CN101501960B - 涡轮发电机的定子 - Google Patents

Abstract

提供一种用于产生电能的涡轮发电机(1)的定子(3)，其具有：圆柱形磁芯(4)，沿纵轴(A)延伸并且具有多个轴向腔(7)和两个相对的头部(6)；涡轮发电机的连接端子(8)；多个电绕组(5)，其划分成组并且沿部分限定于轴向腔(7)内且部分限定于头部(6)处的路径延伸，每组的电绕组(5)是等电位的并且并联连接在一对端子(8)之间；以及多个连接设备(11，13)，其每个用于至少在头部(6)中的一个处限定与等电位电绕组(5)共有的一段路径。

Description

涡轮发电机的定子

技术领域

本发明涉及一种涡轮发电机的定子。

具体而言，本发明涉及一种用于产生电能的大功率涡轮发电机的定子，在本发明的描述中在不失普遍性的情况下将对大功率涡轮发电机进行具体参考。

背景技术

用于产生电能的大功率涡轮发电机是开发用于增加单位功率，而增加单位功率又要求增加电流，因此要求增加定子冷却。

通常，涡轮发电机的定子包括：圆柱形磁芯，其沿第一纵轴延伸并且包括多个轴向腔和两个相对的头部；涡轮发电机的连接端子；多个电绕组，其被划分成组并且沿着部分限定于轴向腔中且部分限定于头部处的路径延伸；每组电绕组是等电位的且并联连接在一对端子之间。

一种已知的三相涡轮发电机的定子包括：六个端子(其中三个接地，三个连接到配电干线)；九个电绕组，分成三组，每组包括并联连接在一对端子之间的三个等电位电绕组；七十二个腔，每个腔被电绕组的两个不同部分同时占据。电绕组具有容纳于腔内的直段以及设置在头部的连接段，连接段具有将设置在不同轴向腔内的直段与一些直段一起连接到端子的功能。

考虑到以下内容：根据上述定子的布线图，每个轴向腔被两个不同的电绕组同时占据，并且每个电绕组具有与其它电绕组基本上相同的路径，因此，每个电绕组具有十六个设置在相应轴向腔内的直段以及多个设置在头部的连接段，该连接段用于将直段彼此连接并连接到端子。

首先考虑到电绕组通常是由彼此必须间隔开的杆限定，因此连接段在定子头部处确定了相当大的轴向尺寸。此外，通过电绕组之前的布线配置增大了定子的轴向尺寸：实际上，在电绕组中，常常需要将设置在径向相对的轴向腔内的两个直段连接在一起。

在一对端子之间形成等电位电绕组而不是在一对端子之间形成单个电绕组的技术方案允许：降低单个等电位电绕组中的电流值；增加冷却表面；关于传统的电绕组和给定的通风气体达到更高的单位功率。当前已知的方案设想：在每对端子之间形成并联连接的两个或三个等电位电绕组。

除了由于头部的大量连接段所引起的前述轴向尺寸的缺点外，采用此类方案的定子，即，采用对定子的电绕组进行划分的方案的定子，还具有使电绕组与其所引导的端子对的连接区产生电流过载的缺点。

为了排除此缺点，经由通风连接设备将每个等电位电绕组连接到各个端子，而通风连接设备又确定了进一步增加的轴向尺寸。

发明内容

本发明的目的为提供一种涡轮发电机的定子，其可减小定子的轴向尺寸并且以简单且具成本效益的方式解决现有技术中的突出缺点。

根据该目的，本发明涉及一种用于产生电能的涡轮发电机的定子，所述定子包括：圆柱形磁芯，沿纵轴延伸并且包括多个轴向腔和两个相对的头部；涡轮发电机的连接端子；多个电绕组，其被划分成组并且沿部分限定于轴向腔中且部分限定于头部处的路径延伸；每组的电绕组是等电位的且并联连接在一对端子之间；定子的特征在于包括多个连接设备，每个连接设备用于至少在头部之一处限定与等电位电绕组共有的一段路径。

