CN109525062B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，不采取用于抑制接线盒的变形的措施，能够降低接线盒的高度，且对于高度方向的尺寸限制具有余量，其特征在于，具备转子、定子、将来自定子线圈的电力输出至设备外的高压套管、连接定子线圈和高压套管而形成电路径的多个电力线、支撑电力线的支撑绝缘体、至少收纳转子、定子、以及定子线圈与电力线的连接部且在内部充满氢气的旋转电机外箱、以及与旋转电机外箱连通且安装于旋转电机外箱的下部，并且设置支撑绝缘体且至少收纳支撑于该支撑绝缘体的部分的电力线及与该电力线连接的高压套管的一部分的接线盒，支撑绝缘体在接线盒的底面沿垂直方向设置，沿该垂直方向设置的支撑绝缘体和高压套管的位于接线盒内的部分相互平行配置。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，特别涉及适于如下构造的旋转电机：对从定子线圈向设备外取出电力的高压套管的周围进行冷却，并且具备收纳有支撑连接于该高压套管的电力线的支撑绝缘体等的接线盒。

背景技术

通常，在火力发电的发电机等在设备内充满了加压的氢气的大型旋转电机中，为了从定子线圈向设备外取出电力，并且密封设备内的氢气，而使用高压套管。该高压套管中，具有利用冷却气体直接冷却内部的导体的类型。另外，具有在连接于高压套管的电力线的电枢导线内部直接流通氢气进行冷却的高压套管。

上述的接线盒收纳有：电枢导线；支撑该电枢导线的支撑绝缘体；以及连接与用于连结定子线圈的电力供给用端子的跨接线连接的引线和电枢导线的挠性导线等。

以往，上述的支撑绝缘体是在连接高压套管侧的电枢导线和来自定子线圈的连接线(跨接线)的引线的挠性导线的附近水平固定于接线盒而设置，且支撑电枢导线的强度部件，同时还发挥作为冷却气体的冷却流路的作用。

作为本技术领域的背景技术，例如具有专利文献1所记载那样的技术。该专利文献1中记载了以下的特征。旋转电机的导线盒(接线盒)是保护输出导线与送电母线的连接部的罩，导线盒上部安装于旋转电机外箱的下部，该各个内部连通。旋转电机的输出导线与送电母线的连接经由安装于导线盒下部的导线套管(高压套管)和导线盒内的导线连接器进行，在该输出导线连接器及导线套管施加较高电压，因此，最终连接后，实施带缠绕绝缘，同时还需要确保绝缘爬电距离、电气空隙。另外，旋转电机外箱和导线盒的各个内部连通，为了缓解因来自导线盒内通电部的散热而引起的周围温度上升，向导线盒内部引导旋转电机外箱内的冷却气体，进行输出导线、导线连接器以及导线套管的冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-183950号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述的现有的将支撑绝缘体在接线盒水平安装的构造中，需要将接线盒的高度提高与安装支撑绝缘体相应的量，即确保与高压套管的绝缘距离、及需要确保用于维护高压套管的作业空间，因此，需要将接线盒的高度提与高安装支撑绝缘体相应的量，若提高接线盒的高度，则在强度方面是不利的。

另外，在发电机(旋转电机)内部充满加压的冷却气体，因此，为了抑制接线盒的变形，需要随着接线盒大型化而增加底板的壁厚、在侧面及底面安装肋这样的措施。

另外，上述的专利文献1中，对于用于解决上述那样的课题的方案，没有进行任何记载。

本发明是鉴于上述的点而研发的，其目的在于，提供一种旋转电机，能够不采取用于抑制接线盒的变形的措施，而且能够降低接线盒的高度，对于高度方向的尺寸限制，具有余量。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的旋转电机的特征在于，具备：转子；定子，其与该转子具有预定的间隙地对置配置，且由定子铁芯及定子线圈构成；高压套管，其将来自上述定子线圈的电力输出至设备外；多个电力线，其连接上述定子线圈和上述高压套管，形成电路径；支撑绝缘体，其支撑该电力线；旋转电机外箱，其至少收纳上述转子、上述定子、以及上述定子线圈与上述电力线的连接部，且在内部充满氢气；以及接线盒，其与该旋转电机外箱连通，且安装于该旋转电机外箱的下部，并且设置上述支撑绝缘体，且至少收纳支撑于该支撑绝缘体的部分的上述电力线及与该电力线连接的上述高压套管的一部分，上述支撑绝缘体在上述接线盒的底面沿垂直方向设置，沿该垂直方向设置的上述支撑绝缘体和上述高压套管的位于上述接线盒内的部分相互平行地配置。

