CN114097162B - 短路发电机 - Google Patents

Abstract

本发明的短路发电机(100)是将配置有定子(20)的绕组(22)的定子槽(23)的与转子中心轴(15)垂直的径向的深度(b)除以该定子槽(23)的与径向和转子中心轴(15)方向垂直的方向的宽度(a)后得到的比小于3的短路发电机。转子(10)包括设置在转子槽(12)中的励磁绕组(13)、设置在转子槽(12)的励磁绕组(13)的外周侧的金属制的阻尼器杆(31)、以及设置在转子槽(12)的阻尼器杆(31)的外周侧并且与阻尼器杆(31)连接的金属制的楔形件(32)。阻尼器杆(31)的径向的高度即阻尼器杆高度(hd1)低于楔形件(32)的径向的高度即楔形件高度(hw)。

Description

短路发电机

技术领域

本申请涉及短路发电机。

背景技术

短路发电机是获得使电枢绕组突然短路时的电流作为输出的发电机。例如，在专利文献1中记载了短路发电机的功能概要。短路发电机用于实施在电力系统中使用的开关保护装置等的性能检查和实际规模短路试验。为了使短路发电机在短时间内产生大电流，对短路发电机进行了特殊考虑。例如，在尽可能减小电枢绕组的瞬态电抗、采用充分承受伴随大电流的异常大的机械力的绕组结构等方面下工夫。

由于短路发电机是用于检查等特殊用途的发电机，因此与通常的同步发电机(涡轮发电机)在输出功率特性上有很大不同。通常的同步发电机是将电枢绕组连接到系统，通过外部动力使转子旋转，在电枢绕组中获得电压及电流的输出。由于短路发电机通过使电枢绕组突然短路而获得大电流的输出，因此短路发电机特性的方法不同于改善普通同步发电机特性的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平5-103437号公报(0002段)

发明内容

发明所要解决的技术问题

短路发电机是向容纳在转子的多个槽中的励磁绕组施加电压，在利用外部动力使转子旋转的状态下，容纳在定子槽中的电枢绕组在外部突然短路，并输出此时在电枢绕组中产生的瞬时大电流的发电机。作为减小电枢绕组的瞬态电抗的方法，可以考虑使定子槽形状与普通的同步发电机相比在宽度方向上变宽且在深度方向上变浅。当在短路发电机中应用与普通的同步发电机相比在宽度方向上更宽、且在深度方向上更浅的定子槽形状时，由于定子槽浅，槽漏磁通减小，具有瞬时输出电流增大的效果。

如上所述，由于通过将发电机的初始瞬态电抗设计得较小，发电机的瞬时输出电流就会变大，因此在短路发电机中，转子的阻尼器电路的电阻有时会被设计得较小。另外，阻尼器电路是使转子中感应的电流流动的电路的总称，由块状铁芯、楔形件及阻尼器杆等组成。

在短路发电机中，当减小转子阻尼器电路的电阻时，在突然短路时不改变励磁电压的条件下，到突然短路路径0.1秒后为止的输出电流增大。但是，发现以抑制输出电流的衰减(0.1秒以后的电流增加)为目的，在突然短路的同时急剧增加励磁电压的条件下，减小转子阻尼器电路的电阻时，相反地无法获得充分抑制输出电流衰减的效果。在此，在突然短路的同时使励磁电压急剧增加的方法称为超激磁(简称S.E.)。

本申请说明书中公开的技术的目的在于，提供一种短路发电机，即使在具有与同步发电机相比在宽度方向上更宽、且在深度方向上更浅的定子槽的短路发电机中，也能够通过在电枢绕组突然短路时进行超激磁来充分增大输出电流。

用于解决技术问题的技术手段

本申请说明书所公开的一个示例的短路发电机是包括转子、以及以包含转子的转子中心轴的方式配置在外周的定子，将配置有定子的绕组的定子槽的与转子中心轴垂直的径向的深度除以该定子槽的与径向和转子中心轴方向垂直的方向的宽度后得到的比小于3的短路发电机。转子包括：转子铁芯，该转子铁芯形成有多个磁极和多个转子槽；励磁绕组，该励磁绕组设置在转子槽中；金属制的阻尼器杆，该阻尼器杆设置在转子槽的励磁绕组的外周侧；以及金属制的楔形件，该楔形件设置在转子槽的阻尼器杆的外周侧并连接到阻尼器杆。阻尼器杆的径向的高度即阻尼器杆高度低于楔形件的径向的高度即楔形件高度。

