CN207184299U - 一种4mw同轴互馈式同步电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种4MW同轴互馈式同步电动机，为四极三相无刷同步交流电动机并包括定子、转子、励磁机和接线箱。定子铁芯是由多个定子冲片的叠加单元叠压而成，定子冲片为正方形，每个叠加单元是至少由两片定子冲片以后一片定子冲片相对前一片定子冲片旋转一个角度α的方式叠加而成的正多边形结构；多个叠加单元以后一个叠加单元相对前一个叠加单元偏转一个角度β的方式叠压成定子铁芯。转子冲片上的阻尼槽共有三组每组为三个阻尼槽。励磁机转子通过第一至第三工艺环板安装在伸出机座的后端板的转轴后部。出线箱内设置十二根绝缘柱和接线铜排。本实用新型的MW同轴互馈式同步电动机，填补了国内4MW功率段同步发电机试验机组的空白。

Description

一种4MW同轴互馈式同步电动机

技术领域

本实用新型涉及一种用于同步发电机试验机组的4MW同轴互馈式同步电动机。

背景技术

目前国内还没有4MW左右的同步发电机的试验台，所有的此功率段的发电机试验有三种项目无法进行测试，一是无法测试2MW左右发电机的突加50％瞬态电压调整率，另一个是在不对称负荷条件下，电压偏差程度的测定，也就是俗称的测不平衡，还有一个是系统自带的振动测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种4MW同轴互馈式同步发电机，它降低了发电机的试验成本，同时降低了产品的成本，填补了国内4MW功率段同步发电机试验机组的空白。

本实用新型的目的是这样实现的：一种4MW同轴互馈式同步电动机，为四极三相无刷同步交流电动机并包括定子、转子、励磁机和接线箱；其中，

所述定子包括由多片定子冲片叠压成的定子铁芯、定子绕组和机座；所述定子冲片为中心具有圆孔的正方形，沿圆孔的一周均布地设有多个线圈槽；每片定子冲片的四个角被切除后分别径向地开设一个固定棒槽；所述定子铁芯是由多个定子冲片的叠加单元叠压而成，每个叠加单元是至少由两片定子冲片以后一片定子冲片相对前一片定子冲片旋转一个角度α的方式叠加而成的正多边形结构；多个叠加单元以后一个叠加单元相对前一个叠加单元偏转一个角度β的方式叠压成定子铁芯，以使定子铁芯的线圈槽沟呈斜槽沟；所述定子绕组嵌置在定子铁芯的线圈槽沟中；所述机座包括套在定子铁芯外的圆筒形机壳、一一对应地安装在机壳的前、后端的前端板和后端板和一对设在机壳的下端面上的底脚；

所述转子包括由多片转子冲片叠压而成的转子铁芯、多根阻尼棒、两块阻尼板、转子绕组和转轴；每片转子冲片为中心具有轴孔且外端均布地设有四个缺口的圆盘形，相邻的两个缺口之间形成一个磁极段，每个磁极段的外缘设有数个阻尼槽；多根所述阻尼棒分别串设在所有的转子冲片上对应的阻尼槽内，串设好阻尼棒的多片转子冲片叠压成一具有四个磁极的凸极式转子铁芯；两块阻尼板各自设在转子铁芯的两端，并在与所有的阻尼棒的两端连接后与转子铁芯的磁轭两端面点焊固定，使多根阻尼棒和两块阻尼板构成鼠笼式阻尼绕组；所述转子绕组套在每个磁极的极身上；所述转轴的中部的直径与转子冲片的轴孔的直径适配并轴向设有键槽，使转子铁芯通过键套在所述转轴的中部；

