CN104170217B - 旋转电机，具体是具有20mva与500mva之间的功率范围的双馈异步电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋转电机，具体是在20MVA与500MVA之间的功率范围内的双馈感应式电机，其包括转子(14)，转子(14)围绕机器轴线旋转，由定子同心地包绕，且具有转子板体和轴，转子板体承载转子绕组，转子绕组布置成进一步在外，且借助于连接器(18a,18b)连接到滑环，该滑环布置成在轴的端部处进一步在内。实现了柔性且稳固的连接，因为连接器(18a,18b)具有机械连接器(18b)，其与轴成直角延伸以吸收因离心加速度引起的力，该机械连接器在一侧上连接到转子绕组头部(14)，且在另一侧上支承在转子板体(12)上的辅助边沿(13,22)上。
Description
技术领域
本发明涉及电能生成领域。其涉及旋转电机，具体而言，本发明涉及一种旋转电机，其包括转子，所述转子围绕机器轴线旋转，由定子同心地包绕且包括转子叠片芯和轴，所述转子叠片芯承载转子绕组，所述转子绕组布置成进一步在外，且经由连接器连接到滑环，所述滑环布置成在所述轴的端部处进一步在内，所述连接器具有机械连接器，所述机械连接器与所述轴成直角延伸，以用于吸收因离心加速度引起的力，且所述机械连接器首先连接到所述转子绕组的转子端部绕组，且然后支承在所述转子叠片芯上的辅助边沿上；该旋转电机是具有20MVA与500MVA之间的功率范围的双馈异步电机。
背景技术
具有从20MVA至500MVA的功率范围的双馈异步电机可用于变速发电。这些机器的特征在于转子上的分布式三相绕组。转子绕组包括埋入转子叠片叠层中的槽口中的独立的棒。棒互连来形成端部绕组中的绕组。电流经由至少三个滑环馈送，滑环在机器的端部处紧固在转子轴上。图1中以很简化的形式示出了此种机器的细节。图1所示的异步电机10具有机器轴线19。包括轴11a(滑环17布置在其上)的中芯11能够围绕该轴线19旋转。转子叠片芯12围绕中芯11布置，其中辅助边沿(auxiliary rim)13在转子绕组的端部绕组14下方邻接所述转子叠片芯。转子叠片芯12由定子叠片芯15同心地包绕，定子绕组容纳在定子叠片芯15中，定子绕组在芯15的具有定子端部绕组16的端部处向外突出。
转子绕组的三相需要在轴11a的端部处连接到滑环17。出于此目的，导体(未示出)容纳在轴11a中，该导体首先连接到滑环17，且然后在端部绕组的端部水平处连接到端部绕组14。与轴成直角延伸的连结器18(由图1中的虚线指出)需要对于转子测试电压绝缘。连接器18传送额定转子电流，且在此情况下，不应当超过所需的极限温度。连接器18的系统需要在轴向方向(在绕组的连接点处)和径向方向上有足够柔性，以使得能够适应绕组沿轴向方向的热膨胀和转子芯沿径向方向的膨胀。最后，连接器18需要相对于高离心力得到保护。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种满足前述需要的一开始提到的类型的旋转电机。
该目的通过如下旋转电机来实现。
根据本发明，该旋转电机，具体是具有20MVA与500MVA之间的功率范围的双馈异步电机，包括转子，转子围绕机器轴线旋转，由定子同心地包绕，且包括转子叠片芯和轴，该转子叠片芯承载转子绕组，转子绕组布置成进一步在外，且经由连接器连接到滑环，该滑环在轴的端部处布置成进一步在内。本发明的特征在于，连接器具有机械连接器，其与轴成直角延伸，以用于吸收因离心加速度引起的力，且其首先连接到转子绕组的转子端部绕组，且然后支承在转子叠片芯上的辅助边沿上。
根据本发明的机器的一个构造的特征在于机械连接器经由端部绕组连接来连接到转子绕组的转子端部绕组，且它们经由延伸辅助边沿支承在辅助边沿上，延伸辅助边沿使辅助边沿沿轴向方向延伸，优选为由层合叠片构成，且形成闭环。
另一个构造的特征在于，机械连接器与端部绕组连接在相同轴向高度处。结果，安全地避免了连接器中的弯曲应力。
本发明的另一个构造的特征在于，机械连接器沿径向方向横穿延伸辅助边沿，所述延伸辅助边沿经由螺栓连接到辅助边沿，以避免机械连接器中的弯曲应力。
根据另一个构造，机械连接器由可经历高机械负载的导电材料构成，具体是由钢构成。
具体而言，机械连接器还可电连接到转子端部绕组或端部绕组连接。
如果机械连接器通过包绕它们的绝缘物而电绝缘，且如果由机械连接器吸收的离心力经由连接器的成直角布置的端部并且经由布置在辅助边沿或延伸辅助边沿的内侧上的绝缘块传递至辅助边沿或延伸辅助边沿上，则是特别有利的。
本发明的另一个构造的特征在于附加的电连接器提供成用于电流的实际传输，该电连接器与机械连接器并联地电连接。
优选地，电连接器通到辅助边沿或延伸辅助边沿外侧以用于改善冷却。
具体而言，电连接器可由可经历较低机械负载但具有良好导电性的材料构成，具体是由铜构成。
另一个构造的特征在于，电连接器在内侧上成直角向后弯曲，以便将出现的离心力经由绝缘块传递至辅助边沿或延伸辅助边沿的内侧上，且特征在于电连接器通过外终端板沿轴向方向固定。
本发明的另一个构造的特征在于，电连接器和机械连接器由连接器连接来电连接，且特征在于，连接器连接电连接到柔性过渡件，柔性过渡件产生与布置在轴上的轴馈电器(shaft feeder)的接触。
