專利名稱：一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)、尤其是用于抽水蓄能電站的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，它具有一個(gè)設(shè)在軸套上的在軸向及圓周方向上被固定的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由疊片構(gòu)成并通過軸向延伸的拉栓連接起來(lái)，在轉(zhuǎn)子體外圓周上設(shè)有槽，在槽中嵌入轉(zhuǎn)子繞組并抵抗離心力作用將其保持在槽中，其中在軸向上伸出轉(zhuǎn)子體構(gòu)成繞組頭的繞組端部被一個(gè)帶有支承環(huán)的支承裝置為抵抗離心力的作用而固定住，該支承環(huán)同時(shí)又是轉(zhuǎn)子的壓板。
本發(fā)明由此從一種現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，該現(xiàn)有技術(shù)例如由維德曼/克倫貝爾格(Wiedemann/Kellenberger)所著的書“電機(jī)結(jié)構(gòu)”，Springer出版社，柏林，海德堡，紐約，1967年，第377至380頁(yè)中，尤其是第378頁(yè)圖375所公知。
出于操作技術(shù)的原因(最佳效率，抽水工作時(shí)的負(fù)載調(diào)節(jié)，電網(wǎng)穩(wěn)定性)對(duì)主要用于抽水蓄能電站的可變速電動(dòng)發(fā)電機(jī)具有日益增長(zhǎng)的需要。這種電機(jī)出于成本的原因作成雙重供電的滑環(huán)式異步電機(jī)。
在這種電機(jī)中，轉(zhuǎn)子并尤其是其轉(zhuǎn)子繞組頭遭受到極大的機(jī)械及熱負(fù)荷。通過在異步電機(jī)中利用受預(yù)應(yīng)力的鋼絲作的扎帶與剛性單件鋼環(huán)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)抵抗離心力的繞組頭支承，其中鋼環(huán)同時(shí)用作疊片轉(zhuǎn)子的壓環(huán)(參見以上引證文章中第378頁(yè)圖375a)。這種實(shí)施方式的限制在于昂貴的組裝輔助設(shè)施，運(yùn)輸尺寸及重量的限制。對(duì)于具有大尺寸的水力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子必須能在發(fā)電站的安裝位置上直接地組裝。此外，大的剛性鋼環(huán)影響了繞組頭的氣流流通并由此影響它的冷卻。
本發(fā)明的任務(wù)在于開發(fā)一種電機(jī)、尤其是用于抽水蓄能電站的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，它不用昂貴的組裝輔助設(shè)施能簡(jiǎn)單地制造，并設(shè)有能承受所有工作負(fù)荷的繞組頭支承，該支承也不會(huì)使繞組頭的冷卻受到限制。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)是這樣解決的在轉(zhuǎn)子體端部的疊片上設(shè)置壓指；支承環(huán)由至少兩個(gè)在軸向上隔開的環(huán)組成，這些環(huán)的內(nèi)圓周支承在軸套上，其中這些環(huán)在轉(zhuǎn)子體靠近軸的區(qū)域上借助軸向穿過轉(zhuǎn)子體的第一拉栓與壓指受壓結(jié)合在一起；在遠(yuǎn)離軸的區(qū)域上設(shè)置了第二拉栓，它們反軸向地穿過所述環(huán)并使這些環(huán)軸向地壓在一起；設(shè)置了徑向穿過繞組頭的第三拉栓，它至少接觸到從軸向上看在最外側(cè)的環(huán)的外圓周上。
根據(jù)本發(fā)明主題的第一個(gè)發(fā)展，在所有環(huán)的外圓周上設(shè)置了多個(gè)分布在圓周方向上的軸向上延伸并彼此并列的半封閉槽，在每個(gè)槽中插入具有徑向延伸螺孔的導(dǎo)塊，在這些螺孔中擰入所述的第三拉桿。這便得到一個(gè)易于制造及可靠的支承件。