所述励磁机包括励磁机定子和励磁机转子；励磁机转子通过第一至第三工艺环板安装在伸出所述机座的后端板的转轴后部；所述第一至第三工艺环板的内径与励磁机转子的内径适配；所述第一工艺环板的前端面上均布地开设四个埋头通孔，该第一工艺环板通过四根一一对应地安装在该四个埋头通孔中并穿过励磁机转子的外六角螺栓再通过四个螺母固定在励磁机转子的前端面上；所述第二工艺环板的后端面上均布地开设五个埋头通孔和六个与该五个埋头通孔错开的螺纹通孔；所述第三工艺环板为开口环，在靠近一个开口端的外周面上开设一个V形槽，在该V形槽的一侧面上开设一个通到开口端面上用于安装箍紧螺钉的埋头孔，并在另一个开口端面上对应开设一个螺纹盲孔；该第三工艺环板的端面上开设五个与第二工艺环板上的五个埋头通孔一一对应的螺纹通孔和六个与第二工艺环板上的六螺纹通孔一一对应的通孔，使第二工艺环板与第三工艺环板通过五个一一对应地安装在第二工艺环板上的五个埋头通孔中的内六角螺栓连成一体；所述励磁机转子和第一工艺环板通过六根一一对应地依次穿过励磁机转子和第一工艺环板上对应开设的六个穿孔后旋入第二工艺环板上的螺纹通孔中的长螺栓连接第二工艺环板和第三工艺环板；当励磁机转子与第一至第三工艺环板一起套在转轴上后，通过设在转轴上的卡簧轴向锁止第一工艺环板，并通过第三工艺环板上的箍紧螺钉径向抱紧在转轴上；

所述接线箱由前、后、左、右壁和顶壁构成一底部敞开的矩形箱体，该接线箱的前、后壁的底面均呈与机壳的上端适配的圆弧形，使该接线箱安装在机壳的上端面上，该接线箱内设有三根位于同一水平面上并间隔一致地跨接在左、右壁上的走线架和四根位于三根走线架的上方同一水平面上并跨接在前、后壁上的撑架，每根撑架上均安装三个与三根走线架一一对应的绝缘接线柱，每个绝缘接线柱的上端均安装一个接线铜排；所述顶壁上开设十二个与十二个接线铜排对应的出线孔。

上述的4MW同轴互馈式同步电动机，其中，所述定子冲片上在每个固定棒槽的两侧对称地开设若干个透风孔。

上述的4MW同轴互馈式同步电动机，其中，所述转子冲片的磁极段上的阻尼槽共有三组每组为三个阻尼槽，一组阻尼槽设在磁极段的极靴的中部，另外两组阻尼槽对称地并地设在极靴的两边并分别与中部一组阻尼槽间隔9°，同一组阻尼槽的节距角度为6°。

上述的4MW同轴互馈式同步电动机，其中，所述转子绕组采用双层透空的绕线方式成型。

上述的4MW同轴互馈式同步电动机，其中，所述励磁机转子的后端通过所述六根长螺栓还安装一环形绝缘接线板，并通过六个各自安装在六根长螺栓上的套管将绝缘接线板与励磁机转子隔开。

本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机具有以下特点：

1)定子冲片并采用方形冲片，并通过特殊的叠压结构构成正多边形定子铁芯，使定子铁芯具有斜槽和不均匀气隙，既能节省材料，又能使定子铁芯有着4MW功率段在同等外径和体积下最优异的性能；

2)转子冲片有着4MW功率段在同等外径和体积下最优异的性能；

3)转轴采用合理的阶梯式，FEA二阶频率满足电动机运行时不会产生共振，各方向最大冲击力下都符合强度要求；

4)在转子绕组的两端采用双层透空绕线，以增加转子绕组散热量，提高转子性能；

5)励磁机安装在机座的外部，既减少了轴向的空间，又提升了结构的强度，还方便了后续的维护工作；

6)出线箱内设置十二根绝缘柱和接线铜排，符合规范的电气距离和电气间隔，相比现有技术的出线箱有更小的体积和更优异的绝缘性能。

综上，本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机，降低了发电机的试验成本，同时降低了产品的成本，填补了国内4MW功率段同步发电机试验机组的空白。

附图说明

图1是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的轴测图；

图2是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的定子冲片的平面图；

图2a是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的定子铁芯的前视图；

图2b是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的定子铁芯的侧视图；

图2c是图2a中的A向视图；

图2d是图2b中的B-B向视图；

图3是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的转子的侧视图；

图4是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的转子冲片的平面图；

图4a是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的转子铁芯的轴测图；

图5a是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的励磁机转子的前侧轴测图；

图5b是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的励磁机转子的后侧轴测图；

图5c是励磁机转子的前视图；

图5d是图5c中的C-C向视图；

图5e是励磁机转子的后视图；

图5f是图5e中的D-D向视图；

图6是本实用新型的4MW同轴互馈式同步发电机的接线箱的轴测图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1至图6，本实用新型的4MW同轴互馈式同步电动机，为四极三相无刷同步交流电动机并包括定子、转子、励磁机7、接线箱8和风扇网罩9。