发明效果

本申请说明书中公开的一个示例的短路发电机中，阻尼器杆的径向的高度即阻尼器杆高度低于楔形件的径向的高度即楔形件高度，因此当电枢绕组突然短路时，通过进行超激磁，能充分地增大输出电流。

附图说明

图1是表示实施方式1的短路发电机的图。

图2是表示图1的转子和保持环的主要部分的图。

图3是图2中的A－A剖视图。

图4是示出图1的定子的主要部分的图。

图5是表示实施方式1的短路发电机的转子槽及阻尼器电路的图。

图6是表示比较例的短路发电机的转子槽及阻尼器电路的图。

图7是说明漏磁通的图。

图8是比较例涉及的短路发电机的转子的剖视图。

图9是示出样品S2的楔形件和阻尼器杆的图。

图10是示出样品S3的楔形件和阻尼器杆的图。

图11是示出样品S1的楔形件和阻尼器杆的图。

图12是表示实施方式1及比较例的短路发电机的输出电流的d轴直流分量的仿真结果的图。

图13是表示实施方式1及比较例的短路发电机的输出电压的q轴分量的仿真结果的图。

图14是表示实施方式2的短路发电机的楔形件配置的图。

图15是图14中的B-B的剖视图。

图16是图14中的C1―C1的剖视图。

图17是图14中的C2―C2的剖视图。

图18是说明实施方式2所涉及的短路发电机的问题的图。

图19是表示实施方式2所涉及的短路发电机的平均损耗的仿真结果的图。

图20是表示实施方式3的短路发电机的楔形件配置的第一例的图。

图21是图20中的D1―D1的剖视图。

图22是图20中的D2―D2的剖视图。

图23是图20中的E－E剖视图。

图24是表示实施方式3的短路发电机的楔形件配置的第二例的图。

图25是图24中的F1―F1的剖视图。

图26是图24中的F2―F2的剖视图。

图27是图24中的G1―G1的剖视图。

图28是图24中的G2―G2的剖视图。

具体实施方式

实施方式1.

参照附图说明实施方式1的短路发电机100。有时对相同或对应的构成要素标注相同的标号，并省略重复说明。在其他实施方式中，有时对相同或对应的构成要素标注相同的标号，并省略重复说明。图1是表示实施方式1的短路发电机的图，图2是表示图1的转子及保持环的主要部分的图。图3是图2中A-A的剖视图，图4是表示图1中的定子的主要部分的图。图5是表示实施方式1的短路发电机的转子槽及阻尼器电路的图。图6是表示比较例所涉及的短路发电机的转子槽和阻尼器电路的图，图7是说明漏磁通的图。图8是比较例涉及的短路发电机的转子的剖视图。图9至图11是分别示出了样品S2、S3和S1的楔形件和阻尼器杆的图。图12是表示实施方式1及比较例的短路发电机的输出电流的d轴直流分量的仿真结果的图。图13是表示实施方式1及比较例的短路发电机的输出电压的q轴分量的仿真结果的图。

短路发电机100包括转子10、以包含转子10的转子中心轴15的方式配置在外周的定子20、以及支承定子20的定子框架24。转子10包括形成有磁极16和转子槽12的转子铁芯11、与转子铁芯11连接的转子轴14、励磁线圈(励磁绕组)13、阻尼器杆31、楔形件32和保持环33。励磁线圈13、阻尼器杆31和楔形件32配置在转子槽12中。定子20包括形成有磁极(未示出)和定子槽23的定子铁芯21、配置在定子槽23中的定子线圈(电枢绕组)22。转子铁芯11是块状铁芯，并且转子铁芯11具有形成在块状铁芯上的磁极16和转子槽12。定子20是与由转子10的旋转产生的磁场相互作用的电枢。保持环33覆盖转子铁芯11的转子中心轴15方向上的端部和楔形件32的转子中心轴15方向上的端部，并与转子铁芯11的转子中心轴15方向上的端部和楔形件32的转子中心轴15方向上的端部接触。更具体地说，保持环33与转子中心轴15方向上的楔形件32、转子铁芯11的转子中心轴15方向上的端部的磁极16、以及与楔形件32相邻的转子槽12之间的铁芯突起部17接触。此外，适当地将定子线圈22标记为电枢绕组22。

