CN1031629A - 电机定子线圈端部用的厚梁支撑结构 - Google Patents

Abstract

用于电机定子线圈端部的支撑构件，支撑构件包 括一个支撑环24；对线圈端部提供横向支撑的各填 塞装置28、30、32、34、36，以及一系列绑带38、40、 42、44、46、48、50、52、60将每相线圈组的端部、相关 的填塞装置28、30、32、34、36和该支撑环24把持在 一起，各填塞块设置成与该环共轴线，借此提供一个 单一组合绑紧并伸长的相组构件26，它在环24内周 延伸。

Description

本发明涉及电机的端部回绕线的支撑结构。

对于从电机（例如大型汽轮发电机）定子端部延伸出的绕组线圈，其端部回绕线部份的支撑结构，过去和现在都需要继续不断地改进。显然，在运行期间遭受的各种应力，尤其是由于振动所致的应力，会导致线圈的绝缘损坏，以及串接的铜多股线相的连接疲劳裂缝。过去曾有过许多建议力图解决这种长期存在的问题，例如在美国专利No.3，949，256;3，949，257;4，379，243;以及4，488，079公开的文件中阐述了这些先有结构的实例。

四极电机应用的发展，使这种电机受到自然振动现象所产生的问题更加严重了。本发明旨在提供一种更加刚性的端部回绕线结构，以阻止这种振动的趋势。

为了减轻上述先有技术中的问题，本发明提供一种线圈支撑结构，用于电机定子作为从该定子每端向外延伸出的上层和底层绕组线圈端部的支撑结构。在这种电机中，各线圈的端部通常是按相分组排列的。支撑结构包括有：一个支撑环，包围着各底层绕组线圈的端部;各端部填塞装置，对每相的分组线圈端部提供横向支撑，以在电机运行中抑制线圈端部的振动;以及把持装置，用于将一相组的线圈端部、各端部填塞装置和支撑环把持在一起，填塞装置与该支撑环共轴线布置，借此而提供一个单一组合伸长的相组构件，该构件围绕在该环内呈圆周延伸。按照本发明，该填塞装置包括多个单独的填塞元件，这些填塞元件沿相组构件的整个径向深度延伸，给该相组构件提供厚梁强度的特性。

在本发明的一个最佳实施例中，该把持装置包括绑带部件，绑带部件沿相组构件纵向延伸，跨过各上层线圈端部的顶面，下到该构件的每端，并在该构件的每端围绕该支撑环缚紧。最好是，把持装置包括交叉绑带部件，交叉绑带部件围绕构件侧向并在纵向绑带部件上面延伸，以将它往下拉到构件的顶部而将纵向绑带部件紧固住。在本发明的一个具体较佳结构中，有一个全厚度填塞元件被定位在该构件的每端，并且至少有一个附加的全厚度填塞元件被定位在该构件的中心。理想情况是，该附加全厚度填塞元件应为梯形形状，以便于将其楔入相邻的各上层线圈端部之间和各相邻的底层线圈端部之间。

在实际形式上，本发明线圈支撑结构包括有多个填塞和绑带相组构件，它们围绕该支撑环并排布置，并在各相邻构件的各端之间设有楔块装置，以对整个结构施加圆周方向的紧固力。

本发明还提供一台有上述新型支撑结构的改进电机。

通过参照下述附图，对本发明的一个最佳实施例所作的描述，更容易理解本发明，不过仅作为一个例子而已。

图1为电机励磁机侧一个定子线圈端部回绕线组件的侧视图，该电机包括有按本发明构思和原理做成的线圈支撑结构;

图2为取自图1剖线2-2的剖视图;

