專利名稱：用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)系到旋轉(zhuǎn)機(jī)器的領(lǐng)域。本發(fā)明涉及按權(quán)利要求1前序部 分所述的用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
從EP-A1-0 652 623已知一種用于渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中設(shè)置 在繞組溝槽中的導(dǎo)體元件構(gòu)成為中空導(dǎo)體并通過氣態(tài)的冷卻介質(zhì)得 到冷卻，此冷卻介質(zhì)通過導(dǎo)體元件的內(nèi)部通道流動(dòng)。在繞組溝槽的底 部成形了底槽，通過此底槽供應(yīng)冷卻介質(zhì)，并且冷卻介質(zhì)從該處沿徑 向朝上被供入到單個(gè)導(dǎo)體元件的冷卻通道中。
在導(dǎo)體元件的堆垛下面設(shè)置有波形彈簧，此波形彈簧把導(dǎo)體元件 的堆垛從下面壓向槽楔，此槽楔從上方將繞組溝槽封閉。
在EP-A1-1 455 433中描述了渦輪發(fā)電機(jī)的 一種類似構(gòu)造的轉(zhuǎn)子，
分成交替設(shè)置的、彼此重疊的、一在流:方面相互隔開的通道節(jié)段:這
些通道節(jié)段在端部上用由底槽帶過來的冷卻介質(zhì)來加載，此冷卻介質(zhì) 在流經(jīng)通道節(jié)段后分別沿徑向朝外導(dǎo)出。這種被稱為"前流"(Forward Flow)的冷卻方案的特征在于，單個(gè)點(diǎn)上的冷卻介質(zhì)被交替地供入到 導(dǎo)體元件的兩個(gè)冷卻通道中.。
值得向往的是，即使在所描述的"前流"冷卻中也在繞組溝槽中在 導(dǎo)體元件下面安置波形彈簧，此波形彈簧將繞組沿徑向朝外推壓并確 保繞組(即繞組溝槽中的內(nèi)含物體)在所有的操作狀態(tài)下都被擠壓在 一起。在此，使用彈簧尤其具有以下優(yōu)點(diǎn)
能夠容忍繞組溝槽中的元件(導(dǎo)體元件、絕緣體等)的幾何尺寸
(高度)上相當(dāng)大的偏差。
不必與所有上方組包(Packungen)的厚度相匹配，因而節(jié)省成 本和時(shí)間。
所有上方導(dǎo)體元件或多或少都處于相同的半徑上。因此從上方組 包到繞組頭的絕緣體具有連續(xù)的過渡。
繞組溝槽中的內(nèi)含物體的壓縮確保了單個(gè)線圈之間只有微小的或根本沒有相對運(yùn)動(dòng)，因此可避免線圏或接地件之間的短路危險(xiǎn)。
但在"前流"冷卻時(shí)，應(yīng)用位于導(dǎo)體元件下面的彈簧會(huì)碰到這樣的
困難由于導(dǎo)體元件的重量較大，彈簧的彈力必須非常大。但如果彈 簧直接設(shè)置在導(dǎo)體元件的堆垛下面，則這是不可能的，因?yàn)槭冀K都只
置很短的彈簧節(jié)段，所以所有彈簧節(jié)段加起來的總長也只是繞組溝槽 總長的一小部分。這個(gè)比例關(guān)系還會(huì)進(jìn)一步惡化，因?yàn)檫€必須確保彈 簧的爬行路徑，因此有效的軸向彈簧長度小于溝槽總長的50%。
此外還不利的是，每個(gè)繞組溝槽都必須提供和裝配許多單個(gè)的彈 簧，這導(dǎo)致每個(gè)轉(zhuǎn)子具有數(shù)百個(gè)彈簧元件。
雖然還可以考慮，通過增加材料厚度來擴(kuò)大彈力。但是，目前使 用的這種厚度的彈簧在計(jì)算得出的負(fù)載方面幾乎已經(jīng)達(dá)到了屈服極 限，增加材料厚度也會(huì)增大負(fù)載。
這個(gè)問題不僅在"前流"冷卻時(shí)存在，而且還在具有徑向冷卻的轉(zhuǎn) 子中存在，其中冷卻介質(zhì)沿著軸線以周期性的間隔在徑向冷卻通道中 被發(fā)送通過繞組，此冷卻介質(zhì)通過軸向的底槽帶來，此底槽在繞組溝 槽的底部中成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種轉(zhuǎn)子，其一方面配有冷卻器，此冷卻
