CN101227129B - 大容量隐极套片式同步发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大容量隐极套片式同步发电机，其主要特点是：主发电机具有与机座分体套装连接的定子和通过端盖轴承与机座支撑连接的转子，转子转轴的励端设有由高极数的无刷励磁系统，并在该系统的尾端装有接地检测装置，冷却系统由置于主发电机顶部的冷却器和由主发电机的定子风路、转子风路、气隙风路及励磁机风路构成的多回路循环的四风道冷却路径组成。该发电机具有整体设计合理，结构紧凑，各部功能齐备完善，安装维修方便，运行性能可靠，生产的电压、电流品质优良，节省制造成本等优点。
Description
技术领域
本发明属于大型火力发电设备汽轮发电机技术领域，特别是一种大容量隐极套片式同步发电机。
背景技术
目前，国内发电机生产以小型低极数发电机为主，由于这类发电机发电容量小，能源利用率低，极数低，产出电压极变率高，越来越不适应现代大型企业用电及其与外部联网的要求，目前已逐步向大型高极数发电机方向发展。而现有技术中的大型发电机，普遍存在以下问题：
(1)由于大型发电机发电容量大，在运行过程中其定子和转子绕组、主轴轴承以及励磁系统等各部构件发热量很大，一旦缺乏可靠有效的冷却，就容易因烧损而影响发电质量，甚至造成停机事故，因而有效的冷却是发电机的主要辅助功能之一。而在现有的技术中，冷却器通常设置在主发电机的底部，在发电机组安装时，必须在地面以下构筑庞大的安装室，以容纳冷却器及安装、维修作业空间，不仅安装工程复杂，工作量大，周期长，材料消耗高。而且给安装调试和使用过程的维修都带来很大的麻烦。其次，由于冷却器安装位置与主要冷却部位的定子、转子距离较远，导致冷气传输距离远，压力及能量损耗较高，影响冷却效果。而且冷却器内通常只有一个换热器，一旦出现故障，停机维修时间长，影响生产效率；其三，发电机转子作为主要发热部件，仅靠表面接触冷却空气，带走热量太少，散热效果差容易导致绝缘失效，运行可靠性差，尤其是线圈端部，热能集中，又有护环包复，最容易出现故障；其四，对励磁机一般采用暴露式风冷，冷风只能吹到其表面，对励磁机内部起不到散热的效果，同时油污、粉尘容易进入机体内部，导致绝缘失效、短路等事故。现有技术中虽然对发电机冷却系统不断改进，但冷却效果仍不太理想，例如有的在转子线圈底部开设轴向通风槽，但是由于冷却空气是从两端进入槽内，无法流通循环，难以达到理想的冷却效果。
(2)发电机机座多采用定子铁芯与机座为一体结构，气隙调整非常困难，主要靠构件加工精度保证，造成加工难度大，组装的困难，并影响整机性能。由于此种结构刚性较差，导致发电机振动过大，并容易发热，无法保证气隙在发电机运行过程中的均衡性，并产生振动谐波电压，对电网形成不良影响。另外，在机座结构中一般采用分离式轴承座、滚动轴承，安装占用轴向空间尺寸大，密封性差，也影响定子转轴的刚性。
(3)发电机定子通常采用定子与机座整体连接的内装压结构，由于定子铁芯与机座连为一体，必须先加工好机座后才能进行定子冲片叠压，线圈下线等工作，无法并行作业，导致生产周期长，效率低，而且组装作业麻烦，费时费工。其次，采用这种结构，其气隙必须到使用现场进行安装调整，发电机需要分体包装，分体运输，运输的难度和费用都比较高。而且，由于现场调试装配条件较差，气隙一旦调整不好，会导致发电谐波波动大、机体发热等问题。其三，为了防止定子线圈端部的松动，通常采用连接件将其固定在机座上，在发电机运行过程中，容易因振动造成线圈的损坏，甚至发生严重的短路事故。其四，定子线圈一般采用整体的铜线，由于铁芯的齿槽通常比较狭窄，下线和绝缘包扎非常麻烦，费工费时，效率低。
