專利名稱:懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng),為一種懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng)。
背景技術(shù):
勵磁系統(tǒng)是同歩發(fā)電機組的重要組成部分,直接影響發(fā)電機的運行特性。勵磁系 統(tǒng)一般分為直流勵磁機勵磁系統(tǒng),無刷勵磁系統(tǒng)和靜止勵磁系統(tǒng)。直流勵磁機勵磁系統(tǒng) 和靜止勵磁系統(tǒng)都需要碳刷和滑環(huán),勵磁電流的大小受滑環(huán)和碳刷的限制;碳刷和滑環(huán)
之間摩擦引起的火花,不可以用于易燃易爆氣體的特殊環(huán)境;運行中會有碳刷灰,碳刷
磨損問題嚴重,機組運行維護的工作量大。無刷勵磁系統(tǒng)免維護,可靠性高,可以在特 殊環(huán)境下運行,具有很大的優(yōu)越性,但是目前無刷勵磁系統(tǒng)的容量都比較低,也有容量 大的,但是由于容量大的勵磁機總重量大,軸向長度長,需要額外加軸承座,增加了安 裝環(huán)節(jié),容易引發(fā)故障。原有的無刷勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),應(yīng)用在大容量發(fā)電機上,還存在
另外一些問題首先勵磁系統(tǒng)的進出風均在發(fā)電機的冷風區(qū),風路過長,風阻大,勵磁
機百分之十的損耗產(chǎn)生的熱量全部進入發(fā)電機冷風區(qū),會升高發(fā)電機進風溫度4-5度, 增加發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的負擔,冷卻效果不理想,也有使用氫冷方式,但此種方式成本高, 對系統(tǒng)密封性能等要求高,不易實現(xiàn);第二,原有的永磁副勵磁機定子內(nèi)徑小于整流裝
置外徑,發(fā)電機每穿一次轉(zhuǎn)子,整流裝置都必須拆裝一次,整流裝置既與發(fā)電機連接, 又與勵磁機連接,多次拆裝時安裝不當,接觸電阻大引起的過熱,甚至燒毀連接線的現(xiàn)
象時有發(fā)生;另外,原有結(jié)構(gòu)的二極管和快速熔斷器容量不能滿足大容量勵磁系統(tǒng)的需 求,而能夠滿足大容量勵磁系統(tǒng)的二極管和熔斷器的外型與原來都有很大不同,這種改 變使得整流裝置必須采用完全不同的新結(jié)構(gòu),因此二極管和熔斷器的選型和固定方法 也是面臨的難題。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的問題是現(xiàn)有無刷勵磁系統(tǒng)的容量都較低,提升容量時存在安 裝環(huán)節(jié)多、冷卻效果不理想、整流裝置的容量和結(jié)構(gòu)無法達到要求等問題,運行不穩(wěn)定, 故障率高,需要提供一種結(jié)構(gòu)緊湊合理、運行可靠、整流效果好、安裝維護方便的大容 量無刷勵磁系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案為懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),包括永磁副勵磁機和主勵 磁機,主勵磁機的勵端設(shè)有整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置,無刷勵磁系統(tǒng)設(shè)置在主發(fā)電 機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的末端,主勵磁機的轉(zhuǎn)軸為懸臂式, 一端設(shè)有靠背輪,所述靠背輪與主發(fā)電 機軸承剛性連接,主勵磁機轉(zhuǎn)軸另一端懸空,永磁副勵磁機的磁鋼、主勵磁機的轉(zhuǎn)子、 整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置從主勵磁機的汽端起依次安裝在主勵磁機轉(zhuǎn)軸上,并隨轉(zhuǎn) 軸同歩轉(zhuǎn)動,其中永磁副勵磁機的極靴通過螺栓將磁鋼固定在主勵磁機轉(zhuǎn)軸的靠背輪 上;無刷勵磁系統(tǒng)還設(shè)有與主發(fā)電機的底板連接的機殼,機殼靠主發(fā)電機一端設(shè)有封板, 另一端設(shè)有端蓋,機殼、封板和端蓋構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu)。
