節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯（1），轉(zhuǎn)子中心轉(zhuǎn)軸（2），轉(zhuǎn)子大槽（3）和轉(zhuǎn)子小槽（4），轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼（5），永磁體磁鋼槽（6）以及隔磁磁橋（7），在轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼槽（6）內(nèi)安裝有永磁體磁鋼（5），永磁體磁鋼槽（6）的結(jié)構(gòu)為一字形，構(gòu)成轉(zhuǎn)子88極的V型磁鋼；永磁體磁鋼（5）之間設(shè)有隔磁磁橋（7），轉(zhuǎn)子大槽（3）的結(jié)構(gòu)為閉口三角形槽，轉(zhuǎn)子小槽（4）的結(jié)構(gòu)為開口三角形槽，兩者數(shù)量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上。
【專利說明】
節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)中水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)是一種單位容量投資較低、水資源相對(duì)豐富、運(yùn)行成本低的高效節(jié)能電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的鼠籠條主要用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子中內(nèi)置磁鋼。對(duì)于中小型發(fā)電機(jī)帶重載工況，轉(zhuǎn)子鼠籠條通常會(huì)選擇趨膚效應(yīng)較強(qiáng)的深槽籠型和雙籠型，使電機(jī)在剛剛轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)增大，從而增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小起動(dòng)電流;在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小到正常值，使其具有較高的效率。
[0003]這樣設(shè)計(jì)的電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)子漏抗大，深槽籠型和雙籠型占用了轉(zhuǎn)子大量的空間，不利于電機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生產(chǎn)加工，電機(jī)面臨很大的工藝問題，增加了生產(chǎn)成本，在電機(jī)節(jié)材、性能優(yōu)化和工作特性方面，尚存在缺陷。
[0004]目前，在英國有關(guān)研究中有簡短報(bào)道提出大小槽匹配設(shè)計(jì)來改善發(fā)電機(jī)性能，但無深入分析，國內(nèi)文獻(xiàn)中未見相關(guān)研究，本發(fā)明通過細(xì)致研究，提出的大小槽匹配設(shè)計(jì)與英國大小槽配合結(jié)構(gòu)不同，在原理樣機(jī)上采用上述結(jié)構(gòu)效果顯著。
[0005]中國專利CN103840621，名稱為一種大型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)凸形磁極線圈的制作方法，提出了一種絕緣可靠，制造安裝簡便，散熱效果良好，改善轉(zhuǎn)子冷卻條件，有利于提高發(fā)電機(jī)功率密度的大型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的凸形磁極線圈的制作方法的思路；中國專利CN103368301A，名稱為一種大型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛的固定方法，提出了一種大型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛的固定結(jié)構(gòu)，其電機(jī)的結(jié)構(gòu)與本專利有明顯差異，并且在上述專利也未提到大小槽匹配設(shè)計(jì)。
[0006]燈泡貫流式機(jī)組低水頭、大流量的特點(diǎn)，使機(jī)組運(yùn)行工況受水頭、流速、流場(chǎng)的影響比較敏感，由于黃河河段水情變化的不確定性以及流域汛期的雜物，這就使電站機(jī)組的無規(guī)則振動(dòng)表現(xiàn)比較明顯，與常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)相比，燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)受水流和燈泡比的限制，發(fā)電機(jī)外徑小、電磁負(fù)荷高、機(jī)組轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)子直徑小、散熱條件差，導(dǎo)致很多電站其燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子溫度偏高或超出規(guī)范要求，不利于機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。