以此方式，连接设备可减小连接段的数量，因而可减小头部处的定子的尺寸。

附图说明

通过以下结合附图的对非限制性实施例的描述，本发明的进一步特征和优点将是明显的，在附图中：

图1为根据本发明制造的用于产生电能的涡轮发电机的示意性纵视图，其中为了清楚去除了一些部分；

图2为图1中的涡轮发电机的截面示意图，其中为清楚去除了一些部分并进行了放大；

图3为一组等电位绕组的示意图；

图4为图1中的涡轮发电机的连接设备的透视图，其中为清楚去除了一些部分；

图5为图1中的涡轮发电机的另一连接设备的透视图，其中为清楚去除了一些部分；

图6为图1中的涡轮发电机的连接设备的细节的透视图，其中为清楚去除了一些部分；

图7为图6中的连接设备的细节的透视图，其中为清楚去除了一些部分；

图8为图1中的涡轮发电机的连接设备的细节的透视图，其中为清楚去除了一些部分。

具体实施方式

参照图1，附图标记1表示整个三相涡轮发电机，其沿纵轴A延伸并且包括转子2和定子3，其中转子2为移动电感器，定子3为涡轮发电机1的固定电枢。

转子2基本上为圆柱形且通过涡轮(未图示)绕轴转动，该轴与涡轮发电机1的纵轴A一致。定子3的形状基本上为与转子2共轴的空心圆柱体，其围绕转子2延伸并且与转子2隔开一间隙。

定子3包括：圆柱形磁芯4；电绕组5，每个电绕组5与感应电流交叉；且具有两个相对的头部6。

参照图2，圆柱形磁芯4围绕纵轴A延伸并且具有：被称为腔7的多个轴向沟槽，该轴向沟槽沿圆柱形磁芯4的整个长度延伸；面转子2，围绕轴A(图2中未示出)均匀地分布。

参照图1，涡轮发电机1包括将涡轮发电机1连接到外部的六个端子8(图1中仅示出其中的三个)。端子8设置在定子3的一个头部6。在所提及的情况下，三个端子8接地，而其它三个端子8连接到配电干线。具体地说，定子3包括分成三组的九个电绕组5，每组包括三个并联连接的等电位电绕组5。并联连接的每组等电位电绕组5通向两个相应端子8。

每个电绕组5在两个端子8之间沿部分限定于腔7内且部分限定于头部6处的路径延伸。具体地说，以每个绕组5具有设置在不同腔7内的十六个直段9以及用于将直段9彼此连接并将直段9连接到端子8的连接段10的设想，根据预定的配线图设置每个电绕组5。在图1中，连接段10通过设置在头部6处的两个环形线圈被作为整体来示出。

参照图3，三个电绕组5中的每一个从左到右依次包括：连接到端子8的端子连接设备11；杆12；中间连接设备13；另一杆12以及连接到另一端子8的另一端子连接设备11。每组的三个等电位电绕组5具有通过两个端子连接设备11、中间连接设备13和由杆12所限定的独立段共同限定的段。

参照图4，每个端子连接设备11包括：空心导体14，其具有基本上为方形的横截面、连接到端子8的第一端部和通过过滤器15封入的第二端部，过滤器15允许导体14内气体循环；在导体14的第二端部处围绕导体14设置的连接器16；抽吸管17，其连接到导体14的第一端部以便将导体14的内部空间连接到附图中没有示出的定子3的真空区。

参照图5，中间连接设备13包括空心导体18，空心导体18具有基本上为方形的横截面且在第一和第二端部之间延伸，第一和第二端部中的每个具有过滤器15并支持连接器16。中间连接设备13包括抽吸管17，抽吸管17在导体18的中部连接到导体18从而将导体18的内部连接到定子3的真空区并且经过过滤器15抽取通风流体。

在图4和5中，为了简洁起见，空心导体14和18被分别示出成基本上为直的配置，但是应理解，空心导体14和18可呈现为最符合定子3的轴向尺寸减小要求的任何配置，例如直的、倾斜、弯曲或上述配置的任意组合。通常，空心导体14和18具有围绕轴A设置的至少一个弧形弯曲部分。

参照图6，更为详细地示出连接器16、杆12和空心导体之间的连接，其中该空心导体为连接设备11的空心导体14或中间连接设备13的导体18。

连接器16包括优选由固体铜制成的延长体19和从延长体19突出的三个翼片20。延长体19在与翼片20相对的区具有孔21(图7)，用于容纳导体14(18)的端部部分和过滤器15。此端部部分具有圆截面且用于与连接器16形成连接。

参照图7，延长体19被在孔21和翼片20之间延伸的插槽23穿过，以增加热交换表面和通过连接器16的电流分布。

参照图6，每个翼片20用于连接到相应的导电杆12。在附图中，通过示例的方式示出用于连接到相关导电杆12的三个翼片20，但是应理解，可制造包括任意数量(至少两个)的翼片20的连接器16。