本實用新型機殼由永磁副勵磁機機座、主勵磁機機座組成,封板位于主發(fā)電機與永 磁副勵磁機之間,端蓋設(shè)置于整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置外,所述封板、永磁副勵磁 機機座、主勵磁機機座和端蓋構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu);其中永磁副勵磁機機座、主勵磁機機座 均由兩個半機座組合構(gòu)成,兩個半機座在兩邊的結(jié)合處均設(shè)有法蘭面,法蘭面上設(shè)有對 應(yīng)的安裝孔,兩個半機座通過安裝在安裝孔的螺栓緊密固定連接,在半機座兩邊結(jié)合處 的法蘭面的對角位置設(shè)有定位銷。
針對大容量下的無刷勵磁系統(tǒng)冷卻問題,本實用新型進一步設(shè)有空冷通道,主勵磁 機下方安裝有空氣冷卻器,由空氣冷卻器一整流裝置一主勵磁機一永磁副勵磁機一空氣 冷卻器組成為一個獨立的冷卻回路,從而改善勵磁系統(tǒng)的冷卻效果。與以往小容量無刷 勵磁系統(tǒng)與主發(fā)電機共用一個冷卻系統(tǒng)相比,本實用新型的冷卻方式更適于大容量無刷 勵磁系統(tǒng)。
本實用新型的整流裝置為單盤結(jié)構(gòu),由支撐座、交流側(cè)散熱片、整流二極管、直流 側(cè)散熱片、熔斷器和用于輸出電流的正、負銅線組成,交流側(cè)散熱片安裝于支撐座內(nèi)圓, 整流二極管、直流側(cè)散熱片和熔斷器串聯(lián),整流二極管、直流側(cè)散熱片和熔斷器共有 12組,通過螺栓壓裝在交流側(cè)散熱片上,構(gòu)成三相橋式整流;交流側(cè)散熱片和直流側(cè) 散熱片外側(cè)設(shè)有散熱翅片,散熱翅片伸出支撐座外;這樣不僅加大了散熱片的散熱面積, 同時在系統(tǒng)運行時還構(gòu)成離心式風扇,可以產(chǎn)生足夠的風量,冷卻整流裝置,同時也冷 卻主勵磁機和永磁副勵磁機,因此不需要單獨的風扇,使結(jié)構(gòu)更加緊湊合理。
本實用新型也可以在機座兩端設(shè)置與主發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)連通的進、出風管道,實 現(xiàn)冷卻
本實用新型永磁副勵磁機為三相同步永磁發(fā)電機或單相同歩永磁發(fā)電機,極靴通過 螺栓將磁鋼固定在主勵磁機轉(zhuǎn)軸的的靠背輪上,靠背輪既作為轉(zhuǎn)軸的剛性連接,也作為永磁副勵磁機的轉(zhuǎn)子,縮短了軸身長,也減輕了軸的重量,節(jié)省了安裝空間;接地檢測 滑環(huán)裝置包括短軸、滑環(huán)和碳刷,2個滑環(huán)熱套在短軸上,短軸中空,設(shè)有導(dǎo)線穿過短 軸連接主發(fā)電機勵磁繞組和滑環(huán),碳刷通過支架固定在端蓋上,碳刷與滑環(huán)接觸,并設(shè) 有導(dǎo)線引至主發(fā)電機,碳刷和主勵磁機之間設(shè)有隔板,可防止碳刷灰進入風路而引起勵 磁機故障。
本實用新型的懸臂式大容量無刷勵磁機,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,利用靠背輪等結(jié)構(gòu)使 轉(zhuǎn)軸的軸向盡量短,從而可以實現(xiàn)懸臂式結(jié)構(gòu),有利于軸系的平衡,兩個半機座構(gòu)成的 機座使在穿轉(zhuǎn)子時不需要拆卸整流裝置,避免了系統(tǒng)裝卸質(zhì)量對勵磁機可靠性的影響; 本實用新型設(shè)置了空氣冷卻器,實現(xiàn)獨立的冷卻系統(tǒng),充分利用空間,空冷效率高、成 本低,適于大容量無刷勵磁系統(tǒng),并且由于整流裝置含有風扇結(jié)構(gòu),整流裝置的冷卻好, 溫升低,能夠為主發(fā)電機提供理想的大勵磁電流,整個無刷勵磁系統(tǒng)完善可靠;主勵磁 機的靠背輪既作為與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸的剛性連接,也作為永磁副勵磁機的轉(zhuǎn)子,結(jié)構(gòu)緊湊。 本實用新型從安裝環(huán)節(jié)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面減少了外界因素對勵磁機的影響,使系統(tǒng)更加 安全可靠,整個無刷勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊合理、運行可靠、整流效果好、安裝維護方便。
圖1為本實用新型主勵磁機轉(zhuǎn)軸的懸臂式結(jié)構(gòu)。 圖2為本實用新型的一種實施示意圖。
