。
12、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於 所述接地檢測裝置是由集電環組件、電刷、接線盒組成，其中，集電環組件安裝在勵磁機主軸的尾端，外部罩有密閉的防護罩，是由帶有接地環的集電環支 架、通過絕緣件與集電環支架模塑為一體的集電環和安裝在集電環上的導電接 線柱組成，支架的中心部位設有與轉子轉軸中心孔連通的引線通孔，與集電環 和接地環滑動接觸的電刷安裝在一個懸臂支杆上，該支杆固裝在防護罩一側的 端板上，電刷通過導線與防護罩端板外側的接線盒連接。
13、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於 所述冷卻器內設置兩套換熱器組以及分別與換熱器組連通的迴風導流板，每套 換熱器組由兩個相併級連的換熱器組成。
14、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於 所述轉子冷卻風路是由轉子轉軸上開設的軸向通風槽和與之連通的轉子鐵芯套 片之間及轉子線圈端部分別設置的徑向通風道構成。
15、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於 所述定子冷卻風路是由定子線圈端部冷卻區、定子鐵芯上的徑向迴風通道以及 定子端板與定子隔板之間空腔形成的主發電機迴風區構成。
16、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於 所述氣隙冷卻風路是由定子、轉子之間設置的軸向氣隙通道構成，該氣隙通道 分別與轉子的徑向通風道和定子冷卻風路連通。
17、 根據權利要求1所述的大容量隱極套片式同步發電機，其特徵在於 所述勵磁機風路是由與主發電機冷卻風路進風區連通的進、迴風管道和勵磁發 電機兩端與勵磁機殼體之間間隙形成的進、迴風區及勵磁發電機的氣隙通道構 成。
專利摘要本實用新型涉及一種大容量隱極套片式同步發電機，其主要特點是主發電機具有與機座分體套裝連接的定子和通過端蓋軸承與機座支撐連接的轉子，轉子轉軸的勵端設有由高極數的無刷勵磁機，並在該系統的尾端裝有接地檢測裝置，冷卻系統由置於主發電機頂部的冷卻器和由主發電機的定子風路、轉子風路、氣隙風路及勵磁機風路構成的多迴路循環的四風道冷卻路徑組成。該發電機具有整體設計合理，結構緊湊，各部功能齊備完善，安裝維修方便，運行性能可靠，生產的電壓、電流品質優良，節省製造成本等優點。
文檔編號H02K19/36GK201091058SQ200720092088
公開日2008年7月23日 申請日期2007年10月8日 優先權日2007年10月8日
發明者吳宣東, 杜學明, 白雙建, 芝 靳, 魏華鈞 申請人:南陽防爆集團有限公司