发明效果

根据本发明，能够提供一种旋转电机，能够不采取用于抑制接线盒的变形的措施，而且能够降低接线盒的高度，对于高度方向的尺寸限制，具有余量。

附图说明

图1是将成为本发明的对象的旋转电机的整体结构局部破断而表示的立体图。

图2A是表示从横向观察现有的旋转电机的端部及接线盒周围的构造的情况下的剖视图。

图2B是表示从轴向观察现有的旋转电机的端部及接线盒周围的构造的情况下的剖视图。

图3是表示从横向观察图2A所示的现有的旋转电机的接线盒周围的构造的情况的详情的剖视图。

图4是表示从上方向观察现有的旋转电机的接线盒周围的构造的情况下的剖视图。

图5是表示成为本发明的对象的旋转电机采用的高压套管的剖视图。

图6表示从横向观察现有的旋转电机的接线盒周围的构造的情况下的其它例，是相当于图3的图。

图7是从横向观察本发明的旋转电机的实施例1的接线盒周围的构造的情况下的剖视图。

图8是从轴向观察本发明的旋转电机的实施例1的接线盒周围的构造的情况下的剖视图。

图9是从上方向观察本发明的旋转电机的实施例1的接线盒周围的构造的情况下的俯视图。

图中：

1-转子，2-定子铁芯，3-定子线圈(定子绕阻)，4-定子，5-高压套管，5a-高压套管冷却气体进气口，5b-高压套管绝缘筒，5c-高压套管排气口，5d-外侧铜筒，5e-孔部，6-旋转电机外箱，7-接线盒，7a-接线盒的底面，8-氢冷却机，9-端支架，10-摇杆装置，11-腿，12-变流器，13-跨接线，14-引线，15-挠性导线，16-电枢导线，17、17a、17b、17c、17d、17e、17f-支撑绝缘体，18、20-铜管，19-弯管，21-挠性导线的基底部件，22-通风管，23-T字管，24、26-接线盒侧面风道，25-接线盒底板矩形风道，27-冷却气体汇合室，28-排气通风管，29-支撑绝缘体排气汇合用风道，100-旋转电机。

具体实施方式

以下，基于图示的实施例，对本发明的旋转电机一边与现有的旋转电机进行比较，一边进行说明。此外，各图中，对相同的构成部件标注相同的符号，对于重复的部分省略其详细的说明。

首先，使用图1说明成为本发明的对象的旋转电机。

如图1所示，利用氢气进行冷却的旋转电机(发电机)100通常大致分为根据输出(容量)对定子线圈进行水冷且利用氢气冷却设备内的水冷却旋转电机、利用氢气冷却设备内的氢冷却旋转电机、利用空气冷却设备内的空气冷却旋转电机这三个种类，其中，水冷却旋转电机、氢冷却旋转电机在设备内充满了加压的氢气。图1表示在设备内充满有氢气的旋转电机100。

该图所示的旋转电机100大致包括：转子1；定子4，其与该转子1具有预定的间隙地对置配置，且由定子铁芯2及定子线圈3构成；高压套管5，其将来自定子线圈3的电力输出至设备外；旋转电机外箱6，其至少收纳连接定子线圈3和高压套管5而形成电路径的后述的跨接线13、引线14、挠性导线15、电枢导线16等电力线、支撑该电力线中的电枢导线16的后述的支撑绝缘体17、转子1、定子4以及定子线圈3与电力线中的跨接线13的连接部，且在内部充满了氢气；接线盒7，其与该旋转电机外箱6连通，安装于旋转电机外箱6的下部，并且设置支撑绝缘体17，收纳支撑于该支撑绝缘体17的电枢导线16及与该电枢导线16连接的高压套管5的设备内侧端部；氢冷却机8，其用于利用氢气将旋转电机100内冷却；端支架9，其堵塞旋转电机外箱6的轴向端部；摇杆装置10；脚11，其用于设置固定旋转电机100；以及变流器12，其测量从高压套管5向外部的输出电流。

例如，火力发电的涡轮发电机中，将汽轮机、燃气轮机的旋转能传递至转子1，使转子1在定子线圈(定子绕阻)3的内侧高速旋转，从而进行发电。

氢冷却涡轮发电机的定子4具有将硅钢板在轴向上层叠而形成的定子铁芯2和装配于该定子铁芯2的定子线圈3，除此之外，还包括用于连结图2A及图2B所示的定子线圈3和电力供给用端子的跨接线13、用于将在设备内产生的电力向设备外取出的引线14、挠性导线15、电枢导线16、高压套管5、以及支撑电枢导线16的支撑绝缘体17。