圖3為本實用新型的永磁副勵磁機、主勵磁機機座結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本實用新型單盤結(jié)構(gòu)整流裝置剖面示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。 如圖l,本實用新型無刷勵磁系統(tǒng)設(shè)置在主發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸11的末端,主勵磁機 4的轉(zhuǎn)軸1為懸臂式, 一端設(shè)有靠背輪l一l,通過主發(fā)電機軸承IO與主發(fā)電機轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)軸11剛性連接,轉(zhuǎn)軸1通過靠背輪1_1和主發(fā)電機軸承10與主發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸 ll剛性連接,轉(zhuǎn)軸l另一端懸空,永磁副勵磁機2的磁鋼2—2、主勵磁機的轉(zhuǎn)子4一2、 整流裝置5和接地檢測滑環(huán)裝置6從主勵磁機4的汽端起依次安裝在主勵磁機轉(zhuǎn)軸1上, 并隨轉(zhuǎn)軸l同歩轉(zhuǎn)動。
圖2為本實用新型的一種具體實施示意圖,包括永磁副勵磁機2和主勵磁機4,主勵磁機4的勵端設(shè)有整流裝置5和接地檢測滑環(huán)裝置6,設(shè)有與主發(fā)電機的底板連接的 封閉式機殼,機殼由永磁副勵磁機機座3 — 2、主勵磁機機座3 — 3組成,封板3 —l位 于主發(fā)電機與永磁副勵磁機2之間,端蓋3_4設(shè)置于整流裝置5和接地檢測滑環(huán)裝置 6外,所述封板3 — 1、永磁副勵磁機機座3 — 2、主勵磁機機座3 — 3和端蓋3 — 4構(gòu)成 封閉式結(jié)構(gòu);在主勵磁機4下方設(shè)置空氣冷卻器7,機座3兩端設(shè)有進、出風管道8、 9, 與主勵磁機4下面的空氣冷卻器7連通,按空氣冷卻器7 —整流裝置5 —主勵磁機4_ 永磁副勵磁機2 —空氣冷卻器7的路徑形成全封閉冷卻回路。如不設(shè)空氣冷卻器7,也 可以將進、出風管道8、 9直接與主發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)連通。
本實用新型的永磁副勵磁機機座3 —2、主勵磁機機座3—4均為半機座結(jié)構(gòu),有利 于無刷勵磁系統(tǒng)的拆裝,如圖2和圖3,兩個半機座3 — 11在兩邊的結(jié)合處均設(shè)有法蘭 面3 — 12,法蘭面3 — 12上設(shè)有對應(yīng)的安裝孔3 — 13,兩個半機座3 — 11通過安裝在安 裝孔3_13的螺栓緊密固定連接,為保證兩個半機座的牢固連接,在兩邊法蘭面的對角 位置設(shè)有定位銷。用螺釘將兩個半機座連接成整圓,并用定位銷定位,機座材料除機座 圈是用鑄鋼外,其它均為Q235鋼板。永磁副勵磁機機座和主勵磁機機座用螺釘連在一 起。
本實用新型的永磁副勵磁機2采用單相同步永磁發(fā)電機,也可采用三相同步永磁發(fā) 電機,極靴2-1通過螺栓將磁鋼2-2固定在勵磁機主軸的靠背輪1-1上,如圖1所示, 靠背輪1-1既作為主勵磁機4的轉(zhuǎn)軸1與主發(fā)電機轉(zhuǎn)軸11的剛性連接,也作為永磁副 勵磁機2的轉(zhuǎn)子,使整個無刷勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊合理。
主勵磁機4為交流無刷勵磁機,采用6極旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機,如圖2和圖 3,其磁極4-l固定在主勵磁機機座上,主勵磁機4的電樞安裝在轉(zhuǎn)子4-2上,轉(zhuǎn)子4 一2設(shè)在主勵磁機4的轉(zhuǎn)軸1上,電樞繞組通過銅導(dǎo)線與整流裝置5連接。
本實用新型的整流裝置為新設(shè)計的單盤結(jié)構(gòu),它是由支撐座5-1、交流側(cè)散熱片 5-2、整流二極管5-3、直流側(cè)散熱片5-4、熔斷器5-5和用于輸出電流的正銅線5-6、 負銅線5-7組成。整流裝置為一圓盤對稱結(jié)構(gòu),其側(cè)面剖視圖如圖4,交流側(cè)散熱片5-2 安裝于支撐座5-l內(nèi)圓,整流二極管5-3、直流側(cè)散熱片5-4和熔斷器5-5串聯(lián),共有 12組,并通過螺栓壓裝在交流側(cè)散熱片5-2上,12組交流側(cè)散熱片5-2、整流二極管 5-3、直流側(cè)散熱片5-4和熔斷器5-5分布安裝在支承座上,由此構(gòu)成三相橋式整流。 交流側(cè)散熱片5-2和直流側(cè)散熱片5-4外側(cè)設(shè)有散熱翅片5 — 8,且散熱翅片5 — 8伸出 支撐座5-l夕卜,這樣不僅加大了散熱片的散熱面積,同時也作為離心式風扇,可以產(chǎn)生足夠的風量,冷卻整流裝置,同時也冷卻主勵磁機和永磁副勵磁機,因此不需要單獨的 風扇,使結(jié)構(gòu)更加緊湊合理。
