CN1445908A - 四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于三相交流电动机的、采用穿线方式完成绕组制作的湿定子绕组。其特征是：绕制在定子槽内的线圈形成四平面双单层结构，该四平面双单层湿定子绕组是由两套独立的两平面单层绕组串联或并联组成。本实用新型通过对传统的双层短矩叠绕组的改进，可在绕组端部形成6个以上独立的水流冷却通道，可较好的改善端部冷却条件，提高运行可行性，延长使用寿命。

Description

四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组

技术领域

本发明涉及一种湿定子电机，确切地说是用于三相交流电动机的、采用穿线方式完成绕组制作的湿定子绕组。

背景技术

30万KW、60万KW大型汽轮发电机锅炉为减小汽包体积、增加循环倍率、提高机组效率，采用强制循环亚临界参数大型锅炉是技术的发展趋势，而强制循环炉的工质循环动力来自于强制循环泵，由于强制循环泵直接与锅炉工质——高温高压水接触，目前密封技术难以做到将高温高压水与驱动强制循环泵的电机进行完善的密封，因此国外先进工业国家于60年代末即发展一种无填料函密封的湿定子电机用于驱动炉水泵，这种电机称为锅炉强制循环泵无填料函定子电机。较为著名的有西德KSB公司生产的LUV系列及英国Hayward Tyler公司生产的HP系列的炉水泵及炉水泵电机。

炉水泵电机是一种类似于充水式潜水电机的电机，置于高压容器外壳内，属于湿定子结构。为了散发电机运行中由于各种功率损耗如铜耗、铁耗、机械耗及水磨擦损耗等产生的热量，电机转子同轴上带有一个小叶轮，产生的水动力使电机内腔的水与外高压冷却器形成热循环，外高压冷却器以水——水冷却器方式把热量带走，这一热循环同时也把锅炉高压管道及炉水向电机以热传导方式传递给电机的热量带走，从而提供炉水泵电机低于50℃的工作条件，因此炉水泵电机的绕组绝缘及水润滑轴承与湿定子潜水电机具有相同的结构和相近的工作条件。

目前，6KV炉水泵电机大都采用双层交叠式绕组，因绕组端部没有有效的冷却水道，内部冷却循环水难以冷却到端部线圈的内部，冷却条件差，在高温炉水渗透及热传导的影响下，局部温度高达150℃以上，导致绕组线胶代变形，最终导致绝缘损坏，而不能工作。以KSB公司技术生产的LUV44/4FQ20-605、200KV、6KV为例，定子绕组一般使用2-3年，有的仅一年左右定子绕组就因烧坏需要更换绕组线，是炉水泵电机达不到预期可靠性的重要原因。

发明内容

本发明是对传统的双层短矩叠绕组的改进，提供一种可在绕组端部形成6个以上独立的水流冷却通道、可较好的改善端部冷却条件，提高运行可行性的四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组。

具体的技术解决方案如下：

四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，包括线圈，线圈绕制在定子槽内，定子槽数为36个以上，其特征在于：

A、四平面双单层湿定子绕组是由两套独立的两平面单层绕组串联组成；

B、所述定子36个以上线槽，同一线槽内分为上下两个绕组；

C、上层和下层绕组内分别由两个平面的若干个极相组线圈组成；

D、一层内每个平面有连续的若干个极相组线圈组成；

E、每个极相组线圈由若干个线圈组成；

每一槽内的上层线圈和下层线圈或为同相，或为异相。

极相组线圈之间的联接或为串联，或为并联。

上层线圈匝数与下层线圈匝数或为相同，或为不同。

第μ次谐波的绕组分布系数的计算公式如下： $\mathrm{Kd\μ}=|\stackrel{.}{K}\mathrm{d\μm}+\stackrel{.}{K}\mathrm{d\μn}|=\frac{\sin \frac{\mathrm{q\μ}{\mathrm{\α}}_1}{2}}{q\sin \frac{\mathrm{\μ}{\mathrm{\α}}_1}{2}}|\frac{m}{(m+n)}{e}^{\mathrm{j\μ\α}}+\frac{n}{m+n}|$

上式中字母的含义为：——上层绕组的分布系数的复数表达式

——下层绕组的分布系数的复数表达式α₁——相邻两槽的电角度q——每极每相数  q＝1、2、3、4、……μ——谐波的次数  μ＝1+6K K＝0，±1，±2，±3  ……α——上下层绕组之间错开的电角度m——上层绕组每槽内的匝数n——下层绕组每槽内的匝数