接着，使用图2A、图2B、图3以及图4，说明现有的涡轮发电机(旋转电机)的接线盒7内的一个构造的例，并使用图5说明高压套管5的详细构造。

图2A及图2B所示的挠性导线15、电枢导线16、高压套管5为在内部流通氢气而被冷却的构造。图3表示从横向观察现有的涡轮发电机的接线盒7周围的构造的图，图4表示从上方向观察现有的涡轮发电机的接线盒7周围的构造的情况，分别对冷却气体的接线盒7内的流动进行说明。

首先，图5表示高压套管5的详情。如该图所示，高压套管5包括：具有高压套管冷却气体进气口5a且内部为中空的高压套管绝缘筒5b；具有预定的空间地覆盖该高压套管绝缘筒5b的外周且具有高压套管排气口5c的外侧铜筒5d；以及形成于高压套管绝缘筒5b的下部且与由外侧铜筒5d形成的空间连通的孔部5e。

于是，从高压套管冷却气体进气口5a进入的冷却气体通过高压套管绝缘筒5b的内侧而流至下部，在高压套管5的下部，在高压套管绝缘筒5b开设有孔部5e，因此，通过该孔部5e，然后通过外侧铜筒5d与高压套管绝缘筒5b之间而朝向上部。通过高压套管5的外侧铜筒5d与高压套管绝缘筒5b之间而朝向上部的冷却气体从位于上部的高压套管排气口5c沿水平方向排出，流向图3所示的水平方向的铜管18。流过水平方向的铜管18的冷却气体在弯管19向上方转弯90°，通过垂直方向的铜管20进入挠性导线15的基底部件21，在此，与对挠性导线15进行了冷却的来自上方的冷却气体汇合。然后，在挠性导线15的基底部件21转弯90°，沿水平方向行进，并进入设置成水平方向的支撑绝缘体17的内侧。离开支撑绝缘体17的气体转弯90°进入通风管22。如图4所示，在通风管22，来自相邻的高压套管5的冷却气体通过T字管23汇合，进入设置于接线盒壁的接线盒侧面风道24。

如图2A及图2B所示，沿水平方向配置的三个高压套管5在轴向上排列成两列，但来自图2A的三个高压套管5的冷却气体转弯90°进入接线盒侧面风道24后，如图3所示，朝向接线盒侧面风道24的下方向，在接线盒侧面风道24的下部进一步转弯90°，形成水平方向，且在沿水平方向在设置于接线盒7的底板的接线盒底板矩形风道25流动后，向上方转弯90°，在设置于与接线盒侧面风道24相反的侧的壁的接线盒侧面风道26向上方流动。

沿接线盒侧面风道26流至上方的冷却气体进入接线盒7的上部的冷却气体汇合室27。两个接线盒侧面风道24、26的冷却气体及来自排气口侧的三个高压套管5的冷却气体在冷却气体汇合室27汇合，并通过多个排气通风管28排出。

图6表示从横向观察现有的旋转电机的接线盒周围的构造的情况的其它例，是相当于图3的图。

如该图所示，本例中，朝向高压套管5的冷却气体从高压套管5的外周侧进入，且在图5的外侧铜筒5d与内部的高压套管绝缘筒5b之间向下(相对于图3的例为反向)流通，通过底部的高压套管绝缘筒5b的孔部5e之后，在高压套管绝缘筒5b的内侧朝向上方(相对于图3的例为反向)，从高压套管5的上部经由高压套管排气口5c沿水平方向排出，流向铜管18。来自铜管18的冷却气体在弯管19向上方转弯90°，通过垂直方向的铜管20、挠性导线15，进入挠性导线15的基底部件21。之后，与在图3及图4所说明的例子的通风模式相同。

实施例1

相对于图3、图4以及图6所示的现有的接线盒内的构造，使用图7、图8以及图9说明本发明的旋转电机的实施例1的接线盒内的构造。

图7是从横向观察本发明的旋转电机的实施例1的接线盒周围的构造的情况下的剖视图，图8是从轴向观察本发明的旋转电机的实施例1的接线盒周围的构造的情况下的剖视图，图9是从上方向观察本发明的旋转电机的实施例1的接线盒周围的构造的情况下的俯视图。