本實用新型接地檢測滑環(huán)裝置6主要由短軸6-l、滑環(huán)6-2和碳刷6-3組成,安裝 在主勵磁機4轉(zhuǎn)軸1懸空端的最末。2個滑環(huán)6-2熱套在短軸6-1上,短軸6-1是中空 的,有導(dǎo)線穿過短軸6-l,連接主發(fā)電機勵磁繞組和滑環(huán)6-2,碳刷6-3通過支架固定 在端蓋上,與滑環(huán)6-2接觸,由導(dǎo)線引出至主發(fā)電機保護。碳刷6-3和主勵磁機4之間 有隔板,可防止碳刷灰進入風路而引起勵磁機故障。
依據(jù)上述設(shè)計的懸臂式無刷勵磁系統(tǒng)系統(tǒng)冷卻效果良好,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,可用于大 容量發(fā)電機組。試驗結(jié)果表明,產(chǎn)品各項指標完全滿足發(fā)電機對勵磁系統(tǒng)的要求,電流 輸出平穩(wěn),安裝維護方便,運行可靠。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例,并不用以限制本實用新型的實施,凡在本 實用新型的設(shè)計思想和原則之內(nèi)所作的任何修改,等同替換和改進等,均應(yīng)包含在本實 用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),包括永磁副勵磁機和主勵磁機,主勵磁機的勵端設(shè)有整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置,其特征是無刷勵磁系統(tǒng)設(shè)置在主發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的末端,主勵磁機的轉(zhuǎn)軸為懸臂式,一端設(shè)有靠背輪,所述靠背輪與主發(fā)電機轉(zhuǎn)軸剛性連接,主勵磁機轉(zhuǎn)軸另一端懸空,永磁副勵磁機的磁鋼、主勵磁機的轉(zhuǎn)子、整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置從主勵磁機的汽端起依次安裝在主勵磁機轉(zhuǎn)軸上,并隨轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動,其中永磁副勵磁機的極靴通過螺栓將磁鋼固定在主勵磁機轉(zhuǎn)軸的靠背輪上;無刷勵磁系統(tǒng)還設(shè)有與主發(fā)電機的底板連接的機殼,機殼靠主發(fā)電機一端設(shè)有封板,另一端設(shè)有端蓋,機殼、封板和端蓋構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是機殼由永磁副勵 磁機機座、主勵磁機機座組成,封板位于主發(fā)電機與永磁副勵磁機之間,端蓋設(shè)置于整 流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置外,所述封板、永磁副勵磁機機座、主勵磁機機座和端蓋構(gòu) 成封閉式結(jié)構(gòu);其中永磁副勵磁機機座、主勵磁機機座均由兩個半機座組合構(gòu)成,兩個 半機座在兩邊的結(jié)合處均設(shè)有法蘭面,法蘭面上設(shè)有對應(yīng)的安裝孔,兩個半機座通過安 裝在安裝孔的螺栓緊密固定連接,在半機座兩邊結(jié)合處的法蘭面的對角位置設(shè)有定位 銷。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是設(shè)有空冷通 道,主勵磁機下方設(shè)有空氣冷卻器,所述空冷通道為按空氣冷卻器一整流裝置一主勵磁 機一永磁副勵磁機一空氣冷卻器路徑設(shè)置的空氣流動通道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是整流裝置為單盤結(jié)構(gòu),由支撐座、交流側(cè)散熱片、整流二極管、直流側(cè)散熱片、熔斷器和用于輸出 電流的正、負銅線組成,交流側(cè)散熱片安裝于支撐座內(nèi)圓,整流二極管、直流側(cè)散熱片和熔斷器串聯(lián),整流二極管、直流側(cè)散熱片和熔斷器共有12組,通過螺栓壓裝在交流側(cè)散熱片上,構(gòu)成三相橋式整流;交流側(cè)散熱片和直流側(cè)散熱片外側(cè)設(shè)有散熱翅片,散 熱翅片伸出支撐座外。