S:另一方面利用了繞、組溝槽的通過P彈簧預(yù)緊的內(nèi)含物:"優(yōu)點(diǎn)。， 此目的通過權(quán)利要求1的整個(gè)特征得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的核心在于， 波形彈簧被設(shè)置在底槽的底部上并以其彈力通過設(shè)置在底槽中的軸
向型材作用在位于其上的導(dǎo)體元件上。因?yàn)閺椈刹辉僭O(shè)置在底槽和待 冷卻的導(dǎo)體元件之間，因此它們無須顧及用于冷卻介質(zhì)的進(jìn)入孔并因 此可以以較大的軸向長度制成和使用。到進(jìn)入孔的過渡是通過型材頂 面上的相應(yīng)構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)的，而型材的底面則可沿軸向連續(xù)地構(gòu)成，彈 簧貼靠在此底面上。
這也尤其適用于下述情況，即，導(dǎo)體元件在內(nèi)部具有軸向的冷卻 通道，這些冷卻通道被劃分成單個(gè)的、在流動(dòng)方面相互隔開的軸向的 通道節(jié)段，這些通道節(jié)段被所供應(yīng)的冷卻介質(zhì)穿流，此冷卻介質(zhì)分別在一端進(jìn)入通道節(jié)段中并在另一端從通道節(jié)段中被再度排出，并且導(dǎo) 體元件分別具有并排的、獨(dú)立的、被交替地劃分成重疊的通道節(jié)段的 冷卻通道。
按本發(fā)明的 一 種構(gòu)造方案，型材構(gòu)成為封閉的四角形的中空型材。
另 一構(gòu)造方案的特征在于，型材通過在徑向上延伸的中間壁板被 劃分為兩個(gè)腔室，通過所述腔室來給導(dǎo)體元件的不同的冷卻通道供給 冷卻介質(zhì)。
型材優(yōu)選在橫截面中在很大程度上填滿底槽。
按本發(fā)明的改進(jìn)方案，底槽具有矩形的橫截面。這一點(diǎn)尤其指下
述情況，即，如在開文所述EP-A1-0 652 623的圖3中一樣，導(dǎo)體元 件的堆垛支承在位于底槽上方的絕緣條上。
另一改進(jìn)方案的特征在于，底槽具有朝下變細(xì)的梯形橫截面。由 此可減少機(jī)械應(yīng)力在轉(zhuǎn)子齒中的集中。
但還可能的是，型材構(gòu)成為雙T型材，因此在型材方面可節(jié)省材料。
型材可由電絕緣的材料構(gòu)成。那么它便不是繞組的 一 部分。
型材當(dāng)然也可由金屬構(gòu)成，那么按照在繞組溝槽中絕緣體的構(gòu) 造，此型材是繞組的一部分。
型材尤其可由鋁構(gòu)成并被擠壓成型。就此，公知且成本劃算的制 造方法很合適。
但型材也可由銅或其它具有良好導(dǎo)電能力的材料構(gòu)成。
如果導(dǎo)電的型材不應(yīng)該是繞組的 一部分，則此型材位于絕緣體的 外部，此絕緣體包圍著繞組溝槽中的導(dǎo)體元件。
在另外的情況下，型材被絕緣體一起包圍。


下面結(jié)合附圖借助實(shí)施例詳細(xì)地闡述了本發(fā)明。其中
其具有矩形的底槽和矩形的中空^材；'' 9'八
圖2以兩個(gè)分視圖示出了按本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的另外兩個(gè)實(shí)施例，其 具有梯形的底槽，其中在一種情況下(圖2a)中應(yīng)用了雙T型材，在 另一種情況下(圖2b)中應(yīng)用了四角形的中空型材；以及圖3以兩個(gè)分視圖示出了按本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的另外兩個(gè)實(shí)施例，其 具有梯形的底槽和由中間壁板分開的四角形中空型材，其中在一種情 況下(圖3a)導(dǎo)體元件的絕緣體沒有包圍著此型材，在另一種情況下 (圖3b)包圍著此中空型材u
