CN101689783B - 用于电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机特别是水轮发电机的转子(10)。所述转子包括转子轭(12)，该转子轭具有轴向绕组槽(13)，所述轴向绕组槽绕着外周边分布，且转子绕组的绕组线棒(14，15)插入所述轴向绕组槽中。绕组线棒(14，15)的从转子轭(12)轴向露出的绕组末端(16，17)形成端部绕组(11)，所述端部绕组借助于保持装置(19，…，28)被保持以抵抗离心力，所述保持装置包括多个径向螺栓(24)。在这种类型的转子中，径向螺栓(24)具有以固定方式连接至杆部(31)的头部(25)。

Description

用于电机的转子
技术领域
本发明涉及电机领域。它涉及一种根据权利要求1的前序部分的电机特别是水轮发电机的转子。
背景技术
由于开放的电力供应市场中的市场经济条件的改变和工业电子学领域中的技术的改进，用于产生能量的变速驱动器的主题的重要性已经得到提高。为了这个目的，优选地使用双馈异步电机，尤其用于60MVA以上的输出的情况下。
这种类型的电机的定子与用于这种应用场合的凸极同步电机的定子并没有什么不同。这种类型的电机的特征在于，它们在定子和转子上都配备有三相绕组。在这种情况下，通常将转子绕组的端部绕组设置在圆柱表面上(例如参见DE-A1-19513457)。
由于离心力，在操作过程中，绕组线棒具有远离中心径向向外移动的倾向。在端部绕组的所述结构的情况下，困难在于充分地保护绕组的线棒使其不会由于机械力而变形。为此，通常具用三种解决方法：
·在较小电机的情况下，使用多个由钢丝组成的层缠绕整个端部绕组。由于制造工程的原因，这在较大直径的情况下是不可取的。
·如在上述公开文献中所描述的，在电机具有大于2米的直径的情况下，通过具有支撑件的径向螺栓或者螺杆而将端部绕组固定在转子轭的轴向延伸部分上，或者
·如在非凸极同步电机的情况下已知的，由热套钢筒包围整个端部绕组。
上述公开文献特别地集中于对具有相关联的端部绕组支撑系统的总体结构的描述。在这种情况下使用的螺栓用于转子端部绕组的径向支撑，且锚定在轴向凸起的转子轭中(参见公开文献的具有螺栓37的图4和5)。该螺栓是螺杆，其一方面被旋拧(36)在转子轭中，另一方面在气隙侧通过矩形的单独元件和螺母而吸收产生的离心力。所述系统的缺点在于，具有大量的单独部件，以及当丢失一个螺栓或螺母时电机存在相关的破坏的危险。
在下文中描述的改进将更详细地针对所使用的螺栓，尤其是针对它们的可靠固定。
发明内容
本发明的目的是对前序部分所介绍的转子进行进一步的改进，使得避免现有解决方案的缺点，特别是使径向螺栓获得可靠固定。
该目的通过权利要求1的全部技术特征实现。对于本发明来说，重要的是，径向螺栓具有以固定方式连接至杆部的头部。这样，一方面使用的部件数量明显减少。另一方面，消除了位于外侧的螺母或垫片可能松脱和电机可能遭到损坏或完全毁坏的危险。
根据本发明的一个改进，径向螺栓的头部以材料结合的方式、优选地通过锻造或焊接连接至杆部。这样，特别是使用被特定地形成的头部更为容易。
为了减少旋转的转子的空气阻力，在这种情况下，有利地，径向螺栓的头部具有在空气动力学特性方面有利的形状，其中，特别地，径向螺栓的头部在上侧是圆的，且在相反的两侧具有用于拧紧螺栓的两个直的侧面。
本发明的另一个改进的特征在于，沿轴向依次设置的多个径向螺栓分别从外侧将沿轴向延伸的公用的保持板条挤压在端部绕组上。这样，实现了拧紧的螺栓在端部绕组上的均匀的压力分布，而所使用的元件的数量不会由于分离的垫片而不得不显著增加。在这种情况下，还为了使空气阻力最小化，保持板条具有用于改善空气动力学特性的圆角纵向边缘。