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是整流裝置為單盤結(jié)構(gòu),由支撐座、交流側(cè)散熱片、整流二極管、直流側(cè)散熱片、熔斷器和用于輸出電流 的正、負銅線組成,交流側(cè)散熱片安裝于支撐座內(nèi)圓,整流二極管、直流側(cè)散熱片和熔斷器串聯(lián),整流二極管、直流側(cè)散熱片和熔斷器共有12組,通過螺栓壓裝在交流側(cè)散 熱片上,構(gòu)成三相橋式整流;交流側(cè)散熱片和直流側(cè)散熱片外側(cè)設(shè)有散熱翅片,散熱翅 片伸出支撐座外。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是接地檢測滑 環(huán)裝置包括短軸、滑環(huán)和碳刷,2個滑環(huán)熱套在短軸上,短軸中空,設(shè)有導(dǎo)線穿過短軸 連接主發(fā)電機勵磁繞組和滑環(huán),碳刷通過支架固定在端蓋上,碳刷與滑環(huán)接觸,并設(shè)有 導(dǎo)線引至主發(fā)電機,碳刷和主勵磁機之間設(shè)有隔板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是接地檢測滑環(huán)裝 置包括短軸、滑環(huán)和碳刷,2個滑環(huán)熱套在短軸上,短軸中空,設(shè)有導(dǎo)線穿過短軸連接 主發(fā)電機勵磁繞組和滑環(huán),碳刷通過支架固定在端蓋上,碳刷與滑環(huán)接觸,并設(shè)有導(dǎo)線 引至主發(fā)電機,碳刷和主勵磁機之間設(shè)有隔板。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是接地檢測滑環(huán)裝 置包括短軸、滑環(huán)和碳刷,2個滑環(huán)熱套在短軸上,短軸中空,設(shè)有導(dǎo)線穿過短軸連接 主發(fā)電機勵磁繞組和滑環(huán),碳刷通過支架固定在端蓋上,碳刷與滑環(huán)接觸,并設(shè)有導(dǎo)線 引至主發(fā)電機,碳刷和主勵磁機之間設(shè)有隔板。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是接地檢測滑環(huán)裝 置包括短軸、滑環(huán)和碳刷,2個滑環(huán)熱套在短軸上,短軸中空,設(shè)有導(dǎo)線穿過短軸連接 主發(fā)電機勵磁繞組和滑環(huán),碳刷通過支架固定在端蓋上,碳刷與滑環(huán)接觸,并設(shè)有導(dǎo)線 引至主發(fā)電機,碳刷和主勵磁機之間設(shè)有隔板。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),其特征是機座兩端設(shè) 有與主發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)連通的進、出風管道。
專利摘要懸臂式大容量無刷勵磁系統(tǒng),包括永磁副勵磁機、主勵磁機、整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置,主勵磁機的轉(zhuǎn)軸為懸臂式,永磁副勵磁機的磁鋼、主勵磁機的轉(zhuǎn)子、整流裝置和接地檢測滑環(huán)裝置安裝在主勵磁機轉(zhuǎn)軸上,并隨轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動。本實用新型實現(xiàn)懸臂式結(jié)構(gòu),機座的結(jié)構(gòu)避免了勵磁系統(tǒng)裝卸質(zhì)量對系統(tǒng)可靠性的影響;設(shè)置了空氣冷卻器,空冷效率高、成本低,適于大容量無刷勵磁系統(tǒng);整流裝置容量滿足需求,冷卻好,能夠為主發(fā)電機提供理想的大勵磁電流;本實用新型從安裝環(huán)節(jié)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面減少了外界因素對勵磁機的影響,使系統(tǒng)更加安全可靠,整個無刷勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊合理、重量輕、運行可靠、整流效果好、安裝維護方便。
文檔編號H02K13/00GK201341076SQ20082023777
公開日2009年11月4日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者張利光, 宏 田, 葛淑明 申請人:南京汽輪電機(集團)有限責任公司