(4)发电机的转子轴一般采用整体锻件切削开槽的方式制作。由于转子转轴为细长结构，因而生产加工周期长，工序多、成本高，制造工艺复杂，而且材料利用率低。为了提高转子的散热性能，有的是在转子转轴下线槽的底部设置散热沟，但由于缺乏径向通风循环，其内部热量的排散仍然仅靠传导方式传至转子表面，散热性能达不到理想要求。其次，现有技术的转子通常采用单阻尼回路，抗干扰能力差，在使用外界线网供电励磁时，由于电压、电容波动大而容易发生干扰。特别是出现阵发性非正常运行状态时，发电机不能迅速恢复系统的稳定，影响本机的生产供电质量。
(5)目前的无刷励磁系统，通常采用低极数发电机，磁极数仅为4极、6极或8极。因此，产生的励磁电流频率低、电压极变率高，导致主发电机的发电质量差。其次，整流机构一般采用由正盘、负盘及中间绝缘隔板组成的双面安装结构，整流效果差，结构不紧凑。另外，现有的励磁系统中多缺乏有效的冷却措施，常常因受温升影响导致稳定性不好，不能保证励磁系统正常的运行状态，甚至引发故障。
(6)发电机转子轴电流接地检测装置中的集电环通常安装在发电机轴承与端盖之间，并在转轴上开设径向引线孔，集电环的体积较大，圆周表面线速度过高，电刷磨损快，需要经常进行维护检修、更换电刷。而频繁的维护检修，常常将护罩弃置不用，使集电环裸露在外面，导致构件磨损的加速，特别是当发电机室外安装时，雨水、油污、粉尘容易进入径向接线孔内，造成引线损坏、短路等故障，甚至酿成事故。另外，集电环体大笨重，加工制作费工费料，占用空间大，维护检修也不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、合理、运行可靠，安装维修简便，发电波形优良、稳定，制造、运行成本低，发电效率高的大容量隐极套片式同步发电机。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：该机是由主发电机、冷却系统和无刷励磁系统组成，其中：主发电机具有与机座分体套装连接的定子和通过端盖轴承与机座支撑连接的转子，转子转轴的励端设有由高极数的无刷励磁系统，并在该系统的尾端装有接地检测装置，冷却系统由置于主发电机顶部的冷却器和由主发电机的定子风路、转子风路、气隙风路及励磁机风路构成的多回路循环的四风道冷却路径组成。
所述机座采用箱式结构，其两侧端板内设有用于增强其刚度的加强隔板，端板与加强隔板之间布设有加强筋板，底部设有带定子安装调节孔的底座。
所述定子的铁芯一体带有用于调整气隙的定子支座，铁芯两端的定子端压板与支座固定连接，两端压板上布设有多个线圈支架，支架上装有电流引线柱，支架与线圈端部通过端箍分组连接，线圈由两半对接的聚脂亚胺铜扁线绕制而成。
所述定子支座是由隔板和连接支板构成，连接支板与发电机机座通过紧固件组装连接，隔板至少设置两个以上，并与定子铁芯的外圆周连接。
所述转子的铁芯采用分组套片式结构，是由多个转子冲片分组叠夹套装在转子转轴上，并通过两端设置的端压板及螺杆压紧，每组转子冲片之间设有带径向通风道的齿压板，转子转轴上开有轴向通风槽，该槽与齿压板上的通风道连通，转子线圈端部设有带线圈支架的转子中心环，并套装有带通风孔的转子护环。
所述转子铁芯上设有两条阻尼回路，一条由转子大齿上的阻尼条与端压板连接构成，另一条由转子护环与槽楔连接构成。
