專利名稱：渦輪發(fā)電機(jī)的定子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪發(fā)電機(jī)的定子。
具體而言，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生電能的大功率渦輪發(fā)電機(jī)的定 子，在本發(fā)明的描述中在不失普遍性的情況下將對大功率渦輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行 具體參考。
背景技術(shù)：
用于產(chǎn)生電能的大功率渦輪發(fā)電機(jī)是開發(fā)用于增加單位功率，而增加 單位功率又要求增加電流，因此要求增加定子冷卻。
通常，渦輪發(fā)電機(jī)的定子包括圓柱形磁芯，其沿第一縱軸延伸并且 包括多個軸向腔和兩個相對的頭部；渦輪發(fā)電機(jī)的連接端子；多個電繞組， 其被劃分成組并且沿著部分限定于軸向腔中且部分限定于頭部處的路徑 延伸；每組電繞組是等電位的且并聯(lián)連接在一對端子之間。
一種已知的三相渦輪發(fā)電機(jī)的定子包括六個端子(其中三個接地， 三個連接到配電干線)；九個電繞組，分成三組，每組包括并聯(lián)連接在一 對端子之間的三個等電位電繞組；七十二個腔，每個腔被電繞組的兩個不 同部分同時占據(jù)。電繞組具有容納于腔內(nèi)的直段以及設(shè)置在頭部的連接 段，連接段具有將設(shè)置在不同軸向腔內(nèi)的直段與一些直段一起連接到端子 的功能。
考慮到以下內(nèi)容根據(jù)上述定子的布線圖，每個軸向腔被兩個不同的 電繞組同時占據(jù)，并且每個電繞組具有與其它電繞組基本上相同的路徑， 因此，每個電繞組具有十六個設(shè)置在相應(yīng)軸向腔內(nèi)的直段以及多個i殳置在 頭部的連接段，該連接段用于將直戟:彼此連接并連接到端子。
首先考慮到電繞組通常是由彼此必須間隔開的桿限定，因此連接段在 定子頭部處確定了相當(dāng)大的軸向尺寸。此外，通過電繞組之前的布線配置 增大了定子的軸向尺寸實際上，在電繞組中，常常需要將設(shè)置在徑向相 對的軸向腔內(nèi)的兩個直段連接在一起。
在一對端子之間形成等電位電繞組而不是在一對端子之間形成單個
4電繞組的技術(shù)方案允許降低單個等電位電繞組中的電流值；增加冷卻表 面；關(guān)于傳統(tǒng)的電繞組和給定的通風(fēng)氣體達(dá)到更高的單位功率。當(dāng)前已知 的方案設(shè)想在每對端子之間形成并聯(lián)連接的兩個或三個等電位電繞組。
除了由于頭部的大量連接段所引起的前述軸向尺寸的缺點夕卜，采用此 類方案的定子，即，采用對定子的電繞組進(jìn)行劃分的方案的定子，還具有 使電繞組與其所引導(dǎo)的端子對的連接區(qū)產(chǎn)生電流過栽的缺點。
為了排除此缺點，經(jīng)由通風(fēng)連接設(shè)備將每個等電位電繞組連接到各個 端子，而通風(fēng)連接設(shè)備又確定了進(jìn)一步增加的軸向尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種渦輪發(fā)電機(jī)的定子，其可減小定子的軸向尺 寸并且以筒單且具成本效益的方式解決現(xiàn)有技術(shù)中的突出缺點。
根據(jù)該目的，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生電能的渦輪發(fā)電機(jī)的定子，所 述定子包括圓柱形磁芯，沿縱軸延伸并且包括多個軸向腔和兩個相對的 頭部；渦輪發(fā)電機(jī)的連接端子；多個電繞組，其被劃分成組并且沿部分限 定于軸向腔中且部分限定于頭部處的路徑延伸；每組的電繞組是等電位的 且并聯(lián)連接在一對端子之間；定子的特征在于包括多個連接設(shè)備，每個連 接設(shè)備用于至少在頭部之一處限定與等電位電繞組共有的一段路徑。
以此方式，連接設(shè)備可減小連接段的數(shù)量，因而可減小頭部處的定子 的尺寸。


通過以下結(jié)合附圖的對非限制性實施例的描述,本發(fā)明的進(jìn)一步特征 和優(yōu)點將是明顯的，在附圖中
