CN1071286A - 带有励磁馈电装置的电机转子 - Google Patents

Abstract

大型电机中的在转了中心轴向伸展的励磁馈电 导体与转子绕组端部内的励磁绕组导线间的电气接 线在电气与机械上均承受高负荷。如使用一种弹性 的钢制励磁馈电接线柱并将该接线柱与转子绕组端 部的导体之间的连接导体支承在转子盖罩、最好是盖 板上，则在转子轴和连接导体上都不会出现过大的负 荷。最好使用一种在其杆部沿其纵向开有至少三条 槽缝的馈电接线柱。这种接线柱在横向于其纵向的 方向上具有弹性并能对其自身进行冷却。

Description

本发明涉及一种电机、特别是涡轮发电机的转子，这种转子具有用以把在转子中心轴向伸展的励磁导体与转子的绕组端部中的励磁绕组导体连接在一起的励磁馈电装置，该转子具有用以支承励磁绕组的绕组端部的转子盖罩，具有钢制的励磁馈电接线柱，该接线柱设在径向轴孔内，其内端与所述的励磁导体电气和机械连接，其位于转子轴外面的外端通过连接导体与转子绕组端部的导体电气和机械连接，该转子还具有所述连接导体的支承装置。

本发明引述例如由美国专利US-PS    3，733，502公开的现有技术。

在涡轮发电机中，转子上的励磁导体一般是在轴的中心孔中通向转子的绕组的。轴孔中的导体大多是实心的，并且四周有绝缘。馈电接线柱控入这些实心导体内。从接线柱的径向外置的端部，导体先是轴向、然后径向通至转子的绕组端部内的励磁绕组接头上。在运行中，由于转子的自重造成的轴挠曲和离心力原因，该导体承受极高的应力。

因此，在美国专利US-PS    3，733，502所述的电机中，把该导体的轴向段放置到一个槽内，用梯形截面的槽楔封住该槽（参见该专利的图7）。为了减少对馈电导体的径向伸展段的作用力，馈电导体实际上完全在转子体内伸展。

在德国公开说明书DE-OS    2，362，886中，与美国专利US-PS    3，733，502相似，该导体的轴向段在槽内伸展。但其轴向则是设计成通过带有倒圆边缘的分立的支承构件过渡到径向段。

作用在轴向伸展的导体段和其所属固定楔上的，除离心力之外，特别还有接线柱端部与转子绕组端部内的励磁绕组接头之间的相对运动。在最不利的情况下，在槽内的楔支承面区域内会形成要导致事故的疲劳裂纹。

所有已知结构的缺点在于，更换馈电导体非常费事。

本发明的目的在于提供一种设置在处于轴中心孔内的实心导体与转子绕组端部上的绕组接头之间的励磁馈电装置，这个馈电装置设计成使轴和电气连接装置均不会受到机械损坏，并在需要的情况下可以简单地进行修理。

按照本发明，解决上述任务的技术方案在于，所述的连接导体电气绝缘地支承在转子盖罩上、最好是支承在盖罩的盖板上，并且励磁馈电接线柱在横向于接线柱纵向的方向上具有弹性。

由于转子自重和离心力负荷在运行中产生的轴挠曲本来会导致主要沿机器纵向在两个“固定点”、即励磁馈电接线柱旋入实心导体的部位和转子绕组接头之间的相对运动。通过把接触部件支承在盖板上，就使上述第二个固定点也相应支承在盖板上。由于励磁馈电接线柱在横向于该接线柱纵向的方向上具有挠性，该励磁馈电接线柱就可适应这些相对运动。这就基本上卸掉励磁馈电装置的机械应力。

励磁馈电接线柱和绕组端部上的励磁绕组接头之间的连接导体最好设计成两个部分和可拆卸地相互连接在一起。通过分成两个部分，在万一还出现故障时，就能够不大费力地仅仅拆、装须修理的那一部分，即靠馈电接线柱一侧的接触部分。只要螺钉及励磁馈电接线柱靠外一端上的螺纹连接卸开就行，这些部位都是很容易够得着的。

