本发明专利技术涉及凸极水轮发电设备技术领域，特别是涉及一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，包括磁极线圈、磁极极靴以及磁极极身；当机组静态时，磁极线圈中心线与磁极极靴垂直，与磁极极身平行；磁极线圈中心线延长线与磁极中心线的交点位于转子中心外径侧；当机组达到额定转速时，磁极线圈中心线与磁极极靴垂直，与磁极极身存在夹角δ；磁极线圈中心线延长线与磁极中心线的交点正好位于转子中心。通过本磁极结构，能解决磁极线圈侧向分力问题。能解决磁极线圈侧向分力问题。能解决磁极线圈侧向分力问题。
【技术实现步骤摘要】
一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构
[0001]本专利技术涉及凸极水轮发电设备
，特别是涉及一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构。
技术介绍
[0002]磁极是电机转动部件的重要组成部分，用于产生磁场进行机电能量转化。电机运行时，磁极随转子旋转，磁极受到较大的离心力，因此磁极需要可靠固定在磁轭上。对于磁极本身而言，其由磁极铁芯、磁极线圈和磁极线圈的固定件等组成。磁极铁芯多由较薄的磁极冲片叠压并由磁极拉紧螺杆把合成一个整体，其外径侧为磁极极靴，其内径侧为磁极极身并带有T尾，磁极T尾与磁轭T尾槽配合，固定在一起。磁极线圈则套装在磁极铁芯上，外侧与磁极极靴部位贴合在一起，磁极线圈随转子转动产生的离心力由磁极极靴部位承担。
[0003]磁极线圈套装在磁极铁芯上，其两侧边与其磁极中心存在一定夹角的情况下，磁极线圈就将受到一定的侧向分力作用，这也是磁极线圈侧向变形的根源。机组设计若采用塔型磁极结构设计，即磁极线圈设计时使其侧边采用向心布置，理论上磁极侧向分力为零。然而在实际生产过程中，发现磁极线圈仍存在较大的侧向变形。经过相关的理论分析和试验研究，发现这是由于磁极极靴在受到磁极线圈作用力的情况下会发生倾斜，导致磁极线圈就不再是向心布置了，即产生了侧向分力，造成磁极线圈发生侧向变形。
[0004]目前对于高转速机组特别是抽水蓄能机组，怎么预防磁极线圈发生过大变形，解决其带来的安全隐患是一个需首要解决的问题。目前常采用的方案为在相邻磁极线圈之间增设极间撑块或者在磁极线圈外侧增设围带。
[0005]例如，现有技术中，提出了公开号为CN213072245U，授权公告日为2021年04月27日的中国技术专利文件，该专利文献所公开的技术方案如下：一种水轮发电机凸极发电机磁极的固定结构，磁极铁芯通过磁轭与支架与轮毂和转轴连成一体，磁极线圈套装在磁极铁芯侧边，并且磁极线圈的侧边和底边通过围带固定，围带通过插接结构和螺栓与磁极铁芯连接，所述磁极线圈与所述围带之间还设置有侧向绝缘垫和底边绝缘垫，磁极线圈底部的绝缘垫与围带内壁之间设置有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件包括带有碟簧帽和调节垫片的碟簧，所述碟簧的弹性方向与磁极线圈在励磁电流的作用下发生热膨胀的膨胀方向对应。
[0006]上述技术方案的目的均在于减少磁极线圈的变形量。但是增加的磁极极间撑块或磁极线圈围带自身将承受磁极线圈的变形所带来的作用力，常常造成其自身安全隐患问题。同时使磁极的结构及生产工艺复杂，并影响磁极本身的散热，磁极后期维护也极大的不方便。
技术实现思路
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，能解决磁极线圈侧向分力问题，从而简化磁极线圈固定结构，达到取消磁极极间撑块或磁极
围带的目的，提高高转速磁极的安全性。磁极极间撑块或磁极围带的取消，也将极大的改善磁极线圈表面的散热问题，后期磁极维护也将变得简单。
[0008]本专利技术是通过采用下述技术方案实现的：一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，包括磁极线圈、磁极极靴以及磁极极身；其特征在于：当机组静态时，磁极线圈中心线与磁极极靴垂直，与磁极极身平行；磁极线圈中心线延长线与磁极中心线的交点位于转子中心外径侧；当机组达到额定转速时，磁极线圈中心线与磁极极靴垂直，与磁极极身存在夹角δ；磁极线圈中心线延长线与磁极中心线的交点正好位于转子中心。
[0009]所述磁极极靴在自身及磁极线圈的离心力作用下绕磁极极靴与磁极极身的结合点旋转，当机组达到额定转速时，磁极极靴的旋转角度a与夹角δ相同。