圖1為才艮據(jù)本發(fā)明制造的用于產(chǎn)生電能的渦輪發(fā)電機(jī)的示意性縱視 圖，其中為了清楚去除了一些部分；
圖2為圖1中的渦輪發(fā)電機(jī)的截面示意圖，其中為清楚去除了一些部 分并進(jìn)4于了放大；
圖3為一組等電位繞組的示意圖4為圖1中的渦輪發(fā)電機(jī)的連接設(shè)備的透視圖，其中為清楚去除了一些部分；
圖5為圖1中的渦輪發(fā)電機(jī)的另一連接設(shè)備的透視圖，其中為清楚 去除了一些部分；
圖6為圖1中的渦輪發(fā)電機(jī)的連接設(shè)備的細(xì)節(jié)的透視圖，其中為清楚 去除了一些部分；
圖7為圖6中的連接設(shè)備的細(xì)節(jié)的透視圖，其中為清楚去除了一些部
分；
圖8為圖1中的渦輪發(fā)電機(jī)的連接設(shè)備的細(xì)節(jié)的透視圖，其中為清楚 去除了一些部分。
具體實施例方式
參照圖1，附圖標(biāo)記l表示整個三相渦輪發(fā)電機(jī)，其沿縱軸A延伸并 且包括轉(zhuǎn)子2和定子3，其中轉(zhuǎn)子2為移動電感器，定子3為渦輪^發(fā)電機(jī) l的固定電樞。
轉(zhuǎn)子2基本上為圃柱形且通過渦輪(未圖示)繞軸轉(zhuǎn)動，該軸與渦輪 發(fā)電機(jī)1的縱軸A —致。定子3的形狀基本上為與轉(zhuǎn)子2共軸的空心圓柱 體，其圍繞轉(zhuǎn)子2延伸并且與轉(zhuǎn)子2隔開一間隙。
定子3包括圓柱形磁芯4;電繞組5，每個電繞組5與感應(yīng)電流交 叉；且具有兩個相對的頭部6。
參照圖2，圓柱形磁芯4圍繞縱軸A延伸并且具有被稱為腔7的多 個軸向溝槽，該軸向溝槽沿圓柱形磁芯4的整個長度延伸；面轉(zhuǎn)子2，圍 繞軸A (圖2中未示出)均勻地分布。
參照圖1,渦輪發(fā)電機(jī)l包括將渦輪發(fā)電機(jī)l連接到外部的六個端子 8 (圖1中僅示出其中的三個)。端子8設(shè)置在定子3的一個頭部6。在所 提及的情況下，三個端子8接地，而其它三個端子8連接到配電干線。具 體地說，定子3包括分成三組的九個電繞組5，每組包括三個并聯(lián)連接的 等電位電繞組5。并聯(lián)連接的每組等電位電繞組5通向兩個相應(yīng)端子8。
每個電繞組5在兩個端子8之間沿部分限定于腔7內(nèi)且部分限定于頭 部6處的路徑延伸。具體地說，以每個繞組5具有設(shè)置在不同腔7內(nèi)的十
IO的設(shè)想，根據(jù)預(yù)定的配線圖設(shè)置每個電繞組5。在圖1中，連接段IO通過設(shè)置在頭部6處的兩個環(huán)形線團(tuán)被作為整體來示出。
參照圖3，三個電繞組5中的每一個從左到右依次包括連接到端子 8的端子連接設(shè)備11;桿12;中間連接設(shè)備13;另一桿12以及連接到另 一端子8的另一端子連接設(shè)備11。每組的三個等電位電繞組5具有通過 兩個端子連接設(shè)備11、中間連接設(shè)備13和由桿12所限定的獨立段共同 限定的段。
參照圖4，每個端子連接設(shè)備ll包括空心導(dǎo)體14，其具有基本上 為方形的橫截面、連接到端子8的第一端部和通過過濾器15封入的第二 端部，過濾器15允許導(dǎo)體14內(nèi)氣體循環(huán)；在導(dǎo)體l4的第二端部處圍繞 導(dǎo)體14設(shè)置的連接器16;抽吸管17，其連接到導(dǎo)體14的第一端部以便 將導(dǎo)體14的內(nèi)部空間連接到附圖中沒有示出的定子3的真空區(qū)。
參照圖5,中間連接設(shè)備13包括空心導(dǎo)體18,空心導(dǎo)體18具有基本
上為方形的橫截面且在第一和第二端部之間延伸，第一和第二端部中的每 個具有過濾器15并支持連接器16。中間連接設(shè)備13包括抽吸管17，抽 吸管17在導(dǎo)體18的中部連接到導(dǎo)體18從而將導(dǎo)體18的內(nèi)部連接到定子 3的真空區(qū)并且經(jīng)過過濾器15抽取通風(fēng)流體。
在圖4和5中，為了筒潔起見，空心導(dǎo)體14和18被分別示出成基本 上為直的配置，但是應(yīng)理解，空心導(dǎo)體14和18可呈現(xiàn)為最符合定子3 的軸向尺寸減小要求的任何配置，例如直的、傾斜、彎曲或上述配置的任 意組合。通常，空心導(dǎo)體14和18具有圍繞軸A設(shè)置的至少一個弧形彎曲部分。
