帶激磁繞組直接氣冷的透平發電機轉子的製作方法

2023-05-01 19:49:16 2

專利名稱：帶激磁繞組直接氣冷的透平發電機轉子的製作方法
技術領域：
本發明涉及帶激磁繞組直接氣冷的透平發電機轉子，激磁繞組導線排列在轉子的轉子體縱向槽內，向這些線槽由槽蓋斜鐵封罩，在槽底和位於其上方的激磁繞組導線之間裝有絕緣條。
此種類型轉子在，例如US-A-4，152，610中有所披露。
激磁繞組直接冷卻的各種不同方法已先後被開發出來a)冷卻氣在轉子繞組的繞組懸伸部分的下方進入並在轉子體起始端分為兩股流。一部分冷卻氣流經繞組懸伸部分的導線並通過特定開口離開繞組懸伸區，這些開口排布在轉子體上的極區。然而氣流的主要部分則進入沿轉子體園周、由空心導線構成的激磁繞組，並從轉子體中心流出(US-A-4，634，910)。
b)冷卻氣在激磁繞組下面沿線槽內一種特別溝道(鍵槽或底槽)被送入導線。沿軸向看氣體從若干點處流出(US-A-3，119，033或者05A-4，152，610)。
c)方法a)、b)相結合的方法。在這種情況下，激磁導線部分的供氣藉助鍵槽或底槽在轉子芯實現，而兩端部分的供氣則直接來自繞組懸伸區域。
在所有已知變換方案中，重要的是，激磁繞組導線應牢固地固定在轉子線槽內，為此，通常依靠槽蓋斜鐵來達到。在運轉中，激磁導線靠離心力的作用而緊靠著槽蓋斜鐵並從而在軸向亦得到固定。然而，在離心力作用情況以及在運轉中，落位現象導致導線組件內鬆動。這可能導致在激磁導線與槽或斜鐵間，在運轉中斷後，例如當出現機器反轉或重新啟動時，發生相對運動。由於這樣的原因，在線槽斜鐵與繞組之間用預應力方式設置了回復性彈性中間層。在不帶鍵槽的轉子的情況下，回復性彈性中間層，一般稱做波紋彈簧，也用於槽底處。這種中間層必須至少有一點是固定的，通常在沿線槽縱向轉子體的端部。雖然在線槽斜鐵下面回復性彈性中間層的軸向固定不會有問題，但在帶有鍵槽轉子的情況下，把上述中間層固定在槽底的設計就比較困難，而且對應元件還不得阻塞鍵槽的橫斷面。由於製造的原因和/或強度的原因，不能在線槽內增設孔或者類似的構造。
故而，本發明的一個目的在於提供本說明一開始所描述的新型轉子，其激磁繞組通過簡單的防軸向相對運動而固定，且為此目的而採用的固定方法既不有損轉子強度又不阻礙冷卻氣體的流動。
根據本發明，該目的的達到在於，在上述絕緣條和上述激磁繞組導線之間提供一平行條狀回復性彈性中間層，該中間層自轉子體的一端開始沿轉子體中心線方向延伸，而且還在於，該回復性彈性中間層具有一對向下彎曲的突出部分，嵌入絕緣條的橫向切口中。
本發明的優點可從這樣的事實看出回復性彈性中間層的軸向固定可以用簡單方法達到，此種固定方法能承受所有操作應力，製作費用低廉，且不阻礙冷卻氣通道。此法用於冷卻方法極不相同之轉子，但是尤其適用於帶鍵槽的轉子。
本發明示範性實例及由此能達到的優點將在下面結合附圖加以解釋。
隨著結合附圖參考下面的詳細說明從而對本發明有了較深理解，人們能容易地獲得對本發明及其帶來的諸多優點更為全面的認識，其中

圖1表示一個透平發電機轉子的局部、簡化、縱向剖面，旨在解釋冷卻氣的供給;
圖2表示圖1所示轉子沿其AA線的橫剖面;
圖3表示圖1所示轉子沿其BB線的橫剖面;
圖4表示圖1所示轉子沿其CC線的橫剖面;
圖5表示圖4的放大詳圖;
圖6表示位於槽底的絕緣條以及一個波紋彈簧，在取出激磁導線後的平面圖;
圖7表示該絕緣條以及波紋彈簧的側視圖。