本发明的再一个改进的特征在于，为了将螺栓固定在转子轭的位于端部绕组内的轴向延伸部分的外周边上，设有锤形凹部，沿轴向设有螺纹孔的相配板条插入该凹部中，以拧入径向螺栓，其中，特别地，与保持板条关联的径向螺栓分别拧入公用的相配板条中。这样，不仅使安装简化，而且还将部件数量保持较低。
此外，优选地，设有用于锁定径向螺栓以防止旋转的装置，其中，特别地，径向螺栓在内端上分别具有凹部，所述凹部具有矩形定位面，且径向螺栓借助于锁定板条被锁定以防止旋转，所述锁定板条轴向插入凹部中，且靠触在定位面上。
附图说明
接下来，将基于示例性实施例并结合附图更详细地解释本发明。在附图中：
图1从外侧观看地以径向方向示出了根据本发明的优选示例性实施例的具有保持装置的端部绕组；
图2示出了具有径向螺栓的以空气动力学特性形成的头部的图1的放大细节；
图3示出了图1的端部绕组的俯视图；
图4示出了具有用于径向螺栓的固定和锁定元件的图3的放大细节；以及
图5在两个子图5(a)和5(b)中示出了如图1的保持装置中使用的径向螺栓的两个不同的视图。
具体实施方式
提出的解决方案基于以下思想：减少端部绕组保持装置的单独部件的数量，同时机械锁定所有部件以防止由于振动而松脱。因此，实现了系统安全的显著提高。
在图1中，如沿径向从外侧看，示出了具有端部绕组11的大型水轮发电机/电机的转子10的细节，其中端部绕组配备有根据本发明的优选示例性实施例的保持装置。从前序中引用的公开文献可以获得转子10的基本结构。转子10具有圆柱形的转子轭12，该转子轭具有以分布方式设置在外周边上的轴向绕组槽13。转子绕组的绕组线棒14、15(分别成对相叠地)插入绕组槽13。从转子轭12轴向露出的绕组末端16、17被弯曲，并且根据预定的绕组或相位图在末端处通过环18互相电连接。绕组末端16、17是端部绕组11的一部分。
在端部绕组11内，转子轭12的(圆柱形)轴向延伸部分21沿轴向延伸，且在端面上由压力板29终止，在压力板29上支撑有多个轴向拉力螺栓30，它们沿轴向将层叠的转子轭12保持在一起。在延伸部分21的外周上，沿轴向依次设置多个护罩34，在护罩34中设有锤形凹部19，这些凹部19在圆周上均匀地分布，且用于固定根据本发明的用于端部绕组11的保持装置。该保持装置包括多个径向螺栓24。
从图2和5可以明白，使用的径向螺栓24具有以固定方式连接至杆部31的头部25。头部25至螺栓24的固定连接优选地以材料结合方式例如通过锻造或焊接实现。因此，尤其是使用具有锻造在其上或焊接固定的头部25的螺栓24。头部25具有两个相反的直的侧面26、27，以用于使用开口扳手等拧紧螺栓24。另外，也可使用轴向延伸的保持板条23来代替矩形垫片，所述保持板条23将螺栓24的保持力均匀地分布在绕组或端部绕组11上。
螺栓头部25以及保持板条23的进一步特征在于，它们的空气动力学的形状(圆形的头部25和保持板条23的圆角边缘)，这使得在操作过程中摩擦损失的减少。
径向螺栓24沿径向延伸经过端部绕组11，并且容纳在轴向加宽的转子轭(21)中的锤形凹部19中。螺栓24借助于设有螺纹孔的相配板条20保持。与保持板条23对应地，在前侧上，相配板条20在转子轭延伸部分的长度上延伸。因此，可以单独地将每个螺栓24拧入，且使其达到所需要的张力。螺栓24穿过的轴向间隔件22被另外地设置在端部绕组11和转子轭12的延伸部分21之间。
从图5可以明白，另外，圆头螺栓24在自由端上具有凹部32，该凹部32具有矩形定位面33。这是为了下列原因：通过适当的工具将螺栓24拧紧至必需的张力，使得在末端位置，螺栓头部25的直的侧面26、27横过于电机的纵轴设置，如图1和2所示。在该位置上，螺栓24的末端的矩形定位面33平行于锤形凹部19的侧面延伸。一旦将所有一排(保持板条23)的螺栓24都安装好，就可以将锁定板条28(图4)导入残留的凹部中。在这种情况下，将锁定板条28的尺寸选择成使得螺栓24可以不再旋转。该原理以简单的方式允许将保持装置的所有部件锁定，以防止螺纹部件的无法预料的松动。此外，如果螺栓末端相应地设有两个平行的定位面，也可以相同的方式使用插入的板条在两侧锁定螺栓24。最后，进一步可能的锁定是在背面为螺栓24设置槽，金属丝可插入穿过该槽，以用于锁定。