图3为与图2相同的剖视图，但为定子的相反一端的情况;以及

图4为定位在相邻相组构件之间用于紧固整体组件的楔块装置详

图1所示为一台大型汽轮发电机定子的绕组线圈的端部，其中标号10指示它的一个上层线圈端部，标号12指示一个底层线圈端部，以及标号14指示连接一个上层线圈10和一个底层线圈12之间的一个串接接头。图1中还示出一个相引出线16，与一般方式一样，用于从定子绕组端部引出电流。上层部分10和下层部分12从定子18的端部向外延伸，示出的只是一小部分。

如电机领域工作人员所熟知，定子18和各线圈端部〔通常称作“菱形区”（diamond    arca）〕是环形的并确定出为通过转子的一个膛孔。按惯例，在电机技术中对最靠近转子旋转中心的绕组线圈称为上层线圈，而远离该转子旋转中心的线圈元件则称为底层线圈，因此，图1的纵剖面视图主要是取自电机回绕线或电机菱形区端部的下层端部。

标号20总体示出的一套支撑元件设置在定子18端部的周围，每个元件20在它的外侧端22处有一个凹部，用于支撑围绕电机整个菱形区延伸的、并包围底层绕组线圈端部12的一个支撑环24，元件20以众所周知的常规方式对环24提供支撑。

如熟悉电机技术的人员所知，图1并不是一个真实的断面图，因为众所周知底层线圈端部12具有一个方向的节距（throw），而上层线圈端部10则具有一个与上述相反方向的节距，它们提供一个划断面线的菱形断口。尤其是在视图的左手端，构件已被剖开，以及把按照本发明构成的一相组构件26的一端画出一个主要纵剖视图。

最好参照图2来看清构件26的构造。构件26包括着一个完整的相组，在这个例中是由3个上层线圈端部10和3个底层线圈端部12所组成。右手侧最下端部12连接一个相引出线16（如图1所示），左手侧最上端部10同样地连接一个相引出线（图中未示出）。如图2所示，被接到各相引出线上的各线圈端部以常规方式偏离该相组其它线圈。

构件26包括有端部填塞装置，它们由相间填塞块28和30及串联填塞块32、34和36组成。从图2可看出，填塞块32基本上沿构件26的径向全部深度延伸，从环24开始延伸到与线圈10的上表面10a基本上成一直线处。同样，填塞块28的左侧部分28a和填塞块30的右侧部分30a基本上沿构件26的径向全深度延伸。填塞块32为梯形，以便于与构件26的弧形相配合，如图2所示，该构件26是细长的并沿环24的圆周向延伸。梯形填塞块32也便于在装配相组构件26期间插在各相邻上层线圈端部10之间和各底层线圈端部12之间。

相组绑带38和交叉绑带40到50，实质上是用于把一相组的线圈端部10和12、相关端的填塞块28到36和支撑环24绑在一起，提供一套相组填塞构件26。如图1所示，构件26基本上布置成与环24共轴线排列。

绑带38沿构件26纵向延伸跨过各上层线圈10的端部的上表面10a，并顺着构件26的相反两边向下绕过环24。如图2所示，绑带38的38a和38b部分被回转约90°角，以便于绕环24通过。

在装配构件26期间，串联填塞块32、34和36被打进到相应的线圈端部10和12之间。在这方面要特别注意到，串联填塞块34是一个短的串联填塞块并且设在两相邻线圈部份10之间，而串联填塞块36，它也是一个短的串联填塞块，不过是布置在一对相邻端部12之间的。另一方面，填塞块32沿构件的全部深度延伸，并被置于在两相邻端部10之间，以及置于在两相邻的端部12之间。

在楔入塞块32、34和36到位之前，最好用填充触变热固性树脂的聚脂纤维绝缘材料54以常规方式将其裹缠。填塞32、34和36布置成与环24共轴线，以及一个填充树脂的涤纶间隔件57插在环24和各线圈端部12的底面与填塞块32、36之间。相填塞块28和30定位在如图2所示位置，并有一片浸渍树脂的聚脂纤维绝缘56片插在每个塞块和相邻线圈端部10或12之间，根据具体情况而定。填塞块28具有一个架子28b，以容纳左侧上层线圈部份10和填塞块34，而填塞块30设有一相同的架子30b，用于容纳右侧底层线圈部份12和填塞块36。设置凹槽28c和30c，以容纳绝缘间隔件57，如图所示。