有利的方式是，與壓指直接相鄰的環(huán)與壓指隔開一段距離，及第二拉栓在轉(zhuǎn)子體側(cè)的端部具有螺母，該螺母的高度相應(yīng)于所述距離。以此方式在壓指上產(chǎn)生出附加壓力；如果從徑向看至少設(shè)置兩個(gè)第二拉栓，及在靠近軸區(qū)域上螺母的高度小于在遠(yuǎn)離軸區(qū)域上螺母的高度時(shí)，則還能改善附加壓力。由此方式在預(yù)壓時(shí)環(huán)結(jié)構(gòu)受到推力。該推力作為壓力作用在壓指及轉(zhuǎn)子環(huán)的平面重心上。
可能會(huì)出現(xiàn)當(dāng)環(huán)結(jié)構(gòu)單獨(dú)作為預(yù)壓力部件作用時(shí)其本身具有過小的(有效)橫截面。因此本發(fā)明的另一發(fā)展，為了附加地夾緊，在遠(yuǎn)離軸區(qū)域上設(shè)置了第四拉栓，它在軸向上既穿過環(huán)也穿過轉(zhuǎn)子體，但不穿過壓指，該第四拉栓相對(duì)于轉(zhuǎn)子體及相對(duì)于環(huán)是電絕緣的。
環(huán)結(jié)構(gòu)可有利地以與轉(zhuǎn)子體相似的方式在軸向上及在圓周方向上被固定在軸套上。對(duì)轉(zhuǎn)子體及支承環(huán)結(jié)構(gòu)這樣定尺寸，即這兩者在工作時(shí)徑向均勻地膨脹。在轉(zhuǎn)子環(huán)及環(huán)結(jié)構(gòu)之間可能出現(xiàn)的小膨脹差將通過在轉(zhuǎn)子繞組的槽底插入絕緣材料作的波簧來(lái)有利地吸收。
以下將借助于附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例及由此可產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。
在附圖中概要地描繪了各實(shí)施例，附圖為

圖1通過電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)簡(jiǎn)化縱向截面圖；圖2通過圖1所示電機(jī)沿線AA的軸套與轉(zhuǎn)子體連接位置的橫截面圖；圖3根據(jù)圖2的連接位置的一個(gè)透視圖；圖4通過圖1所示電機(jī)右轉(zhuǎn)子端的以放大比例表示的一個(gè)縱截面圖；圖5通過圖4中線BB的繞組頭及所屬支承件的橫截面圖；圖6電機(jī)繞組頭的頂視圖；圖7與圖4相似的并具有在遠(yuǎn)離軸區(qū)域上的附加絕緣拉栓的右轉(zhuǎn)子端的一個(gè)縱截面圖；圖8通過圖7中線CC的繞組頭及所屬支承件的橫截面圖。
在圖1中以非常概要的方式描繪了一個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，它包括一個(gè)轉(zhuǎn)子軸套1，該軸套具有內(nèi)軸套部件2，在其上用法蘭連接著一個(gè)未示出的水輪機(jī)的軸3；及外軸套部件，它由多個(gè)在圓周上均勻分布的梁組成并為簡(jiǎn)化起見總地以軸套4表示。兩個(gè)軸套部件彼此用桿臂5、最好是斜桿臂相連接，其前側(cè)由蓋板5a蓋住。該蓋板并未達(dá)到內(nèi)軸套部件。在電機(jī)工作中，由于通風(fēng)作用將空氣從外部吸入到斜桿臂5與蓋板5a之間的室中并穿流過固定在軸套4外圓周上的轉(zhuǎn)子體6。轉(zhuǎn)子體6由分段的薄片7疊成，它們被穿過轉(zhuǎn)子體6的拉栓(參見圖.4，位置8)壓緊在一起。這里轉(zhuǎn)子體6在軸向分成隔開的部分疊片體(僅在圖1中有所表示)，在它們之間空出了冷卻槽，通過它們可使冷卻空氣向外流到電機(jī)氣隙中。