优选地，柔性过渡件为U形。
然而，柔性过渡件还可能由独立叠片构成。
过渡件还由不可经历高机械负载但具有良好导电性的材料构成，具体是由铜构成。
根据本发明的另一个构造，为了避免转子上的不平衡，连接器设在圆周上，该连接器不具有机械功能或电功能。
附图说明
现在将参照示范实施例，参照附图来在下文中更详细地阐释本发明，在附图中：
图1以很简化的形式示出了异步电机的细节；
图2在纵截面中示出了根据本发明的示范实施例的机械连接器和电连接器的并联布置；并且
图3示出了如图2所示的布置的轴向方向上的平面视图。
具体实施方式
在图2和3中示出了根据本发明的示范实施例的转子馈电器或连接器18的主要构件部分。电流从滑环17穿过轴11a经由轴馈电器28行进至连接器连接26。实际连接器18a,18b产生连接器连接26与端部绕组连接20之间的电接触，端部绕组连接20最终连接到转子绕组(转子端部绕组14)。以下文本给出了独立部分的功能细节。
端部绕组连接20产生连接器18a,18b和与转子绕组相关联的连接棒之间的接触；在此情况下，它们可连接到分布于圆周上的多个连接器18a,18b。它们需要与连接器18a,18b一起构造成有足够柔性，以便使它们能够适应绕组的轴向热膨胀(图2中的方向x)。
连接器18a,18b代表本发明的实际核心。图2示出基本分成电连接器18a和机械连接器18b。机械连接器18b的任务是吸收因离心加速度引起的端部绕组连接20的力，且将这些力传递至辅助边沿13。出于此目的，辅助边沿13沿轴向方向通过延伸辅助边沿22而延伸。机械连接器18b沿径向方向(图2中的方向r)行进通过延伸辅助边沿22，延伸辅助边沿22包括层合叠片，且因此形成闭环，其经由螺栓23连接到辅助边沿13。为了避免连接器18a,18b中的弯曲应力，机械连接器18b优选位于与端部绕组连接20相同的轴向高度处。
机械连接器18b由可经历高机械负载且如果需要则还可用作电导体的材料构成，例如，诸如钢。机械连接器18b还电连接到端部绕组连接20，且因此有助于传输电流，其中该功能是可选的。如果机械连接器18b与电连接器18a直接接触，则它们需要对应地绝缘。出于此目的，如图2所示，首先使用直接地包绕连接器18a,18b的绝缘物29，且然后使用位于延伸辅助边沿22的内周上的绝缘块25。由机械连接器18b吸收的离心力由所述机械连接器传递至延伸辅助边沿22上。力传递经由连接器18a,18b的端部发生，连接器18a,18b的端部以矩形形式布置在绝缘块25上，且因此布置在延伸辅助边沿22的内侧上。
依靠该过程，避免了系紧螺栓23上的高附加径向力，如果连接器18a,18b直接地连接到螺栓23上，则该附加径向力将因剪切而出现。对应于端部绕组连接20的所需切向长度，所述端部绕组连接由一个或更多个机械连接器18b承载。为了没有因连接器18a,18b的重量引起的不平衡出现在转子上，还可提供分布在圆周上的“假连接器”，该假连接器既没有机械功能也没有电功能。
如果仅需要传输小电流，则这可仅通过上述机械连接器18b发生。然而，在高电流和与此相关联的损失的情况下，机械连接器18b将过热。出于此原因，优选提供电连接器18a以用于实际电流传输。如果所述机械连接器也有助于电流传输，则所述电连接器与机械连接器18b并联地电连接。电连接器18a通到延伸辅助边沿22外侧(图2)，且因此得到良好冷却。作为旋转的结果，机械力也在这些连接器18a处出现。然而，与机械连接器18b相比，电连接器18a不必吸收任何附加力，且因此可由可经历与机械连接器18b相比较低的机械负载但具有良好传导性的材料构成，例如，诸如铜。电连接器18a在内侧上成直角向后弯曲，以便将出现的离心力经由绝缘块25传递至延伸辅助边沿22的内侧上。电连接器18a由外终端板24沿轴向方向固定。
连接器18a,18b借助于连接器连接26(图3)来电连接在延伸辅助边沿22的内侧上。连接器连接26中出现的离心力由延伸辅助边沿22接受。处于此目的，它们经由更多的绝缘块沿径向支承。连接器连接26电连接到柔性过渡件27，柔性过渡件27产生与特定轴馈电器28的接触。
轴馈电器28连接到轴11a中的导体(未示出)，且固定地安装在异步电机的转子星(rotor star)的臂上。由于层合转子叠片芯12在操作期间可膨胀，故轴馈电器28与连接器18a,18b之间需要沿径向方向的柔性连接。该任务由柔性过渡件27执行。出于此目的，所述过渡件可具有如图3指出的U形构造。如果需要，则柔性过渡件27还可由独立叠片构成，以便实现附加的柔性。过渡件27不经历高机械负载，因为轴馈电器28由转子星臂承载，且连接器连接26由延伸辅助边沿22承载。因此，它们可由不可经历高机械负载但具有良好传导性的材料构成，例如，诸如铜。
参考标号列表
10 异步电机
11 中芯
11a 轴
12 转子叠片芯
13 辅助边沿
14 转子端部绕组
15 定子叠片芯
16 转子端部绕组
17 滑环
18 转子馈电器(连接器)
18a 电连接器
18b 机械连接器
19 机器轴线
20 端部绕组连接
21 引出线(至滑环)
22 延伸辅助边沿
23 螺栓
24 终端板