在本发明主题的另一发展结构中应用的开槽缝的馈电接线柱具有下列优点，即馈电接线柱在不怎么损害纵向强度的情况下在横向于馈电接线柱纵向的方向上具有弹性。此外，纵向开槽能导致最佳冷却。本发明的馈电接线柱比公知的结构轻，用不着用螺钉等等进行附加固定。如果在馈电接线柱上设置一贯穿整个馈电接线柱的通孔，则可进一步提高馈电接线柱的冷却效果。另一优点在于，馈电接线柱的杆部为锥形结构，其较粗的一端在馈电接线柱的靠内的端部。这减小了离心力负载。

如果在馈电接线柱上套上一个薄壁的空心圆筒，该空心圆筒通过一个向内突出的凸台在从螺纹向杆部过渡的高度抵靠在馈电接线柱上的一个台肩上，并引导冷却气体正确地通过馈电接线柱杆部和该圆筒之间的空间，则可进一步提高冷却效果。结合伸展至上述台肩下方的槽缝，使冷却更为完善，使馈电接线柱在电气和机械方面可以承受所有的工作负载。

下面借助附图进一步阐明本发明的实施例以及所达致的优点。在附图中。

图1    为涡轮发电机的转子的端部的纵向剖视图;

图2    为沿图1中的AA线剖切的转子的盖板的剖视图;

图3    为沿图1中的BB线剖切的涡轮发电机的励磁馈电接线柱的纵向剖视图;

图4    为沿图3的CC线剖切的励磁馈电接线柱的横向剖视图。

在图1所示的涡轮发电机的转子的端部的纵向剖视图中，图1标示转子体，用2标示转子轴。在转子绕组端部3中，在实施例中按公知方式设计成空心导体的转子绕组导体4相互连接。由罩环5和盖板6构成的转子盖罩用于支承转子绕组端部3。

向励磁绕组引入励磁电流是通过设在转子轴2中的中心轴孔9内的实心导体7、8进行的。通过一个中间绝缘层10使实心导体7、8在电气上相互绝缘。嵌入轴孔9内的绝缘管11用于使实心导体7、8与转子轴2绝缘。

实心导体7、8在靠绕组端部一侧的端部设有一个径向孔，带螺纹的嵌入件12置入该径向孔内。分别有一个励磁馈电接线柱13拧入该带螺纹的嵌入件12内。上述励磁馈电接线柱在横向于馈电柱纵向的方向上各向都具有挠性。在下面借助于图3和图4对其具体结构做详细说明。这些馈电接线柱设在转子轴2的径向轴孔14内。馈电接线柱的突出该孔14之外的端部设有螺纹15。

励磁馈电接线柱13与在转子绕组端部3内的转子绕组接头16之间的电气连接是通过含有两个部分的、轴向伸展的连接导体实现的。该连接导体由靠绕组端部一侧的一个连接板17和靠馈电接线柱一侧的接触部件18构成，上述连接板17与转子绕组接头16例如焊接在一起，上述接触部件18的靠馈电接线柱的一端与馈电接线柱用螺纹连接。按照本发明，该接触部件18跟盖板6是电气绝缘的并在机械上可卸开地支承在盖板6上。连接板17和接触部件18在转子绕组接头16和支承部位之间是相互可脱离地、在实施例中通过螺钉19连在一起。

图1连同图2清晰地示出，在靠馈电接线柱的一端，接触部件18被压平并设有一个耳柄19a。该接触部件18过渡到圆柱形部分20，该圆柱形部分20在其端部设有一个连接耳柄20a。圆柱形部分20被一绝缘套21包围住。通过一个薄的、缩装的钢圈（图中没示出）将该绝缘套21固定住并加以保护是有利的。该圆柱形部分20用螺钉24通过夹持卡箍22与作为中间层的配合件23固定在盖板6的内圆周上。辅助圈25用于建立一个均匀的环形间隙作为气体进入转子绕组端部的进口。

由于转子自重和离心力负载在运行中产生的轴挠曲本会导致主要沿机器纵向在两个“固定点”、即励磁馈电接线柱旋入实心导体7、8的部位和转子绕组接头16之间的相对运动。通过把接触部件18支承在盖板6上，就使上述第二个固定点也相应支承在盖板6上。由于励磁馈电接线柱13在横向于该接线柱的纵向的方向上具有挠性，该馈电接线柱就可适应这些相对运动。这就基本上卸掉励磁馈电装置的机械应力。

