CN107659020A - 汽轮发电机磁性槽楔 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽轮发电机磁性槽楔，片状导磁单元能够降低自身涡流损耗，能够改变定子槽内磁力线的分布，使谐波强度有所降低，达到降低谐波损耗的效果，其自身结构能够满足结构刚强度要求以及汽轮发电机气隙电磁力的要求，达到降低发电机杂耗、提高效率，提高发电机性能指标、提高可靠性的目的。

Description

汽轮发电机磁性槽楔

技术领域：

本发明涉及一种汽轮发电机磁性槽楔。

背景技术：

发电机定子铁心需开槽镶嵌定子绕组，由于导磁性能的差异，使气隙磁场分布产生变化，形成沿气隙分布的脉动分量，在发电机转子表面产生涡流损耗，是发电机的杂耗的主要成分；该现象既产生损耗，使发电机效率下降，也使得转子表面过热，增加了发电机的温升，影响发电机的出力以及绝缘寿命；脉动分量产生的损耗与发电机额定转速、定子槽数、气隙尺寸等因素相关，而这些关键参数往往是由发电机总体设计决定的，与发电机技术参数相关，对于一些设计，如大型汽轮发电机的设计，特别是定子槽数较少的电磁方案，往往产生这样的矛盾：即脉动分量的损耗超出预期，降低了发电机的效率；而采取增加定子槽数或增大气隙尺寸的技术方案，虽然可以降低脉动分量的损耗，但却增加了制造成本或增大励磁损耗，也改变了发电机的性能参数。

针对该问题，在中小型电机上往往采用磁性槽楔解决该问题，磁性槽楔可以增加定子槽口部位的导磁性能，来降低气隙脉动分量的幅值，暨以降低脉动分量产生的损耗；但该技术也存在不足：首先是磁性槽楔虽然可以降低气隙脉动分量的幅值，但也增加了漏磁通分量，带来损耗并降低电机性能，在槽楔导磁性能上必须权衡这个问题，否则难以达到预期效果；另一方面，槽楔的结构设计、选材及制造技术也不成熟，如模压磁性槽楔、磁性层压板加工的槽楔、引抜磁性槽楔、磁性腻子槽楔等，实际性能达不到预期效果，而且磁性槽楔受到转子磁拉力产生的交变应力，存在疲劳问题，经常出现脱落损坏现象，造成运行事故；特别是在大型汽轮发电机方面，磁拉力作用问题更加突出，以至于目前仍然没有应用磁性槽楔技术；虽然大型汽轮发电机电磁负荷非常高，结构紧凑，通风冷却受限，降低杂散损耗对于提高发电机性能指标显得尤为重要，但可靠性等问题限制了磁性槽楔技术的运用，使得大型汽轮发电机降低杂散损耗技术难以突破。

发明内容：

本发明的目的是提供一种汽轮发电机磁性槽楔，能够达到改善气隙磁场的分布，降低气隙脉动分量的幅值、降低脉动分量损耗的目的，克服了以往结构磁性槽楔增加漏磁通分量的弊端，能够应用在大型汽轮发电机上，降低杂散损耗，结构强度能够抵御大型汽轮发电机产生的磁拉力作用，应用本发明的汽轮发电机磁性槽楔，能够降低发电机的损耗、降低温升，提高发电机效率，延长发电机使用寿命。本发明的技术方案为：一种汽轮发电机磁性槽楔，由第一种结构导磁片(1)与第二种结构导磁片(2)构成槽楔的导磁主体；第一种结构导磁片(1)由硅钢片冲制，其形状与槽楔断面相同，但外形尺寸小于槽楔断面，上端有暴露于槽楔顶面的第一凸缘(3)；第二种结构导磁片(2)为宽度尺寸小于槽宽且高度尺寸小于槽楔厚度的矩形结构，上端都有暴露于槽楔顶面的第二凸缘(4)，第一种结构导磁片(1)与第二种结构导磁片(2)交替排布，第一种结构导磁片(1)与第二种结构导磁片(2)之间有玻璃丝布衬垫(5)，第一种结构导磁片(1)、第二种结构导磁片(2)、玻璃丝布衬垫(5)都有相同的冲孔，环氧玻璃布层压棒(6)穿过冲孔，玻璃纤维增强树脂保护层(7)将第一种结构导磁片(1)、第二种结构导磁片(2)、玻璃丝布衬垫(5)、环氧玻璃布层压棒(6)包覆成为整体结构。