具體實(shí)施例方式
溝槽，其具有矩形的底槽和矩形的中空型材。轉(zhuǎn)子10以通常的方式 具有圓柱形的轉(zhuǎn)子體11,此轉(zhuǎn)子體11圍繞未示出的機(jī)器軸可旋轉(zhuǎn)地 得到支承并同心地被(同樣未示出的)定子包圍。
徑向的繞組溝槽12在轉(zhuǎn)子10的圓周上分布地成形在轉(zhuǎn)子體11 中，繞組溝槽12容納著轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組由單個(gè)的、棒狀的、在 軸向上延伸的導(dǎo)體元件14構(gòu)成。導(dǎo)體元件14多個(gè)重疊地設(shè)置在繞組 溝槽12中并在很大程度上填滿繞組溝槽。它們被絕緣體18包圍，絕 緣體18使得導(dǎo)體元件18或繞組與轉(zhuǎn)子體11電絕緣。繞組溝槽12在 上方通過槽楔19封閉，在槽楔19和上方的導(dǎo)體元件14之間設(shè)置有 中間層20。
在圖1的實(shí)施例中，如同在前述文獻(xiàn)EP-A1-1 455 433中所描述 的一樣，每個(gè)導(dǎo)體元件14在內(nèi)部都具有一對平行并排地在軸向上延 伸的冷卻通道15a和15b,它們;陂劃分成單個(gè)的、在軸向上依次安置 的、在流動(dòng)方面相互隔開的軸向的通道節(jié)^殳，冷卻介質(zhì)通過這些通道 節(jié)段流動(dòng)。兩個(gè)冷卻通道15a和15b的單個(gè)通道節(jié)段在此設(shè)置得相互 錯(cuò)開且重疊。
從下面通過在繞組溝槽12的底部中成形的底槽13供應(yīng)的冷卻介 質(zhì)例如空氣通過相應(yīng)的進(jìn)入孔在通道節(jié)4殳的一端進(jìn)入、流過該通道節(jié) 段并在該通道節(jié)段的另一端朝上并通過槽楔導(dǎo)向外部朝外。
導(dǎo)體元件14的堆垛從下面通過彈力壓向槽楔19。此彈力由波形 彈簧17產(chǎn)生，此波形彈簧17設(shè)置在導(dǎo)體元件14的下方。在此新穎 的是，波形彈簧17不再直接或通過中間層作用在最下面的導(dǎo)體元件 14上，而是通過安置到底槽13中的型材16起作用，此型材16實(shí)際 上完全填滿底槽13。在圖l的實(shí)施例中，底槽13并且相應(yīng)地型材16 具有矩形的橫截面。此型材16設(shè)計(jì)成壁厚均勻的中空型材并通過中 間壁板25被分成兩個(gè)腔室26a和26b。左腔室26a分配給左邊的冷卻通道15a，用來供應(yīng)冷卻介質(zhì)，右腔室26b則相應(yīng)地分配給右邊的冷 卻通道15b。此型材16可以是擠壓成形的的鋁型材。但它也可由其它 的金屬例如銅制成，或由機(jī)械穩(wěn)定、電絕緣的材料制成。如果型材16 由導(dǎo)電良好的材料構(gòu)成，則它可作為導(dǎo)體元件一起被并入到轉(zhuǎn)子繞組 中。這是指圖1的情況，其中導(dǎo)體元件14的絕緣體18將底槽13中 的型材16—起包圍。
波形彈簧17設(shè)置在底槽13的底部上并利用它的彈力通過中間連 接的型材16作用在導(dǎo)體元件14的堆垛上。因?yàn)樾筒?6只是在頂面 上必須在設(shè)有用于通道節(jié)段的進(jìn)入孔的位置上具有凹槽，所以型材16 的底面可連續(xù)地構(gòu)成。相應(yīng)地，波形彈簧17可在型材的底面上連續(xù) 地構(gòu)成，因此繞組溝槽12或底槽13的軸向長度幾乎可全部用來產(chǎn)生 彈力。在圖1中，中間層21直接設(shè)置在型材16的下方，此中間層21 被絕緣層8—起包圍著。波形彈簧17位于它下面。