通过如前所述那样把馈电接线柱13和转子绕组接头16之间的连接导体分为两部分（连接板17和接触部件18），在万一还出现故障时，就能够不大费用地仅仅拆、装须修理的那一部分、即靠馈电接线柱一侧的接触部分19b，只要把螺钉19和24以及励磁馈电柱靠外一端上的螺纹连接卸开就行，这些部位都是很容易够得着的。

图3和图4示出了励磁馈电接线柱13的一个优选实施例。

馈电接线柱13由钢制成，具有锥形的杆部26，并在两端上有螺纹27、15。馈电接线柱13的内端拧入半圆形截面的实心导体7、8之中，实心导体7、8在转子轴2的中心轴孔9内纵向伸展。为使实心导体7、8相互绝缘，在实心导体7、8的两个平面侧之间设有一个由玻璃纤维增强塑料制成的中间绝缘层10。中心轴孔9衬有绝缘管11，该绝缘管11在对应于馈电接线柱13的部位具有开口。在绝缘管11和实心导体7、8之间设有冷却气体能流过的环形空间28。由于实心导体7、8一般由铜或铜合金制成，所以馈电接线柱不是直接地而且通过带螺纹的嵌入件12拧入实心导体7、8之中，带螺纹的嵌入件12在其面向实心导体7、8的平面侧的一端具有台肩29。

从图4所示的馈电接线柱横截面中可以看出，馈电接线柱杆部26设有沿馈电接线柱的纵向的通孔30。此外，在本实施例中，馈电接线柱杆部26沿馈电接线柱的纵向设有6条槽缝31，在图4中可看出这些槽缝处在扇形块32之间。在此，槽缝应理解为大致沿馈电接线柱的纵向伸展的、在极限情况下伸展至馈电接线柱纵轴线的材料切除。这些槽缝31沿馈电接线柱纵轴线的材料掏空。这些槽缝31沿馈电接线柱的纵向伸延至螺纹15、27附还并在那里终止（图3中33处的虚线）。槽缝31的径向伸展安排成使之与通孔30相交。槽缝31的数目可以不是6个，但3个被视为下限，其上限视剩余强度而定。

在馈电接线柱上的从杆部26向（靠内的）螺纹27的过渡部位设计成一个台肩34。在把馈电接线柱拧入之前，把一个薄壁的空心圆筒35（从靠内一端）套在馈电接线柱13外面。该空心圆筒35在其靠内一端的附近有一个向内突出的环形凸台36，空心圆筒35通过该凸台36抵靠在上述台肩34上。固定圈37用于把馈电接线柱13和空心圆筒35接合在一起。图3清晰地示出，槽缝31伸展越过台肩34，终止在凸肩34与内端螺纹27之间的部位上。这样，实心导体7、8和绝缘管11之间的环形空间28通过绝缘管11上的开口与在径向靠外设置的杆段和空心圆筒35之间的环形空间38相通。由机器鼓风机输送冷却气体在只有微不足道的损失的情况下，在再次离开转子前从轴孔9内的环形空间28通过馈电接线柱杆部26中的槽缝31并最终流过环形空间38。

为了使尽可能少的冷却气体在空心圆筒35的外部、即在空心圆筒35和径向轴孔14的孔壁之间流过，空心圆筒的下端39有所加厚并与绝缘管11的形状相配合。此外，环形凸台36的位置设定成使空心圆筒35的下端39在装入的情况下坐落在绝缘管11上。

除了按照要求在馈电接线柱内和在馈电接线柱上导引冷却气体外，槽缝31的第二个主要功能是：在不严重降低馈电接线柱的纵向强度的情况下大大提高本发明的馈电接线柱的横向弹性。这样可以实现馈电接线柱在轴孔9内的实心导体7、8上的紧固点跟转子绕组端部3上的接头之间的机械上的脱耦，这大大提高了机器的工作安全度。

最后，在图1中还阐明了一个简单地实现的解决下列情况的可能性，这种情况就是在离心力的作用下，励磁馈电接线柱或其构件、或接触部件18的构件有可能被甩离。这种事故不能被一般的机器保护装置立即察觉到，但它（在机械上）表现为不平衡度增大。