优选地，通过铜接至一对金属板24将每个翼片20固定到杆12。翼片20可适合每个导电杆12的位置。

参照图6和8，抽吸过滤器15包括优选由玻璃纤维制成的圆柱形管25，圆柱形管25的第一端部与孔21啮合且其第二端部由穿孔板26封闭。抽吸过滤器15的与孔21啮合的第一端部与孔21的肩部27(图7)对接设置，并且通过环氧树脂固定到延长体19。

通过融化图中没有被示出的、插入在孔20中且设置在端部的铜接材料的环，将空心导体14或空心导体18的端部固定至连接器16。

参照图7，连接器16包括第一外壳28和第二外壳29，二者均由玻璃纤维制成。第一外壳28是绝缘的且围绕延长体19和翼片20设置，且第二绝缘外壳29围绕第一绝缘外壳28设置。两个外壳28和29被成形以使其在导电杆12和空心导体14(18)处并非完全封闭；此外，通过接点形成与连接器16的连接。两个外壳28和29是开放的且围绕延长体19和翼片20形成通风室。

此外，两个外壳28和29在抽吸过滤器15处具有孔，并且进一步将过滤器15固定至延长体19。

根据本发明的定子3具有下列优点：端子连接设备11和中间连接设备13的使用减小了在头部6中的一个处的轴向尺寸；直接通风被限制成只朝着端子连接设备11和中间连接设备13，从而减小了轴向尺寸；并且，连接段的数量减少允许对定子3部件的更好的可达性，因而可实现更佳的装配精度。

在本发明的描述中具体参考了三个等电位电绕组的实施例，但是应理解，本发明一般可涉及任何数量的等电位电绕组。

Claims (14)

1.一种涡轮发电机(1)的定子(3)，包括：

圆柱形磁芯(4)，其沿纵轴(A)延伸并且包括多个轴向腔(7)和两个相对的头部(6)；

涡轮发电机(1)的连接端子(8)；

多个电绕组(5)，其被划分成组并且沿部分限定于轴向腔(7)内且部分限定于头部(6)处的路径延伸；

每组的电绕组(5)是等电位的并且并联连接在一对端子(8)之间；

多个连接设备(11，13)，每个连接设备用于至少在头部(6)中的一个处限定与等电位电绕组(5)共有的一段路径；

所述连接设备(11，13)包括端子连接设备(11)，每个端子连接设备(11)连接到端子(8)并限定与成组的等电位电绕组(5)共有的段；

定子(3)的特征在于所述连接设备(11，13)包括中间连接设备(13)，每个中间连接设备(13)限定了与等电位电绕组(5)共有的段，每组等电位电绕组(5)依次包括：第一端子连接设备(11)，第一导电杆(12)，中间连接设备(13)，第二导电杆(12)以及第二端子连接设备(11)。

2.根据权利要求1的定子，其特征在于，每个中间连接设备(13)被设置在等电位电绕组(5)的中部。

3.根据权利要求1的定子，其特征在于，每个连接设备(11，13)包括空心导体(14，18)。

4.根据权利要求3的定子，其特征在于，所述空心导体(14，18)连接到用于对所述空心导体(14，18)进行通风的抽吸管(17)。

5.根据权利要求3的定子，其特征在于，所述空心导体(14，18)具有设置有抽吸过滤器(15)的至少一个端部。

6.根据权利要求5的定子，其特征在于，所述抽吸过滤器(15)包括封入穿孔板(26)中的管(25)。

7.根据权利要求3的定子，其特征在于，所述连接设备(11，13)包括用于将空心导体(14，18)连接到至少两个杆(12)的至少一个连接器(16)。

8.根据权利要求7的定子，其特征在于，所述连接器(16)包括设置有孔(21)和至少两个翼片(20)的延长体(19)，孔(21)用于与所述空心导体(14，18)啮合，至少两个翼片(20)中的每个用于铜接至相应的导电杆(12)。

9.根据权利要求8的定子，其特征在于，所述连接器(16)包括围绕延长体(19)和翼片(20)设置的第一绝缘外壳(28)。

10.根据权利要求9的定子，其特征在于，所述连接器(16)包括围绕第一外壳(28)设置的第二外壳(29)。

11.根据权利要求8的定子，其特征在于，所述延长体(19)具有在孔(21)与翼片(20)之间延伸的插槽(23)。

12.根据权利要求3的定子，其特征在于，所述中间连接设备(13)包括设置在空心导体(18)的两个相对端上的两个连接器(16)。

13.根据权利要求12的定子，其特征在于，所述连接设备(13)包括设置在空心导体(18)的相对端上的两个过滤器(15)。

14.根据权利要求13的定子，其特征在于包括在空心导体(18)的中线处连接到空心导体(18)的抽吸管(17)。

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