CN1039861C - 在外壳外面安装集电滑环的同步电机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在热电厂中，燃气轮机和汽轮机共同驱动一涡轮发电机，滑环(8，9)装在一与电机轴(10)分离的另一轴上，这个滑环轴(14)通过可拆卸的第一联轴器(11)与电机轴连接。在滑环轴(14)的远离电机的轴端上具有一连接法兰(15)，当套上滑环(8，9)后，该法兰与滑环轴(14)通过焊接连接。
采用本发明可不必在涡轮发电机和汽轮机之间增加额外的热压连接，并且不会延长整个涡轮发电机的结构长度。

Description

在外壳外面安装集电滑环的同步电机及其制造方法
本发明涉及一种同步电机，在它的机壳外面装有集电滑环装置，它包复着集电环，这些集电滑环相互绝缘地固定在一个轴上。
本发明还涉及制造这样一种集电滑环装置的方法。
同步机的集电滑环是由直流馈电的，人们大量使用的钢质集电滑环具有两个极，一个阴极和一个阳极。集电滑环可以通过与集电滑环套筒绝缘安装，或直接绝缘地安装在非运行侧的电机轴上(参见由Springer出版社柏林，海德堡、纽约于1967年出版的署名为Wiedemanm/Kellenberger的题为“电机结构”一文的第392页中的第386-387)。这种技术已使用多年，其前提条件是，NS轴应使这两个集电滑环能被推开。
在新式组合涡轮机组中，一个燃气轮机与一热电厂组合在一起，以便将燃气轮机的废热用于推动汽轮机，从而由该燃气轮机和该汽轮机共同驱动一涡轮发电机(SSPT-单轴功率链)。在这种单轴装置中，装在燃气轮机和汽轮机之间的发电机在两个轴端上具有联轴器。位于滑环侧的轴端上的联轴器是常规联轴器，一般采用凸缘联轴器。而在另一轴端上的联轴器必须允许这两个滑环能通过该轴端反拉伸(Stulpen)。为此需采用具有楔的热压连接，以便将扭矩从热机传送给发电机。因此滑环应具有这样的内径，使它能通过一法兰连接滑动，并且在联轴器之后的一个轴凸缘上予以固定，这样导致滑环的外直径过大，会造成圆周速度的超速和损害转子动力系统。
本发明的目的是提供一种在机壳外面装有滑环的同步电机，它的结构长度及其悬臂尺寸并未加长，可使用常规的滑环装置。本发明的又一目的是提供制造这种机器的方法。
本发明的目的是这样实现的，将滑环安装在一个与发电机主轴分离的滑环轴上，它们之间通过一可拆卸的第一联轴器连接，这个滑环轴的远离电机的轴端上具有一法兰联接，它与该滑环轴通过焊接连接，这个法兰联接构成半个第二联轴器。
本发明的制造方法的特征在于：在装有第一联轴器的滑环轴的一侧上推入两个滑环，接着在该滑环轴的自由端上过盈地连接一第二联轴器法兰，之后通过热处理消除应力，并将该法兰扭转到其标称尺寸，最后将两滑环绝缘地固定到该滑环轴上，同样地旋转到标称尺寸上。
本发明的优点在于：
-滑环轴直至其联轴器法兰的结构长度短；
-不必通过热压连接和附加楔传递短路力矩；
-由于具有小尺寸，短的结构长度和小尺寸的悬挂物，改善了转子动力特性；
-通过附加的法兰联接，滑环装置及其滑环轴或整个发电机在必要时(如修理时或维护时)能够侧向脱出。
下面根据附图所展示的实例进一步说明本发明。
附图给出了本发明的一个实例，附图为：
图1是一已有设备的单轴示意图，该设备是由一燃气轮机和一驱动汽轮机的涡轮机组合构成的热组合设备；
图2是图1所示的涡轮机的滑环装置的纵剖面图或侧视图。
在图1中，燃气轮机1和汽轮机2通过联轴器4和5与涡轮发电机3的两个轴相连接。符号6代表装在涡轮发电机的外壳之外的滑环装置。出于完整性考虑，在汽轮机2和汽轮机侧的联轴器5之间还装有一解脱离合器7。这样的结构称为单轴设备。
