CN101610008B - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种具有如下特征的转子铁芯的旋转电机，该转子铁芯即使在运转时分段铁芯的圆周方向端部向外径侧移位，在槽内也不会产生狭窄部分。本发明的结构特征是，将分段铁芯9(9A～9C)、10(10A～10)的圆周方向端部附近的槽(16)做成比分段铁芯的圆周方向中间部分的槽(11、11A)更大。通过采用这种结构，假如在运转时分段铁芯的圆周方向端部向外径侧移位，做成较大的槽(16)也不会突出到形成于在轴向邻接的分段铁芯的圆周方向中间部分的槽(11、11A)内，因此，在轴向的长槽内不会产生狭窄部分。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及立式的水轮发电机和卧式的大型发电机等的旋转电机，尤其涉及转子铁芯使用了扇形的分段铁芯的旋转电机。
背景技术
转子铁芯使用了扇形分段铁芯的旋转电机已经有例如专利文件1(日本特开平5-15093号公报)所公开的技术方案。
通常，转子铁芯使用了扇形分段铁芯的旋转电机在圆周方向上并排许多扇形分段铁芯而形成环状钢板，将所形成的环状钢板在轴向按需要的尺寸叠层而构成转子铁芯。并且，在叠层环状钢板时，为了使在叠层方向邻接的环状钢板的分段铁芯的端部不一致而在圆周方向上相互错开。
这样，在使用扇形分段铁芯构成了转子铁芯的旋转电机中，有时分段铁芯的圆周方向端部因运转时的高速转动与圆周方向中间部分比而向外径方向移位。尤其是位于比贯通分段铁芯的圆周方向端部的连接螺栓更靠圆周方向端部的部分有时向外径侧移位。
形成在分段铁芯的圆周方向端部附近的槽由于该移位而相对于在叠层方向邻接的分段铁芯的圆周方向中间部分形成的槽在外径方向及圆周方向偏移。由于该槽的偏移，圆周方向端部附近的槽的周缘突出到在转子铁芯的轴向上形成的槽内而产生狭窄的部分，该狭窄的部分与转子绕组接触，有可能导致转子绕组绝缘的损伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有如下特征的转子铁芯的旋转电机，该转子铁芯即使在运转时分段铁芯的圆周方向端部向外径侧移位，在轴向的长槽内也不会产生狭窄部分。
本发明为实现上述目的，将分段铁芯的圆周方向端部附近的槽做成比分段铁芯的圆周方向中间部分的槽更大。
通过这样构成，如果分段铁芯的圆周方向端部在运转时向外径侧移位，做得更大的槽的周缘也不会突出到邻接的分段铁芯的槽内，因此，可以防止在轴向的长槽内产生狭窄部分。
根据如上所述的本发明，可以得到具有即使在运转时分段铁芯的圆周方向端部向外径侧移位，在轴向的长槽内也不会产生狭窄部分的转子铁芯的旋转电机。
附图说明
图1是表示本发明的旋转电机的一个实施方式的水轮发电机的右半部分的简略的纵剖视图。
图2是表示图1的转子的右半部分的简略的纵剖视图。
图3是表示构成图2的转子铁芯的分段铁芯的俯视图。
图4是表示图3的分段铁芯的叠层状态的侧视图。
图5是表示将图3的分段铁芯形成了环状钢板的状态的俯视图。
图6是图5所示的分段铁芯的接缝部的放大图。
图7是表示在图6的接缝部所形成的槽和转子绕组的放大剖视图。
图8是分段铁芯的移位的与图6相当的图。
图中：
1-水轮发电机，2-立式旋转轴，3-转子，4-定子，5-转子铁芯，6-转子绕组，7-定子铁芯，8-定子绕组，9(9A～9C)、10(10A～10C)-分段铁芯(セグメントコア)，11、11A、16-槽，12-螺栓通孔，13A、13B-接缝，14-连接螺栓。
具体实施方式
下面，参照图1～图7对作为本发明的旋转电机的一个实施方式的水轮发电机进行说明。
水轮发电机1由固定在立式旋转轴2上的转子3和在径向与该转子3隔着间隙设置的定子4构成，在立式旋转轴2的下部连接有未图示的水轮。