現在看附圖，其中相同數碼在幾個視圖中標明相同的或對應的零件，在圖1及圖2所示透平發電機轉子通過中心斷面的局部、簡化、縱向剖面圖中，完全由空心導線1做成的激磁繞組，排布在轉子體3的線槽2內。為說明清楚起見，在本例子裡僅表示出4根空心導線即1a、1b、1c、1d，沿經向逐層排列。線槽2由線槽斜鐵4封罩。在頂層空心導線1a與線槽斜鐵4之間有一層斜鐵墊層5，由絕緣材料構成。該斜鐵墊層本身可以是回復性彈性體。但是它也可以由一條絕緣材料和一個單獨的回覆性彈性條，例如波紋彈簧，構成。
在線槽底有一絕緣條6。該絕緣條6沿整個槽寬充填於槽2內，且其底面與線槽形狀相吻合。填充條7，位於絕緣條6與底層空心導線1d之間，其作用將在稍後解釋。
在按照詳圖3的通過端部轉子截面的橫剖面圖中，用被紋彈簧8代替填充條7。在此端部剖面圖中，線槽2具有一個溝渠狀下凹部分、一個鍵槽或底槽9。從園周方向看，該下凹部分比容納空心導線1的線槽2窄。它由轉子體始端(在圖1中看不到)大約延伸整個轉子體長度的1/4至1/3，然後終止。為表示清楚起見，在圖1至圖3中，絕緣條6、填充條7和波紋彈簧8均用粗線表示，旨在強調。
螺栓10由絕緣材料構成，它貫通所有空心導線、線槽斜鐵及中間層並在內端插入轉子體，它是沿轉子中心線排列的。這個螺栓用於線槽組件的軸向固定。
激磁繞組按照文章開頭所說的冷卻氣供給方法冷卻且屬於方法c)。
第一股冷卻氣流11從(圖中未表示)轉子繞組懸伸區通過橫向槽(同樣未表示)送入空心導線1a至1d，進而經過經向的第一組通道12a、12b、12c、12d沿特定的軸向長度分布，上述通道還穿過斜鐵墊層5和線槽斜鐵4而排至外部。這些第一組徑向通道由空心導線1a至1d內的通孔所構成。在這種情況下，通道12a被分配給空心導線1a，通道12b給空心導線1b，通道12c給空心導線1c，而通道12d給空心導線1d。
通過衝壓空心導線1a……1d而形成的第一組阻塞點13a、13b、13c和13d，從冷卻氣流向方向看去，位於第一組徑向通道12a…12d的後面。第二組阻塞點14a、14b、14c分別設在空心導線1a、1b和1c中，從冷卻氣流動方向看去，在徑向通道12d後面。這些第二組阻塞點與空心導線1d中的阻塞點13d一起造成第一股冷卻氣流，在其最後一段從轉子流出，而不與下面將要說明的第二冷卻氣流11′相混合，後者是經鍵槽9被供入轉子中段的。
第二股冷卻氣流11′從鍵槽9進入第二徑向通道15a、15b、15c、15d，此間既通過絕緣條6、填充條7內的孔，也通過空心導線1a-1d內的孔，繼而進入各個空心導線。在這種情況下，通道15a直延伸到空心導線1a，而通道15b僅伸到空心導線1b，通道15c到空心導線1c，通道15d僅到空心導線1d。進而，為避免各個分氣流混合，分別在空心導線1b、1c、1d內設置第三組阻塞點16b、16c、16d。
空心導線1a至1d內的各分氣流在靠近轉子體中心(螺栓10)處通過第三組徑向通道17a、17b、17c、17d流失到外部。這些第三組徑向通道同樣是由在空心導線內、斜鐵墊層5及線槽斜鐵4中沿徑向開的孔而形成的。第四組阻塞點18a、18b、18c和螺栓10在此種情況下起著保證冷卻氣體在轉子體中心內按一定順序排出的作用。
圖3到圖7則表示波紋彈簧8是如何在鍵槽9上方線槽底部沿軸向固定的詳圖。為此目的，絕緣條6具有兩個橫向缺口19，其深度大致相當於絕緣條6的厚度，開在轉子體端(圖1中右手圖邊處)附近，相對其縱向軸線呈對稱。代替缺口19，也可只開一個長度適當的狹縫。波紋彈簧8用彈簧鋼製成。且由波紋狀平行條構成。該波形條的長度方向為連貫的。在絕緣條6的缺口19附近，該條兩側各有一垂邊20，朝下彎曲，其析邊在圖6中的標號為21。該垂邊的寬度大致等於絕緣條厚度，這就是說它向下不超出絕緣條6。
為簡化組裝，可用浸漬合成樹脂的玻璃纖維做成的薄包紮帶22繞著波紋彈簧8和絕緣條在缺口19部位扎住，正如圖7中虛線所示。在波紋彈簧8和底層空心導線1d之間的墊層23可防止損傷空心導線絕緣層24。