參照圖6，更為詳細(xì)地示出連接器16、桿12和空心導(dǎo)體之間的連接， 其中該空心導(dǎo)體為連接"i殳備11的空心導(dǎo)體14或中間連接i殳備13的導(dǎo)體 18。
連接器16包括優(yōu)選由固體銅制成的延長體19和M長體19突出的 三個翼片20。延長體19在與翼片20相對的區(qū)具有孔21 (圖7),用于容 納導(dǎo)體14 (18)的端部部分和過濾器15。此端部部分具有圓截面且用于 與連接器16形成連接。
參照圖7,延長體19被在孔21和翼片20之間延伸的插槽23穿過， 以增加熱交換表面和通過連接器16的電流分布。
參照圖6,每個翼片20用于連接到相應(yīng)的導(dǎo)電桿12。在附圖中，通 過示例的方式示出用于連接到相關(guān)導(dǎo)電桿12的三個翼片20，但是應(yīng)理解,可制造包括任意數(shù)量(至少兩個)的翼片20的連接器16。
優(yōu)選地，通過銅接至一對金屬板24將每個翼片20固定到桿12。翼 片20可適^r個導(dǎo)電桿12的位置。
參照圖6和8，抽吸過濾器15包括優(yōu)選由玻璃纖維制成的圓柱形管 25,圓柱形管25的第一端部與孔21嚙合且其第二端部由穿孑L板26封閉。 抽吸過濾器15的與孔21嚙合的第一端部與孔21的肩部27 (圖7)對接 設(shè)置，并且通過環(huán)氧樹脂固定到延長體19。
通過融化圖中沒有被示出的、插入在孔20中且設(shè)置在端部的銅接材 料的環(huán)，將空心導(dǎo)體14或空心導(dǎo)體18的端部固定至連接器16。
參照圖7，連接器16包括第一外殼28和第二外殼29， 二者均由玻璃 纖維制成。第一外殼28是絕緣的且圍繞延長體19和翼片20設(shè)置，且第 二絕緣外殼29圍繞第一絕緣外殼28設(shè)置。兩個外殼28和29被成形以使 其在導(dǎo)電桿12和空心導(dǎo)體14 (18)處并非完全封閉；此外，通過接點形 成與連接器16的連接。兩個外殼28和29是開放的且圍繞延長體19和翼 片20形成通風(fēng)室。
此外，兩個外殼28和29在抽吸過濾器15處具有孔，并且進(jìn)一步將 過濾器15固定至延長體19。
才艮據(jù)本發(fā)明的定子3具有下列優(yōu)點端子連接設(shè)備11和中間連接設(shè) 備13的使用減小了在頭部6中的一個處的軸向尺寸；直接通風(fēng)被限制成 只朝著端子連接設(shè)備ll和中間連接設(shè)備13，從而減小了軸向尺寸；并且， 連接段的數(shù)量減少允許對定子3部件的更好的可達(dá)性，因而可實現(xiàn)更佳的 裝配精度。
在本發(fā)明的描述中具體參考了三個等電位電繞組的實施例，但是應(yīng)理 解，本發(fā)明一般可涉及任何數(shù)量的等電位電繞組。
權(quán)利要求
1. 一種渦輪發(fā)電機(jī)(1)的定子(3)，包括圓柱形磁芯(4)，其沿縱軸(A)延伸并且包括多個軸向腔(7)和兩個相對的頭部(6)；渦輪發(fā)電機(jī)(1)的連接端子(8)；多個電繞組(5)，其被劃分成組并且沿部分限定于軸向腔(7)內(nèi)且部分限定于頭部(6)處的路徑延伸；每組的電繞組(5)是等電位的并且并聯(lián)連接在一對端子(8)之間；定子(3)的特征在于包括多個連接設(shè)備(11，13)，每個連接設(shè)備用于至少在頭部(6)中的一個處限定與等電位電繞組(5)共有的一段路徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的定子，其特征在于，所述連接設(shè)備(ll， 13) 包括端子連接設(shè)備(11 )，端子連接設(shè)備(11)中的每個連接到端子(8 ) 并限定與一組等電位電繞組(5)共有的段。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的定子，其特征在于，所述連接設(shè)備(11， 13 ) 包括中間連接設(shè)備(13)且被設(shè)置在等電位電繞組(5)的中部，中間連 接設(shè)備(13)中的每個限定了與一組等電位電繞組(5)共有的段。