在所有的填塞块和浸渍过的绝缘件放置就位后，即将绑带38围着整个相组构件26包裹。在这一阶段，直接用手将绑带缚紧，并且最好缠裹5层之多的绑带。绑带最好由一种填充聚脂玻璃树脂的通常用作这种目的带材构成。在每层绑带缠完后即可用常规方法刷上一道能固化的树脂材料。在这一阶段，可以很方便地把各聚脂纤维绝缘间隔件58分别置放在各相填塞块28、30和环24之间。

在开始敷设时，绑带38将从构件的右上角直线地延伸到它的左上角，因为线圈部份10的上表面10a和阻塞块28、30、32及34的上表面是弧形的缘故。然后将交叉绑带40到52如图所示地缠上，这条绑带和绑带38的情况相同，并且最好也缠5层。注意，孔28d和30d是分别设在填塞块28和30上的，所以该处的绑带只能用一半截面，也就是说，绑带42从开口28d向上绕过填塞块34并穿过孔28d返回。相反地，绑带44穿过孔28d向下并绕过环24而再穿过孔28d返回，绑带48和50也用相同方法穿过孔30d进行缠绕。

绑带40、46和52的走向全是绕环24并向上绕过绑带38，再向下绕过环24。绑带40、42、46、48和52每绕一次在一点处拉紧，于是就将带38对着构件26的上表面拉下，借此拉紧绑带38。扎紧绑带60可用于进一步支撑，并专门绑紧绑带46，如图所示。绑带60最好采用上述绑带用的材料，而且可以用作上述其它绑带。在这方面应注意的是，扎紧绑带60不必绕填塞块整个通道缠绕，如图所示，但在这些填塞块上另设一些便于绕带的孔。

加在各间隔件和绑带上的全部树脂材料适当固结硬化之后，构件26即借助于延伸在该构件全部深度的填塞块28、30和32起到具有厚梁强度特性的一个单梁的作用。此外，在所完成的结构26中，填塞块28到36对各线圈端部提供横向支撑，从而抑制了电机运行期间产生振动。

在透平机侧定子端部的填塞块和绑带如图3所示，用标号100系列标志基本上与图2所示相同的构件。因此，在图3中的环124基本上就是起相同作用的图2中的环24。在透平机侧和励磁机侧端部之间的主要差别在于，前者的每个上端部10是与下端部12成一线排列，因此，短的串联填塞块（如块体34和36）以及交错形状的组填塞块（如块体28和30）就不需要了。相反地，在透平机侧的端部则所有的填塞块都沿构件126的径向全范围延伸，因此，在透平机侧端部填塞装置由串联填塞块131和133以及相间填塞块128和130所组成。在两种情况中，如图所示，每个填塞块都同时对一个上层和一个下层线圈端部提供横向支撑。另外，在透平机侧定子端部沿环124圆周向延伸的被塞住并伸长的相组构件126相同于在励磁机侧定子端部沿环24圆周向延伸的被塞住并伸长的相组构件26。亦即，构件126包括组绑带138、交叉绑带141、143、145和147，以及扎紧绑带160。同样，构件126还包括浸渍的绝缘元件154和156以及间隔件157和158。

构件26和126分别在定子的相反两端完成之后，整体组合即可如图4所示紧固。图4所示为励磁机侧定子端在两个相邻构件26之间的详细构造视图。这个构件中包括有对楔62和64，它们被打进在一个构件26上的相填塞块28和面对着的相邻构件26上的相填塞块30之间。最好是用浸过树脂的聚脂纤维绝缘元件66插在各楔和构件26的相邻表面之间。在总装配之后，各楔可用绑带68绑扎（见图2），该绑带可只绕各楔本身缠绕，然后用一外部绑带70包绕着楔的顶部并向下绕过环24缠绕，如图2所示。在透平机侧，扎紧构件126的结构与图4中所示相同。