技术效果：

在汽轮发电机定子中使用本发明替代传统的非磁性槽楔，第一种结构导磁片与第二种结构导磁片构成槽楔的导磁主体，使定子槽口部位的导磁性能有所提高，由定子齿槽效应引起的气隙谐波幅度得以降低，由此带来的杂散损耗也能够降低，使发电机的温升降低、效率提高；第一种结构导磁片的形状与槽楔断面相同，外形尺寸小于槽楔断面，使玻璃纤维增强树脂保护层能够包覆在第一种结构导磁片的周边，起到绝缘作用，避免产生环流损耗，采用硅钢片制造可以降低损耗，断面形状可以使自身及其它结构传递的电磁力传递到定子齿的鸽尾槽部位，避免玻璃纤维增强树脂保护层承受剪力而造成断裂，上端的暴露于槽楔顶面的第一凸缘能够将自身产生的热能直接传递到气隙，避免由于玻璃纤维增强树脂的包覆造成温升过高；由于第二种结构导磁片宽度尺寸小于槽宽使自身与定子齿之间形成非磁性间隙，对横向漏磁通产生阻碍，减轻使用磁性槽楔带来的定子漏磁通增大现象；第一种结构导磁片与第二种结构导磁片之间有玻璃丝布衬垫避免导磁片之间产生电气短路，降低涡流损耗，玻璃丝布衬垫也可以吸附环氧树脂，加强导磁片相互之间结合，增强槽楔整体强度；穿过冲孔的环氧玻璃布层压棒成为铆钉将第一种结构导磁片、第二种结构导磁片、玻璃丝布衬垫联接成为一体，整体强度得以提高，也使第二种结构导磁片受到的电磁力通过环氧玻璃布层压棒传递给第一种结构导磁片并通过第一种结构导磁片传递到定子齿部，避免玻璃纤维增强树脂保护层承受电磁力；玻璃纤维增强树脂保护层将第一种结构导磁片、第二种结构导磁片、玻璃丝布衬垫、环氧玻璃布层压棒包覆成为整体结构，使整个槽楔满足发电机对槽楔刚强度的需求，同时起到绝缘作用，避免导磁片与定子铁心冲片之间产生电气涡流损耗。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为第一种导磁片结构示意图。

图3为第二种导磁片结构示意图。

图4为玻璃丝布衬垫结构示意图。

图5为以往技术定子齿头结构气隙磁力线分布示意图。

图6为本发明技术方案气隙磁力线分布示意图。

图7为本发明与以往技术气隙磁密波动及幅值的变化趋势示意图。

具体实施方式：

一种汽轮发电机磁性槽楔，由第一种结构导磁片1与第二种结构导磁片2构成槽楔的导磁主体；第一种结构导磁片1由硅钢片冲制，其形状与槽楔断面相同，但外形尺寸小于槽楔断面，上端有暴露于槽楔顶面的第一凸缘3；第二种结构导磁片2为宽度尺寸小于槽宽且高度尺寸小于槽楔厚度的矩形结构，上端都有暴露于槽楔顶面的第二凸缘4，第一种结构导磁片1与第二种结构导磁片2交替排布，第一种结构导磁片1与第二种结构导磁片2之间有玻璃丝布衬垫5，第一种结构导磁片1、第二种结构导磁片2、玻璃丝布衬垫5都有相同的冲孔，环氧玻璃布层压棒6穿过冲孔，玻璃纤维增强树脂保护层7将第一种结构导磁片1、第二种结构导磁片2、玻璃丝布衬垫5、环氧玻璃布层压棒6包覆成为整体结构；