所述转子中心环的线圈支架上布设有多个通风孔，该通风孔与转子转轴的轴向通风槽相连通。
所述无刷励磁系统的外部为与主发电机的机座连接的封闭式壳体，壳体顶部设有与主发电机冷却系统连通的进、出风管道，内部设有与主发电机的转子转轴刚性连接的励磁主轴，主轴上分别通过连接轴套依次套装有随其同步转动的冷却风扇、旋转整流组件、高极数的励磁发电机和永磁副励磁机。
所述励磁发电机采用10极旋转电枢式三相同步发电机，其旋转电枢设在转子上，磁极固定在定子上，并在磁极铁芯上设有阻尼环。
所述永磁副励磁机采用16极三相同步永磁发电机，该机的永磁磁极固定在转子上，极靴通过螺钉固定在连接轴套上。
所述旋转整流组件是由一个旋转整流盘、12个整流二极管和用于输出励磁电流的正、负极滑环组成，整流二极管单面安装在旋转整流盘上，并分别通过6个桥臂与励磁发电机联接，每个桥臂并联有2个二极管，由此构成三相桥式整流，集电环直接套装在励磁主轴上，并通过导电接线与整流二极管联接。
所述接地检测装置是由集电环组件、电刷、接线盒组成，其中，集电环组件安装在励磁机主轴的尾端，外部罩有密闭的防护罩，是由带有接地环的集电环支架、通过绝缘件与集电环支架模塑为一体的集电环和安装在集电环上的导电接线柱组成，支架的中心部位设有与转子转轴中心孔连通的引线通孔，与集电环和接地环滑动接触的电刷安装在一个悬臂支杆上，该支杆固装在防护罩一侧的端板上，电刷通过导线与防护罩端板外侧的接线盒连接。
所述冷却器内设置两套换热器组以及分别与换热器组连通的回风导流板，每套换热器组由两个相并级连的换热器组成。
所述转子冷却风路是由转子转轴上开设的轴向通风槽和与之连通的转子铁芯套片之间及转子线圈端部分别设置的径向通风道构成。
所述定子冷却风路是由定子线圈端部冷却区、定子铁芯上的径向回风通道以及定子端板与定子隔板之间空腔形成的主发电机回风区构成。
所述气隙冷却风路是由定子、转子之间设置的轴向气隙通道构成，该气隙通道分别与转子的径向通风道和定子冷却风路连通。
所述励磁机风路是由与主发电机冷却风路进风区连通的进、回风管道和励磁发电机两端与励磁机壳体之间间隙形成的进、回风区及励磁发电机的气隙通道构成。
按照上述制成大容量隐极套片式同步发电机，其有益效果为：
(1)该发电机采用定子与机座分体式结构，能够方便快捷地进行定子线圈的下线和气隙的调整，保证气隙同心的精度，并可降低各部构件的制作精度和整体安装调整的难度，缩短生产周期，而且安装调试均可在出厂前完成，从而能够实现整体运输、整体安装，大大缩短现场安装调试周期，节省安装、运输费用。
(2)主发电机采用四路循环冷却路径，并在转子转轴、转子铁芯及转子线圈端部分别开设有轴向和径向通风道，使发电机内各部风量分配合理，能有效地控制定子、转子的温升，使主发电机各部构件均能得到理想的冷却，从而可有效地消除发电机因发热而导致的各种运行故障，大大提高发电机的发电效率。同时，对励磁机进行封闭式循环冷却，既能收到良好的散热效果，又能避免油污、粉尘的侵入，有效地保护励磁系统的正常运行，延长励磁机的使用寿命。
(3)冷却器采用顶置结构，安装维修方便，使用现场无须构筑庞大的沉坑基础，可节省大量的安装费用，缩短安装周期；而且换热器采用两组级联结构，可大大增强冷却系统的运行可靠性和安全性，即便在部分换热器出现故障失效或维修的情况下，仍能保障发电机在66％的低负荷状态下运行，能有效地避免停机故障的发生。
(4)在转子上设置了两条阻尼回路，从而可保证发电机始终处于良好的运行状态，提高产电质量及发电机运行的可靠性和稳定性。