25 绝缘块
26 连接器连接
27 过渡件(柔性)
28 轴馈电器
29 绝缘物。
Claims (21)
1.一种旋转电机，其包括转子(11,11a,12,14)，所述转子(11,11a,12,14)围绕机器轴线(19)旋转，由定子(15,16)同心地包绕且包括转子叠片芯(12)和轴(11a)，所述转子叠片芯(12)承载转子绕组，所述转子绕组布置成在外部，且经由连接器(18)连接到滑环(17)，所述滑环(17)布置成在所述轴(11a)的端部处在内部，所述连接器(18)具有机械连接器(18b)，所述机械连接器(18b)与所述轴(11a)成直角延伸，以用于吸收因离心加速度引起的力，且所述机械连接器(18b)首先连接到所述转子绕组的转子端部绕组(14)，且然后支承在所述转子叠片芯(12)上的辅助边沿(13)上，其特征在于，提供附加电连接器（18a）以用于电流的实际传输，所述电连接器与所述机械连接器（18b）并联地电连接。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转电机是具有20MVA与500MVA之间的功率范围的双馈异步电机(10)。
3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)经由端部绕组连接(20)来连接到所述转子绕组的转子端部绕组(14)，并且它们经由延伸辅助边沿(22)支承在所述辅助边沿(13)上，所述延伸辅助边沿(22)使所述辅助边沿(13)沿轴向方向延伸。
4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，所述延伸辅助边沿(22)由层合叠片构成且形成闭环。
5.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)处于与所述端部绕组连接(20)相同的轴向高度。
6.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)沿径向方向横穿所述延伸辅助边沿(22)，所述延伸辅助边沿经由螺栓(23)连接到所述辅助边沿(13)，以避免所述机械连接器(18b)中的弯曲应力。
7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)由可经历高机械负载的导电材料构成。
8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)由钢构成。
9.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)由可经历高机械负载的导电材料构成。
10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)还电连接到所述转子端部绕组(14)或所述端部绕组连接(20)。
11.根据权利要求10所述的旋转电机，其特征在于，所述机械连接器(18b)通过包绕它们的绝缘物(29)而电绝缘，并且由所述机械连接器(18b)吸收的离心力经由所述连接器(18b)的成直角布置的端部并且经由布置在所述辅助边沿(13)或所述延伸辅助边沿(22)的内侧上的绝缘块(25)传递到所述辅助边沿(13)或延伸辅助边沿(22)。
12.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述电连接器(18a)通到所述辅助边沿(13)或延伸辅助边沿(22)外侧以用于改善冷却。
13.根据权利要求12所述的旋转电机，其特征在于，所述电连接器(18a)由可经历较低机械负载但具有良好导电性的材料构成。
14.根据权利要求13所述的旋转电机，其特征在于，所述电连接器(18a)由铜构成。
15.根据权利要求12所述的旋转电机，其特征在于，所述电连接器(18a)在内侧上成直角向后弯曲，以便将出现的离心力经由绝缘块(25)传递到所述辅助边沿(13)或延伸辅助边沿(22)的内侧上，并且所述电连接器(18a)由外终端板(24)沿轴向方向固定。
16.根据权利要求13－15中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述电连接器(18a)和机械连接器(18b)由连接器连接(26)电连接，并且所述连接器连接(26)电连接到柔性过渡件(27)，所述柔性过渡件(27)产生与布置在所述轴(11a)上的轴馈电器(28)的接触。
17.根据权利要求16所述的旋转电机，其特征在于，所述柔性过渡件(27)为U形。
18.根据权利要求16所述的旋转电机，其特征在于，所述柔性过渡件(27)由独立叠片构成。
19.根据权利要求16所述的旋转电机，其特征在于，所述过渡件(27)由不可经历高机械负载但具有良好导电性的材料构成。
20.根据权利要求19所述的旋转电机，其特征在于，所述过渡件(27)由铜构成。
21.根据权利要求17或18所述的旋转电机，其特征在于，所述过渡件(27)由不可经历高机械负载但具有良好导电性的材料构成。
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