CN102422509B - 旋转电机、尤其功率范围在20mva与500mva之间的双馈异步电机 - Google Patents
旋转电机、尤其功率范围在20mva与500mva之间的双馈异步电机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及到旋转电机，特别是功率范围在20MVA和500MVA之间的双馈异步电机，所述双馈异步电机包括围绕轴线旋转并且被同中心的定子环绕的转子，因而转子具有由板片构成的转子叠片堆(14)，所述转子叠片堆在轴向被压入合成的组件里，上述的转子叠片堆(14)在径向被分成内部的机械部件(14b)和外部的电气部件(14a)，并且容纳在所述的电气部件(14a)中的转子绕组(18)。在本机器中，转子叠片堆的轴向夹紧被最优化，是因为转子叠片堆(14)通过轴向穿过所述的转子叠片堆(14)的抗剪螺栓(22)被压入机械部件(14b)，并且所述的转子叠片堆通过深层的螺栓(21)压入电气部件(14a)。
Description
技术领域
本发明涉及到发电领域。本发明涉及旋转电机、尤其根据权利要求1前序部分的功率范围从20MVA到500MVA以上的双馈异步电机。
背景技术
功率范围从20MVA至500MVA以上的双馈异步电机可以用于变速能源生产。这种电机的特征是转子上的分布式三相绕组。转子绕组包括在转子叠片堆中的槽中嵌入的导条。各导条在绕组头连接以形成绕组。电流通过至少三个在电机端部固定至轴的集电环被供入。这种异步电机的横截面在图1中以高度简化的形式被示出。如图1所示的异步电机10具有电机轴线13。具有轴的中心体11绕轴线13能够旋转地设置，集电环12在所述轴上布置。辅助轮辋20在转子绕组的绕组头16下方连接至转子叠片堆14，所述转子叠片堆14围绕中心体11布置。转子叠片堆14由定子叠片堆15同心地包围，在所述定子叠片堆中安装定子绕组，所述定子绕组在本体的端部处向外伸出有定子绕组头17。转子叠片堆14在图2的剖视图中以放大的方式示出。
因为双馈异步电机的转子承载转子绕组18，所以所述绕组必须针对产生的离心力进行保护。一方面，转子叠片堆用于吸收这些力并且同时限定磁通量的路径。辅助轮辋20用于吸收在转子绕组头16上作用的离心力。辅助轮辋20像转子叠片堆14那样包括层叠的片材，其中所述层叠的片材沿轴向被挤压，以形成复合组件。在这样做时，已知使用压板19，所述压板将由螺栓21和22施加的压力分布在转子叠片堆的各片材上(例如参见专利公开文献DE-A1-19513457或DE-A1-102007000668)。
不同的要求被强加给转子叠片堆14。在图2中示出了划分成电部分14a和机械部分14b的原理。一方面，在各齿中在片材的各层之间必须具有足够的轴向力，以确保本体的均匀性。因为各齿与转子绕组18之间的相对运动能够损害绝缘，所以为了避免振动，各层必须不会松动。另一方面，因为这种损害能够导致增加的成本，所以压力不必太高，以避免各片材之间的绝缘层的损害。轴向力在轮辋的机械部分14b中必须比在电部分14a中更高，从而获得各片材之间的特定的摩擦力。
发明内容
因此，本发明的目的是改进背景技术部分中提到的这种电机，从而转子叠片堆在不同区域中的夹持要求能够显著更好地得到满足。
该目的通过权利要求1的全部特征实现。根据本发明技术方案的重要特征在于，转子叠片堆(14)在机械部分中借助于轴向穿过所述转子叠片堆的抗剪螺栓被挤压并且在电部分中借助于附加的螺栓被挤压。
根据本发明的实施例，附加的螺栓能够设置为沿轴向穿过转子叠片堆的抗拉螺栓。
本发明的另一实施例的区别之处在于，压板在本体的每端上设置，以将轴向压力分布在所述转子叠片堆上，并且所述附加的螺栓设置为从外压靠所述压板的加压螺栓。
在用于支承转子绕组头的辅助轮辋尤其在压板外侧安置时，加压螺栓有利地能够在辅助轮辋中容纳。
本发明的另一实施例的特征在于，至少一些抗剪螺栓设置为实心螺栓。
然而，还可以想到的是并且针对使用不同的材料有利的是，至少一些抗剪螺栓设置为多件式螺栓，其包括外管以及穿过外管延伸的中央抗拉螺栓。