上述转子3具有将环状钢板在轴向叠层为需要的尺寸而形成的转子铁芯5和装配在形成于该转子铁芯5的外径侧的槽11、11A中的转子绕组6，并且上述定子4具有定子铁芯7和装配在形成于该定子铁芯7的内径侧的槽中的定子绕组8。
并且，转子铁芯5通过将在做成图3所示的扇形的钢板中形成多个槽11、11A的分段铁芯9、10如图5所示，使其在圆周方向邻接而形成环状钢板，并将该环状钢板如图4所示，在轴向叠层而形成。
即，如图4及图5所示，使邻接的分段铁芯9A、9B、9C---在圆周方向邻接而形成环状钢板，在将该环状钢板在轴向进行叠层时，第一层的环状钢板的分段铁芯9A、9B、9C---的接缝(端部)13A和第二层的环状钢板的分段铁芯10A、10B、10C---的接缝(端部)13B在圆周方向错开，换言之，在叠层方向邻接的环状钢板的分段铁芯9A、9B、9C---的接缝(端部)13A和分段铁芯10A、10B、10C---的接缝(端部)13B以在轴向不一致的方式在圆周方向相互错开地叠层，从而确保转子铁芯5的强度。
另外，在分段铁芯9、10上除了形成槽11、11A之外，还形成多个螺栓贯通孔12，在将环状钢板叠层为规定的尺寸之后，将连接螺栓14穿过上述螺栓贯通孔12，用螺母(未图示)从两端紧固。
另外，各分段铁芯9(9A、9B、9C---)、10(10A、10B、10C---)的槽中形成于圆周方向两端部附近的槽16的大小如图6所示，与形成于分段铁芯9、10的圆周方向中间部分的槽11、11A相比，将径向的高度尺寸和圆周方向的宽度尺寸都做得较大。因此，在分段铁芯9A、9B的接缝13A中，如图7所示，与图面里侧邻接的分段铁芯10A的槽11A的周缘面临槽16内。
此外，为了让冷却风从内径侧流向外径侧，转子铁芯5在每规定的叠层尺寸都设有从内径侧朝向外径侧的通风道，并设有与通风道的宽度尺寸相同厚度的通道衬垫17，或者在螺栓贯通孔12的周围设有通道衬垫18。另外，虽未图示，但通道衬垫17的环状钢板叠层方向形成突起，通过使该突起与形成于已叠层的转子铁芯5上的卡合孔卡合，从而不让通道衬垫17因运转时的离心力而向外径侧位移。
叠层铁芯连接时对通道衬垫17、18的紧固力，考虑到牢固地连接转子铁芯5的需要及与连接螺栓14的设置位置的关系，要增大位于内径侧的通道衬垫18。
根据本实施方式，由于转子铁芯5如上所述地构成，因而即使由于水轮发电机1的运转时的高速旋转在分段铁芯9、10的圆周方向端部产生外径方向的移位，在轴向的长槽内也不会产生狭窄部分。
即，在水轮发电机1的运转时，受到由转子3的旋转产生的离心力而构成转子铁芯5的分段铁芯9、10的圆周方向两端部如图8所示，即使用连接螺栓14和螺母15进行连接也向外径方向偏移并移位。
具体地说，从内径侧观察第一层分段铁芯(9、10)的场合，在相互邻接的分段铁芯9A-9B、9B-9C(10A-10B、10B-10C)的接缝(端部)13A(13B)，虽然不能传递圆周方向的力，但由于能通过通道衬垫17、18的接触面的范围内的摩擦力并经由在叠层方向相互重合的邻接的分段铁芯9、10而传递圆周方向的力，因而，即使在运转时也能维持环状钢板的连接状态。分段铁芯9、10虽然由于该圆周方向的力的传递作用而在圆周方向产生基本均匀的弹性变形，但在接缝(端部)13A(13B)由于没有圆周方向的力作用，因而不产生圆周方向的弹性变形。因此，在接缝(端部)13A(13B)，在叠层方向邻接的分段铁芯9、10之间产生圆周方向的移位。
在构成分段铁芯9A-9B的接缝(端部)13A(13B)的圆周方向两端部附近，由于这样的圆周方向的移位而在保持了环状钢板的状态下向外径方向移位。因此，在运转停止时，在接缝(端部)13A(13B)处虽不产生间隙，但在运转时在接缝(端部)13A(13B)处就产生间隙。并且，在形成于接缝(端部)13A(13B)处的槽16附近，虽通过通道衬垫17作用连接力，但由于该连接力比内径侧的通道衬垫18小，因而在叠层方向重合的分段铁芯9、10之间的摩擦力也小，有向外径侧及圆周方向移位的倾向。
