專利名稱：電機(jī)的定子鐵心片體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)的，尤其是渦輪發(fā)電機(jī)組的定子鐵心片體，所述定子鐵心片體由多個(gè)鐵心片扇形件構(gòu)成，其中每個(gè)鐵心片扇形件在其徑向內(nèi)側(cè)備有槽口，所述槽口用于容納定子繞組的導(dǎo)體桿或?qū)Ь€線圈。
在柏林/海德堡的斯普林格出版社1967年版的，由E.維德曼與W.卡倫柏格合著的“電機(jī)的設(shè)計(jì)”，第337-339頁(yè)(“Konstruktion elektrischer Maschinen”,E.Wiedemann und W.Kellenberger,Spinger-Verlag,Berlin/Heidelberg,1967,Seite337-339)中對(duì)這種電機(jī)已做了記載。
在諸如發(fā)電機(jī)組或電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)的交流電機(jī)中，磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)速的頻率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該磁場(chǎng)試圖使兩極電機(jī)中的定子鐵心片體變成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的橢圓形和四極電機(jī)中的定子鐵心片體變成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的四邊形。定子鐵心片體的這種形變是產(chǎn)生磁噪聲和定子殼體振蕩的原因之一。其中該形變也與定子鐵心片體的幾何形狀直接有關(guān)。定子鐵心片體的外徑以及鐵心片體的磁軛高度是共同起決定作用的參數(shù)。用于容納定子繞組的分布在孔內(nèi)圓上的并對(duì)準(zhǔn)電機(jī)縱軸的槽口的槽深也起著進(jìn)一步的作用。
在工作條件下出現(xiàn)的定子鐵心片體所謂的四波節(jié)振蕩的兩極發(fā)電機(jī)組的典型設(shè)計(jì)則要求，將鐵心片體彈性地設(shè)置在定子殼體內(nèi)。但利用彈性設(shè)置方式也要受到設(shè)置在定子-鐵心片體外部的定子繞組端部強(qiáng)度的制約。
特別成問題的是作為渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)組在高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用，本發(fā)明的本質(zhì)也就針對(duì)于此，其中在此的高壓系指大大高于現(xiàn)時(shí)通常的工作電壓20-30千伏的電壓。這種高壓發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于400千伏或400千伏以上的電壓范圍，并且直接地，即中間不連接變壓器接在具有通常高壓，例如400千伏的輸電網(wǎng)上。直接與電網(wǎng)連接的優(yōu)點(diǎn)首先在于，可節(jié)省變壓器和相應(yīng)的配電設(shè)備，其中也包括節(jié)省設(shè)備工作間和維護(hù)費(fèi)用。
高壓發(fā)電機(jī)組的基本前題條件是匝數(shù)多于慣常的機(jī)器。因此較多的線匝必須嵌在定子-鐵心片體的較深的槽口內(nèi)。在日本專利說明書JP1-126141中公開了一種在定子-鐵心片體外側(cè)的缺口，在缺口內(nèi)填充有導(dǎo)磁材料。但這種實(shí)施方式意味著將付出更多的材料和費(fèi)用的代價(jià)。
就磁軛高度，即槽口底部與定子-鐵心片體外徑間的間距而言，出于對(duì)透射的磁通的考慮，不得低于最小尺寸。但由深的定子槽口和出于對(duì)磁通密度的考慮而設(shè)計(jì)的磁軛高度構(gòu)成的組合將導(dǎo)致在四波節(jié)固有頻率附近工作并導(dǎo)致在上述四皮節(jié)振蕩時(shí)出現(xiàn)不允許的振幅。振幅將會(huì)增長(zhǎng)到150μm的數(shù)量級(jí)，這將造成電機(jī)的機(jī)械損壞。采用增大直徑的方式加固定子-鐵心片體，出于對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸方式的考慮，又受到所謂的鐵軌數(shù)據(jù)的制約。