在盖板6的端侧设有一个环形槽40，一个金属（钢）制的保护用的圆筒41嵌入该环形槽40内。保护用圆筒41的外部有一凸起42并借助压爪43固定在盖板6上。保护用圆筒41轴向伸展到励磁馈电接线柱13之外。在保护用圆筒41的自由端的内侧跟励磁馈电接线柱13相对的部位固定有一块软金属制成的块体44。块体44跟馈电接线柱13之间的距离设定成使金属块和励磁馈电接线柱13之间在正常的运行状态下存在一个几个毫米的间隙45。

在故障情况下，如在励磁馈电接线柱13发生断裂时，通过金属块44制动励磁馈电接线柱13。由于金属块44连同保护用圆筒41和转子盖罩处于地电位上，而励磁馈电接线柱13处于励磁电压电位上，所以发电机的接地保护装置立即动作并使机器立即减速。此时，由于励磁馈电接线柱的径向运动的可能性受到了限制，所以也不会出现过份的不平衡。

Claims (11)

1、一种电机、特别是涡轮发电机的转子，这种转子具有用以把在转子中心轴向伸展的励磁导体与转子的绕组端部中的励磁绕组导体连接在一起的励磁馈电装置，该转子具有用以支承励磁绕组的绕组端部的转子盖罩，具有钢制的励磁馈电接线柱，该接线柱设在径向轴孔内，其内端与所述的励磁导体电气和机械连接，其位于转子轴外面的外端通过连接导体与转子绕组端部的导体电气和机械连接，该转子还具有所述连接导体的支承装置，其特征在于，所述连接导体(17、18)电气绝缘地支承在转子盖罩上，最好支承在盖罩的盖板(6)上，并且励磁馈电接线柱(13)在横向于接线柱纵向的方向上具有弹性。

2、按照权利要求1所述的转子，其特征在于，连接导体设计成两个部分，由靠绕组接头一侧的连接板（17）与靠接线柱一侧的接触部件（18）构成，这两个部件（17、18）可卸开地相互连接在一起，这两个部件（17、18）可卸开地相互连接在一起，这两个部件的连接部位处于在盖板（6）上的支承部位和转子绕组端部（3）上的转子绕组接头（16）之间。

3、按照权利要求2所述的转子，其特征在于，接触部件（18）的面向励磁馈电接线柱（13）的那部分（19b）被压平并且在其端部具有一个用以固定在励磁馈电接线柱（13）上的耳柄（19a），另一端（20）为圆柱形结构并具有连接耳柄（20a）。

4、按照权利要求3所述的转子，其特征在于，接触部件（18）在其圆柱形一端（20）借助夹持卡箍（22）绝缘地、可卸开地固定在盖板（6）上。

5、按照权利要求4所述的转子，其特征在于，在圆柱形的一端（20）上环绕着一个绝缘套（21）来使其跟盖板（6）电气绝缘。

6、按照权利要求1至5中之一项所述的转子，其特征在于，励磁馈电接线柱的杆部（26）沿接线柱的纵向开有槽缝，至少设置三个在径向上伸展至接线柱轴线的槽缝（31）。

7、按照权利要求6所述的转子，其特征在于，接线柱（13）具有贯穿整个接线柱的通孔（30）。

8、按照权利要求6或7所述的转子，其特征在于，接线柱（13）的杆部（26）为锥形结构，其较粗一端处在接线柱内侧的一端。

9、按照权利要求6至8中之一项所述的转子，其特征在于，接线柱（13）外面套有一个薄壁的空心圆筒（35），该空心圆筒（35）在从螺纹（27）向杆部（26）过渡的高度上通过向内突出的凸台（36）抵靠在接线柱上的台肩（34）上。

10、按照权利要求9所述的转子，其特征在于，接线柱中的槽缝（31）穿过上述台肩（34）。

11、按照权利要求1至10中之一项所述的转子，其特征在于，在转子盖罩上设有一个保护用圆筒（41），该保护用圆筒（41）在轴向上伸展到励磁馈电接线柱（13）之外，在保护用圆筒（41）的自由端，一个用作接触机构的金属块（44）设有一个接触面，该接触面跟励磁馈电接线柱（13）的径向靠外一端离开一个间隙（45）。

Images