在实施方式1的短路发电机100中，定子槽23的槽宽a、槽深b具有式(1)的关系。槽宽a是定子槽23在与转子10的径向和转子中心轴15的方向垂直的方向上的宽度。槽深度b是定子槽23在垂直于转子中心轴15且平行于转子10的径向的方向上的深度。

b/a＜3···(1)

式(1)的关系是可以区别于普通的同步发电机的指标。

作为使在转子10中感应到的电流流动的电路即阻尼器电路30由转子铁芯11、阻尼器杆31、楔形件32和保持环33构成。通过将发电机的初始瞬态电抗设计得较小而使短路发电机的瞬时输出电流变大。通过减小阻尼器电路30的电阻，能减小初始瞬态电抗，当作为电枢绕组的定子线圈22突然短路时，能获得大的输出电流。在图6～图8和图11中示出了减小了阻尼器电路30的电阻的转子50。图6～图8和图11所示的转子50是比较例。

首先，说明作为比较例的转子50。转子50包括形成有磁极16和转子槽12的转子铁芯51、励磁线圈(励磁绕组)13、阻尼器杆52、楔形件32a和保持环33(参照图11)。在励磁线圈13的外径侧设有由Cu等有良好导电性的金属材料构成的阻尼器杆52，在阻尼器杆52的外径侧设置有楔形件32a，使得阻尼器杆52和励磁线圈13等槽内的构件不会因离心力而飞散。楔形件32a连接到阻尼器杆51。楔形件32a也需要是具有良好导电性的金属，由BeCu、CrCu等具有良好导电性的金属制成。

当定子线圈(电枢绕组)22突然短路时，如图11所示，感应电流41在阻尼器杆52、楔形件32a和保持环33中流过。楔形件32a不仅用于使感应电流41流动，而且具有作为强度材料的功能。因此，如图11所示，楔形件32a在轴向上具有切缝，并且在轴向上的切缝处，在楔形件32a中流过的电流迂回到阻尼器杆52等。因此，为了使感应电流41大量流动，需要使阻尼器杆52的截面积变大。在比较例的转子50中，阻尼器杆高度hd2被设为高于楔形件高度hw。即，比较例的转子50包括具有hd2>hw的关系的阻尼器杆52、楔形件32a。阻尼器杆高度hd2和楔形件高度hw是转子50的径向高度。

在比较例的短路发电机中，在不进行超激磁的情况下进行突然短路时，为了抑制短路电流的衰减，即，为了增加短路时间常数，将磁极阻尼器部53设置在磁极16的一部分上，并且增大每个槽中的阻尼器杆52的截面积，从而减小阻尼器杆52的电阻。如图8所示，磁极阻尼器部53具有这样的结构，其中阻尼器杆52和楔形件32a配置在形成于磁极16的槽中。在图8中，示出在与磁极阻尼器部53相邻的转子槽12中，励磁线圈13无间隙地配置在转子中心轴54侧的示例。保持环33(参照图11)覆盖转子铁芯51的轴向的端部，并与该端部的楔形件32a和相邻的转子槽12之间的铁芯突起部55接触。图8中示出了从转子中心轴54穿过磁极16的中央的d轴和从转子中心轴54穿过磁极16之间的中央的q轴。

接着，说明实施方式1的转子10的转子槽12以及阻尼器电路30的结构。励磁线圈13隔开间隙地配置在转子10的转子槽12的转子中心轴15侧。在励磁线圈13的外径侧设有由Cu等导电性良好的金属材料构成的阻尼器杆31，在阻尼器杆31的外径侧设置有楔形件32，使得阻尼器杆31、励磁线圈13等槽内的构件不会因离心力而飞散。楔形件32连接到阻尼器杆31。楔形件32也需要是具有良好导电性的金属，由BeCu、CrCu、不锈钢等具有良好导电性的金属制成。楔形件32由BeCu、CrCu和不锈钢中的任一种形成。