深槽籠型和雙籠型占用了轉(zhuǎn)子大量的空間，不利于電機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生產(chǎn)加工，電機(jī)面臨很大的工藝問題，增加了生產(chǎn)成本，在電機(jī)節(jié)材、性能優(yōu)化和工作特性方面，尚存在缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種是節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0008]本實(shí)用新型是節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯I，轉(zhuǎn)子中心轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)子大槽3和轉(zhuǎn)子小槽4，轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼5，永磁體磁鋼槽6以及隔磁磁橋7，在轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼槽6內(nèi)安裝有永磁體磁鋼5，永磁體磁鋼槽6的結(jié)構(gòu)為一字形，構(gòu)成轉(zhuǎn)子88極的V型磁鋼;永磁體磁鋼5之間設(shè)有隔磁磁橋7，轉(zhuǎn)子大槽3的結(jié)構(gòu)為閉口三角形槽，轉(zhuǎn)子小槽4的結(jié)構(gòu)為開口三角形槽，兩者數(shù)量相同，槽型方向相反，均勾分布在轉(zhuǎn)子圓周上。
[0009]本實(shí)用新型的有益之處為:不僅提高了燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的散熱面積，而且有效地抑制了諧波轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而減小了水力振動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)以及電磁振動(dòng)，降低鐵損耗。尤其將主要用于帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鼠籠條替換為大小槽匹配設(shè)計(jì)，減小了齒槽效應(yīng)，增大了轉(zhuǎn)子的有效利用面積，使電機(jī)效率提高、功率因數(shù)增大、最大轉(zhuǎn)矩增加，為轉(zhuǎn)子齒、軛節(jié)省空間，可以對(duì)電機(jī)整體尺寸進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法能得以實(shí)現(xiàn)，改善電機(jī)的工作特性。
【附圖說明】
[0010]圖1本發(fā)明燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，圖2本發(fā)明燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)樣機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖3本發(fā)明燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)樣機(jī)局部結(jié)構(gòu)示意圖，附圖標(biāo)記及對(duì)應(yīng)名稱為:轉(zhuǎn)子鐵芯I，轉(zhuǎn)子中心轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)子大槽3，轉(zhuǎn)子小槽4，永磁體磁鋼5，永磁體磁鋼槽6，隔磁磁橋7。
【具體實(shí)施方式】
[0011]燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)熱問題一直比較嚴(yán)重，本實(shí)用新型在用狀態(tài)分量法分析燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，用有限元的方法對(duì)轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析，提高了動(dòng)態(tài)過程轉(zhuǎn)子溫度的散熱面積，解決了燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)熱的關(guān)鍵問題。
[0012]如圖1所示，本實(shí)用新型是節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯I，轉(zhuǎn)子中心轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)子大槽3和轉(zhuǎn)子小槽4，轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼5，永磁體磁鋼槽6以及隔磁磁橋7，在轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼槽6內(nèi)安裝有永磁體磁鋼5，永磁體磁鋼槽6的結(jié)構(gòu)為一字形，構(gòu)成轉(zhuǎn)子88極的V型磁鋼;永磁體磁鋼5之間設(shè)有隔磁磁橋7，轉(zhuǎn)子大槽3的結(jié)構(gòu)為閉口三角形槽，轉(zhuǎn)子小槽4的結(jié)構(gòu)為開口三角形槽，兩者數(shù)量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上。
[0013]如圖1所示，轉(zhuǎn)子大槽3的高度和轉(zhuǎn)子的半徑的比例滿足0.1?0.3。
[0014]如圖1所示，永磁體磁鋼槽6的幾何中心點(diǎn)到轉(zhuǎn)子中心的距離與轉(zhuǎn)子半徑的比例滿足0.4?0.5。