(5)发电机无刷励磁系统中励磁机和永磁机均选择配置高极数三相交流同步发电机，频率高，响应快，而且冷却系统完善可靠，能够为主发电机提供谐波理想的励磁电流，而且具有运行可靠、设计合理、功能完备、结构紧凑、使用寿命长、安装维护方便等优点。
(6)发电机的接地检测装置设置在励磁机主轴的尾端，而且整个集电环的绝缘采用模塑料浇注而成，大大减小了集电环的占用空间，降低了制作成本，维修更加方便，而且也有利于改善发电机整体的密封。
(7)该发电机具有整体设计合理，结构紧凑，各部功能齐备完善，运行性能可靠，生产的电压、电流品质优良，安装维修方便，生产、安装效率高、周期短，制造、安装成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中机座的结构示意图；
图3是主发电机定子的结构示意图；
图4是主发电机转子的结构示意图；
图5是图4中B的局部放大图；
图6是图4中A-A的剖视图；
图7是本发明的无刷励磁机的结构示意图；
图8是图7中I的局部放大图；
图9是本发明的接地检测装置结构示意图。
具体实施方式
参看图1，本发明的大容量隐极套片式同步发电机，是由主发电机I、冷却系统II、无刷励磁系统III和接地检测装置IV组成。其中：主发电机I具有与箱式机座1分体套装连接的定子3和通过端盖轴承2支撑连接在机座1中心部位的转子4。发电机的冷却系统由用于换热的冷却器5与主发电机冷却风路及励磁机冷却风路构成，其中冷却器5置于箱式机座1的顶部，以便于安装维修，也可省去在地面以下构筑庞大的基础安装室，使发电机整机结构更加紧凑，并可缩短冷却空气的输送距离，减少输送过程的压力和能量损耗。为了增强换热系统的运行可靠性，冷却器5内装有两套换热器组5-1和分别与两组换热器连通的人字形回风导流板5-2，每套换热器组5-1由两个相并级连的换热器组成，当两套换热器组5-1中有一个换热器发生故障，发电机仍然能够在带66％以上负荷的状况下正常运行，可减少维修时的停机损失。回风导流板5-2的设置，可使回风通道1-3的携热空气的流动处于稳流状态，避免形成涡流或循环死角。冷却器5内的冷却空气分别通过进、回风通道1-2、1-3与主发电机的进风区f1和回风区f2连通。
主发电机冷却风路包括由定子端板3-6与机座两端加强隔板1-2之间空隙形成的两个进风区f1、定子隔板3-4之间与机座1内壁围成的回风区f2以及定子风路、转子风路和气隙风路。冷却器5内的冷却空气在转子风扇4-5的引力作用下由冷却器5与机座1顶部的进风通道口1-3进入进风区f1后分别进入各风路。
结合图1，参看图2，发电机机座1采用箱式结构，以便作为顶部冷却器5的支撑。为了增强主发电机整体的刚性，减小振动，在机座1两端板1-1的内侧设有与端板平行的加强隔板1-2，端板1-1与加强隔板1-2之间布设有多个加强筋板1-3。机座1底部用于支撑和安装定子3的底座1-4上设有十字长槽调节孔1-5，用于安装时调整定子3的左右前后位置，并通过增减垫片调整定子3安装的高低位置，由此对定子3和转子4之间的气隙进行调整，使主发电机I的组装方便快捷，也可大大降低对各部构件加工精度的要求，提高生产效率，减少生产成本。