絕緣條6沿軸向的固定，除依靠螺栓10外，還依靠絕級條6底面的特定形狀與線槽底的幾何形狀互相吻合。而波紋彈簧8的垂邊20嵌入上述缺口19中又使波紋彈簧8相對於絕緣條6的軸向位置固定，並從而也就使波紋彈簧相對於線槽以及相對於激磁繞組的位置得到固定。這樣一來，僅僅在轉子體端部進行這種固定已滿足需要。需要時，也可設置一對以上的缺口19及相關的垂邊20。如果這樣做時，這些必須沿線槽縱向彼此靠緊設置，以便使波紋彈簧8可以伸長。
已發現，只在轉子體的兩端設置波紋彈簧8(如圖1所表示)已足夠了，也就是說在轉子體端部與第二組阻塞點14a…之間這一段沒有徑向通道貫穿波紋彈簧，也不會有妨礙其功能的區域。
當然，本發明不局限於具有如圖所示冷卻布局以及具有由空心激磁導線構成激磁繞組且氣流基本上沿其縱向流過的轉子。它也可以用於不帶鍵槽的轉子，也就是如EP-B-O173 877所公開的那類轉子。此外，回復性彈性中間層可以是除波紋彈簧之外的形式。
當我們看一下本文開頭提到的US-A-4，152，610的圖1時就會明白，絕緣條6也在其中用作線槽底絕緣。在已知激磁繞組情況下，儘管在底層激磁導線絕緣條之間沒有回覆性彈性元件，而且直接氣冷也是按不同的方式完成的，按照本發明置於絕緣條6上的波紋彈簧8的固定方式也依然可被應用在此種布置的情況中，而不偏離本發明所涵蓋的範圍。
雖然，從上述介紹來看，可能有許多本發明的修改或變形。因而，應當理解，在所附權利要求範圍之內，本發明可以按照不同於所描述的具體做法來實施。
代號說明
1a…空心導線2轉子體內線槽3轉子體4線槽斜鐵5斜鐵墊層6絕緣條7填充條8波紋彈簧9鍵槽10緊固螺栓11第一冷卻氣流12a…第一組徑向通道13a…第一組阻塞點14a…第二組阻塞點15a…第二組徑向通道16a…第三組阻塞點17a…第三組徑向通道18a…第四組阻塞點19絕緣條橫向缺口20波紋彈簧垂邊21波紋彈簧的折邊22玻璃纖維包紮帶23墊層24空心導線絕緣層
權利要求
1.一種具有激磁繞組直接氣冷的透平發電機轉子，該激磁繞組導線排列在轉子的轉子體縱向線槽內且該線槽藉助線槽斜鐵封蓋，並且在線槽底和位於其上的激磁繞組導線之間設有絕緣條，其中，在上述絕緣條和上述激磁繞組導線之間設有一回復性彈性中間層，呈平行條狀，較好為一波紋彈簧，該中間層從轉子體一端開始沿轉子體中心方向延伸，而其中回復性彈性中間層具有一對向下彎曲的突出部分嵌入絕緣條的橫向切口內。
2.如權利要求1的轉子，其中，突出部分是由把一個與回復性彈性中間層總長度相比較短的邊緣塊扳彎而形成的。
3.如權利要求1或2的轉子，其中朝下的突出部分的徑向高度大致相當於絕緣條厚度。
4.如權利要求1至3中之一的轉子，其中在具有鍵槽轉子的情況下，在缺口區內絕緣條寬度大致相當於鍵槽的槽寬。
5.如權利要求1至4中之一的轉子，其中在缺口區設有包紮帶，該包紮帶圍著絕緣條和回復性彈性中間層纏繞。
全文摘要
在帶有激磁繞組(1a…)直接氣冷透平發電機轉子的情況下，在線槽底和位於其上的激磁繞組導線(1d)之間設有絕緣條(6)。為了補償激磁繞組落位現象，在該絕緣條(6)和上述激磁繞組導線(1d)之間設有波紋彈簧(8)形式的回覆性彈性中間層。該波紋彈簧(8)自轉子體一端開始沿轉子體中心方向延伸。為了軸向固定該波紋彈簧又不阻塞鍵槽(9)的橫截面，波紋彈簧具有一對突出部(20)朝下彎曲並且嵌入絕緣條(6)的橫向缺口(19)內。
文檔編號H02K3/48GK1108014SQ9411820
公開日1995年9月6日 申請日期1994年11月4日 優先權日1993年11月4日
發明者J·克萊恩堡格, H·齊默曼 申請人:Abb管理有限公司