定子包括由多片定子冲片1叠压成的定子铁芯10、定子绕组和机座；其中，定子冲片1为中心具有圆孔11的正方形，沿圆孔11的一周均布地设有多个线圈槽12；每片定子冲片1的四个角被切除后分别径向地开设一个固定棒槽13，该固定棒槽13的形状从外到内依次为一级台阶形的矩形槽和倒梯形槽，每个固定棒槽13的两侧对称地开设若干个透风孔14(见图2)；定子铁芯10是由多个定子冲片的叠加单元叠压而成，每个叠加单元是至少由两片定子冲片以后一片定子冲片相对前一片定子冲片旋转一个角度α的方式叠加而成的正多边形结构；本实施例的每个叠加单元是由三片定子冲片1以第二片定子冲片相对第一片定子冲片旋转120°、第三片定子冲片相对第二片定子冲片也旋转120°的方式叠加而成的正十二边形结构(见图2a)；多个叠加单元以后一个叠加单元相对前一个叠加单元偏转一个角度β的方式叠压成定子铁芯10；在叠压好的定子铁芯10的两端分别设置一块齿压板15，并在十二个固定棒槽沟130的内底部分别嵌置一根固定棒16，每间隔一个固定棒槽沟130的内矩形槽内分别嵌置一内固定板条17，并在嵌置了固定板条17的六个固定棒槽13中任意五个固定棒槽13的外矩形槽内嵌置前固定板18以及结构相同的中固定板和后固定板19，剩余的一个嵌置了固定板条17的六个固定棒槽13中固定一根外固定板18’，以使定子铁芯10的线圈槽沟120斜1.05槽(见图2b至图2d)；定子绕组嵌置在定子铁芯10的线圈槽沟120中；机座包括套在定子铁芯10外的圆筒形机壳20、一一对应地安装在机壳20的前、后端的前端板21和后端板22、围包在机壳20中部的法兰圈23、若干条轴向设在机壳20外表面的加强筋24和一对设在机壳20的下端面上并分别位于法兰圈23两侧的底脚25(见图1)。

转子包括由多片转子冲片3叠压而成的转子铁芯30、多根阻尼棒4、两块阻尼板40、转子绕组和转轴6(见图3)；其中，每片转子冲片3为中心具有轴孔31的圆盘形并且外端均布地设有四个缺口，相邻的两个缺口之间形成一个磁极段32，每个磁极段32的外缘设有数个阻尼槽33；本实施例的阻尼槽共有三组每组为三个阻尼槽33，一组阻尼槽设在磁极段32的极靴的中部，另外两组阻尼槽对称地并地设在极靴的两边并分别与中部一组阻尼槽间隔9°，同一组阻尼槽33的节距角度为6°(见图4)；三十六根阻尼棒4分别串设在所有的转子冲片3上对应的阻尼槽33内，串设好阻尼棒4的多片转子冲片3叠压成一具有四个磁极320的凸极式转子铁芯30；两块阻尼板40各自设在转子铁芯30的两端，并在与所有的阻尼棒4的两端连接后与转子铁芯30的磁轭两端面点焊固定，使多根阻尼棒4和两块阻尼板40构成鼠笼式阻尼绕组；在转子铁芯30的两端分别对应每个磁极320的极身上安装一对绕组支持51，并在一对绕组支持51的外端各自设置一个绕组销子52(见图4a)；转子绕组套在每个磁极320的极身上，该转子绕组采用双层透空的绕线方式成型，即通过绕组支持51使转子绕组的弯头段的内层与转子铁芯30透空，通过绕线工装使转子绕组的弯头段的中间透空，以增加转子绕组散热量，提高转子性能；转轴6中部的长度与转子铁芯30的长度适配，该转轴6的中部直径与转子冲片3的轴孔31的直径适配并轴向设有键槽，使转子铁芯30通过键60固套在转轴6的中部。