当定子线圈(电枢绕组)22突然短路时，如图2所示，感应电流41在阻尼器杆31、楔形件32和保持环33中流过。楔形件32不仅用于使感应电流41流动，而且具有作为强度材料的功能。因此，如图2所示，楔形件32在轴向上具有切缝，并且在轴向上的切缝处，在楔形件32中流过的电流迂回到阻尼器杆31等。即，楔形件32被分割成多个，并且被分割的楔形件32沿转子中心轴15的方向配置在转子槽12中。在实施方式1的转子10中，与比较例不同，阻尼器杆高度hd1低于楔形件高度hw。即，实施方式1的转子10包括具有hd1<hw的关系的阻尼器杆31和楔形件32。阻尼器杆高度hd1和楔形件高度hw是转子10的径向高度。在实施方式1的短路发电机100中，转子10包括具有hd1<hw的关系的阻尼器杆31和楔形件32，从而即使在实施超激磁(使励磁电压急剧增加)时，输出电流也能够充分增大。下面详细说明超激磁时的作用。

当与定子线圈(电枢绕组)22的突然短路同时进行超激磁时，从励磁线圈13产生的磁通急剧增加。针对该急剧变化的磁通，感应电流流过阻尼器电路30，以抵消该磁通。即，如果阻尼器电路30的电阻较小，则感应电流大量流动，从而急剧增加的励磁磁通不会到达作为输出侧的定子线圈(电枢绕组)22。特别地，在减小阻尼器杆52的电阻的比较例的转子50中，感应电流相对于励磁磁通的急剧变化而变大，超激磁效果、即伴随励磁电压急剧增加的输出电流的增大效果减小。该超激磁的效果是通过实施超激磁而期望的效果，但是在比较例中没有达到期望的效果，输出电流没有充分增大。

因此，实施方式1的转子10包括具有hd1<hw的关系的阻尼器杆31和楔形件32，从而与比较例相比能增大阻尼器杆31的电阻，伴随励磁电压急剧增加的感应电流减小，能获得超激磁的效果。此外，如图7所示，作为槽的径向外周侧部分的长度即槽外侧长度ho较长的比较例中，励磁磁通中的漏磁通42变大，到达定子线圈(电枢绕组)22的磁通仍然减小。因此，在实施方式1的转子10中，通过满足hd1<hw，从而能使槽外侧长度ho的长度比比较例要短。因此，在实施方式1的转子10中，槽外长度ho的长度能比比较例要短，因此到达定子线圈(电枢绕组)22的磁通增加，从而容易获得超激磁效果。

图12示出了实施方式1及比较例的短路发电机中的输出电流的d轴直流分量即d轴电流Id的直流分量的仿真结果。横轴是时间(sec：秒)，纵轴是输出电流的d轴直流分量(d轴电流Id的直流分量)IdDC(p.u.(per unit：每单位))。图12示出了在时刻0.0使电枢绕组22突然短路，将励磁电压超激磁至短路前的8倍时的电枢绕组22的输出电流。另外，输出电流通过表现出超激磁效果的d轴电流Id的直流分量进行比较。特性63是具有转子50的比较例的短路发电机的特性，特性61、62是具有转子10的实施方式1的短路发电机100的特性。特性61、62之间的差异是楔形件32的材料不同的示例。为了区分该材料的差异，表示特性61的楔形件32的标号设为32a，表示特性62的楔形件32的标号设为32b。楔形件32a是BeCu、CrCu等金属，楔形件32b是导电率比楔形件32a低的金属。例如，楔形件32b是不锈钢等。

图9～图11示出了表示出图12的特性61、62、63的样品S2、S3、S1的短路发电机中的楔形件和阻尼器杆的部分。样品S2的短路发电机(第一示例中的短路发电机)包括具有楔形件32a的转子10，样品S3的短路发电机(第二示例中的短路发电机)包括具有楔形件32b的转子10。样品S1的短路发电机是配备有具有楔形件32a的转子50的比较例的短路发电机。从图12可以看出，实施方式1的短路发电机100即样品S2、S3的短路发电机100的特性61、62中，突然短路后0.2秒以后的输出电流比特性63大，表现出了超激磁的效果。

具有转子50的比较例中的短路发电机包括具有hd2>hw的关系的阻尼器杆52和楔形件32a，即，对应于前面所述的设计成转子的阻尼器电路的电阻变小的情况。如图12所示，比较例的样品S1的短路发电机即使实施了超激磁，也没有得到充分的输出电流增大效果。与此相对，实施方式1的样品S2、S3的短路发电机100与比较例的短路发电机不同，通过在电枢绕组突然短路时进行超激磁，从而能够充分地增大输出电流。