故本發(fā)明的目的在于，為本說明書引言部分中所述方式的高壓渦輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)一種定子-鐵心片體，使定子-鐵心片體在外徑較小并且容納定子繞組的槽深大的情況下，實(shí)現(xiàn)抗運(yùn)轉(zhuǎn)造成的振幅的充分高的機(jī)械強(qiáng)度。
按照本發(fā)明，該目的的實(shí)現(xiàn)方案如下，每個(gè)鐵心片扇形件在其徑向外側(cè)備有周期分布的缺口，其中定子-鐵心片體上的軸向相鄰的鐵心片扇形件相互并列對(duì)準(zhǔn)中心。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過在構(gòu)成定子-鐵心片體的鐵心片扇形件的徑向外側(cè)上的缺口大大降低了鐵心片體的固有頻率并且使之低于運(yùn)行的激勵(lì)頻率，而鐵心片體的磁特性在很大程度上不會(huì)受到影響。與已有技術(shù)不同，所述缺口內(nèi)并不填充導(dǎo)磁材料，而是填充空氣。在此，開缺口可以實(shí)現(xiàn)定子-鐵心片體較小的直徑，該直徑完全可以容納高壓發(fā)電機(jī)組的帶有容納導(dǎo)體桿或線圈的深的槽口的電磁部分。如果該缺口在徑向內(nèi)部終結(jié)在卸載孔處，則尤為有益。
本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式的特征在于，在定子-鐵心片體上設(shè)置的缺口的數(shù)量是用于容納定子繞組的槽口數(shù)量的兩倍，其中缺口深度的數(shù)量級(jí)是磁軛高度的20％。
本發(fā)明的定子鐵心片體的第二個(gè)實(shí)施方式的特征在于，在定子-鐵心片體上的槽口和缺口的數(shù)量相同，其中缺口深度的數(shù)量級(jí)是磁軛高度的40％。
下面將對(duì)照實(shí)施例并結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。唯一的一幅附圖以示意方式示出構(gòu)成本發(fā)明鐵心片體的鐵心片扇形件的一種優(yōu)選實(shí)施例。圖中僅對(duì)本發(fā)明重要的部分做了表述和標(biāo)示。
缺口的特別優(yōu)選寬度約為0.5mm至1mm。
附圖中示出鐵心片扇形件1的一優(yōu)選實(shí)施例，其特征是，在其徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有槽口2，該槽口用于容納圖中未示出的定子繞組。大量的這種鐵心片扇形體1在圓周方向及軸向上一即垂直于圖的平面-并列設(shè)置，并且其整體構(gòu)成一同樣圖中未示出的定子-鐵心片體。所有鐵心片1的定向應(yīng)使槽口相互對(duì)準(zhǔn)中心。
按照本發(fā)明，在鐵心片扇形件1的徑向外側(cè)設(shè)有一定數(shù)量的缺口3，該缺口的寬度KB在0.5mm至1mm之間并且相互對(duì)準(zhǔn)中心。缺口3終結(jié)在徑向內(nèi)部的一個(gè)所謂的卸載孔4處。缺口3內(nèi)充有空氣。
由所述鐵心片扇形件構(gòu)成的定子-鐵心片體，當(dāng)用于一個(gè)其工作電壓例如400千伏和400千伏以上的高壓發(fā)電機(jī)組時(shí)，顯示出具有良好的機(jī)械特性以及最佳的磁特性。與通常的工作電壓為20千伏至30千伏的發(fā)電機(jī)組相比，必須將更多的定子繞組的線匝嵌入一具有相應(yīng)很大深度NT的槽口2內(nèi)。正如在本說明書開始時(shí)所討論的那樣，為在通常機(jī)械振蕩負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)可靠的工作，磁軛高度JH，即槽口2底部與外圓半徑ra間的尺寸，必須相應(yīng)很大。
這時(shí)應(yīng)用本發(fā)明，并不因考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)造成的振蕩而大大增大磁軛高度JH。增大磁軛高度的措施，出于重量劇增及尺寸過大運(yùn)輸不經(jīng)濟(jì)的考慮，并不是所期待的。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)主要在考慮磁特性的情況下磁軛高度的設(shè)計(jì)，即設(shè)置的磁軛高度小于考慮到工作時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度所需的磁軛高度。