然而，就形成于接缝(端部)13A(13B)附近的槽16而言，由于将该槽16做得比位于在叠层方向(轴向)邻接的分段铁芯10A的圆周方向中间部分的槽11A更大，因而，即使分段铁芯9A、9B的接缝(端部)13A(13B)附近向外径侧及圆周方向移位，槽16的周缘也不会突出到槽11A内。
其结果，由于即使因分段铁芯9A、9B的圆周方向的移位也不在沿轴向全长的槽内产生狭窄部分，因而，转子绕组6不会与槽内的狭窄部分接触，可以完全消除损伤转子绕组6的绝缘层之类的问题。
可是，由于连接螺栓14位于直到圆周方向两端部附近，因而，水轮发电机1在运转时的上述分段铁芯9、10的圆周方向两端部的移位在超越位于分段铁芯9、10的圆周方向两端部的连接螺栓14的分段铁芯9、10的端部最大，随着向圆周方向中间部分侧移动其移位量变小。
因此，至少通过仅将形成在分段铁芯9、10的移位量最大的位置的槽16做得比其它的槽11、11A更大，就可以防止槽16的周缘较大地突出到沿转子铁芯5的轴向全长的槽内，可以防止损伤槽内的槽绝缘材料及转子绕组6的绝缘层。
另一方面，分段铁芯9、10的圆周方向端部的移位较大，而随着移动到中间部分则移位量变小。因此，通过以将形成于分段铁芯9、10的圆周方向端部的槽16做得最大，而随着向圆周方向的中间部分移动逐渐变小的方式形成，最后做成与圆周方向中间部分的槽11、11A相同大小，换言之，通过根据从分段铁芯的圆周方向中间部分向圆周方向端部的移位量将槽做得较大，就能防止槽16的边缘突出到沿转子铁芯5的轴向全长的槽内。
此外，在上述的说明中，虽然是将上述槽16相对于槽11、11A使宽度方向的两侧加宽，但也可以只加宽槽16的边缘因移位而向槽11、11A突出一侧。再有，若只就槽的宽度方向加以关注，对于在分段铁芯9、10的圆周方向端部形成一半的槽，由于即使移位槽的边缘也不会向形成于在叠层方向邻接的槽11A突出，因而无需加宽。
这样，在本实施方式中，通过至少将位于比位于分段铁芯9、10的圆周方向端部的螺栓贯通位置更靠端部的槽做得比其它的槽更大，就能防止因分段铁芯9、10向外径侧的移位而导致对转子绕组6的损伤。
以上的说明虽以水轮发电机作为旋转电机的一例进行了说明，但不言而喻，只要是使用了分段铁芯作为转子铁芯的旋转电机都可以应用本发明。

Claims (4)

1.一种旋转电机，在圆周方向排列许多在扇形的外周部形成了多个槽的分段铁芯而形成环状钢板，将这些环状钢板在轴向叠层而构成需要尺寸的转子铁芯，并且将在叠层方向邻接的上述环状钢板的分段铁芯的端部在圆周方向相互错开地进行叠层，其特征在于，
将分段铁芯的圆周方向端部附近的槽做成比分段铁芯的圆周方向中间部分的槽更大。
2.一种旋转电机，在圆周方向排列许多在扇形的外周部形成了多个槽的分段铁芯而形成环状钢板，将这些环状钢板在轴向叠层而构成需要尺寸的转子铁芯，并且将在叠层方向邻接的上述环状钢板的分段铁芯的端部在圆周方向相互错开地进行叠层，其特征在于，
将上述槽做成从分段铁芯的圆周方向中间部分向圆周方向端部加大。
3.一种旋转电机，在圆周方向排列许多在扇形的外周部形成了多个槽的分段铁芯而形成环状钢板，将这些环状钢板在轴向叠层而构成需要尺寸的转子铁芯，并且将在叠层方向邻接的上述环状钢板的分段铁芯的端部在圆周方向相互错开地进行叠层，而且使多个连接螺栓穿过已叠层的上述环状钢板后用螺母紧固，其特征在于，
至少将位于比穿过分段铁芯的圆周方向端部的连接螺栓更靠圆周方向端部的槽做成比位于分段铁芯的圆周方向中间部分的槽更大。
4.根据权利要求1、2或3所述的旋转电机，其特征在于，
形成于上述分段铁芯的圆周方向端部及其附近的槽做成其宽度和高度都比分段铁芯的圆周方向中间部分的槽更大。
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