CN104505959B - 一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，主要包括磁极压板、磁极冲片组、安装在磁极压板与磁极冲片组之间的冲片式短路环、阻尼板以及磁极拉杆和阻尼条，所述磁极压板与磁极拉杆固定连接，所述磁极冲片组被压紧在磁极压板与磁极拉杆之间，所述阻尼条安装在磁极冲片组上的阻尼条安装孔内，所述阻尼板与冲片式短路环电连接，所述冲片式短路环与阻尼条之间短路连接。本发明适用于三相负载不对称或者负载发生突变时的高速旋转的凸极发电机，能够很好地避免因负载突变而导致发电机的三相负载不对称运行的问题，改善发电机不对称运行的过高电压，削弱负序磁场和减低波形正弦畸变率，提高发电机的运行安全、可靠性。

Description

一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯

技术领域

本发明涉及凸极发电机技术领域，尤其是涉及一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯。

背景技术

目前的转速为1000-1100r/min的中低速凸极发电机通常是对称运行的，其负载比较均匀，运行时不会产生过高电压或者过高电流而导致发电机损坏。在中低速凸极发电机中常用的带阻尼条的磁极铁芯，其结构为阻尼条穿过磁极冲片和端板后，在其端部采用铜材阻尼环将其短路，用螺栓固定在磁极铁芯端板的端面。由于要受到结构和材料强度的限制，这种带阻尼条的磁极铁芯在转速为1000-1100r/min的中低速凸极发电机中可以使用。

但是，对于转速达到1800-2200r/min的高速旋转凸极同步发电机，特别是主辅一体的辅助发电机，其发出的交流电还要提供给机车上的辅助系统，例如风机、空调、照明等，且辅助系统的这些负载又是不均匀对称的。因此，发电机在运行时，由于各相负载复杂且具有不均匀对称性，或者有负载突然直接投入使用，或者有负载突然停止使用时，就可能导致发电机因此产生过高电压或过高电流而影响正常运行，甚至损坏发电机，使发电机的安全可靠性大大降低。另外，由于凸极发电机在其高速旋转时会产生高的离心力，在同等的质量和旋转位置上的离心力可以增大到3倍多，这无疑对磁极铁芯的机械强度提出了更高的要求，现有的常用带阻尼条的磁极铁芯显然不能满足高速旋转凸极发电机安全可靠运行对磁极铁芯的上述要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，使发电机在高速旋转运行时，即使发电机的三相负载不均匀或者负载发生突变，发电机内部也不会因此产生过高电压或过高电流而对发电机造成破坏性的冲击震荡，削弱负序磁场和减低电压波形正弦畸变率，保护发电机运行的安全可靠。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，主要包括磁极压板、磁极冲片组、安装在磁极压板与磁极冲片组之间的冲片式短路环、阻尼板以及磁极拉杆和阻尼条，所述磁极压板与磁极拉杆固定连接，所述磁极冲片组被压紧在磁极压板与磁极拉杆之间，所述阻尼条安装在磁极冲片组上的阻尼条安装孔内，所述阻尼板与冲片式短路环电连接，所述冲片式短路环与阻尼条之间短路连接。

优选地，所述磁极压板上设置斜缺口，所述冲片式短路环与阻尼条在斜缺口处短路连接。

优选地，所述阻尼板设置两块，分别紧靠磁极冲片组的两侧。

优选地，所述冲片式短路环与阻尼条之间是先铆接、再焊接方式进行短路连接。

优选地，所述冲片式短路环是铜磁极冲片短路环或者铜合金磁极冲片短路环。

优选地，所述阻尼条的数量设置有5-8根。

优选地，所述阻尼条两端设置有沉头孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本磁极铁芯主要适用于三相负载不对称或者负载发生突变的高速旋转的凸极发电机，通过将阻尼条的短路环的形状设计成与磁极冲片组中的磁极冲片形状一样，并使其压在磁极压板和磁极冲片组之间，阻尼条与冲片式短路环短路连接，并通过阻尼板将冲片式短路环连接成一体，保证阻尼条与磁极线圈的截面积比例在一定范围内，且使用时受到铁芯和线圈的保护，从而使得本发明的磁极铁芯可以很好地避免不同的负载突然投入使用或者停止使用而导致发电机的三相负载不对称运行的问题，改善发电机的不对称运行的过高电压，削弱负序磁场和减低电压波形正弦畸变率，提高了发电机的运行安全、可靠性。同时，通过阻尼板使短路环自成回路，减少了阻尼条的数量与取消极间连接问题，也保证了短路环的机械强度，消除了发电机的运行安全隐患。

