CN220857738U - 一种发电机柔性极间连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机柔性极间连接结构，属于发电机技术领域，磁极连接线包括一体成型的固定部和连接部，所述连接部的自由端与磁极引线的引出端部连接，连接部整体的厚度小于固定部，连接部与固定部的分界处采用圆角过渡。本实用新型通过磁极连接线的结构改进，使磁极连接线在具备一定连接强度的基础上，减弱了磁极连接线与磁极引线连接部位的刚度，使其能够更好的匹配磁极引线的刚度，减小磁极引线在电机运转时的弯曲程度，从而降低磁极引线根部应力，改善了磁极引线寿命短、容易出现断裂开匝的问题。

Description

一种发电机柔性极间连接结构

技术领域

本实用新型涉及机械结构设计领域，具体涉及一种发电机柔性极间连接结构。

背景技术

磁极引线作为发电机核心部件中的核心零件，将直接影响到机组的安全稳定运行。抽水蓄能电站发电机频繁在发电机工况和抽水工况之间切换，且电站水头大，发电机转速高，在这种工况下，磁极引线根部应力很高。而现有技术中，为确保磁极连接线强度，磁极连接线一般设计为厚度均匀的矩形片状结构，如公开号为CN207819714U，名称为“一种凸极同步电机转子磁极引线支撑固定结构”的中国实用新型专利，公开的如下技术方案：一种凸极同步电机转子磁极引线支撑固定结构，包括线夹、连接铜排和支撑板，所述支撑板包括固定部和伸出部，所述固定部固定在磁轭的端部，所述固定部上固设有伸出部，所述伸出部上间隔设有多个线夹，所述线夹将连接铜排和磁极引线固定在支撑板上，所述连接铜排与磁极引线搭接并通过螺栓锁紧。

上述专利中，当发电机高转速运行时，磁极连接线与磁极引线刚度（位移）不匹配，在运转过程中容易互相拉扯，导致磁极引线根部以及倒角R处应力过高，造成磁极外引线疲劳断裂或者是内引线开匝，影响机组的安全稳定运行。因此，亟待研究一种发电机柔性极间连接结构，以改善磁极引线寿命短、容易出现断裂开匝的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中因发电机极间连接线设计不合理，磁极连接线与磁极引线刚度不匹配，导致磁极引线根部应力大，容易产生疲劳断裂、匝间开裂的问题，提出了一种发电机柔性极间连接结构，本结构可有效改善磁极连接线与磁极引线的受力情况，延长其使用寿命。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下：

一种发电机柔性极间连接结构，包括磁极引线和磁极连接线，其特征在于，磁极连接线包括一体成型的固定部和连接部，所述连接部的自由端与磁极引线的引出端部连接，连接部整体的厚度小于固定部，连接部整体的厚度小于固定部，连接部与固定部相比的厚度减薄区域从与磁极引线连接位置延伸至磁极连接线的固定位置处。

进一步的，所述固定部表面开设有通孔，所述通孔与固定螺栓配合将磁极连接线整体固定。

进一步的，连接部与固定部的分界处采用圆角过渡。

进一步的，所述磁极连接线从上平面减薄得到连接部，过渡圆角设置在磁极连接线上表面连接部与固定部的分界处。

进一步的，所述磁极连接线从下平面减薄得到连接部，过渡圆角设置在磁极连接线下表面连接部与固定部的分界处。

进一步的，设连接部的厚度为h，固定部的厚度为H，则h/H小于或等于0.7，大于或等于0.4。

进一步的，磁极引线的倒角R半径大小至少为磁极引线厚度的两倍。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过磁极连接线的结构改进，使磁极连接线在具备一定连接强度的基础上，减弱了磁极连接线与磁极引线连接部位的刚度，增加其柔性，使其能够更好的匹配磁极引线的刚度，减小磁极引线在电机运转时的弯曲程度，从而降低磁极引线根部应力；

2、本实用新型从磁极引线发生断裂开匝的根本原因入手，针对性的优化了极间连接结构，减小磁极连接线自身的离心力，有效的改善了磁极连接线和磁极引线的受力情况，确保了机组稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的原理图；

图2为磁极连接线与磁极外引线的连接示意图；

图3为磁极连接线与磁极内引线的连接示意图；

图4为引线倒角处应力随倒角半径的变化规律示意图；

图5为磁极连接线不同结构形式的应力对比图；

图中：

1、磁极连接线，2、固定部，3、连接部，4、固定螺栓，5、圆角过渡，6、通孔，7、磁极外引线，8、磁极内引线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、 “安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

现有的抽水蓄能发电机，当电机转子高速运行时，因磁极连接线1与磁极引线刚度（位移）不匹配，导致磁极引线根部应力大，容易引起磁极引线断裂及开匝，影响机组的稳定运行。

如图2所示为磁极连接线1与磁极外引线7的连接结构示意图，磁极外引线7根部应力过高会引起根部疲劳断裂。如图3所示为磁极连接线1与磁极外引线7的连接结构示意图，当磁极内引线8根部应力过高则会引起根部开匝。