结合图1、图2，参看图3，主发电机的定子3包括定子铁芯3-1、定子线圈3-2和定子支座，其中，定子铁芯3-1由多个分组排列并穿装在鸽尾支持筋3-3上的扇形冲片组成，各扇形冲片组之间设置的间隙构成用于冷却降温的回风通道，定子支座上设有隔板3-4和连接支板3-5，定子铁芯穿装在隔板3-4内，并焊接连接为一体，两端压板3-6及隔板3-4与发电机机座1之间围成的空腔构成与定子铁芯3-1的径向回风通道连通的主发电机I的冷却回风风区f2；连接支板3-5用于和发电机机座1的底座1-4连接，在发电机组装时，可将定子3整体穿装在机座1的箱体内，连接支板3-5采用紧固件与机座底座1-4连接，并通过底座1-4上开设的十字滑槽1-5及调节垫片进行定子3安装位置的上下、左右、前后六个方位的调整，由此可靠地保证定子3的精确安装位置和气隙的同心度。定子铁芯3-1两端的定子端压板3-6与连接支板3-5固定连接，两端压板3-6的外端面均布有多个线圈支架3-7，该线圈支架3-7与定子线圈3-2端部通过端箍3-8分组连接，并用涤玻绳绑扎牢固。这样，在发电机运行过程中，线圈支架3-7及定子线圈3-2随定子一体振动，线圈3-2既不会松脱，也不会损坏，同时可以改善定子线圈3-2端部的冷却效果。根据定子线圈3-2电流引出线的需要，在定子端压板3-6一端的线圈支架3-7上装有绝缘件3-9和引线柱3-10。定子线圈3-2采用两半扣合的聚脂亚胺铜扁线绕制，能够大大降低下线和绝缘包扎的难度，节省作业时间。采用这种定子结构，可在出厂前进行发电机的总装，并调整好气隙，进行整机运输、整机安装，无须到现场再进行气隙调整，能够有效地缩短现场安装周期。定子冷却风路包括定子线圈端部冷却区f3、定子铁芯3-1的径向冷却风道及与气隙冷却风路共用的气隙通道，进风区f1的冷却空气在转子风扇4-5的离心作用下进入定子线圈3-2端部的后侧，对定子线圈3-2端部冷却后进入与气隙冷却风路汇合，并经定子铁芯3-1的径向回风通道流入回风区f2，通过机座1顶部的回风通道口1-4流入冷却器5，从而对定子线圈3-2端部、定子铁芯3-1的内表面、转子4的外表面以及定子线圈3-2、定子铁芯3-1的冲片进行有效的冷却。
结合图1，参看图4、图5、图6，本发明的转子4采用分组套片式结构，该结构是由多个转子冲片4-3分组叠夹套装在转子转轴4-1上构成转子铁芯，各组冲片之间均夹装有带多个径向通风道的齿压板4-11，铁芯的两端通过转子压板4-6及螺杆4-7压紧。转子转轴4-1上开有轴向通风槽4-12，并与齿压板4-11上的通风道连通。在发电机运行过程中，冷却气体由该轴向通风槽两端进入，经齿压板4-11的通风道流入气隙，并由定子3的径向回风通道回至冷却器5中，可使转子线圈4-2及冲片4-3都能收到良好的通风散热效果。在转子中心环4-8上带有线圈支架4-9，将转子线圈4-2端部牢固地夹持在支架4-9与护环4-4之间，可有效地保护转子线圈4-2不致损坏，也增强了转子运转的平稳性。转子端部是热量较为集中的部位，因此在转子护环4-4和中心环4-8的线圈支架4-9上均对应布置有多个与转轴4-1的轴向通风槽4-12相连通的通风孔4-4a、4-10，并与线圈中间的缝隙形成径向通风道，可使进风区f1的冷却气体在转子旋转离心力的作用下，首先通过转子转轴4-1的轴向通风槽4-12及转子护环4-4、线圈支架4-9上的通风孔4-10对转子端部进行有效的冷却。在转子上设置有两条阻尼回路，其中一条由穿装在转子大齿上的阻尼条4-13与转子端压板4-6构成，另一条由转子护环4-4与转子槽楔(图中未示)连接构成。这样，在由随机因素而出现电流的暂时性跳动时，能够靠转子自身的阻抗作用降低波动影响，并使发电机运行迅速恢复正常。另外，为了增强风扇4-5运行中的刚性，转子风扇4-5直接安装在转子中心环4-8上，同时也使结构更加紧凑。