图13中示出了在使电枢绕组22突然短路后0.3秒断开电枢绕组22时的输出电压(电枢电压的q轴分量)的变化的仿真结果。横轴是时间(sec)，纵轴是输出电压的q轴分量，即q轴电压Vq(p.u.)。特性64、65、66分别是样品S2、S3的实施方式1的短路发电机100和样品S1的比较例的短路发电机的特性。图13所示的虚线67表示输出电压的q轴电压Vq为1.0(p.u.)。在比较例的样品S1的特性66中，输出电压的q轴电压Vq变为1.0的时间是t3。然而，在实施方式1的样品S2、S3的特性64、65中，输出电压的q轴电压Vq变为1.0的时间是比t3短的t1、t2。从图13可以看出，与比较例中的样品S1的特性66相比，实施方式1中的样品S2和S3的特性64和65的到电压恢复为止的时间变短。

比较例的样品S1的短路发电机存在这样的问题，即在使电枢绕组22突然短路从而增大输出电流之后，将由于使电枢绕组22断开时产生的电压下降现象而产生的电压迅速恢复到预定的电压(恢复电压设定值)的时间(恢复时间)变长。与此相对，实施方式1的样品S2、S3的短路发电机100与比较例的短路发电机不同，能够缩短在电枢绕组22突然短路后使电枢绕组22断开时的电压恢复的时间、即恢复时间。因此，实施方式1的短路发电机100与比较例的短路发电机相比，能够在电枢绕组22突然短路后迅速恢复电压。图13示出了恢复电压设定值为1.0(p.u.)的示例。

另外，在样品S3的实施方式1的短路发电机100中，即，在具有材料为不锈钢等的楔形件32b的情况下，与阻尼器杆31的厚度减小的效果相比，减小漏磁通42、缩短时间常数对于通过超激磁来增大输出电流更有效。在样品S2的实施方式1的短路发电机100中，即，当具有材料为导电率比楔形件32b更高的BeCu、CrCu等楔形件32a时，使电流流过楔形件32a对于减少磁极16的损耗是有效的，对于阻尼器杆31仅期望使电流在楔形件32a的切缝处迂回的效果。

如上所述，实施方式1的短路发电机100是包括转子10和以包含转子10的转子中心轴15的方式配置在外周的定子20，并且将配置有定子20的绕组(定子线圈22)的定子槽23的与转子中心轴15垂直的径向的深度(槽深度b)除以该定子槽23的与径向和转子中心轴15方向垂直的方向的宽度(槽宽度a)得到的比小于3的短路发电机。转子10包括形成有多个磁极16和多个转子槽12的转子铁芯11、配置在转子槽12中的励磁绕组(励磁线圈13)、配置在转子槽12的励磁绕组(励磁线圈13)的外周侧的金属制的阻尼器杆31、以及配置在转子槽12的阻尼器杆31的外周侧并且与阻尼器杆31连接的金属制的楔形件32。作为阻尼器杆31的径向的高度的阻尼器杆高度hd1低于作为楔形件32的径向的高度的楔形件高度hw。在实施方式1的短路发电机100中，根据该结构，由于阻尼器杆31的径向的高度即阻尼器杆高度hd1低于楔形件32的径向的高度即楔形件高度hw，因此通过在电枢绕组突然短路时进行超激磁，从而能充分增大输出电流。

实施方式2.

图14是表示实施方式2的短路发电机的楔形件配置的图，图15是图14中的B-B的剖视图。图16是图14中的C1-C1的剖视图，图17是图14中C2-C2的剖视图。图18是说明实施方式2所涉及的短路发电机的课题的图，图19是表示实施方式2所涉及的短路发电机的平均损耗的仿真结果的图。说明了实施方式1的短路发电机100与比较例的短路发电机不同，通过在电枢绕组突然短路时进行超激磁，能够充分增大输出电流。在进行超激磁的短路发电机中，尽管是瞬时的，转子中产生的损耗变大。因此，当电枢绕组突然短路后的转子中产生的损耗较大时，也可以认为楔形件和阻尼器杆的温度超过高温强度下降的温度。在实施方式2中，说明与实施方式1的短路发电机相比，使电枢绕组突然短路后的转子中产生的损耗降低的例子。