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1和2的定子，其特征在于，每個電繞組(5)依次 包括第一端子連接設(shè)備(11);第一導(dǎo)電桿(12 );中間連接設(shè)備(13); 第二桿(12 );以及第二端子連接i殳備(13 )。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的定子，其特征在于，每個連接設(shè)備 (11, 13)包括空心導(dǎo)體(14， 18)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的定子，其特征在于，所述空心導(dǎo)體(14， 18) 連接到用于對所述空心導(dǎo)體(14， 18 )進(jìn)行通風(fēng)的抽吸管(17 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6的定子，其特征在于，所述空心導(dǎo)體(14， 18 ) 具有^1置有抽吸過濾器(15)的至少一個端部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的定子，其特征在于，所述抽吸過濾器(15)包 括封入穿孔板(26 )中的管(25 )。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項的定子，其特征在于，所述連接設(shè) 備(ll， 13)包括用于將空心導(dǎo)體(14， 18)連接到至少兩個桿(12)的 至少一個連接器(16)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的定子，其特征在于，所述連接器(16)包括i殳 置有孔(21)和至少兩個翼片(20)的延長體(19),孔(21)用于與所 述空心導(dǎo)體(14， 18)嚙合，至少兩個翼片(20)中的每個用于銅接至相 應(yīng)的桿(12)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的定子，其特征在于，所述連接器(16)包括 圍繞延長體(19)和翼片(20)設(shè)置的第一絕緣外殼(28)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的定子，其特征在于，所述連接器(16)包括 圍繞第一外殼"8)設(shè)置的第二外殼(29)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項的定子，其特征在于，所述延長 體(l9 )具有在孔(21)與翼片(20)之間延伸的插槽(23 )。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5的定子，其特征在于，所述中間連接設(shè)備(13) 包^i殳置在空心連接器(18)的兩個相對端上的兩個連接器(16)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的定子，其特征在于，所述連接設(shè)備(13)包 :^i殳置在空心連接器(18)的相對端上的兩個過濾器(15)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的定子，其特征在于包括在空心導(dǎo)體(18)的 中線處連接到空心導(dǎo)體(18)的抽吸管(17)。
全文摘要
提供一種用于產(chǎn)生電能的渦輪發(fā)電機(jī)(1)的定子(3)，其具有圓柱形磁芯(4)，沿縱軸(A)延伸并且具有多個軸向腔(7)和兩個相對的頭部(6)；渦輪發(fā)電機(jī)的連接端子(8)；多個電繞組(5)，其劃分成組并且沿部分限定于軸向腔(7)內(nèi)且部分限定于頭部(6)處的路徑延伸，每組的電繞組(5)是等電位的并且并聯(lián)連接在一對端子(8)之間；以及多個連接設(shè)備(11，13)，其每個用于至少在頭部(6)中的一個處限定與等電位電繞組(5)共有的一段路徑。
文檔編號H02K3/38GK101501960SQ200780030164
公開日2009年8月5日 申請日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者羅伯托·加雷洛 申請人:安薩爾多能源公司