轉(zhuǎn)子體6在軸套4上的固定是以公知方式通過一個(gè)楔結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，正如從圖2及3中看到的。在軸套4的外側(cè)設(shè)有矩形橫截面的沿軸向延伸的第一槽9，它與設(shè)在轉(zhuǎn)子體6內(nèi)圓周上也帶有矩形橫截面的第二槽10相對(duì)置。在第一槽中插入了一個(gè)具有T形橫截面的楔11。借助動(dòng)楔12，13使轉(zhuǎn)子體6在圓周方向上與軸套4相固定，動(dòng)楔12，13在推入狀態(tài)將楔11補(bǔ)充成一個(gè)矩形。通過矩形的楔結(jié)構(gòu)可保證在軸套4及轉(zhuǎn)子體6之間可以有一由于溫度和/或離心力引起的一徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子體6在軸套4上的軸向固定是在一軸套端部通過凸緣14，在另一軸套端部通過插入在軸套4的外圓周上的軸向鎖上擋板15來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些擋板15分布在軸套4的圓周上。
在轉(zhuǎn)子體6的外圓周中，在此例舉情況下，在槽內(nèi)放置了雙層的轉(zhuǎn)子繞組16，并借助槽楔保持在槽中。在軸向上伸出轉(zhuǎn)子體構(gòu)成繞組頭17的繞組端部16a以公知方式借助環(huán)圈18形成電的及機(jī)械的連接，其中一個(gè)環(huán)圈18使伸出一個(gè)槽的下方導(dǎo)體的導(dǎo)體端與伸出一個(gè)遠(yuǎn)方槽的上方導(dǎo)體的導(dǎo)體端相連接(參見圖6)，這種繞組頭的構(gòu)造及電連接同樣被視為現(xiàn)有技術(shù)也并非本發(fā)明之主題。
正如從對(duì)繞組頭17(僅部分地示出)一瞥便能明白的，使繞組頭抵抗離心力作用進(jìn)行支承是絕對(duì)有必要的。由于對(duì)—如在導(dǎo)言部分所介紹的—扎帶與同時(shí)起壓板作用的剛性支承環(huán)的結(jié)合將不予以考慮，本發(fā)明則提出用一個(gè)環(huán)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)該支承，該環(huán)結(jié)構(gòu)由多個(gè)分開的環(huán)19，…，24組成并在下文中被稱為支承環(huán)。環(huán)是由2至6mm厚的疊片段以轉(zhuǎn)子體的方式組合形成的。其中一個(gè)位置上的疊片段相對(duì)相鄰位置的疊片段是在圓周方向上錯(cuò)開的。在該例的情況下，這六個(gè)環(huán)借助于受預(yù)應(yīng)力的拉栓25，26，27及螺母28被壓緊成一個(gè)均勻的支承環(huán)。如從圖5中所看到的，拉栓25-27在圓周方向上均勻地分布。管段構(gòu)型的隔離部件29在環(huán)19及20、20及21、21及22，22及23和23及24之間用于間隔定位。也可使用徑向延伸的隔板來(lái)代替隔離管段，該隔板被三個(gè)拉栓25至27穿過。以此方式可使冷卻空氣從軸套流向繞組頭17。
支承環(huán)作為整體件可用與參照?qǐng)D2及3所述的關(guān)于固定轉(zhuǎn)子體的方式相同的方式移到軸套4上，并在圓周方向及軸向方向上固定在該軸套上。
為了使支承環(huán)現(xiàn)在能完成其第一功能(壓住轉(zhuǎn)子體6)，在轉(zhuǎn)子體6最后疊片的正面設(shè)置徑向上延伸的壓指30，例如與該疊片相焊接。這些壓指30在相鄰的繞組導(dǎo)體16之間穿過在轉(zhuǎn)子體遠(yuǎn)離軸的區(qū)域上差不多達(dá)到槽齒31的外端。在靠近軸的區(qū)段上，壓指緊貼在拉栓8上或是穿過這些拉栓之間直達(dá)到軸套(參見圖5)。利用穿過整個(gè)轉(zhuǎn)子體6的拉栓8這時(shí)使支承環(huán)壓在壓指30并由此也壓在轉(zhuǎn)子體6上。在靠近軸區(qū)域中的接觸壓力對(duì)此是完全足夠的。