附图说明

图1为本发明一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯的总体结构图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为图2中B向视图。

图4为图1中I处的局部放大图(焊接示意图)。

图5为磁极压板的主视图。

图6为磁极压板的俯视图。

图7为图5中C-C向剖视图。

图8为冲片式短路环的主视图。

图9为磁极拉杆的主视图。

图10为磁极拉杆的左视图。

图11为磁极调整垫的主视图。

图12为封闭式磁极冲片的主视图。

图13为开口式磁极冲片的主视图。

图14为阻尼板的主视图。

图15为阻尼板的俯视图。

图16为阻尼条的主视图。

图中标记：1-磁极压板，2-填充料，3-螺栓，4-垫圈，5-冲片式短路环，6-磁极冲片组，7-阻尼板，8-磁极拉杆，9-阻尼条，10-磁极调整垫，11-磁极铁芯安装孔，101-斜缺口，501-阻尼条安装孔，601-封闭式磁极冲片，602-开口式磁极冲片，901-沉头孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示的一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，主要包括2块磁极压板1、冲片式短路环5、磁极冲片组6、阻尼板7以及2根磁极拉杆8和6根阻尼条9，其中的2块磁极压板1分别位于磁极拉杆8两端，其宽度通常要比磁极冲片组6的同向截面宽度略大，以便于安装阻尼板7。所述磁极压板1分别通过螺栓3与垫圈4相配合连接固定，在螺栓3所在的沉孔内填充足量的填充料2；为了调节磁极压板1与磁极拉杆8之间的压紧程度，在磁极压板1与磁极拉杆8之间可以设置若干个如图11所示的磁极调整垫10。如图9、图10所示，所述的磁极拉杆8为方形拉杆，在每一根磁极拉杆8上开设有3个磁极铁芯安装孔11，通过相应的6个磁极铁芯安装孔11可以方便磁极铁芯的安装。根据磁极铁芯的长度、重量等不同，磁极铁芯安装孔11的数量还可以作适应性调整。所述磁极冲片组6被压紧在磁极压板1与磁极拉杆8之间，其由若干磁极冲片叠加而成，为了避开磁极铁芯安装孔11，磁极冲片组6中的磁极冲片分为如图12所示的封闭式磁极冲片601和如图13所示的开口式磁极冲片602，在封闭式磁极冲片601和开口式磁极冲片602顶部分别设置相互对应的6个阻尼条安装孔501，所述阻尼条9安装在磁极冲片组6上的阻尼条安装孔501内。

如图5、图6、图7所示的磁极压板1，其顶部靠近冲片式短路环5的端面上设置有斜缺口101，为了便于阻尼条9的铆接、焊接等安装操作，所述斜缺口101的斜面与水平面之间的夹角最好是30度，如图7所示。所述冲片式短路环5采用铜磁极冲片短路环或者铜合金磁极冲片短路环，主要用于将阻尼条9短路。如图8所示，所述冲片式短路环5的截面形状与磁极冲片组6中的封闭式磁极冲片601截面形状相同，以便于冲片式短路环5的安装，并使得冲片式短路环5与磁极冲片组6之间能够充分接触、压实；在冲片式短路环5顶端也设置6个安装阻尼条9用的阻尼条安装孔501，每一个阻尼条安装孔501上设置一个缺口，该处的缺口可以增加漏抗，提高阻尼效果。如图2所示，所述冲片式短路环5安装在磁极压板1与磁极冲片组6之间，并且，所述冲片式短路环5与阻尼条9在斜缺口101处短路连接。考虑到本发明的磁极铁芯应用于高速旋转凸极发电机中，在发电机高速旋转过程中，阻尼条9与冲片式短路环5均需要承受较大的离心力和振动惯性，必须充分保证两者之间的电连接牢固、可靠，为此，如图2所示，将冲片式短路环5共设置4片，在磁极冲片组6两侧分别设置2片，并且，如图4所示，将冲片式短路环5与阻尼条9之间先铆接起来，再采用焊接方式进行短路连接，以保证阻尼条9与冲片式短路环5之间的连接牢固、可靠，提高发电机的安全可靠性。