励磁机7包括励磁机定子和励磁机转子70。励磁机转子70通过第一至第三工艺环板71～73安装在伸出机座的后端板22的转轴6后部；第一至第三工艺环板71～73的内径与励磁机转子70的内径适配；第一工艺环板71的前端面上均布地开设四个埋头通孔，该第一工艺环板71通过四根一一对应地安装在该四个埋头通孔中并穿过励磁机转子70的外六角螺栓74a再通过四个螺母74b固定在励磁机转子70的前端面上；第二工艺环板72的后端面上均布地开设五个埋头通孔和六个与该五个埋头通孔错开的螺纹通孔；第三工艺环板43为开口环，在靠近一个开口端的外周面上开设一个V形槽73a，在该V形槽73a一侧面上开设一个通到开口端面上用于安装箍紧螺钉73b的埋头孔，并在另一个开口端面上对应开设一个螺纹盲孔；该第三工艺环板73的端面上开设五个与第二工艺环板72上的五个埋头通孔一一对应的螺纹通孔和六个与第二工艺环板72上的六螺纹通孔一一对应的通孔，使第二工艺环板72与第三工艺环板73通过五个一一对应地安装在第二工艺环板72上的五个埋头通孔中的内六角螺栓75连成一体；励磁机转子70和第一工艺环板71通过六根一一对应地依次穿过励磁机转子70和第一工艺环板71上对应开设的六个穿孔后旋入第二工艺环板72上的螺纹通孔中的长螺栓76连接第二工艺环板72和第三工艺环板73；当励磁机转子70与第一至第三工艺环板71～73一起套在转轴6上后，通过设在转轴6上的卡簧轴向锁止第一工艺环板71，以使励磁机转子70轴向定位，并通过第三工艺环板73上的箍紧螺钉径向抱紧在转轴6上，防止励磁机转子70在高速旋转下脱出，也可在需要维护的时候通过卸下螺栓对励磁机7进行保养。

励磁机转子70的后端通过六根长螺栓76还安装一环形绝缘接线板77，并通过六个各自安装在六根长螺栓76上的套管760将绝缘接线板77与励磁机转子70隔开，方便励磁机7在这块绝缘接线板77上接线(见图5a至图5f)。

接线箱8由SMC复合材料制成的前壁8a、后壁8b、左壁8c、右壁8d和顶壁8f通过角铁8g构成一底部敞开的矩形箱体，该接线箱8的前壁8a和后壁8b的底面均呈与机壳20的上端适配的圆弧形，使该接线箱8安装在机壳20的后部上端面上，该接线箱8内设有三根位于同一水平面上并间隔一致地跨接在左壁8c和右壁8d上的走线架81和四根位于三根走线架81的上方同一水平面上并跨接在前壁8a和后壁8b上的撑架82，每根撑架82上均安装三个与三根走线架81一一对应的绝缘接线柱83，共十二个绝缘接线柱83，每个绝缘接线柱83的上端均安装一个接线铜排84；顶壁8f上开设十二个与十二个接线铜排84一一对应的出线孔80(见图6)。

通过绝缘软电缆连接至主设备，并配备相应的保护。同时出线箱8旁配备一个辅助端子盒，用作互馈电动机的辅助端子同测量及信号输出的连接用，数据以光纤的方式传输至上位机，保证数据的精准可靠。

本实用新型的4MW同轴互馈式同步电动机，是用于4MW试验机组内的三相无刷交流电动机，用于在试验机组内与试验机组的电动机进行同轴互馈式联动，将测试三相无刷交流发电机的电能同轴发电，除去机械损耗，传递到电动机上。整个试验机组反馈系统的原理就是系统内的电动机带动发电机，发电机产生的电能再回馈给同轴互馈式电动机，采用了这种能量反馈的负载试验方法，将试验能量反馈至发电机的驱动端，在试验时仅向电网汲取运行设备的损耗作为能量补充，多数电能来自系统本身的回馈，效率一般达75％。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种4MW同轴互馈式同步电动机，为四极三相无刷同步交流电动机并包括定子、转子、励磁机和接线箱；其特征在于，

所述定子包括由多片定子冲片叠压成的定子铁芯、定子绕组和机座；所述定子冲片为中心具有圆孔的正方形，沿圆孔的一周均布地设有多个线圈槽；每片定子冲片的四个角被切除后分别径向地开设一个固定棒槽；所述定子铁芯是由多个定子冲片的叠加单元叠压而成，每个叠加单元是至少由两片定子冲片以后一片定子冲片相对前一片定子冲片旋转一个角度α的方式叠加而成的正多边形结构；多个叠加单元以后一个叠加单元相对前一个叠加单元偏转一个角度β的方式叠压成定子铁芯，以使定子铁芯的线圈槽沟呈斜槽沟；所述定子绕组嵌置在定子铁芯的线圈槽沟中；所述机座包括套在定子铁芯外的圆筒形机壳、一一对应地安装在机壳的前、后端的前端板和后端板和一对设在机壳的下端面上的底脚；