当m＝n时，上式中α作为普通短矩绕组的缩短槽数，绕组系数即普通双层短矩绕组的绕组系数m、n可以取相等或不相等的数，有目的的进行绕组优化，降低一系列需要降低的磁势谐波含量。

本发明通过对传统的双层短矩叠绕组的改进，可在绕组端部形成6P个以上独立的水流冷却通道，可较好的改善端部冷却条件，提高运行可行性，延长使用寿命，适合于在高温高压工况下运行如30万KV以上大型发电机锅炉强制循环水泵电机使用。

由于上层绕组和下层绕组分别是二套独立的绕组在同相内可以是同槽的，也可以是错开一槽或几槽，因此，可以降低绕组的谐波磁势含量。

因为上层绕组的每槽内匝数与下层绕组的每槽内匝数或相同、或不同，与双层短矩绕组相比，有更灵活的调整绕组磁势谐波含量的能力。可有目的的进行绕组优化，降低一系列需要降低的磁势谐波含量，具体比较数据见图4。

该绕组工艺简单，制作方便，穿线对绕组线的绝缘损伤小。

附图说明

图1为本发明结构示意图，

图2为图1的M-M剖视图

图3为绕组展开图，

图4各次谐波绕组系数比较表。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步地描述。

由图1、图2可见，以36槽定子为例，该四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，包括线圈、定子机壳1和硅钢片铁芯2，线圈绕制在定子的硅钢片铁芯2槽内，定子硅钢片铁芯2线槽数为36个。

沿着定子1径向分为上层绕组4和下层绕组3；上层绕组4和下层绕组3内分别由两个平面的六个极相组线圈组成，即上层绕组由第三平面7和第四平面8组成，下层绕组由绕组第一平面5和第二平面6组成。

一层绕组每个平面内有连续的三个极相组线圈；每个极相组线圈为三个线圈组成；每个极相组线圈的跨距分别为11、9、7个线槽。每一槽内的绕组。每一槽内的上层绕组4和下层绕组3组成的上下层线圈匝数或为相同，或为不同。且上层线圈4和下层线圈3可为同相，也可为不同相的。

极相组线圈之间的联接为串联方式。

具体相关参数如下：

α₁——20度

q——36槽

μ——μ＝1+6K K＝±1

α——20度

m——18

n——10

Claims (5)

1、四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，包括线圈，线圈绕制在定子槽内，定子槽数为36个以上，其特征在于：

A、绕制在定子槽内线圈形成四平面双单层结构，所述四平面双单层湿定子绕组是

由两套独立的两平面单层绕组串联或并联组成；

B、所述定子36个以上线槽，同一线槽内有上下两个线圈；

C、上层和下层绕组内分别由两个平面的若干个极相组线圈组成；

D、一层内每个平面内若干个极相组线圈组成；

E、每个极相组线圈为若干个线圈组成；

2、根据权利要求1所述的四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，其特征在于：每一槽内的上层线圈和下层线圈或为同相，或为异相。

3、根据权利要求1所述的四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，其特征在于：极相组线圈之间的联接或为串联，或为并联。

4、根据权利要求1所述的四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，其特征在于：上层线圈匝数与下层线圈匝数或为相同，或为不同。

5、根据权利要求1所述的四平面双单层湿定子三相交流电动机绕组，其特征在于：第μ次谐波的绕组分布系数的计算公式如下： $\mathrm{Kd\μ}=|\stackrel{.}{K}\mathrm{d\μm}+\stackrel{.}{K}\mathrm{d\μn}|=\frac{\sin \frac{\mathrm{q\μ}{\mathrm{\α}}_1}{2}}{q\sin \frac{\mathrm{\μ}{\mathrm{\α}}_1}{2}}|\frac{m}{(m+n)}{e}^{\mathrm{j\μ\α}}+\frac{n}{m+n}|$ 上式中字母的含义为：——上层绕组的分布系数的复数表达式——下层绕组的分布系数的复数表达式α₁——相邻两槽的电角度q——每极每相数  q＝1、2、3、4、……μ——谐波的次数  μ＝1+6K K＝0，±1，±2，±3  ……α——上下层绕组之间错开的电角度m——上层绕组每槽内的匝数n——下层绕组每槽内的匝数

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