如图1、图16所示的阻尼条9是条状圆形棒，在阻尼条9两端设置有沉头孔901。在将冲片式短路环5与阻尼条9先铆接、再焊接过程中，通过沉头孔901的膨胀可以保证冲片式短路环5与阻尼条9之间的接触良好，既能保证电气连接的可靠性，而且还使得冲片式短路环5与阻尼条9之间的焊接更加充分，如图4所示，从而有利于进一步提高阻尼条9与冲片式短路环5之间电连接的牢固性、可靠性。如图14、图15所示，所述的阻尼板7是方形的铜板或者铜合金板，其作用是将阻尼条9短路自成回路，还具有阻尼条的作用，以调节阻尼条9和磁极线圈的截面积比例在一定的范围内，同时也可使磁极铁芯极靴的机械强度足够大，保证磁极铁芯能够很好地满足发电机高速旋转时的机械强度需要。在本实施例的磁极铁芯中，阻尼板7共设置两块，分别紧靠磁极冲片组6的两侧，且阻尼板7与冲片式短路环5之间通过银铜焊焊接连接成一体，如图3所示。

本发明的带阻尼条的磁极铁芯，主要适用于三相负载不对称或者有负载直接突然投入使用或者有负载直接突然停止使用的高速旋转的凸极发电机上，发电机上的各个部件在高速旋转下要承受较大的离心力和柴油机组等传来的振动。通过将阻尼条9的短路环5的形状设计成与磁极冲片组6中的磁极冲片形状一样，并使其压在磁极压板1和磁极冲片组6之间，阻尼条9与短路环5采取先铆接再焊接方式进行短路连接，充分保证两者的连接安全、可靠；而且，为了保证阻尼条9与磁极线圈的截面比例在一定范围内，通过在紧靠磁极冲片组6的两侧用阻尼板7将冲片式短路环5焊接连接成一体，以调整截面积比例，且使用时受到铁芯和线圈的保护。因此，采用本发明的磁极铁芯可以很好地避免不同的负载突然投入使用或者停止使用而导致发电机的三相负载不对称运行的问题，改善发电机的不对称运行的过高电压，提高发电机的运行安全、可靠性。

同时，由于将磁极压板1、冲片式短路环5和阻尼板7进行组合焊接，解决了短路环5机械强度不足的问题，通过阻尼板7使短路环5自成回路，减少了阻尼条9的数量与极间连接问题，因此，不再考虑阻尼条9连接的方式和强度问题，消除了发电机的运行安全隐患。另外，该磁极铁芯中的阻尼条9和短路环5完全紧贴磁极铁芯，并与磁极铁芯成为一个不可分割的整体，外观更加整齐、美观，被绝缘后的磁极线圈和磁极极靴包围在内部，发电机运行时由强度更高的其他配件承受离心力，进一步提高了发电机的运行可靠性。

需要说明的是，为了保证磁极铁芯在高速旋转下具有足够的机械强度和刚度，其中的阻尼条9的数量不可太多，通常设置5-8根。如果阻尼条9的数量增加，就必须在磁极冲片组6上开设更多的阻尼条安装孔501，而开孔数量多，将严重降低极靴的机械强度；开孔数量少了，阻尼条9的截面积与磁极线圈的截面积之比例不合适，起不到阻尼条9的应有作用，无法满足发电机的使用要求。所述阻尼条9的形状也不限于上述的条状圆形棒，还可以是条状方形棒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，包括磁极压板(1)、磁极冲片组(6)以及磁极拉杆(8)和阻尼条(9)，所述磁极压板(1)与磁极拉杆(8)固定连接，所述磁极冲片组(6)被压紧在磁极压板(1)与磁极拉杆(8)之间，所述阻尼条(9)安装在磁极冲片组(6)上的阻尼条安装孔(501)内，其特征在于：还包括阻尼板(7)和安装在磁极压板(1)与磁极冲片组(6)之间的冲片式短路环(5)，所述阻尼板(7)设置两块，分别紧靠磁极冲片组(6)两侧，且通过阻尼板(7)将同一个磁极两侧的冲片式短路环(5)连接成一体，所述冲片式短路环(5)与阻尼条(9)之间短路连接。

2.根据权利要求1所述的高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，其特征在于：所述磁极压板(1)上设置斜缺口(101)，所述冲片式短路环(5)与阻尼条(9)在斜缺口(101)处短路连接。

3.根据权利要求1或者2所述的高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，其特征在于：所述冲片式短路环(5)与阻尼条(9)之间是先铆接、再焊接方式进行短路连接。

4.根据权利要求3所述的高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，其特征在于：所述冲片式短路环(5)是铜磁极冲片短路环或者铜合金磁极冲片短路环。

5.根据权利要求1或者2所述的高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，其特征在于：所述阻尼条(9)的数量设置有5-8根。

6.根据权利要求5所述的高速旋转凸极发电机带阻尼条的磁极铁芯，其特征在于：所述阻尼条(9)两端设置有沉头孔(901)。