下面將以第一數(shù)字例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明如果僅從磁特性的角度對(duì)高壓發(fā)電機(jī)組的定子一鐵心片體加以設(shè)計(jì)，則槽口深度NT約為600mm，槽口寬度NB為60mm，磁軛高度JH為500mm并且磁軛外徑ra為3600mm。這種磁校正設(shè)計(jì)在通常的二極高壓發(fā)電機(jī)組中將會(huì)引起頻率為95Hz時(shí)幅度約為150μm的振蕩。其中激勵(lì)頻率為100Hz。這些工作值是不允許的。
本發(fā)明在外圓上周期分布設(shè)置的徑向缺口3的設(shè)置將把四波節(jié)振蕩降低到70Hz時(shí)約50μm的振幅。這些值在工作條件下是非臨界的。其中缺口3的數(shù)量為72，是槽口2數(shù)量的兩倍。缺口深度KT的數(shù)量級(jí)為100mm，是磁軛高度JH的20％。
在下面的例中示出本發(fā)明的第二方案在外徑ra、槽口深度NT和磁軛高度JH的幾何尺寸相同的情況下，當(dāng)缺口3的深度數(shù)量級(jí)為200mm時(shí)，與槽口2的數(shù)量相同的在外徑上均勻分布的缺口3將如上所述，會(huì)同樣良好地促使機(jī)械振蕩負(fù)荷降低。在此情況時(shí)，缺口深度KT的數(shù)量級(jí)是磁軛高度JH的40％。
當(dāng)缺口3的深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在兩個(gè)實(shí)施方案中所示的缺口深度時(shí)，由于靜力變形分量的增大，振蕩幅度又被提高。
在所示的本發(fā)明的方案中，卸載孔4的功能是相同的。利用此孔可以防止在運(yùn)轉(zhuǎn)造成的振蕩負(fù)荷條件下在缺口3底部出現(xiàn)所不希望的斷裂。
當(dāng)然本發(fā)明并不局限于所示的實(shí)施例。例如也可以考慮選用另一種槽口數(shù)量與缺口數(shù)量的組合，其中也要對(duì)缺口深度相應(yīng)適配。
附圖標(biāo)記對(duì)照表1 鐵心片扇形件2 槽口3 缺口4 卸載孔ra外半徑ri內(nèi)半徑NT槽口深度KT缺口深度KB缺口3寬度JH磁軛高度
權(quán)利要求
1．電機(jī)的，尤其是渦輪發(fā)電機(jī)組的定子-鐵心片體，由多個(gè)鐵心片扇形件(1)構(gòu)成，其中每個(gè)鐵心片扇形件(1)在其徑向內(nèi)側(cè)具有用于容納定子繞組的導(dǎo)體桿或?qū)Ь€線圈的槽口(2)，其特征在于每個(gè)鐵心片扇形件(1)在其徑向外側(cè)具有周期分布的缺口(3)，其中定子-鐵心片體上的軸向相鄰的鐵心片扇形件相互并列對(duì)準(zhǔn)中心。
2．按照權(quán)利要求1的定子-心片體，其特征在于缺口(3)的徑向內(nèi)側(cè)端終結(jié)在卸載孔(4)處。
3．按照權(quán)利要求1或2的定子-鐵心片體，其特征在于缺口(3)的數(shù)量是槽口(2)數(shù)量的兩倍。
4．按照權(quán)利要求3的定子-鐵心片體，其特征在于缺口深度KT的數(shù)量級(jí)是磁軛高度JH的20％。
5．按照權(quán)利要求1或2的定子-鐵心片體，其特征在于缺口(3)的數(shù)量與槽口(2)的數(shù)量相同。
6．按照權(quán)利要求5的定子-鐵心片體，其特征在于缺口深度KT的數(shù)量級(jí)是磁軛高度JH的40％。
7．按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子-鐵心片體，其特征在于缺口(3)的寬度在0.5mm至1mm之間。
全文摘要
在高壓發(fā)電機(jī)組的定子一鐵心片體的徑向外側(cè)上,每個(gè)鐵心片扇形件(1)都具有徑向向內(nèi)延伸的缺口(3),該缺口終結(jié)在卸載孔處。缺口(3)的作用在于,盡管鐵心片體的磁軛高度(J
文檔編號(hào)H02K1/12GK1223494SQ9812716
公開日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1998年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月22日
發(fā)明者R·約霍, A·波克 申請(qǐng)人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司