各填塞块28到36、128、130、131和133可用具有足够硬度和能承受电机运行条件下物理特性的材料构成。按照本发明已发现，一种环氧薄片材料最为合适。这种材料在电机技术领域是众所周知的，并且这种材料可根据需要加工并手工装配。这是特别期望的，因为线圈的和在菱形区处各线圈间的尺寸是不准确的。采用填充树脂的聚脂纤维绝缘元件也较合适，这些元件在各填塞块和线圈之间，以及在各填塞块和支撑环之间提供基础。这些元件的厚度对各种不同情况需进行调整，以提供所需的合适支撑。已经发现，如果聚脂纤维绝缘元件在安装完成后被压缩到其原始厚度的约50%，则可提供所期望的结构。

已经发现，按照本发明及借助于沿各组构件26和126的径向全深度延伸的填塞块，每个构件都恰能成为一个坚实而刚性的厚梁构件。因此，这种结构比起先有的各种结构都更能抑制振动的趋势。

Claims (6)

1、一个线圈支撑结构，用于从电机的一个定子(18)各端向外伸出的上层绕组线圈端部(10，110)和底层绕组线圈端部(12，112)，所述线圈端部(10，12；110，112)按相分组排列，所述支撑结构的特征为：

一个支撑环(24；124)环绕着底层各绕组线圈的端部(12；112)；

端部填塞装置(28、30、32、34、36；128、130、131、133)对各线圈端部(10、12；110、112)提供横向支撑，以抑制在电机运行期间该端部产生振动；以及

把持装置(38、40、42、44、46、48、50、52、60；138、141、143、145、147、160)，用于将一相组的线圈端部(10、12；110、112)、相关的端部填塞装置(28、30、32、34、36；128、130、131、133)以及所述的支撑环(24；124)把持在一起，该填塞装置(28、30、32、34、36；128、130、131、133)与上述支撑环(24；124)共轴线排列，提供一个伸长的单一组合相组构件(26；126)，该构件围绕在环(24；124)的内侧圆周上延伸；

所述填塞装置包括有多个单个填塞元件(28、30、32、128、130、131、133)，它们沿相组构件(26、126)的径向向深度延伸，于是对该构件(26；126)提供厚梁强度的特性。

2、按照权利要求1的一个线圈支撑结构，其特征还在于，所述把持装置包括有绑带部件（38、138），沿构件（26;126）的纵向延伸，跨过各上层线圈端部（10;110）的顶部（10a;110a），向下到该构件（26;126）的每端，并在构件（26;126）的每一端围绕环（24;124）。

3、按照权利要求2的一个线圈支撑结构，其特征还在于，所述把持装置包括有交叉绑带部件（40、42、46、48、52;141、143、145、147），围绕该构件（26;126）横向延伸，并设置在纵向延伸的绑带部件（38;138）之上，以便把后者向下拉到该构件（26;126）的上层（10a;110a）而扎紧。

4、按照权利要求1、2或3中任一项的一个线圈支撑结构，其特征还在于，所述全深度填塞元件（28、30;128、130）之一被定位在该构件（26;126）的每一端，以及至少一个附加的全深度填塞元件（32;131、133）被定中在该构件（26;126）上。

5、按照权利要求4的一个线圈支撑结构，其特征还在于，所述附加元件（32;131、133）一般为梯形，并且被楔在相邻的上层线圈的端部（10;110）之间和相邻的底层线圈的端部（12;112）之间。

6、按照权利要求1到5中任一项的一个线圈支撑结构，其特征还在于，多个所述相组构件（26;126）围绕所述支撑环（24;124）并排布置，所述结构还包括楔装置（62、64），设置在各相邻构件（26;126）的端部之间，以增加整体结构的圆周方向的紧固力。

Images