為了能保證在遠(yuǎn)離軸的區(qū)域上，也即在拉栓26的區(qū)域并尤其是徑向上位于最外側(cè)的拉栓25的區(qū)域上對(duì)轉(zhuǎn)子體6也施加足夠的壓力，本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步改進(jìn)提供了對(duì)處于不同徑向高度的拉栓25、26及27的螺母的高度這樣定尺寸，即位于徑向外方的螺母高于位于徑向內(nèi)方的螺母，或者使用同樣高度的螺母但使用不同的墊片(在圖5中未明確地表示)。支承環(huán)用拉栓25至27以確定的方式被壓裝在一起。在用拉栓8施壓時(shí)該支承環(huán)受到推力。該推力作為壓力作用在壓指30及轉(zhuǎn)子體的平面重心上。
如果表明支承環(huán)在徑向外側(cè)壓指區(qū)段上僅能施加過小的壓力，例如它僅是有過小的有效橫截面，則可根據(jù)圖7及8設(shè)置附加的拉栓32。這些拉栓穿過兩個(gè)支承環(huán)，即所有的六個(gè)環(huán)19，…，24及轉(zhuǎn)子體，但不穿過壓指30。這些附加的拉栓32在整個(gè)拉栓桿上設(shè)有一個(gè)絕緣層33，并且在支承環(huán)正面擰螺絲是在中間墊有絕緣墊圈34的情況下進(jìn)行的。其余的結(jié)構(gòu)相應(yīng)于圖4及5所示的結(jié)構(gòu)。
除去其作為對(duì)轉(zhuǎn)子體的壓環(huán)或壓板的作用外，該支承環(huán)作為由隔開的環(huán)19，…，24構(gòu)成的環(huán)結(jié)構(gòu)還實(shí)現(xiàn)支承繞組頭的功能。為此目的在所有環(huán)19，…，24的外圓周上并沿該圓周均勻地分布地設(shè)置了半封閉的T形槽35，它們?cè)谳S向上彼此并列。在這些槽35中置入螺紋導(dǎo)塊36。這時(shí)螺孔位于環(huán)19，…24的區(qū)域中。在螺紋導(dǎo)塊36的螺孔中從徑向外部擰入帶有絕緣墊圈38的螺栓37，這些螺栓穿過繞組頭17。這些螺栓的結(jié)構(gòu)及分布由圖4并結(jié)合圖6可最清楚地看出，圖6簡(jiǎn)化地描繪了繞組頭17的展開分布。由圖6可以看到，螺栓37穿過由于繞組結(jié)構(gòu)形成的菱形空隙39?？梢缘灰欢ㄒ谒U部分上設(shè)置絕緣。在螺紋導(dǎo)塊36及下方繞組導(dǎo)體之間的及在下方及上方繞組導(dǎo)體之間的由絕緣材料如玻璃纖維增強(qiáng)的人造樹脂作的中間墊層40及41允許在繞組導(dǎo)體16上壓力的均勻分布及繞組頭17與環(huán)結(jié)構(gòu)19，…，24的確實(shí)夾緊，環(huán)結(jié)構(gòu)將承受所有的工作負(fù)荷，而不會(huì)對(duì)通過繞組頭17的冷卻空氣流有明顯的不利影響。
轉(zhuǎn)子體6及支承環(huán)19，…，24將這樣地定尺寸，即使得這兩者在徑向上能均勻地膨脹。在轉(zhuǎn)子體6及支承環(huán)之間可能出現(xiàn)的小膨脹差值可以通過插在繞組16的槽底上的絕緣材料作的彈簧部件，例如由玻璃纖維增強(qiáng)的塑料作的波簧42來(lái)吸收。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)、尤其是用于抽水蓄能電站的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，具有一個(gè)設(shè)置在軸套(4)上的轉(zhuǎn)子體(6)，它由疊片(7)構(gòu)成并通過軸向延伸的拉栓(8)連接起來(lái)，在轉(zhuǎn)子體外圓周上設(shè)有槽，在槽中嵌入轉(zhuǎn)子繞組(16)并抵抗離心力作用將其保持在槽中，其中在軸向上伸出轉(zhuǎn)子體、構(gòu)成繞組頭(17)的繞組端部(16a)被一個(gè)帶有支承環(huán)的支承裝置為抵抗離心力的作用而固定住，該支承環(huán)同時(shí)又是轉(zhuǎn)子體的壓板，其特征在于在轉(zhuǎn)子體(6)的端部疊片上設(shè)置壓指(30)；支承環(huán)由至少兩個(gè)在軸向上