特别地，在这种情况中，外管能够沿轴向划分成多个子区段，从而能够更好地满足所需的容限并且简化电机的装配与组装过程。
在这样做时，有利的是，子区段在每端装有匹配器具，以便将各子区段彼此相互同心对正。
本发明的另一实施例的区别之处在于，与转子叠片堆的径向划分相对应地，压板径向划分成单独的内压板和单独的外压板，所述内压板与所述外压板能够释放地彼此相连。
该实施例的改进的特征在于，外压板沿周向划分成各个相同的周向区段，所述外压板的周向区段分别利用直倾斜边缘抵接所述内压板，并且外压板的周向区段分别借助于锤爪(hammerclaw)在内压板中悬置。
附图说明
以下将参考结合图的示意性实施例更加详细地说明本发明。在图由
图1以最大简化的方式示出了例如适于本发明应用的异步电机的剖视图；
图2示出了图1的异步电机的转子叠片堆的结构的放大剖视图，其中所述转子叠片堆包括压板，所述压板用于利用根据本发明示意性实施例的不同的螺栓夹持转子叠片堆；
图3在两个子图3(a)和图3(b)中示出了两种不同类型的用于转子叠片堆电部分的螺栓；
图4示出了多件式抗剪螺栓的结构原理；
图5在不同的子图5(a)至图5(d)中示出了不同类型的连接器具，其用于将抗剪螺栓的子区段与分隔管同心对正；并且
图6沿轴向以俯视图的方式示出了根据本发明的另一示意性实施例的夹持转子叠片堆的压板的扇面。
具体实施方式
根据图2，不同类型的螺栓、即抗剪螺栓22和抗拉螺栓21用于轴向夹持转子叠片堆14。
抗剪螺栓22和抗拉螺栓21分别用于在转子叠片堆14中产生必要的压力。两个基本原理能够用于在齿区域或电部分14a中产生压力：
抗拉螺栓：
所述抗拉螺栓(图2和图3(a)中的21)延伸超过转子叠片堆14的整个轴向长度。因为抗拉螺栓21位于转子叠片堆的磁性工作部分(高磁感应强度部分)中，所以抗拉螺栓必须绝电。然而，为了防止绝缘体的机械受力，所述螺栓必须不承受剪力。压板19上的压力以及因此齿(如图6中29)中的压力能够通过抗拉螺栓21中的拉紧力被“调整”。
辅助轮辋20中的加压螺栓：
辅助轮辋20中的加压螺栓23能够代替穿透的抗拉螺栓21(如图3(b))被使用。如果辅助轮辋20中使用加压螺栓23，则压力经由位于辅助轮辋20中的螺栓被传递到转子叠片堆的齿区上。在此，加压板25和螺母24位于加压螺栓23与压板19之间。通过加压螺栓23被螺合到螺母24中的深度能够“调整”压板19上的以及因此齿上的压力。
另一方面，抗剪螺栓22承担两项任务：第一，抗剪螺栓用于在转子叠片堆14的机械部分14b中施加轴向力。第二，抗剪螺栓必须吸收转子叠片堆14的各片材之间出现的剪力。为此原因，抗剪螺栓22不能被绝缘并且因此位于机械部分14b的弱磁性使用区段的内边缘处。
所要传递的剪力限定了抗剪螺栓22的材料特性以及螺栓(外)直径。转子叠片堆14中的轴向力通过螺栓的延伸长度被调整。为了能够在转子叠片堆14中保证足够的残余压力而与转子叠片堆14的调整效应无关，在初始状态需要特定的最小延伸长度。这在大螺栓直径的情况中能够导致非常高的压力。
因此根据图4有利的是，并非利用实心螺栓，而是将厚壁管27与中央抗拉螺栓26一起使用，其中所述中央抗拉螺栓在管27的管孔中延伸。所要传递的剪力限定了材料特性以及管径。同时，剪力由管27吸收。将要在转子叠片堆上产生的压力通过中央抗拉螺栓26的延伸长度被调整。因为这种螺杆的直径比实心螺栓的情况小，所以针对同样的延伸长度能够实现足够高的压力。
具有管27与中央抗拉螺栓26的技术方案的特殊不利之处在于管27中的管孔的高精度要求。特别地，在较长的电机的情况中，达到所需的紧密度容限是非常费力的。然而，同样的技术方案还可以利用轴向分开的管27实现。对此，管27划分成多个子区段(图5中的附图标记27a)，其中所述子区段明显更加容易地以所需的容限制造。此外，该实施例简化了电机的装配和组装过程。根据图5，为了使得各子区段27a能够以简单的方式彼此相互同心地对正，端部能够设有螺纹(图5(d)、或者能够设有偏置部(图5(c))、或者能够被倒角(图5(b))或者圆锥缩窄(图5(a))，其中这些技术方案的组合也是可行的。