所述转子包括由多片转子冲片叠压而成的转子铁芯、多根阻尼棒、两块阻尼板、转子绕组和转轴；每片转子冲片为中心具有轴孔且外端均布地设有四个缺口的圆盘形，相邻的两个缺口之间形成一个磁极段，每个磁极段的外缘设有数个阻尼槽；多根所述阻尼棒分别串设在所有的转子冲片上对应的阻尼槽内，串设好阻尼棒的多片转子冲片叠压成一具有四个磁极的凸极式转子铁芯；两块阻尼板各自设在转子铁芯的两端，并在与所有的阻尼棒的两端连接后与转子铁芯的磁轭两端面点焊固定，使多根阻尼棒和两块阻尼板构成鼠笼式阻尼绕组；所述转子绕组套在每个磁极的极身上；所述转轴的中部的直径与转子冲片的轴孔的直径适配并轴向设有键槽，使转子铁芯通过键套在所述转轴的中部；

所述励磁机包括励磁机定子和励磁机转子；励磁机转子通过第一至第三工艺环板安装在伸出所述机座的后端板的转轴后部；所述第一至第三工艺环板的内径与励磁机转子的内径适配；所述第一工艺环板的前端面上均布地开设四个埋头通孔，该第一工艺环板通过四根一一对应地安装在该四个埋头通孔中并穿过励磁机转子的外六角螺栓再通过四个螺母固定在励磁机转子的前端面上；所述第二工艺环板的后端面上均布地开设五个埋头通孔和六个与该五个埋头通孔错开的螺纹通孔；所述第三工艺环板为开口环，在靠近一个开口端的外周面上开设一个V形槽，在该V形槽的一侧面上开设一个通到开口端面上用于安装箍紧螺钉的埋头孔，并在另一个开口端面上对应开设一个螺纹盲孔；该第三工艺环板的端面上开设五个与第二工艺环板上的五个埋头通孔一一对应的螺纹通孔和六个与第二工艺环板上的六螺纹通孔一一对应的通孔，使第二工艺环板与第三工艺环板通过五个一一对应地安装在第二工艺环板上的五个埋头通孔中的内六角螺栓连成一体；所述励磁机转子和第一工艺环板通过六根一一对应地依次穿过励磁机转子和第一工艺环板上对应开设的六个穿孔后旋入第二工艺环板上的螺纹通孔中的长螺栓连接第二工艺环板和第三工艺环板；当励磁机转子与第一至第三工艺环板一起套在转轴上后，通过设在转轴上的卡簧轴向锁止第一工艺环板，并通过第三工艺环板上的箍紧螺钉径向抱紧在转轴上；

所述接线箱由前、后、左、右壁和顶壁构成一底部敞开的矩形箱体，该接线箱的前、后壁的底面均呈与机壳的上端适配的圆弧形，使该接线箱安装在机壳的上端面上，该接线箱内设有三根位于同一水平面上并间隔一致地跨接在左、右壁上的走线架和四根位于三根走线架的上方同一水平面上并跨接在前、后壁上的撑架，每根撑架上均安装三个与三根走线架一一对应的绝缘接线柱，每个绝缘接线柱的上端均安装一个接线铜排；所述顶壁上开设十二个与十二个接线铜排对应的出线孔。

2.根据权利要求1所述的4MW同轴互馈式同步电动机，其特征在于，所述定子冲片上在每个固定棒槽的两侧对称地开设若干个透风孔。

3.根据权利要求1所述的4MW同轴互馈式同步电动机，其特征在于，所述转子冲片的磁极段上的阻尼槽共有三组每组为三个阻尼槽，一组阻尼槽设在磁极段的极靴的中部，另外两组阻尼槽对称地并地设在极靴的两边并分别与中部一组阻尼槽间隔9°，同一组阻尼槽的节距角度为6°。

4.根据权利要求1所述的4MW同轴互馈式同步电动机，其特征在于，所述转子绕组采用双层透空的绕线方式成型。

5.根据权利要求1所述的4MW同轴互馈式同步电动机，其特征在于，所述励磁机转子的后端通过所述六根长螺栓还安装一环形绝缘接线板，并通过六个各自安装在六根长螺栓上的套管将绝缘接线板与励磁机转子隔开。