CN101772877B - 电机、尤其是三相异步水轮发电机 - Google Patents

电机、尤其是三相异步水轮发电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电机、尤其是三相异步水轮发电机，包括转子(10)、定子和绕组(13)，其中所述绕组包括多个轴向延伸的绕组线棒(17、18)，其中各所述轴向延伸的绕组线棒在芯(11)的对应的绕组槽(12)内成对地一个在另一个之上地设置，其中，所述绕组线棒(17、18)在所述电机的端侧上从所述绕组槽(12)伸出，并且大多数所述绕组线棒根据预定的方案在端绕组(13a、13b)内彼此成对地电连接，其中，第一绕组槽的一个上侧绕组线棒(18)和第二绕组槽的一个下侧绕组线棒(17)分别彼此相向地弯曲，从而它们的端部(21、22)一个位于另一个之上地设置，以使得沿径向相互交叉。在这种机器中，通过设置用于电连接的绕组线棒对的绕组线棒(17、18)的连接部(16)的一体的连接元件(27)简化制造和安装。

Description

电机、尤其是三相异步水轮发电机
技术领域
本发明涉及电机的技术领域。本发明涉及根据权利要求1的前序部分的电机的、尤其是水轮发电机的绕组。
背景技术
由于开放电力市场上改变的市场经济条件以及动力电器领域中的改进的技术，对于能量产生的变速驱动器的主题已经变得重要。为此目的，优选使用双馈异步电机，尤其是以高于60MVA的功率。
这种类型的机器的定子与传统应用的凸极同步电机不同。这种类型的机器其特征在于它们在定子和转子上装备有三相绕组。大体上，转子绕组的端绕组在这种情况中在一圆柱形表面上布置(DE-A1-19513457)。
例如用于转子的相应的(三相)绕组方案在图1中示出，转子外周在附图所在的平面内以展开的形式示出：转子10包括转子芯11，在所述转子芯内设置轴向延伸的绕组槽12。绕组槽12容纳绕组13，其中所述绕组由绕组线棒17、18形成。每个相由不同类型的线(短虚线、长虚线、连续的线)表示。在每种情况中，两个绕组线棒17、18以一个在另一个之上的方式容纳在绕组槽中。在转子10的端侧上，绕组线棒17、18从绕组槽12暴露，并且所述绕组线棒的大部分在端绕组13a和13b(连接部16)中根据预定的方案在端部处彼此成对地电连接。其余的绕组线棒作为端子14、15通至外部。
为了成对连接，在现有技术中，第一绕组槽的一个上侧绕组线棒18和第二绕组槽的一个下侧绕组线棒17在转子芯11的端部处彼此朝向弯曲，从而这两个端部在径向上一个位于另一个之上，如图2对于端绕组13a′详细放大所示。线棒端部19、20借助于绕组线棒17、18的彼此相向弯曲的端部处的第二弯曲而平行并一个在另一个之上地对正。绕组线棒17、18的暴露(绝缘剥离)的导体在该区域内形成了具有矩形横截面的凸耳21、22，一个角连接部件23或24然后分别装配至所述凸耳。导电连接部16(图1)最终借助于两个彼此相连的连接部件23、24而产生。
如图2所示的端绕组13a′的已知的形成具有多种不足：首先，线棒端部19、20上的第二弯曲是必须的，并且这涉及了附加的复杂性。其次，用于平行的线棒端部19、20的附加的铜材料是必须的，由此不仅增加了材料成本，还增加了端绕组的轴向长度以及绕组电阻。
因此，在美国专利公开文献US-A5789840中已经提出了在定子绕组的情况中取消端绕组中的第二弯曲并且将借助于特定的多部件式连接部件相连的绕组线棒的相互交叉端部相连。然而，这种技术方案的一个缺点在于，多部件式设计的连接部件包括两个U形连接元件(62、64)以及位于中央的旋转销(66)。由于多部件式设计，连接元件可以与不同的交叉角度匹配，但是如果大量的连接部需要被制造的话则制造和安装是复杂的。
发明内容
因此，本发明的目的在于设计一种背景技术中所述类型的电机，从而避免了已知电机的缺点，并且简化了安装，同时可以实现更加机械稳定的设计，尤其是同时维持了轴向缩短的端绕组。
该目的大体上通过以下措施实现，一体的连接元件设置用于电连接的绕组线棒对的绕组线棒的连接部。因为大多数情况中端绕组中的交叉角度对于所有连接部是相同的，所以对于两个实施例(它们彼此镜像颠倒)需要仅仅一种类型的连接元件。这些连接元件可以容易地被预制造。由于一体的特性，所以连接元件仅仅需要连接至两个线棒端部。特别地，在由于离心力或振动而加载的情况中，并不存在连接元件断裂成各个部件的危险性。此外，一体的特性还提供了电流传导的优点，这是因为最小化了传输电阻。
本发明的一个改型其特征在于，电互连的绕组线棒的端部其形式为具有矩形横截面的直凸耳，并且连接元件其形式是圆形接耳，其中所述圆形接耳径向指向并具有两个承载面，所述两个承载面一个位于另一个之上以使得沿径向彼此交叉，以便承靠彼此待相连的绕组线棒的凸耳。由此，连接部具有特别节约空间并有利于空气动力学的设计。特别地，相互交叉的绕组线棒端部的交叉角度与圆形接耳的相互交叉的承载面的交叉角度是相同的。
根据本发明的另一改型，圆形接耳具有圆柱形基本形状，其中所述承载面与圆柱轴线平行地设置并与圆柱轴线隔开一距离，该距离等于凸耳的厚度一半。
此外，对于电和机械特性有利的是，圆形接耳具有位于两个承载面之间的中央部件。
优选地，凸耳的长度小于或等于圆形接耳的外径。这防止了凸耳以破坏性的方式伸出超过圆形接耳。
绕组优选是电机的转子绕组。然而，所述绕组还可以是电机的定子绕组。
附图说明
结合附图参照示意性实施例以下将更加详细地说明本发明，其中：
图1示出了三相异步水轮发电机的三相转子绕组的示意性绕组方案；
图2示出了由现有技术可知的如图1所示的绕组的端绕组中的绕组线棒的端部的连接部；
图3示出了根据本发明优选示意实施例的借助于圆形接耳的绕组的端绕组中的绕组线棒的端部的连接部的可与图2比较的视图；并且
图4示出了多个副图4(a)至4(c)，示出了图3的接耳的不同的视图。
具体实施方式
图3示出了可以与图2相比的视图，示出了根据本发明的优选示意性实施例的绕组的端绕组13a中的绕组线棒的端部的连接部。绕组线棒17、18从绕组槽伸出并在绕组槽的端部处再次向回弯曲，其中所述绕组线棒17、18以在线棒端部上没有第二弯曲的方式彼此相向，从而它们相互交叉以使得它们的(直)端部成对地一个在另一个之上设置。在这种情况中，相互交叉的端部是暴露(剥离绝缘)的导体，其中所述导体以凸耳21、22的形式从线棒端部伸出。与相互交叉的凸耳21、22的交叉轴线共轴线地，圆形接耳(round eyelet)27设置为一体的连接元件，其中所述圆形接耳固定地连接至这两个凸耳21、22，其中所述一体的连接元件是高度导电的元件。端部未相连的所选择的导体线棒沿轴向第二次弯曲，并且与由此形成的端子部件25、26一起用于连接绕组。
如图4所示的所使用的圆形接耳27具有圆柱形的基本形状，其具有圆柱轴线31。两个沿轴向平行的、相互交叉的承载面28和29沿圆柱轴线31由中央部件30分开地以一个在另一个之后的方式被形成。承载面28、29的交叉角度对应于相互交叉的凸耳21、22的交叉角度。承载面28、29与圆柱轴线31之间的距离A等于凸耳21、22的一半厚度D/2(图3)。在这种情况中，在所述圆形接耳27被装配时，凸耳21、22精确地居中穿过圆形接耳27的圆柱体。如图3清楚所示，凸耳21、22的长度小于或等于圆形接耳27的外径，从而凸耳21、22不以破坏性的方式伸出超过圆形接耳27。线棒端部之间的电流交换通过圆形接耳的中央部件30被优化。铜、铜合金或其它高度导电材料可以用作为用于圆形接耳的材料。
总之，本发明导致了缩短的端绕组，其节约了铜、减小铜损失，可以更加容易地相对于离心力被支承(如果绕组是转子绕组的话)，可以被更加容易地制造和装配，并具有更高的机械稳定性和安全性。根据本发明的绕组可以用作为转子绕组和定子绕组。
附图标记列表
10        转子
11        转子芯
12        绕组槽
13        绕组
13a、b    端绕组
14、15    端子
16        连接部
17、18    绕组线棒
19、20    线棒端部(带曲柄的)
21、22    凸耳
23、24    连接部件
25、26    端子部件(带曲柄的)
27        圆形接耳
28、29    承载面
30        中央部件
31        圆柱轴线

