V形槽发电机定子铁心结构制造技术

本发明专利技术公开一种V形槽发电机定子铁心结构，定子铁心的齿头表面(1)有V形结构的凹槽(2),V形结构的凹槽(2)的两侧为与定子铁心内圆(3)重合的圆弧面(4)。本发明专利技术能够改变定子槽内磁力线的分布，使谐波强度有所降低，达到降低谐波损耗的效果，同时，V形的结构能够降低通风涡流损耗、降低风阻，达到降低发电机杂耗、提高效率，提高发电机性能指标、提高可靠性的目的。

【技术实现步骤摘要】
V形槽发电机定子铁心结构
：本专利技术涉及一种V形槽发电机定子铁心结构。
技术介绍
：发电机定子铁心需开槽镶嵌定子绕组，由于定子铁心齿导磁性良好而槽内部件导磁性差，使原正弦分布的气隙磁场附加了有害的脉动分量，脉动分量在发电机转子表面产生附加损耗，是发电机转子附加损耗的重要成分；该现象既产生损耗，使发电机效率下降，也使得转子表面发热增加甚至引起局部过热，影响发电机出力和降低绝缘寿命；脉动分量引发的附加损耗与发电机额定转速、定子槽数、气隙尺寸等关键参数相关，而这些关键参数往往由发电机总体设计决定，关系到发电机技术参数的优劣，使得发电机技术参数与脉动分量引发的附加损耗是一组难调和的矛盾：以大型汽轮发电机的设计为例，特别是定子槽数较少的电磁方案，脉动分量引发的附加损耗超出预期，降低了发电机的效率，而采取增加定子槽数或增大气隙尺寸的技术方案，虽然可以降低脉动分量的损耗，但却增加了制造成本或增大励磁损耗，也改变了发电机的性能参数。针对该问题，在中小型电机上往往采用磁性槽楔，磁性槽楔可以增加定子槽口部位的导磁性能，来降低气隙脉动分量的幅值、降低脉动分量产生的损耗。但磁性槽楔技术也存在不足：首先，虽然磁性槽楔能降低气隙磁场中脉动分量的幅值，但是却增加了漏磁分量，引起其他附加损耗和降低发电机电气性能，故在磁性槽楔磁导率的选择必须权衡该问题，否则难以达到预期效果；其次，磁性槽楔的选材及制造技术尚不成熟，实际应用后存在达不到预期效果的风险，而且磁性槽楔在转子磁拉力作用引发的交变应力作用下易出现机械疲劳，甚至出现脱落导致损坏发电机内堂事故；特别是在大型汽轮发电机方面，磁拉力作用问题更加突出，以至于目前仍然没有应用磁性槽楔技术；最后，虽然大型汽轮发电机电磁负荷非常高，结构十分紧凑，但是受通风冷却能力限制，降低附加损耗对提高发电机的性能指标尤为重要，但可靠性等问题限制了磁性槽楔技术的运用，使得通过使用磁性槽楔技术改善大型汽轮发电机附加损耗难以突破。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种V形槽发电机定子铁心结构，能够达到改善气隙磁场的分布，降低气隙脉动分量的幅值、降低脉动分量损耗的目的，能够应用在大型汽轮发电机上，降低杂散损耗，不会带来使用磁性槽楔的安全隐患，能够降低发电机的损耗、降低温升，提高发电机效率，延长发电机使用寿命。本专利技术的技术方案为：一种V形槽发电机定子铁心结构，定子铁心的齿头表面(1)有V形结构的凹槽(2),V形结构的凹槽(2)的两侧为与定子铁心内圆(3)重合的圆弧面(4)。技术效果：本技术方案在定子齿头部位设置了V形结构的凹槽，该V形结构的凹槽使齿头中心部位缺失部分导磁材料，增加了该位置的磁阻，迫使该处部分磁力线分流到齿头两侧部位，造成齿头两侧部位的磁力线饱和程度提高，齿头两侧部位的磁力线饱和程度提高则会改变定子槽内磁力线的分布，使定子槽内磁通量的增加；所以在定子齿头部位设置了V形结构的凹槽之后，定子齿头部位、定子槽口部位以及对应的气隙的磁通分布会发生变化，即原本一个完整的齿头磁通波峰分布会分裂成两个磁通波峰分布，一定程度上起到增加定子齿槽数量的效果，在定子槽内磁通量增加的作用下，齿头部位的磁通波峰与定子槽内磁通波谷的比值也会降低，即谐波强度有所降低，同样也达到降低谐波损耗的效果；而V形结构的凹槽的两侧是与定子铁心内圆重合的圆弧面，能够与转子表面之间形成均匀的气隙，也能够与铁心滑板形成面接触，降低压强，满足抽插转子支持力的要求，避免压坏定子铁心内表面；同时，V形的结构能够使从定子通风沟内流入气隙的冷却气体得到较好的扩散，也能够使从气隙进入定子铁心通风沟内的冷却气体得到较好的引导，降低通风涡流损耗、降低风阻，提高发电机通风冷却性能，降低温升、提高效率；在定子齿头部位设置V形结构的凹槽也使原本完整的定子齿头表面变成两个面，宽度变小，使定子齿头表面的涡流损耗有所降低；所以本专利技术技术方案达到了采用磁性槽楔降低气隙脉动分量的幅值、降低脉动分量损耗的效果，且没有带来增加漏磁通分量的弊端，也没有磁性槽楔脱落损坏的故障隐患，特别适用于大型汽轮发电机，特别是水内冷的大容量或超大容量汽轮发电机、核电发电机，达到降低发电机杂耗、提高效率，提高发电机性能指标、提高可靠性的目的。