转子冷却风路包括由转轴上的轴向通风槽4-12、转子铁芯中齿压板4-11上的径向通风道构成的转子铁心及转子线圈4-2中部的冷却风道和由护环4-4及线圈支架4-9上的通风孔4-10形成的转子线圈4-2端部冷却风道。发电机运行过程中，在转子旋转离心力的作用下，冷却空气由进风区f1进入转子转轴的轴向通风槽4-12，并分别通过两个径向通风道对转子铁芯的冲片4-3、转子线圈4-3及其端部进行冷却，然后汇入气隙风路。
参看图7、图8，本发明的无刷励磁系统III是由励磁机壳体5-1、励磁主轴5-2、励磁发电机5-4、永磁副励磁机5-6、冷却风扇5-3、旋转整流盘组件5-5组成。为了提供良好的通风冷却条件，有效地避免各构件损害而出现故障，励磁机壳体5-1采用密封的箱式结构，该壳体连接在主发电机机座的励磁端，其顶部设有与主发电机冷却系统的进风区f1连通的进、出风管道5-7、5-8，可保证冷却空气的清洁。同时，对励磁系统冷却后的热空气进入主发电机冷却系统再循环利用，以收到较好的节能效果。励磁机壳体5-1的内部设有励磁主轴5-2，并与主发电机转子转轴4-1刚性连接，使整机结构更加紧凑。冷却风扇5-3、励磁发电机5-4、旋转整流组件5-5和永磁副励磁机5-6分别通过连接套依次套装在励磁主轴5-2上，均随主发电机的转子转轴4-1同步旋转。为了提高励磁电压的频率和响应速度，给主发电机提供谐波理想的励磁电流，励磁发电机采用10极旋转电枢式三相同步发电机，其磁极设在定子上，电枢设在转子上，并在定子的磁极铁芯上装有阻尼环，用于消除励磁磁通的波动，并由此保证励磁电流波形的稳定性。为保证励磁电流具有良好的谐波波形，同时使励磁机结构更加紧凑，旋转整流组件5-5采用单盘安装及配套滑环输出电流的结构，它是由旋转整流盘5-5a、整流二极管5-5b和用于输出励磁电流的正、负极滑环5-5d组成，其中由12个整流二极管5-5b单面安装在旋转整流盘5-5a上，并分别通过6个桥臂5-5c与励磁发电机5-4联接，每个桥臂5-5c并联有2个整流二极管5-5b，由此构成三相桥式整流，滑环5-5d直接套装在励磁主轴5-2上，并通过导线与整流二极管5-5b联接。
本励磁系统配置的永磁副励磁机5-6采用16极三相同步永磁发电机，用于该励磁发电机提供高频率、谐波理想的激磁电压。其磁极固定在转子上，极身采用矫顽力强、不退磁的永久磁钢制成，极靴用钢板制成，极靴通过螺钉固定在轴套上。其转子与励磁发电机及主发电机同轴旋转，从而使发电机组整机成为一个全封闭的自运行系统，可通过各部构件协同配合，保证整机运行的理想效果。用于冷风循环的冷却风扇5-3采用离心风扇，通过该风扇的引力作用，冷却空气由进风管道5-8进入励磁机壳体5-1，对励磁发电机5-4、旋转整流组件5-5及永磁副励磁机5-6进行冷却后，从另一侧的出风管道5-7排出，能可靠地保证励磁发电机的正常运行。励磁机风路是由与主发电机冷却风路进风区f1连通的进、回风管道5-7、5-8和励磁发电机5-4两端与励磁机壳体5-1之间间隙形成的进、回风区及励磁发电机5-4的气隙通道构成。在励磁机冷却风扇5-3的引力作用下，对励磁发电机5-4、旋转整流盘5-5及永磁副励磁机5-6进行有效的冷却，冷却后的携热空气经回风管道流入主发电机的进风区，并用于主发电机冷却风路循环的再次利用。