针对上述情况，本实用新型提出了一种发电机柔性极间连接结构，通过该连接结构的设计可有效改善磁极连接线1和磁极引线的受力情况，延长其使用寿命，确保机组的安全稳定运行。

如图1所示为本实用新型中的柔性极间连接线的结构示意图。包括磁极连接线1和磁极引线。磁极连接线1整体为具有一定厚度的薄片状结构，包括固定部2和连接部3，固定部2与连接部3为一体成型结构，磁极连接线1整体采用纯铜制作，以保证良好的导电性。

固定部2表面开设有通孔6，所述通孔6与固定螺栓4配合将磁极连接线1整体固定。

本实施例中，连接部3的自由端与磁极引线的引出端部连接，采用螺栓连接固定。连接部3的整体厚度小于固定部2，其相较于固定部的厚度减薄区域从与磁极引线连接位置延伸至磁极连接线1的固定螺栓位置处。具体实施时，只需要使连接部3的整体厚度小于固定部2，可以从磁极连接线1的上平面或下平面减薄，减薄后的连接部3与固定部2的分界处采用圆角过渡5，从而减小应力集中。

进一步的，为了更好的实施本方案，设原始厚度的磁极连接线1减薄后，连接部3的厚度为h，固定部2为原始厚度H，则h/H应小于或等于0.7，大于或等于0.4。

通过以上结构优化形式，可使磁极连接线1具备一定的强度的同时，又减弱了磁极连接线1与磁极引线连接部位的刚度，增加了其柔性，使其能够更好的匹配磁极引线的刚度，减小磁极引线在电机运转时的弯曲程度，从而降低磁极引线根部应力。

说明书附图5为磁极连接线1不同结构形式的应力对比图，其横轴展示了多种设想的磁极连接线1结构，通过对这些设想的磁极连接线1结构逐一计算分析，最终确定了本方案中磁极连接线为最优的结构形式。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步的，由于磁极引线本身的基础应力对其根部应力也有影响，而影响磁极引线基础应力的因素可具体体现在磁极引线连接部位的倒角R半径大小、磁极引线厚度、磁极引线高度和发电机转速上。如图4所示为引线倒角处应力随倒角半径的变化规律，在同样的工艺条件下，磁极引线倒角R半径越大，疲劳性能越好，但考虑到工艺难度，在本实施例中，磁极引线倒角R应大于等于两倍引线厚度，在此基础上倒角R半径越大越好。

以国产某抽水蓄能发电机为例（出力30W，转速428.6KW/h），其原始引线厚度6mm，倒角内半径3mm，自该某型抽水蓄能发电机2018投产，使用1个月后磁极引线根部发生匝间开裂和疲劳断裂。采用本设计方案的柔性极间连接结构改进后，磁极连接线的连接部在原始厚度基础上减薄，倒角内半径设置12.5mm，引线高度设置90-110mm，磁极引线内、外根部应力和内、外R应力显著降低，运行至今尚未发生断裂。

本方案结构简单，从磁极引线发生断裂开匝的根本原因入手，针对性的结构设计，降低其根部应力，延长了使用寿命，确保了机组的安全稳定运行。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发电机柔性极间连接结构，包括磁极引线和磁极连接线（1），其特征在于，磁极连接线（1）包括一体成型的固定部（2）和连接部（3），所述连接部（3）的自由端与磁极引线的引出端部连接，连接部（3）整体的厚度小于固定部（2），连接部（3）与固定部（2）相比的厚度减薄区域从与磁极引线连接位置延伸至磁极连接线（1）的固定位置处。

2.根据权利要求1所述的一种发电机柔性极间连接结构，其特征在于，所述固定部（2）表面开设有通孔（6），所述通孔（6）与固定螺栓（4）配合将磁极连接线（1）整体固定。

3.根据权利要求1所述的一种发电机柔性极间连接结构，其特征在于，连接部（3）与固定部（2）的分界处采用圆角过渡（5）。

4.根据权利要求3所述的一种发电机柔性极间连接结构，其特征在于，所述磁极连接线（1）从上平面减薄得到连接部（3），过渡圆角设置在磁极连接线（1）上表面连接部（3）与固定部（2）的分界处。

5.根据权利要求3所述的一种发电机柔性极间连接结构，其特征在于，所述磁极连接线（1）从下平面减薄得到连接部（3），过渡圆角设置在磁极连接线（1）下表面连接部（3）与固定部（2）的分界处。

6.根据权利要求1所述的一种发电机柔性极间连接结构，其特征在于，设连接部（3）的厚度为h，固定部（2）的厚度为H；则h/H小于或等于0.7，大于或等于0.4。

7.根据权利要求1所述的一种发电机柔性极间连接结构，其特征在于，磁极引线的倒角R半径大小至少为磁极引线厚度的两倍。