如开头所述的，这种由双侧驱动的涡轮发电机存在缺陷，即集电环(滑环装置6)通过联接法兰能反拉伸。为此，本发明将这个滑环装置6安装到一个分离的滑环轴上。
为此，如图2所示，滑环8、9通过一个与联接法兰12、13相连的可拆卸的第一联轴器11安装到一个与电机主轴10相分离的中空的滑环轴14上。这个滑环轴14的远离电机的(abgewandten)一端上具有一个联接法兰15，它与滑环轴相连接。这个焊接位置在图2中用标号16表示。滑环装置的其余结构与传统的电机是相同的。
滑环8、9通过一作为中间连接的绝缘材料层17、18绝缘地固定到滑环轴14上(收缩)。两径向电流引线螺栓19、20从滑环8和9伸向位于滑环轴的轴孔21内的母线，并且由母线引向发电机的励磁绕组，从图2中只能看见与左滑环8有关的母线22。
在制造滑环装置时，首先在它的靠发电机侧的一端上装有一联接法兰12，该滑环轴是中空的，带有可接收电流引线螺栓19、20等的开孔。在这个滑环轴上，两个滑环8，9可推动，不必将它们固定在轴上。接着在汽轮机侧的轴上焊接连接有汽轮机侧联接法兰15。这时可充分地过盈地使用一个联接法兰。在消除应力退火之后，为了消除由于焊接工艺产生的应力，将连接法兰15扭转到标称尺寸，以便保持良好的同心性。之后将滑环推到旁边，将具有一定厚度的绝缘材料层17和18(例如聚酰亚胺膜)覆盖到该轴上，将滑环8、9感应加热，并且在带有绝缘材料层的滑环轴14的轴段上滑动。冷却滑环8、9之后将它们保证操作安全地固定到该轴上。在下一步骤中，沿两个滑环8，9的滑动面转动，以确定最佳同心度。最后将滑环8，9的电流端子通过电流引线螺栓19，20插入到轴孔21之间，与其内的母线固定连接，用盖23将轴孔21封闭。
采用所述的方法的主要前提条件在于：在该滑环轴14上，沿轴方向必须具有一足够的空间，以允许滑环8，9能双向滑动，在滑动距离上能覆盖绝缘层17，18。由图2中可看出，如果在左滑环8以左直至最后的支座之后具有大约轴向滑环宽度的间距，以及在两个滑环的最后的支座之间具有同样的间距，则能满足上述空间的要求。最后的间距肯定是存在的，因为在固定滑环后，电流引线螺栓19，20在那里插入固定。同样在连接法兰12和左滑环之间也具有一间距，因为与滑环配套的电刷装置连同其外壳也在轴向上要求一空间(图中未示出)。最后还有一点应指出，本发明的电机的总的轴向结构长度并未加大。

Claims (3)

1.一种电机，在机壳外面装有滑环装置(6)，该装置包括绝缘地固定安装在一个轴(14)上的滑环(8，9)，其特征在于，滑环(8，9)是装在一个与电机主轴(10)分离的滑环轴(14)上，这个滑环轴通过第一可拆卸的联轴器(11)与电机轴连接，其中在该滑环轴的远离电机的轴端上具有一连联法兰(15)，它与滑环轴(14)通过焊接连接。
2.根据权利要求1的电机，其特征在于，在第一联轴器(11)的滑环侧联接法兰(12)和电机侧滑环(8)之间具有一相当于滑环轴向宽度大小的间距，并且在这两个滑环之间的轴向间距至少为相当于另一滑环(9)的轴向宽度大小的长度。
3.一种制造电机滑环装置的方法，其特征在于，
使两个滑环(8，9)在一个具有第一联接法兰(12)的滑环轴(14)的一侧上推入，然后在该滑环轴(14)的自由端上过盈地焊接第二联接法兰(15)，接着进行热处理消除应力，将该联接法兰旋转到标称尺寸，之后将两个滑环(8，9)绝缘地固定到滑环轴(14)上，同样地扭转到标称位置。
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