参看图9，本发明的接地检测装置IV由集电环支架6-1、绝缘件6-2、集电环6-3、导电接线柱6-4、电刷6-10、防护罩6-12、接线盒6-9组成，其中，集电环6-1支架安装在励磁机主轴5-2的尾端，并通过环氧树脂绝缘件6-2与集电环6-3模塑为牢固的整体结构，不但能够大大减小集电环6-3的整体结构，同时又可保证集电环6-3与转子转轴4-1及励磁机主轴5-2的同心度，实现其高速旋转的平稳，减少电刷6-10的磨损。集电环支架6-1上带有轴电流接地环，并设有与转子转轴4-1及励磁机主轴5-2中心孔连通的引线通孔6-5，其尾端安装有与之绝缘的导电接线柱6-4，转子线圈4-2的引出线穿过转子转轴4-1的中心孔及集电环支架6-1上的引线通孔6-5，并通过导电接线柱6-4与集电环6-3联接，将转子线圈4-2的激磁电流引至集电环6-3上。与集电环6-3和接地环滑动接触的电刷6-10安装在一个悬臂支杆6-11上，该支杆固装在防护罩侧板6-6上，用于引出电流的电刷6-10通过导线与防护罩侧板6-6外的接线盒6-9连接。其电刷6-10上的导线穿过防护罩侧板6-6上的通孔与接线盒6-9内的接线柱6-8对应联接，并由接线盒6-9的穿线孔6-7引出与外部的检测控制柜中的电器元件相联接，其中由接地环引出的电流一方面用于检测轴电流及转子线圈电流的波动情况，另一方面通过检测控制柜后接地，将发电机转轴的感应轴电流引至地下，以避免造成短路等故障。防护罩6-12上设有用透明盖板密封的观察窗口，运行过程中可直接监视集电环6-3和电刷6-10的运行情况，维修或更换电刷6-10时也可打开盖板进行操作，既可减少防护罩6-12整体拆装频次，也可有效地防止杂物、灰尘及水、油的侵入，保证发电机的正常运行，防护罩6-12也可整体用透明材料制成。该接地检测装置安装在励磁机主轴5-2尾端，整个集电环的绝缘采用模塑料浇注而成，结构小巧，不仅制作成本可大大降低，而且也有利于改善发电机整体的密封，尤其是集电环6-3直径的减小，可大大降低其圆周运动的线速度，由此减少电刷磨损消耗及维护费用50％以上。另外，电信号从转子转轴4-1及励磁机主轴5-2的中心孔引出，无需在轴的径向开引线孔，可保证励磁机主轴5-2的强度及其高速旋转的平稳性。
Claims (16)
1.一种大容量隐极套片式同步发电机，是由主发电机、冷却系统和无刷励磁系统组成，其特征在于：主发电机具有与机座分体套装连接的定子和通过端盖轴承与机座支撑连接的转子，转子转轴的励端设有由高极数的无刷励磁系统，并在该系统的尾端装有接地检测装置，冷却系统由置于主发电机顶部的冷却器和由主发电机的定子风路、转子风路、气隙风路及励磁机风路构成的多回路循环的四风道冷却路径组成，所述转子的铁芯采用分组套片式结构，是由多个转子冲片分组叠夹套装在转子转轴上，并通过两端设置的端压板及螺杆压紧，每组转子冲片之间设有带径向通风道的齿压板，转子转轴上开有轴向通风槽，该槽与齿压板上的通风道连通，转子线圈端部设有带线圈支架的转子中心环，并套装有带通风孔的转子护环。
2.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述机座采用箱式结构，其两侧端板内设有用于增强其刚度的加强隔板，端板与加强隔板之间布设有加强筋板，底部设有带定子安装调节孔的底座。
3.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述定子的铁芯一体带有用于调整气隙的定子支座，铁芯两端的定子端压板与支座固定连接，两端压板上布设有多个线圈支架，支架上装有电流引线柱，支架与线圈端部通过端箍分组连接，线圈由两半对接的聚脂亚胺铜扁线绕制而成。 .