实施方式2的短路发电机100与实施方式1的短路发电机100的不同之处在于转子10具有材料不同的两种楔形件32a、32b。主要说明与实施方式1的短路发电机100不同的部分。图14在二维平面上表示转子10的最外周的1/4，即，在二维平面上表示转子10的最外周的0°至90°。在图14中，保持环33用虚线示出。实施方式2的短路发电机100的转子10包括：配置有第一材料的楔形件32a的转子槽12；以及配置有导电率比第一材料低的第二材料的楔形件32b的转子槽12。在实施方式2的短路发电机100中，用于与磁极16相邻的转子槽12的楔形件32a的材料(第一材料)的导电率高于用于与磁极16相邻的转子槽12以外的楔形件32b的材料(第二材料)的导电性。在图14和图15中，示出了配置有第一材料的楔形件32a的转子槽12配置在转子铁芯11的磁极16侧的示例。第一材料的楔形件32a的导电率例如为30×10⁶[S/m]，第二材料的楔形件32b的导电率例如为1.5×10⁶[S/m]。如实施方式1所说明的那样，楔形件32a的材料例如是BeCu、CrCu等。楔形件32b的材料例如楔形件32b是不锈钢等。

使用图18，说明实施方式2所涉及的短路发电机的课题。图18中示出了短路发电机的平均损耗的仿真结果。纵轴为短路后一个循环期间的转子中发生的损耗的平均值，即平均损耗(p.u.)。左侧的S1是实施方式1中说明的比较例的样品S1，中央和右侧的S2、S3分别是实施方式1中说明的样品S2、S3。Wc是块状铁芯，即转子铁芯51或转子铁芯11的损耗(铁芯损耗)，Ww是楔形件的损耗(楔形件损耗)，Wd是阻尼器杆的损耗(阻尼器杆损耗)。样品S1是比较例的短路发电机，样品S2是所有楔形件都是楔形件32a的实施方式1的短路发电机100，样品S3是所有楔形件都是楔形件32b的实施方式1的短路发电机100。

如实施方式1所说明的那样，样品S2、S3与伴随超激磁的输出电流的增大效果等同。此外，关于在电枢绕组22的突然短路后的电压恢复到预定的设定值(恢复电压设定值)以上的恢复时间，样品S3比样品S2短。因此，当想要缩短恢复时间时，优选样品S3。但是，从图18中可以看出，样品S3在短路后一个循环期间的转子的平均损耗大于样品S2，在不想使平均损耗变大的情况下，样品S2更优选。另外，从图18可知，与比较例的样品S1的短路发电机相比，实施方式1的样品S2、S3的短路发电机100的转子的平均损耗变大。因此，有时希望短路发电机100尽可能缩短恢复时间，并且尽可能减少转子的平均损耗。

实施方式2的短路发电机100是与比较例的短路发电机不同的短路发电机的例子，在电枢绕组突然短路时，通过进行超激磁，能够充分增大输出电流，进一步尽可能缩短恢复时间，并且使转子的平均损耗尽可能小。图19示出了样品S2、S3的实施方式1的短路发电机100和样品S4的实施方式2的短路发电机100的平均损耗(p.u.)。纵轴为短路后一个循环期间的转子中发生的损耗的平均值，即平均损耗(p.u.)。从图19可以看出，通过将具有不同导电率的两种材料用于转子10的楔形件，能降低转子10的平均损耗。特别地，样品S4的平均损耗中的铁芯损耗Wc小于样品S3的平均损耗。因此，在实施方式2的短路发电机100中，能够确保由于超激磁而增加输出的效果的同时，能降低转子10的平均损耗。因此，在实施方式2的短路发电机100中，能够确保由于超激磁而增加输出的效果的同时，能降低转子10的铁芯损耗Wc。

另外，实施方式1的短路发电机100和实施方式2的短路发电机100的区别在于将两种材料用于转子10的楔形件，因此很明显实施方式2的短路发电机100短路后0.2秒以后的输出电流(d轴电流的直流分量)成为图12的特性61和特性62之间的特性，从而输出电流不会降低。因此，实施方式2的短路发电机100与实施方式1的短路发电机100同样地，与比较例的短路发电机不同，通过在电枢绕组突然短路时进行超激磁，能够充分增大输出电流。

并且，表示实施方式2的短路发电机100的恢复时间的效果的输出电压(电枢电压的q轴电压)的变化特性也明显成为图13的特性64和特性65之间的特性。也就是说，可知实施方式2的短路发电机100的恢复时间比比较例的短路发电机更短，与比较例的短路发电机相比，特性得到了提高。

