[發明專利]大容量隱極套片式同步發電機

有效

• 申請號: 200710189679.3
• 申請日: 2007-10-08
• 公開（公告）號: CN101227129A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 魏華鈞;靳芝;吳宣東;杜學明;白雙建
• 申請（專利權）人: 南陽防爆集團有限公司
• 主分類號: H02K19/16
• 分類號: H02K19/16;H02K19/38;H02K1/20;H02K1/32;H02K9/10;H02K9/08;H02K5/04;H02K5/26;H02K1/12;H02K1/22;H02K3/16;H02K3/46
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所
• 代理人: 張曉萍

技術領域

本發明屬于大型火力發電設備汽輪發電機技術領域，特別是一種大容量隱極套片式同步發電機。

背景技術

目前，國內發電機生產以小型低極數發電機為主，由于這類發電機發電容量小，能源利用率低，極數低，產出電壓極變率高，越來越不適應現代大型企業用電及其與外部聯網的要求，目前已逐步向大型高極數發電機方向發展。而現有技術中的大型發電機，普遍存在以下問題：

(1)由于大型發電機發電容量大，在運行過程中其定子和轉子繞組、主軸軸承以及勵磁系統等各部構件發熱量很大，一旦缺乏可靠有效的冷卻，就容易因燒損而影響發電質量，甚至造成停機事故，因而有效的冷卻是發電機的主要輔助功能之一。而在現有的技術中，冷卻器通常設置在主發電機的底部，在發電機組安裝時，必須在地面以下構筑龐大的安裝室，以容納冷卻器及安裝、維修作業空間，不僅安裝工程復雜，工作量大，周期長，材料消耗高。而且給安裝調試和使用過程的維修都帶來很大的麻煩。其次，由于冷卻器安裝位置與主要冷卻部位的定子、轉子距離較遠，導致冷氣傳輸距離遠，壓力及能量損耗較高，影響冷卻效果。而且冷卻器內通常只有一個換熱器，一旦出現故障，停機維修時間長，影響生產效率；其三，發電機轉子作為主要發熱部件，僅靠表面接觸冷卻空氣，帶走熱量太少，散熱效果差容易導致絕緣失效，運行可靠性差，尤其是線圈端部，熱能集中，又有護環包復，最容易出現故障；其四，對勵磁機一般采用暴露式風冷，冷風只能吹到其表面，對勵磁機內部起不到散熱的效果，同時油污、粉塵容易進入機體內部，導致絕緣失效、短路等事故。現有技術中雖然對發電機冷卻系統不斷改進，但冷卻效果仍不太理想，例如有的在轉子線圈底部開設軸向通風槽，但是由于冷卻空氣是從兩端進入槽內，無法流通循環，難以達到理想的冷卻效果。

(2)發電機機座多采用定子鐵芯與機座為一體結構，氣隙調整非常困難，主要靠構件加工精度保證，造成加工難度大，組裝的困難，并影響整機性能。由于此種結構剛性較差，導致發電機振動過大，并容易發熱，無法保證氣隙在發電機運行過程中的均衡性，并產生振動諧波電壓，對電網形成不良影響。另外，在機座結構中一般采用分離式軸承座、滾動軸承，安裝占用軸向空間尺寸大，密封性差，也影響定子轉軸的剛性。

(3)發電機定子通常采用定子與機座整體連接的內裝壓結構，由于定子鐵芯與機座連為一體，必須先加工好機座后才能進行定子沖片疊壓，線圈下線等工作，無法并行作業，導致生產周期長，效率低，而且組裝作業麻煩，費時費工。其次，采用這種結構，其氣隙必須到使用現場進行安裝調整，發電機需要分體包裝，分體運輸，運輸的難度和費用都比較高。而且，由于現場調試裝配條件較差，氣隙一旦調整不好，會導致發電諧波波動大、機體發熱等問題。其三，為了防止定子線圈端部的松動，通常采用連接件將其固定在機座上，在發電機運行過程中，容易因振動造成線圈的損壞，甚至發生嚴重的短路事故。其四，定子線圈一般采用整體的銅線，由于鐵芯的齒槽通常比較狹窄，下線和絕緣包扎非常麻煩，費工費時，效率低。

(4)發電機的轉子軸一般采用整體鍛件切削開槽的方式制作。由于轉子轉軸為細長結構，因而生產加工周期長，工序多、成本高，制造工藝復雜，而且材料利用率低。為了提高轉子的散熱性能，有的是在轉子轉軸下線槽的底部設置散熱溝，但由于缺乏徑向通風循環，其內部熱量的排散仍然僅靠傳導方式傳至轉子表面，散熱性能達不到理想要求。其次，現有技術的轉子通常采用單阻尼回路，抗干擾能力差，在使用外界線網供電勵磁時，由于電壓、電容波動大而容易發生干擾。特別是出現陣發性非正常運行狀態時，發電機不能迅速恢復系統的穩定，影響本機的生產供電質量。

(5)目前的無刷勵磁系統，通常采用低極數發電機，磁極數僅為4極、6極或8極。因此，產生的勵磁電流頻率低、電壓極變率高，導致主發電機的發電質量差。其次，整流機構一般采用由正盤、負盤及中間絕緣隔板組成的雙面安裝結構，整流效果差，結構不緊湊。另外，現有的勵磁系統中多缺乏有效的冷卻措施，常常因受溫升影響導致穩定性不好，不能保證勵磁系統正常的運行狀態，甚至引發故障。