4.根据权利要求3所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述定子支座是由隔板和连接支板构成，连接支板与发电机机座通过紧固件组装连接，隔板至少设置两个以上，并与定子铁芯的外圆周连接。
5.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述转子铁芯上设有两条阻尼回路，一条由转子大齿上的阻尼条与端压板连接 构成，另一条由转子护环与槽楔连接构成。
6.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述转子中心环的线圈支架上布设有多个通风孔，该通风孔与转子转轴的轴向通风槽相连通。所述定子线圈由两半对接的聚脂亚胺铜扁线缠绕构成。
7.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述无刷励磁系统的外部为与主发电机的机座连接的封闭式壳体，壳体顶部设有与主发电机冷却系统连通的进、出风管道，内部设有与主发电机的转子转轴刚性连接的励磁主轴，主轴上分别通过连接轴套依次套装有随其同步转动的冷却风扇、旋转整流组件、高极数的励磁发电机和永磁副励磁机。
8.根据权利要求7所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述励磁发电机采用10极旋转电枢式三相同步发电机，其旋转电枢设在转子上，磁极固定在定子上，并在磁极铁芯上设有阻尼环。
9.根据权利要求7所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述永磁副励磁机采用16极三相同步永磁发电机，该机的永磁磁极固定在转子上，极靴通过螺钉固定在连接轴套上。
10.根据权利要求7所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述旋转整流组件是由一个旋转整流盘、12个整流二极管和用于输出励磁电流的正、负极滑环组成，整流二极管单面安装在旋转整流盘上，并分别通过6个桥臂与励磁发电机联接，每个桥臂并联有2个二极管，由此构成三相桥式整流，集电环直接套装在励磁主轴上，并通过导电接线与整流二极管联接。
11.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述接地检测装置是由集电环组件、电刷、接线盒组成，其中，集电环组件安装在励磁机主轴的尾端，外部罩有密闭的防护罩，是由带有接地环的集电环支 架、通过绝缘件与集电环支架模塑为一体的集电环和安装在集电环上的导电接线柱组成，支架的中心部位设有与转子转轴中心孔连通的引线通孔，与集电环和接地环滑动接触的电刷安装在一个悬臂支杆上，该支杆固装在防护罩一侧的端板上，电刷通过导线与防护罩端板外侧的接线盒连接。
12.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述冷却器内设置两套换热器组以及分别与换热器组连通的回风导流板，每套换热器组由两个相并级连的换热器组成。
13.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述转子冷却风路是由转子转轴上开设的轴向通风槽和与之连通的转子铁芯套片之间及转子线圈端部分别设置的径向通风道构成。
14.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述定子冷却风路是由定子线圈端部冷却区、定子铁芯上的径向回风通道以及定子端板与定子隔板之间空腔形成的主发电机回风区构成。
15.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述气隙冷却风路是由定子、转子之间设置的轴向气隙通道构成，该气隙通道分别与转子的径向通风道和定子冷却风路连通。
16.根据权利要求1所述的大容量隐极套片式同步发电机，其特征在于：所述励磁机风路是由与主发电机冷却风路进风区连通的进、回风管道和励磁发电机两端与励磁机壳体之间间隙形成的进、回风区及励磁发电机的气隙通道构成。
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| 涂光瑜.汽轮发电机及电气设备 第一版.中国电力出版社,1998,5-33. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105391262A (zh) * | 2014-09-01 | 2016-03-09 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 无刷旋转电机 |
| CN105391262B (zh) * | 2014-09-01 | 2018-10-26 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 无刷旋转电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101227129A (zh) | 2008-07-23 |
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