在图14和图15中，示出了转子10的示例，该转子10中楔形件32a仅配置在与磁极16相邻的转子槽12中，并且对于每1/4个转子10仅配置两个楔形件32a，但不限于该示例。即，楔形件32a可以配置在磁极16之间的任何部分。在这种情况下，实施方式2的短路发电机100在短路后0.2秒以后的输出电流(d轴电流的直流分量)明显是在图12的特性61和特性62之间的特性，而且，表示实施方式2的短路发电机100的恢复时间的效果的输出电压(电枢电压的q轴电压)的变化特性也明显是在图13的特性64和特性65之间的特性。另外，实施方式2的短路发电机100的平均损耗显然在图19的样品S3的平均损耗和样品S2的平均损耗之间。

此外，虽然说明了在转子10的1/4中，在与转子10的转子轴14的转子中心轴15平行的方向上呈列状配置的楔形件32a即第一楔形件列为2列的示例，但是第一楔形件列可以是三列以上。在这种情况下，实施方式2的短路发电机100与比较例的短路发电机不同，在电枢绕组突然短路时，通过进行超激磁，能够充分增大输出电流，进一步能尽可能缩短恢复时间，并且使转子的平均损耗尽可能小。在实施方式2的短路发电机100中，随着第一楔形件列的数量增加，短路后0.2秒以后的输出电流(d轴电流的直流分量)的特性接近图12的特性61，输出电压(电枢电压的q轴电压)的变化特性接近图13的特性64，平均损耗接近图19的样品S2的平均损耗。

实施方式3.

图20是表示实施方式3的短路发电机的楔形件配置的第一例的图。图21是图20中的D1-D1的剖视图，图22是图20中的D2-D2的剖视图，图23是图20中的E-E的剖视图。图24是表示实施方式3的短路发电机的楔形件配置的第二例的图。图25是图24中的F1-F1的剖视图，图26是图24中的F2-F2的剖视图。图27是图24中的G1-G1的剖视图，图28是图24中的G2-G2的剖视图。实施方式3的短路发电机100与实施方式1的第二例或实施方式2的短路发电机100的不同之处在于，位于转子10的轴向端部的楔形件为楔形件32a。具有图20～图23所示的第一例的楔形件配置的实施方式3的短路发电机100与实施方式1的短路发电机100的第二例(样品S3的短路发电机100)的不同之处在于，位于转子10的轴向端部的楔形件是楔形件32a。具有图24～图28所示的第二例的楔形件配置的实施方式3的短路发电机100与实施方式2的短路发电机100的不同之处在于，位于转子10的轴向端部的楔形件是楔形件32a。主要说明与实施方式1或实施方式2的短路发电机100不同的部分。

在转子10的轴向端部，流过阻尼器电路30的感应电流41流入保持环33，并迂回并流动到转子10的相反极。此时，在转子10的轴向端部的楔形件32a中流动的电流流过楔形件32a与保持环33之间的接触电阻或转子铁芯11的铁芯突起部17与保持环33之间的接触电阻。在实施方式1的第二例(参照图10)以及实施方式2的短路发电机100中，导电率比楔形件32a低的楔形件32b配置在转子10的多个转子槽12中。因此，楔形件32b的接触电阻比楔形件32a的接触电阻大，有时发生局部发热，在金属接触部中发生电腐蚀。因此，在使用楔形件32b的转子槽12中，通过使转子10的轴向端部的楔形件为楔形件32a，能防止轴向端部的楔形件的局部发热，并且能防止轴向端部的楔形件的电腐蚀。因此，实施方式3的短路发电机100能够防止转子10的轴向端部的楔形件的电腐蚀，因而提高短路发电机100的可靠性、即寿命。

图20在二维平面上表示具有第一例的楔形件配置的转子10的最外周的1/4，即，在二维平面上表示转子10的最外周的0°至90°。在图20中，保持环33用虚线示出。图24在二维平面上表示具有第二例的楔形件配置的转子10的最外周的1/4，即，在二维平面上表示转子10的最外周的0°至90°。在图24中，保持环33用虚线示出。

