[发明专利]旋转电机定子中的一种装置

说明书

本发明涉及一种用来增大旋转电机中定子的机械刚度和固有频率、及防止在定子齿之间出现损坏振动的装置。

尤其在J.Elektrotechnika标题为“水和油冷涡轮发电机TVM-300”，1970年11月1日，第6-8页的文章中，在US-4,429,244的“发电机的定子”中，及在苏联专利文件CCCP Patent 955369中，描述了关于同步发电机设计的一种新方法的一些尝试。

J.Elektrotechnika描述的水和油冷同步发电机打算用于高达20kV的电压。文章描述了一种由油/纸绝缘物组成的新绝缘系统，使得有可能把定子完全浸入油中。油然后可以用作冷却剂，并同时用它作绝缘。为了防止定子中的油向转子外漏，一个介电油隔离环提供在铁心的内表面处。定子绕组由具有椭圆空心形状的、装有油和纸绝缘物的导体制造。带有其绝缘的线圈侧借助于楔固定在制成矩形横截面的槽中。油既在空心导体中又在定子壁的空腔中用作冷却剂。然而，这样的冷却系统在线圈端部处需要大量油和电的连接。厚绝缘还带来导体的弯曲半径增大，这又使线圈突出部分的尺寸增大。

上述的US专利涉及一种同步电机的定子部分，该同步电机包括带有用于定子绕组的梯形槽的硅钢叠片磁心。由于定子绕组所需的绝缘朝转子内部减弱，转子处设置有最靠近中性点布置的绕组部分，所以诸槽是锥形的。此外，定子部分包括一个最靠近铁心内表面的介电油隔离筒。相对于没有这个环的电机，这部分可以增大磁化要求。定子绕组由对于每个绕组层具有相同直径的油浸透的电缆制造。诸层借助于槽中的垫片彼此隔开，并且用楔固定。绕组的特征在于，它包括串联连接的两个所谓半绕组。两个半绕组之一安置、对中在绝缘套内部。定子绕组的导体由周围的油冷却。有这么多油在系统中的缺点是，有泄漏的危险，并且由故障状态可能造成大量的清理工作。绝缘套位于槽外部的部分带有一个圆柱部分和一个用载流层加强的锥形终端，锥形终端的任务是控制电缆进入端部绕组处区域中的电场强度。

由CCCP 955369显见，在增大同步电机的额定电压的另一种尝试中，油冷却的定子绕组包括一种对于所有层具有相同的尺寸的常规高压电缆。电缆置于形成为圆形的、对应于电缆的横截面面积及固定和冷却剂所需空隙而径向设置开口的定子槽中。绕组的不同径向布置层由绝缘管包围，并且固定在其中。绝缘垫片把管固定在定子槽中。因为油冷却，这里还需要一个内部介电环，以把油冷却剂同内部气隙封离开。该结构没有表示绝缘的或定子槽的锥部。该结构在不同定子槽之间显示出非常窄的径向腰部，这意味着有显著影响电机磁化要求的大量槽泄漏磁通。

联系一种高压交流电机，由本发明提出的问题是显然的，主要打算把该电机作为电站中的发电机，用来产生电力。对于在范围15-30kV内的电压，常规已经设计了这样的电机，并且30kV通常被认为是上限。这一般意味着发电机必须经变压器连接到电力网上，变压器把电压升压到电力网级，即在约130-400kV的范围内。

通过使用高压绝缘导电体，在如下命名的、在定子绕组中的、带有与用来传送电力的电缆中所用的类似的永久绝缘的电缆，例如交联的聚乙烯(XLPE)电缆中，能把电机的电压增大到这样的级，从而使它能直接连接到电力网上而不用中间变压器。因而省去升压变压器。

这个概念一般要求在定子中把电缆置于其中的槽比常规技术的深(由较高电压和绕组的较多匝数造成较厚的绝缘)。这带来与定子槽之间的定子齿中的机械固有频率有关的新问题。带有深槽的定子可能经受由于与干扰力的谐振在气隙处造成的损坏振动，对于具有50Hz标称输出频率的电机，电磁力一般具有100Hz的频率。

本发明的目的在于解决这个问题，并因而防止定子齿之间的振动。这个目的借助于在附属权利要求中定义的方法和装置实现。

参照附图，现在将更详细地描述本发明，在附图中：

图1表示绝缘导电体的横截面，该绝缘导电体联系本发明使用，并且这里命名为电缆；

图2表示定子铁心中一个扇区的轴向视图；

图3和4表示在根据本发明两个实施例的定子铁心中位于气隙处的一个槽的端部的轴向视图；

图5表示根据本发明第三实施例的定子铁心的一个扇区的轴向视图；

图6表示另一种使用根据本发明的装置的定子铁心的一个扇区的轴向视图；

图7表示对应于图6的定子部分的轴向截面；及

图8和9分别以部分截面表示靠近气隙的定子铁心的端部的径向和轴向视图。