首先，使用图7及图8，说明本发明的旋转电机的实施例1的接线盒内的构造。

如该图所示，本发明的旋转电机的实施例1的接线盒内构造中，支撑绝缘体17在接线盒7的底面7a沿垂直方向设置，该沿垂直方向设置的支撑绝缘体17和高压套管5的位于接线盒7内的部分平行配置。

于是，在高压套管5的上部形成有高压套管冷却气体进气口5a，从该高压套管冷却气体进气口5a进入的冷却气体与上述的图3一样，通过高压套管绝缘筒5b的内侧流至下部，在高压套管5的下部，在高压套管绝缘筒5b开设有孔部5e，因此，通过该孔部5e后，通过外侧铜筒5d与高压套管绝缘筒5b之间而朝向上部。

另外，在高压套管5的上部形成有将通过外侧铜筒5d与高压套管绝缘筒5b之间而朝向上部的冷却气体排出的高压套管排气口5c，该高压套管排气口5c与弯管19连接，弯管19经由水平方向的铜管20与挠性导线15的基底部件21连接。

在该挠性导线15的基底部件21，来自水平方向的铜管20的冷却气体和对挠性导线15进行了冷却的来自上方的冷却气体汇合，并引导至在上述的接线盒7的底面7a沿垂直方向设置的支撑绝缘体17。

接着，参照图7、图8以及图9，说明本发明的旋转电机的实施例1的接线盒内构造的通风模式。

如图7所示，高压套管5内的通风与通过图5所说明的高压套管5相同，但从高压套管冷却气体进气口5a进入的冷却气体与上述的图3一样，通过高压套管绝缘筒5b的内侧流至下部，在高压套管5的下部，在高压套管绝缘筒5b开设有孔部5e，因此，通过该孔部5e后，通过外侧铜筒5d与高压套管绝缘筒5b之间而朝向上部(参照图5)。

朝向高压套管5的上部的冷却气体沿水平方向行进至位于上部的高压套管排气口5c，从沿垂直方向设置的高压套管排气口5c进入弯管19，利用该弯管19转弯90°，形成水平方向，通过水平方向的铜管20，进入挠性导线15的基底部件21，在此，与对挠性导线15进行了冷却的来自上方的冷却气体汇合。在挠性导线15的基底部件21汇合后的冷却气体向在接线盒7的底面7a沿垂直方向设置的支撑绝缘体17的内侧行进。

离开了支撑绝缘体17的冷却气体在设置于接线盒7的底板的接线盒底板矩形风道25沿水平方向流动，然后向上方转弯90°，在接线盒侧面风道26向上方流动，并通过多个排气通风管28而排出。

即，本实施例的来自高压套管5的排气在作为现有例所说明的图3及图6中为水平方向，与之相对，在图7及图8所示的本实施例的构造中，通过高压套管排气口5c向上排气。然后，通过弯管19、铜管20，在挠性导线15的基底部件21与来自上方的对挠性导线15进行冷却的气体汇合，从挠性导线15的基底部件21朝向下方向，通过垂直地设置的支撑绝缘体17，进入设置于接线盒7的底面7a的接线盒底板矩形风道25。

如图9所示，从六个支撑绝缘体17a、17b、17c、17d、17e及17f排出的冷却气体在接线盒7的底面7a汇合，流向两个接线盒底板矩形风道25。来自六个支撑绝缘体17a、17b、17c、17d、17e及17f中的中央的两个支撑绝缘体17b、17e的冷却气体向左右分开，通过接线盒7的底面7a的支撑绝缘体排气汇合用风道29与来自端部的支撑绝缘体17a、17d及17c、17f的冷却气体汇合，并向接线盒7的底面7a的接线盒底板矩形风道25行进。然后，如图7及图8所示，在接线盒侧面风道26垂直向上流动，然后通过多个排气通风管28而排出。

根据这种本实施例，将支撑绝缘体17沿垂直方向设置于接线盒7的底面7a，在接线盒7的底面7a设有连接该支撑绝缘体17的接线盒底板矩形风道25，因此，能够降低接线盒7的高度(与图3的L1相比，图7的L2更小)，对于高度方向的尺寸限制，具有余量。