附图标记列表
10转子
11端部绕组
12转子轭
13绕组槽
14、15绕组线棒
16、17绕组末端(弯曲的)
18环
19凹部
20相配板条
21延伸部分(转子轭)
22间隔件
23保持板条
24螺栓
25头部(螺栓)
26、27侧面
28锁定板条
29压力板
30拉力螺栓
31杆部
32凹部
33定位面
34护罩

Claims (11)

1.一种电机的转子(10)，所述转子(10)包括转子轭(12)，所述转子轭具有轴向绕组槽(13)，所述轴向绕组槽以分布的方式设置在外周边上，且转子绕组的绕组线棒(14，15)插入所述轴向绕组槽中，绕组线棒(14，15)的从转子轭(12)轴向露出的绕组末端(16，17)形成端部绕组(11)，所述端部绕组借助于保持装置(19，…，28)被保持以抵抗作用的离心力，所述保持装置包括多个径向螺栓(24)，其特征在于，径向螺栓(24)具有以固定方式连接至杆部(31)的头部(25)，且沿轴向依次设置的多个径向螺栓(24)分别从外侧将沿轴向延伸的公用的保持板条(23)挤压在端部绕组(11)上。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，径向螺栓(24)的头部(25)以材料结合方式连接至杆部(31)。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，径向螺栓(24)的头部(25)熔焊至杆部(31)。
4.根据权利要求1或2或3所述的转子，其特征在于，径向螺栓(24)的头部(25)具有在空气动力学特性方面有利的形状。
5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，径向螺栓(24)的头部(25)在上侧是圆的，且在该头部的两侧具有用于拧紧螺栓(24)的两个直的侧面(26，27)。
6.根据权利要求1至3和5中任一项所述的转子，其特征在于，保持板条(23)具有用于改善空气动力学特性的圆角纵向边缘。
7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，为了将螺栓(24)固定在转子轭(12)的位于端部绕组(11)内的轴向延伸部分(21)的外周边上，在轴向延伸部分(21)的外周上，沿轴向依次设置多个护罩(34)，在护罩(34)中设有锤形凹部(19)，沿轴向设有螺纹孔的相配板条(20)插入所述锤形凹部(19)中，以拧入径向螺栓(24)。
8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，与保持板条(23)关联的径向螺栓(24)分别拧入公用的相配板条(20)中。
9.根据权利要求7或8所述的转子，其特征在于，设有用于锁定径向螺栓(24)以防止旋转的装置。
10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，径向螺栓(24)在内端上分别具有凹部(32)，所述凹部具有矩形定位面(33)，且径向螺栓(24)借助于锁定板条(28)被锁定以防止旋转，所述锁定板条轴向插入锤形凹部(19)中且靠触在定位面(33)上。
11.根据权利要求1至3、5、7-8和10中任一项所述的转子，其特征在于，所述电机是水轮发电机。
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