借助圖1可看到，底槽13中的用于冷卻介質(zhì)流的橫截面積通過 安置具有壁厚的型材16而被縮小。此縮小例如可以計(jì)為約30%。為 了在此實(shí)現(xiàn)平衡，要么加寬底槽13，要么得到一個(gè)朝下變細(xì)的梯形橫 截面，如同在圖2和3的實(shí)施例中所示的一樣。
圖2在兩個(gè)分視圖2a和2b中示出了按本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的另外兩個(gè) 實(shí)施例，其具有梯形的底槽13，，其中在一種情況下(圖2a)中應(yīng)用 了雙T型材作為型材22;在另一種情況下(圖2b)中應(yīng)用了簡單的、 無中間壁板的四角形中空型材作為型材23。在這兩種情況下，型材 22或23都沒有被絕緣體包圍。在圖2a的情況下，彈力只通過型材 22的中間梁進(jìn)行傳遞，在圖2b的情況下，只通過外壁板進(jìn)行傳遞。 在這兩種情況下，可供使用的流動(dòng)橫截面縮小得沒有像在分別具有 (額外的)中間壁板25的圖1實(shí)施例或圖3實(shí)施例中那么歷害。
在圖3所示的實(shí)施例中與圖1相似地將具有分割性的中間壁板的 四角形型材24安置到梯形底槽13 ，中并使其在橫截面中與它相匹配。 在圖3a中，型材24沒有(像圖2中一樣)被絕緣體18 —起包圍。 相反，在圖3b中，型材24被絕緣體18—起包圍。
安置到底槽13或13，中的型材16、 22、 23、 24的主要功能是， 把徑向指向的彈力從波形彈簧17傳遞到最下面的導(dǎo)體元件14上。作
8附圖標(biāo)記清單
10轉(zhuǎn)子
11轉(zhuǎn)子體
12繞組溝槽
13、 13,底槽
14導(dǎo)體元件
15冷卻通道
16型材
17波形彈簧
18絕緣體
19槽楔
20、 21中間層
22、 23、 24型材
25中間壁板
26a、 b腔室
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(10)，所述轉(zhuǎn)子(10)包括圓柱形的轉(zhuǎn)子體(11)，所述轉(zhuǎn)子體(11)具有在圓周上分布設(shè)置的沿軸向的繞組溝槽(12)，在所述繞組溝槽(12)中設(shè)置了在軸向方向上延伸的導(dǎo)體元件(14)，其中將冷卻介質(zhì)沿著軸線以周期性的間隔從設(shè)置在所述繞組溝槽(12)的底部處的底槽(13、13’)供應(yīng)給所述導(dǎo)體元件(14)，并且在所述導(dǎo)體元件(14)的下方設(shè)置了波形彈簧(17)，所述波形彈簧(17)分別把繞組溝槽(12)的導(dǎo)體元件(14)壓向一個(gè)在上方將所述繞組溝槽(12)封閉的槽楔(19)，其特征在于，所述波形彈簧(17)設(shè)置在所述底槽(13、13’)的底部上并以其彈力通過設(shè)置在所述底槽(13、13’)中的軸向型材(16、22、...、24)作用在位于其上的導(dǎo)體元件(14)上。
2. 按權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述導(dǎo)體元件(14)在內(nèi)部具有軸向的冷卻通道(15a、 b),所述冷卻通道(15a、 b)被劃分成單個(gè)的、在流動(dòng)方面相互隔開的軸向的通道節(jié)段，所述通道節(jié)段被所供應(yīng)的冷卻介質(zhì)穿流，所述冷卻介質(zhì)分別在一端進(jìn)入所述通道節(jié)段中并在另一端從所述通道節(jié)段中被再度排出，并且所述導(dǎo)體元件(14)分別具有并排的、獨(dú)立的、被交替地劃分成重疊的通道節(jié)段的冷卻通道(15a、 b)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材U6、23、 24)構(gòu)成為封閉的四角形的中空型材。