另外，通过降低接线盒7的高度，侧面的刚性增高，能够降低设备内的气体压力引起的变形及运转中的振动振幅，并且通过降低接线盒7的高度，能够减少使用的材料，经济性良好。

另外，在将支撑绝缘体7沿垂直方向设置的通风构造中，相对于将支撑绝缘体7水平设置的情况，通风路的长度缩短，通风阻力变小，有利于高压套管5的周围的冷却。即，现有的经由水平安装的支撑绝缘体17的冷却气体的流路中，从高压套管5的高压套管排气口5c到排气通风管28的排气口的流路长且转弯多，因此，通风阻力大，在冷却方面是不利的，但本实施例中，消除了该情况。

另外，本实施例中，消除以往构造的支撑绝缘体7的出口的通风管22及T字管23(参照图4)，而设置与接线盒7的底面7a一体化的来自支撑绝缘体17的排气汇合用的支撑绝缘体排气汇合用风道29(参照图9)，由此，从高压套管排气口5c到排气通风管28的排气口的流路的距离缩短，构造变得简单，因此，通风阻力降低，除此之外，能够提高接线盒7的底板7a的刚性，降低设备内的气体压力引起的变形及运转中的振动振幅。

此外，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的实施例，并非限定于必须具备所说明的所有的结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换成其它实施例的结构，另外，也能够向某实施例的结构添加其它实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除、置换。

Claims (8)

1.一种旋转电机，其特征在于，

具备：

转子；

定子，其与该转子具有预定的间隙地对置配置，且由定子铁芯及定子线圈构成；

高压套管，其将来自上述定子线圈的电力输出至设备外；

多个电力线，其连接上述定子线圈和上述高压套管，形成电路径；

支撑绝缘体，其支撑该电力线；

旋转电机外箱，其至少收纳上述转子、上述定子、以及上述定子线圈与上述电力线的连接部，且在内部充满氢气；以及

接线盒，其与该旋转电机外箱连通，且安装于该旋转电机外箱的下部，并且设置上述支撑绝缘体，且至少收纳支撑于该支撑绝缘体的部分的上述电力线及与该电力线连接的上述高压套管的一部分，

上述支撑绝缘体在上述接线盒的底面沿垂直方向设置，

沿该垂直方向设置的上述支撑绝缘体和上述高压套管的位于上述接线盒内的部分相互平行地配置。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

上述电力线包括连接于上述定子线圈的跨接线、连接于上述高压套管的电枢导线、以及连接上述跨接线和上述电枢导线的引线，

上述支撑绝缘体支撑上述电枢导线。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

上述引线和上述电枢导线经由挠性导线连接。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

上述高压套管包括：

具有进气口且内部为中空的绝缘筒；

具有预定的空间地覆盖该绝缘筒的外周且具有排气口的外侧铜筒；以及

形成于上述绝缘筒的下部，且与形成于上述绝缘筒与上述外侧铜筒之间的上述空间连通的孔部，

从上述绝缘筒的进气口进入的冷却气体通过上述绝缘筒的中空部而流向下方，并且上述冷却气体经由上述孔部在由上述绝缘筒和上述外侧铜筒形成的上述空间向上部流通，并从上述外侧铜筒的上述排气口排出。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

上述电枢导线包括：

连接于上述外侧铜筒的上述排气口且将上述冷却气体的流向从垂直方向改变成水平方向的弯管；以及

一端连接于该弯管且另一端连接于上述挠性导线的基底部件而水平配置的铜管，

从上述外侧铜筒的上述排气口向上方排出的上述冷却气体流入上述弯管，流动从垂直方向改变成水平方向，通过上述铜管进入上述挠性导线的基底部件，且在该挠性导线的基底部件与对上述挠性导线进行了冷却的来自上方的冷却气体进行汇合，并朝向下方，通过沿垂直方向设置的上述支撑绝缘体。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

在上述接线盒的底面，在轴向上设置风道，

通过了上述支撑绝缘体的冷却气体进入上述风道，

进入到该风道的上述冷却气体在设置于上述接线盒的侧面的侧面风道向上流动，通过设置于上述接线盒的上方的排气通风管排出。

7.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

上述高压套管配置成，在上述旋转电机的水平方向上配置三个而成的组在轴向上排列两列，

通过了六个上述支撑绝缘体的冷却气体在上述接线盒的底面汇合，流向两个上述风道。

8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，

来自六个上述支撑绝缘体中的中央的两个上述支撑绝缘体的冷却气体向左右分开，通过在上述接线盒的底面沿水平方向设置的支撑绝缘体排气汇合用风道，与来自六个上述支撑绝缘体中的端部的四个上述支撑绝缘体的冷却气体汇合，并向上述风道行进，然后，在上述侧面风道向上流动，通过上述排气通风管而排出。

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