附图说明：图1为本专利技术示意图。图2为以往技术定子齿头结构磁通脉动及气隙磁力线分布示意图。图3为本专利技术技术方案气隙磁通脉动及磁力线分布示意图。图4为本专利技术与以往技术气隙磁密波动变化趋势对比示意图。具体实施方式：以往技术的定子铁心的齿头全部表面是与定子铁心内圆重合的圆弧面，与转子表面之间形成均匀的气隙，也能够与铁心滑板形成面接触，降低压强，满足支撑抽插转子支持力的要求，避免压坏定子铁心内表面；由于定子铁心是由导磁性能很好的硅钢片构成，而定子槽内的定子线棒及定子槽楔都是非磁性材料，定子磁通会集中在定子齿内通过，而在定子槽内通过的数量减少，使原本均匀分布的定子磁通形成随定子齿、槽的分布规律变化的磁通，如图2所示，穿过气隙及转子表面，转子相对于定子旋转就会切割脉动磁通产生涡流，产生损耗并发热；根据计算及定性分析，该损耗的大小取决于脉动谐波强度，即取决于定子齿头的宽度与气隙值的比值，定子齿头的宽度与气隙值的比值越大则脉动谐波强度越高、损耗越大，气隙值由发电机电磁设计及机械结构决定，增大气隙值虽然可以减小杂散损耗，但也会加大励磁损耗，使发电机效率下降，温升提高，甚至无法满足最大出力要求；减小定子齿头的宽度只能采取增加定子槽数方法，但定子槽数也是取决于发电机的电磁设计方案，对于一种特定的冷却方式的发电机，在一定的电气性能参数要求下，其定子槽数就是一个确定的数值，不能随意变动，所以定子齿头的宽度就基本是确定的数值；虽然可以采用增加并联支路数的方法来增加定子槽数达到减小定子齿头宽度的目的，但该做法会增加定子线棒主绝缘的用量，降低定子内膛有效利用率，带来的损耗的增加会抵消杂耗的降低，达不到预期目的；增加的定子线棒数量也使制造成本大幅度增加，所以除非是出于增加散热表面积的目的通常不会采用这种做法；本技术方案如图1所示，定子铁心的齿头表面1有V形结构的凹槽2,V形结构的凹槽2的两侧为与定子铁心内圆3重合的圆弧面4；该V形结构的凹槽2使齿头中心部位缺失部分导磁材料，增加了该位置的磁阻，迫使该处部分磁力线分流到齿头两侧部位，造成齿头两侧部位的磁力线饱和程度提高，齿头两侧部位的磁力线饱和程度提高则会改变定子槽内磁力线的分布，使定子槽内磁通量的增加；所以在定子齿头部位设置了V形结构的凹槽2之后，定子齿头部位、定子槽口部位以及对应的气隙的磁通分布会发生变化，如图3所示，即原本一个完整的齿头磁通波峰分布会分裂成两个磁通波峰分布，一定程度上起到增加定子齿槽数量的效果，在定子槽内磁通量增加的作用下，齿头部位的磁通波峰与定子槽内磁通波谷的比值也会降低，即谐波强度有所降低，同样也达到降低谐波损耗的效果；而V形结构的凹槽2的两侧是与定子铁心内圆重合的圆弧面，能够与转子表面之间形成均匀的气隙，也能够与铁心滑板形成面接触，降低压强，满足支撑抽插转子支持力的要求，避免压坏定子铁心内表面；同时，V形的结构能够使从定子通风沟内流入气隙的冷却气体得到较好的扩散，也能够使从气隙进入定子铁心通风沟内的冷却气体得到较好的引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种V形槽发电机定子铁心结构，其特征是：定子铁心的齿头表面(1)有V形结构的凹槽(2),V形结构的凹槽(2)的两侧为与定子铁心内圆(3)重合的圆弧面(4)。

【技术特征摘要】
1.一种V形槽发电机定子铁心结构，其特征是：定子铁心的齿头表面(1)有V形结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鸿浩，梁洪涛，赵永昌，陈景易，李金香，安志华，胡刚，丁大鹏，吴威，白洁，李士龙，刘平超，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23