Claims (8)

1.一种电机，包括转子(10)、定子和绕组(13)，其中所述绕组包括多个轴向延伸的绕组线棒(17、18)，其中各所述轴向延伸的绕组线棒在芯(11)的对应的绕组槽(12)内成对地以一个在另一个之上的方式设置，其中，所述绕组线棒(17、18)在所述电机的端侧上从所述绕组槽(12)伸出，并且大多数所述绕组线棒根据预定的方案在端绕组(13a、13b)内彼此成对地电连接，其中，第一绕组槽的一个上侧绕组线棒(18)和第二绕组槽的以后一个下侧绕组线棒(17)分别彼此相向地弯曲，从而它们的端部(21、22)以一个在另一个之上的方式设置，以使得沿径向相互交叉，其特征在于，设置一体的连接元件(27)，以用于电连接的绕组线棒对的绕组线棒(17、18)的连接部(16)，所述电互连的绕组线棒(17、18)的端部是具有矩形横截面的直凸耳(21、22)的形式，并且，所述连接元件是圆形接耳(27)的形式，其中所述圆形接耳沿径向指向并具有两个承载面(28、29)，所述承载面以一个在另一个之上的方式设置以沿径向彼此交叉，以便承靠彼此相连的绕组线棒(17、18)的凸耳(21、22)。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述相互交叉的绕组线棒端部(21、22)的交叉角度与所述圆形接耳(27)的相互交叉的承载面(28、29)的交叉角度是相同的。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述圆形接耳(27)具有圆柱形的基本形状，并且所述承载面(28、29)与圆柱轴线(31)平行地设置，并且与所述圆柱轴线(31)隔开一距离(A)，其中该距离等于所述凸耳(21、22)的厚度的一半(D/2)。
4.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述圆形接耳(27)包括位于所述两个承载面(28、29)之间的中央部件(30)。
5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述凸耳(21、22)的长度小于或等于所述圆形接耳(27)的外径。
6.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述绕组(13)是所述电机的转子绕组。
7.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述绕组是所述电机的定子绕组。
8.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述电机是三相异步水轮发电机。
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