隔開的環(huán)(19，…，24)組成，這些環(huán)的內(nèi)圓周支承在軸套(4)上，這些環(huán)在轉(zhuǎn)子體(6)靠近軸的區(qū)域上借助軸向穿過轉(zhuǎn)子體的第一拉栓(8)與壓指(30)受壓結(jié)合在一起；在遠(yuǎn)離軸的區(qū)域上設(shè)置了第二拉栓(25，26，27)，它們反軸向穿過所述環(huán)(19，…，24)并使這些環(huán)軸向地壓在一起；設(shè)置了徑向穿過繞組頭的第三拉栓(37)，它至少接觸到從軸向上看在最外側(cè)的環(huán)(19，…，24)的外圓周上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于在所有環(huán)(19，…，24)的外圓周上設(shè)置了多個(gè)分布在圓周方向上的軸向上延伸并彼此并列的半封閉槽(35)，在每個(gè)槽中插入具有徑向延伸螺孔的導(dǎo)塊(36)，在這些螺孔中擰入所述的第三拉桿(37)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于與壓指(30)直接相鄰的環(huán)(19)與壓指隔開一段距離，在該距離中逐點(diǎn)地填放了隔離部件，其中最好對(duì)第二拉栓(25，26，27)在轉(zhuǎn)子體側(cè)的端部設(shè)置的螺母(28)的高度相應(yīng)于所述距離，該螺母用作隔離部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于從徑向看至少設(shè)置了兩個(gè)第二拉栓(25，26，27)；及為了形成預(yù)應(yīng)力，隔離部件的高度、最好是螺母(28)的高度在靠近軸區(qū)域上小于在遠(yuǎn)離軸區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于為了附加地夾緊，在遠(yuǎn)離軸的區(qū)域上設(shè)置了第四拉栓(32)，它在軸向上既穿過環(huán)(19，…，24)也穿過轉(zhuǎn)子體(6)，但不穿過壓指(30)，該第四拉栓(32)相對(duì)于轉(zhuǎn)子體(6)及相對(duì)于環(huán)(19，…，24)是電絕緣的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于環(huán)(19，…，24)在軸向上及在圓周方向上被固定在軸套(4)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于在轉(zhuǎn)子繞組(16)及槽底之間插有絕緣材料作的彈簧部件(42)。
全文摘要
在一種抽水蓄能電站的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，由疊片構(gòu)成的轉(zhuǎn)子體通過軸向延伸的拉栓連接起來(lái)。在轉(zhuǎn)子體外圓周的槽中嵌有轉(zhuǎn)子繞組并抵抗離心力的作用將其保持在槽中。在軸向上伸出轉(zhuǎn)子體且構(gòu)成繞組頭的繞組端部通過螺栓抵抗離心力的作用而固定。支承環(huán)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)在軸向上隔開的環(huán)。這些環(huán)在轉(zhuǎn)子體靠近軸的區(qū)域借助軸向穿過轉(zhuǎn)子體的拉栓與壓指壓在一起。在遠(yuǎn)離軸的區(qū)域設(shè)置了另外的拉栓，它們僅軸向穿過所述環(huán)并使其軸向地壓在一起。
文檔編號(hào)H02K1/22GK1137700SQ9610396
公開日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1996年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月8日
發(fā)明者J·施旺達(dá), H·沃格勒 申請(qǐng)人:Abb管理有限公司