[0015]如圖1所示，轉(zhuǎn)子大槽3和轉(zhuǎn)子小槽4內(nèi)放置單根鑄銅或者鑄鋁導(dǎo)體。
[0016]轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼5和永磁體磁鋼槽6之間采用過盈配合。
[0017]實(shí)施例:如圖1所示，轉(zhuǎn)子大槽3為閉口三角形槽，轉(zhuǎn)子小槽4為開口三角形槽，各為231個(gè)，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上，大槽、小槽內(nèi)放置單根鑄鋁導(dǎo)體;大槽3的高度和轉(zhuǎn)子的半徑的比例為0.21，磁體磁鋼槽6的幾何中心點(diǎn)到轉(zhuǎn)子中心的距離與轉(zhuǎn)子半徑的比例為0.44。
[0018]在轉(zhuǎn)子沖片上沖有88個(gè)“一字形”永磁體磁鋼槽6，永磁體磁鋼5放置于永磁體磁鋼槽6內(nèi)，構(gòu)成轉(zhuǎn)子88極的V型磁鋼，磁極結(jié)構(gòu)為表貼式，每一個(gè)“一字形”永磁體磁鋼充磁方向一致構(gòu)成一個(gè)極，與另外相鄰的“一字形”永磁體磁鋼充磁方向相反;永磁體磁鋼5和永磁體磁鋼槽6采用過盈配合;永磁體磁鋼5之間設(shè)有隔磁磁橋7，轉(zhuǎn)子中心為轉(zhuǎn)子中心軸2，轉(zhuǎn)子鐵芯I由冷乳硅鋼片疊壓而成。
[0019]通過采用大小三角形阻尼繞組之間的配合使得阻尼繞組之間磁阻分布均勻，并且在燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)正常工作定轉(zhuǎn)子之間磁力線相互耦合時(shí)有一定的傾斜角度，使得電機(jī)在起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更加平緩。
[0020]通過合理采用大小三角形阻尼繞組，有效的降低阻尼繞組的截面積，從而大大減少阻尼繞組材料的使用。
[0021]大小槽配合的三角形形狀，工藝性更好，對(duì)加工儀器的要求更低，更容易實(shí)現(xiàn)，使電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過稱中磁極的徑向位置絕對(duì)固定，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)或偏移，磁場(chǎng)穩(wěn)定，從而使得電機(jī)性能更加穩(wěn)定。
[0022]轉(zhuǎn)子上有磁鋼槽孔，槽孔之間留有漏磁磁路，軛部為主磁路，永磁體磁鋼插入轉(zhuǎn)子鐵芯槽孔內(nèi)；轉(zhuǎn)子采用內(nèi)置徑向式磁路結(jié)構(gòu)時(shí)的隔磁磁橋，隔磁磁橋尺寸分布合理，減小了漏磁系數(shù)，提高電機(jī)的功率密度。
[0023]如圖1、圖2、圖3所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子為88極，磁極結(jié)構(gòu)為內(nèi)置式。通過計(jì)算分析，合理設(shè)計(jì)V型磁鋼之間以及與大小槽相互之間的位置，達(dá)到較好的匹配效果，使隔磁橋的尺寸既能滿足空載漏磁系數(shù)的要求，又有足夠的強(qiáng)度，能夠充分利用轉(zhuǎn)子空間結(jié)構(gòu)，減少制造加工方面的困難，提高電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，降低電機(jī)制造成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯(I)，轉(zhuǎn)子中心轉(zhuǎn)軸(2)，轉(zhuǎn)子大槽(3)和轉(zhuǎn)子小槽(4)，轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼(5)，永磁體磁鋼槽(6)以及隔磁磁橋(7 )，其特征在于在轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼槽(6 )內(nèi)安裝有永磁體磁鋼(5 )，永磁體磁鋼槽(6 )的結(jié)構(gòu)為一字形，構(gòu)成轉(zhuǎn)子8 8極的V型磁鋼;永磁體磁鋼(5 )之間設(shè)有隔磁磁橋(7 )，轉(zhuǎn)子大槽(3)的結(jié)構(gòu)為閉口三角形槽，轉(zhuǎn)子小槽(4)的結(jié)構(gòu)為開口三角形槽，兩者數(shù)量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子大槽(3)的高度和轉(zhuǎn)子的半徑的比例滿足0.1?0.3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于永磁體磁鋼槽(6)的幾何中心點(diǎn)到轉(zhuǎn)子中心的距離與轉(zhuǎn)子半徑的比例滿足0.4?0.5。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子大槽(3)和轉(zhuǎn)子小槽(4)內(nèi)放置單根鑄銅或者鑄鋁導(dǎo)體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼(5)和永磁體磁鋼槽(6)之間采用過盈配合。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK205544674SQ201620337169
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】宋厚彬
【申請(qǐng)人】蘭州理工大學(xué)