在汽轮发电机定子中使用本发明替代传统的非磁性槽楔，第一种结构导磁片与第二种结构导磁片构成槽楔的导磁主体，使定子槽口部位的导磁性能有所提高，由定子齿槽效应引起的气隙谐波幅度得以降低，由此带来的杂散损耗也降低，使发电机的温升降低、效率提高；对比图5与图6，可以看出，本发明技术方案的气隙磁密波动幅度有所降低，由此达到降低杂散损耗的效果，图7为对比图，A为以往技术结构的气隙波形、B为本发明结构的气隙波形，可以更加直观看出气隙磁密幅值的变化趋势；

第一种结构导磁片的形状与槽楔断面相同，外形尺寸小于槽楔断面，使玻璃纤维增强树脂保护层能够包覆在第一种结构导磁片的周边，起到绝缘作用，避免产生环流损耗，采用硅钢片制造可以降低损耗，断面形状可以使自身及其它结构传递的电磁力传递到定子齿的鸽尾槽部位，避免玻璃纤维增强树脂保护层承受剪力而造成断裂，上端的暴露于槽楔顶面的凸缘能够将自身产生的热能直接传递到气隙，避免由于玻璃纤维增强树脂的包覆造成温升过高；由于第二种结构导磁片宽度尺寸小于槽宽使自身与定子齿之间形成非磁性间隙，对横向漏磁通产生阻碍，减轻使用磁性槽楔带来的定子漏磁通增大现象；第一种结构导磁片与第二种结构导磁片之间有玻璃丝布衬垫避免导磁片之间产生电气短路，降低涡流损耗，玻璃丝布衬垫也可以吸附环氧树脂，加强导磁片相互之间结合，增强槽楔整体强度；穿过冲孔的环氧玻璃布层压棒成为铆钉将第一种结构导磁片、第二种结构导磁片、玻璃丝布衬垫联接成为一体，整体强度得以提高，也使第二种结构导磁片受到的电磁力通过环氧玻璃布层压棒传递给第一种结构导磁片并通过第一种结构导磁片传递到定子齿部，避免玻璃纤维增强树脂保护层承受电磁力；玻璃纤维增强树脂保护层将第一种结构导磁片、第二种结构导磁片、玻璃丝布衬垫、环氧玻璃布层压棒包覆成为整体结构，使整个槽楔满足发电机对槽楔刚强度的需求，同时起到绝缘作用，避免导磁片与定子铁心冲片之间产生电气涡流损耗。

Claims (1)

1.一种汽轮发电机磁性槽楔，其特征是：由第一种结构导磁片(1)与第二种结构导磁片(2)构成槽楔的导磁主体；第一种结构导磁片(1)由硅钢片冲制，其形状与槽楔断面相同，但外形尺寸小于槽楔断面，上端有暴露于槽楔顶面的第一凸缘(3)；第二种结构导磁片(2)为宽度尺寸小于槽宽且高度尺寸小于槽楔厚度的矩形结构，上端都有暴露于槽楔顶面的第二凸缘(4)，第一种结构导磁片(1)与第二种结构导磁片(2)交替排布，第一种结构导磁片(1)与第二种结构导磁片(2)之间有玻璃丝布衬垫(5)，第一种结构导磁片(1)、第二种结构导磁片(2)、玻璃丝布衬垫(5)都有相同的冲孔，环氧玻璃布层压棒(6)穿过冲孔，玻璃纤维增强树脂保护层(7)将第一种结构导磁片(1)、第二种结构导磁片(2)、玻璃丝布衬垫(5)、环氧玻璃布层压棒(6)包覆成为整体结构。