除了螺栓的设计之外，对于定子叠片堆14的电部分14a和机械部分14b的有冲突的要求能够通过径向分隔的压板19被更好地解决。图6沿轴向以俯视图的方式示出了压板19的示意性实施例的示意图。压板19沿径向并部分地沿周向被划分成单独的内压板19a和单独的外压板19b。外压板19b本身沿周向划分成各个周向区段。因为压板19划分成内部分19a和多个外部分19b遵循着转子叠片堆14分成机械部分14b和电部分14a，所以针对转子叠片堆14的不同区域的轴向夹持类型能够单独地被优化。
为了能够实现外压板19b的专门倾斜，在外压板19b与内压板19a之间的划分部相应地必须具有倾斜边缘28，其在各区段中是直的。因为压板19的径向分隔，所以可以在转子叠片堆14的电部分14a和机械部分14b中相应地实现不同的压力。
附图标记列表
10异步电机
11(具有轴的)中心体
12滑环
13轴线
14转子叠片堆
14a电部分
14b机械部分
15定子叠片堆
16转子绕组头
17定子绕组头
18转子绕组
19压板
19a内压板
19b外压板
20辅助轮辋
21抗拉螺栓
22抗剪螺栓
23加压螺栓
24螺母
25加压板
26中央抗拉螺栓
27管
27a子区段
28倾斜边缘
29齿
Claims (9)
1.一种旋转电机，所述电机包括转子(11、14)，所述转子绕轴线(13)旋转并由定子(15、17)同心地包围，所述转子(11、14)具有由片材组成的转子叠片堆(14)，其中所述片材沿轴向被挤压成复合组件，其特征在于，所述转子叠片堆(14)沿径向分成内机械部分(14b)和外电部分(14a)，所以在所述转子叠片堆的电部分(14a)和机械部分(14b)中实现不同的压力，并且在所述电部分(14a)中容纳转子绕组(18)，所述转子叠片堆(14)在所述机械部分(14b)中借助于轴向穿过所述转子叠片堆(14)的抗剪螺栓(22)被挤压，所述抗剪螺栓在转子叠片堆(14)的机械部分(14b)中施加轴向力以及吸收剪力并且在所述电部分(14a)中借助于附加的螺栓(21、23)被挤压，所述附加的螺栓为抗拉螺栓(21)或加压螺栓(23)，用于在本体的每端处的压板(19)上施加压力。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，用于支承转子绕组头(16)的辅助轮辋(20)在所述压板(19)外侧安置，并且所述加压螺栓(23)在所述辅助轮辋(20)中容纳。
3.根据权利要求1至2任一所述的旋转电机，其特征在于，所述抗剪螺栓(22)中的至少一些抗剪螺栓设置为实心螺栓。
4.根据权利要求1至2任一所述的旋转电机，其特征在于，所述抗剪螺栓(22)中的至少一些抗剪螺栓设置为多件式螺栓，其包括外管(27)以及穿过所述外管(27)延伸的中央抗拉螺栓(26)。
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，所述外管(27)沿轴向划分成多个子区段(27a)。
6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，所述子区段(27a)的每端装有匹配器具，以便将所述子区段彼此相互同心对正。
7.根据权利要求1至2任一所述的旋转电机，其特征在于，与所述转子叠片堆(14)的径向划分相对应地，所述压板(19)径向划分成单独的内压板(19a)和单独的外压板(19b)，所述内压板(19a)与所述外压板(19b)能够释放地彼此相连。
8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，所述外压板(19b)沿周向划分成各个相同的周向区段，并且在所述外压板(19b)与所述内压板(19a)之间的划分部相应地具有倾斜边缘，所述倾斜边缘在各区段中是直的。
9.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转电机是功率范围从20MVA到500MVA以上的双馈异步电机(10)。
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