具有图20～图23所示的第一例的楔形件配置的实施方式3的短路发电机100具有与实施方式1的短路发电机100相同的效果，并且提高了短路发电机100的可靠性即寿命。具有图24～图28所示的第二例的楔形件配置的实施方式3的短路发电机100具有与实施方式2的短路发电机100相同的效果，并且提高了短路发电机100的可靠性即寿命。

此外，本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是1个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。因此，可以认为未示例的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

10…转子，11…转子铁芯，12…转子槽，13…励磁线圈(励磁绕组)，15…转子中心轴，16…磁极，20…定子，22…定子线圈，23…定子槽，31…阻尼器杆，32、32a、32b…楔形件，100…短路发电机，a…槽宽度，b…槽深度，hw…楔形件高度，hd1…阻尼器杆高度。

Claims (11)

1.一种短路发电机，包括：

转子、以及以包含所述转子的转子中心轴的方式配置在外周的定子，将配置有所述定子的绕组的定子槽的与所述转子中心轴垂直的径向的深度除以该定子槽的与所述径向和所述转子中心轴方向垂直的方向的宽度后得到的比小于3，其特征在于，

所述转子包括：转子铁芯，该转子铁芯形成有多个磁极和多个转子槽；励磁绕组，该励磁绕组设置在所述转子槽中；金属制的阻尼器杆，该阻尼器杆设置在所述转子槽的所述励磁绕组的外周侧；以及金属制的楔形件，该楔形件设置在所述转子槽的所述阻尼器杆的外周侧并连接到所述阻尼器杆，

所述阻尼器杆的所述径向的高度即阻尼器杆高度低于所述楔形件的所述径向的高度即楔形件高度,

所述转子包括：设置有第一材料的所述楔形件的所述转子槽；以及设置有第二材料的所述楔形件的所述转子槽，所述第二材料的导电率低于所述第一材料。

2.如权利要求1所述的短路发电机，其特征在于，

设置有第一材料的所述楔形件的所述转子槽设置在所述转子铁芯的所述磁极侧。

3.如权利要求2所述的短路发电机，其特征在于，

所述楔形件被分割成多个，

被分割的所述楔形件沿所述转子中心轴方向设置在所述转子槽中，

在所述转子中心轴方向的端部处的被分割的所述楔形件由所述第一材料形成。

4.如权利要求1所述的短路发电机，其特征在于，

所述楔形件被分割成多个，

被分割的所述楔形件沿所述转子中心轴方向设置在所述转子槽中，

在所述转子中心轴方向的端部处的被分割的所述楔形件由所述第一材料形成。

5.如权利要求2所述的短路发电机，其特征在于，

所述楔形件被分割成多个，

被分割的所述楔形件沿所述转子中心轴方向设置在所述转子槽中，

在设置有所述第二材料的所述楔形件的所述转子槽中的在所述转子中心轴方向上的端部的被分割的所述楔形件由所述第一材料形成。

6.如权利要求1所述的短路发电机，其特征在于，

所述楔形件被分割成多个，

被分割的所述楔形件沿所述转子中心轴方向设置在所述转子槽中，

在设置有所述第二材料的所述楔形件的所述转子槽中的在所述转子中心轴方向上的端部的被分割的所述楔形件由所述第一材料形成。

7.如权利要求1所述的短路发电机，其特征在于，

所述转子包括金属制的保持环，所述保持环覆盖所述转子铁芯的在所述转子中心轴方向上的端部和所述楔形件的在所述转子中心轴方向上的端部，并且与所述转子铁芯的在所述转子中心轴方向上的端部和所述楔形件的在所述转子中心轴方向上的端部接触。

8.如权利要求2至6中任一项所述的短路发电机，其特征在于，

所述转子包括金属制的保持环，所述保持环覆盖所述转子铁芯的在所述转子中心轴方向上的端部和所述楔形件的在所述转子中心轴方向上的端部，并且与所述转子铁芯的在所述转子中心轴方向上的端部和所述楔形件的在所述转子中心轴方向上的端部接触。

9.如权利要求7所述的短路发电机，其特征在于，

所述楔形件的所述第一材料是BeCu或CrCu，所述楔形件的所述第二材料是不锈钢。

10.如权利要求1至6中任一项所述的短路发电机，其特征在于，

所述第一材料是BeCu或CrCu。

11.如权利要求1、5、6的任一项所述的短路发电机，其特征在于，

所述第二材料是不锈钢。