4. 按權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材U6、 23、24 )通過在徑向上延伸的中間壁板(25 )被劃分為兩個(gè)腔室(26a、 b )，并且通過所述腔室(26a、 b)來給所述導(dǎo)體元件(14)的不同的冷卻通道(15a、 b)供給冷卻介質(zhì)。
5. 按權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材U6、23、 24)在橫截面中在很大程度上填滿所述底槽(13、 13，)。
6. 按權(quán)利要求3至5之任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述底槽(13)具有矩形的橫截面。
7. 按權(quán)利要求3至5之任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述底槽(13，)具有朝下變細(xì)的梯形橫截面。
8. 按權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材(22)構(gòu)成為雙T型材，
9. 按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材(16、 22..... 24)由電絕緣的材料構(gòu)成。
10. 按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材(16、 22..... 24)由金屬構(gòu)成。
11. 按權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材(16、22..... 24)由鋁構(gòu)成并被沖齊壓成型。
12. 按權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述型材(16、22..... 24)由銅構(gòu)成。
13. 按權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述導(dǎo)體元件(14)在所述繞組溝槽(12)中被絕緣體(18)包圍，并且所述型材(22、 23、 24)位于所述絕緣體(18)的外部。
14. 按權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述導(dǎo)體元件(14)在所述繞組溝槽(12)中被絕緣體(18)包圍，并且所述型材(22、 23、 24)被所述絕緣體(18) —起包圍。
全文摘要
一種用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(10)，此轉(zhuǎn)子包括圓柱形的轉(zhuǎn)子體(11)，此轉(zhuǎn)子體具有在圓周上分布設(shè)置的沿軸向的繞組溝槽(12)，在所述繞組溝槽中設(shè)置了在軸向方向上延伸的導(dǎo)體元件(14)，其中冷卻介質(zhì)沿著軸線以周期性的間隔從設(shè)置在所述繞組溝槽(12)的底部處的底槽(13)供應(yīng)給所述導(dǎo)體元件(14)，并且在所述導(dǎo)體元件(14)的下方設(shè)置了波形彈簧(17)，所述波形彈簧分別把所述繞組溝槽(12)的導(dǎo)體元件(14)壓向一個(gè)在上方把所述繞組溝槽(12)封閉的槽楔(19)。在這種轉(zhuǎn)子中，通過以下方式達(dá)到足夠的彈力，即所述波形彈簧(17)設(shè)置在所述底槽(13)的底部上并以其彈力通過設(shè)置在所述底槽(13)中的軸向型材(16)作用在位于其上的導(dǎo)體元件(14)上。
文檔編號H02K3/04GK101689779SQ200880023205
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者A·J·霍梅斯, B·古格利, J·林德 申請人:阿爾斯托姆科技有限公司