[0010]所述夹角δ的计算方法为：δ=GL2/2EI其中，G为磁极线圈侧边重量和磁极极靴悬臂重量之和，L为磁极线圈重心至磁极极身垂直距离，E为磁极极靴材料的弹性模量，I为极靴悬臂段截面的惯性矩。
[0011]在计算夹角δ时，还包括对磁极极靴材料的弹性模量E进行修正，修正后的弹性模量E的取值范围为1.8~2.0e5MPa。
[0012]所述磁极线圈顶面与磁极极靴之间采用绝缘托板隔开。
[0013]所述磁极线圈的侧边与磁极极身之间保持有电气距离。
[0014]所述磁极线圈的侧边与磁极极身之间设有绝缘板，所述绝缘板上包覆有毛毡。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果表现在：1、本专利技术中，初始分析时，会使磁极线圈有一个指向磁极中心方向的侧向分力，但随着转子转速的升高，磁极极靴在磁极线圈径向离心力作用下会发生转动，磁极线圈也将随之发生转动，磁极线圈中心线延长线与磁极中心线的交点与转子旋转中心重合，磁极线圈处于一种只承受径向离心力的状态，无侧向离心力，从根本上消除了磁极线圈的外翻力，能解决磁极线圈变形过大的问题。
[0016]2、通过本专利技术的结构设计，磁极线圈无侧向离心力，不再设置极间撑块和磁极围带等磁极线圈固定件。简化了磁极结构，提高磁极整体的安全性。并且可以极大的改善电站后期的磁极维护及检修工作。
[0017]3、由于无需设置磁极线圈固定件，将增大磁极线圈外部的散热面积，提高磁极的热负荷承载能力。
[0018]4、本专利技术中夹角δ与磁极极靴的旋转角度a相同，进一步的，与磁极线圈的重量和磁极极靴的悬臂刚度有关系，该夹角δ能针对不同类型的磁极结构进行适应性调整，使能保证磁极线圈无侧向离心力的效果。
附图说明
[0019]下面将结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，其中：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的连接结构示意图；图3为本专利技术中塔型磁极的磁极线圈侧向变形结果示意图；
图中标记：1、转子中心体，2、磁轭，3、转子中心，4、磁极极靴，5、磁极极身，6、磁极线圈，7、绝缘托板，8、绝缘板，9、磁极极靴与磁极极身的结合点，10、机组静态时的磁极线圈中心线延长线，11、机组达到额定转速时的磁极线圈中心线延长线。
具体实施方式
[0020]实施例1作为本专利技术基本实施方式，本专利技术包括一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，包括磁极线圈6、磁极极靴4以及磁极极身5。所述磁极固定在磁轭2外侧，磁轭2固定在转子中心体1上，所述转子中心体1绕转子中心3旋转。
[0021]当机组静态时，磁极线圈6中心线与磁极极靴4垂直，与磁极极身5平行。磁极线圈6中心线延长线与磁极中心线的交点位于转子中心3外径侧。当机组达到额定转速时，磁极线圈6中心线与磁极极靴4垂直，与磁极极身5存在夹角δ。磁极线圈6中心线延长线与磁极中心线的交点正好位于转子中心3，此时，磁极线圈6处于一种只承受径向离心力的状态，无侧向离心力。
[0022]实施例2作为本专利技术一较佳实施方式，本专利技术包括一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，包括磁极线圈6、磁极极靴4以及磁极极身5。当机组静态时，磁极线圈6中心线与磁极极靴4垂直，与磁极极身5平行；磁极线圈6中心线延长线与磁极中心线的交点位于转子中心3外径侧。初始分析时，会使磁极线圈6有一个指向磁极中心方向的侧向分力，但随着转子转速的升高，所述磁极极靴4在自身及磁极线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，包括磁极线圈（6）、磁极极靴（4）以及磁极极身（5）；其特征在于：当机组静态时，磁极线圈（6）中心线与磁极极靴（4）垂直，与磁极极身（5）平行；磁极线圈（6）中心线延长线与磁极中心线的交点位于转子中心（3）外径侧；当机组达到额定转速时，磁极线圈（6）中心线与磁极极靴（4）垂直，与磁极极身（5）存在夹角δ；磁极线圈（6）中心线延长线与磁极中心线的交点正好位于转子中心（3）。2.根据权利要求1所述的一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，其特征在于：所述磁极极靴（4）在自身及磁极线圈（6）的离心力作用下绕磁极极靴与磁极极身的结合点（9）旋转，当机组达到额定转速时，磁极极靴（4）的旋转角度a与夹角δ相同。3. 根据权利要求1或2所述的一种消除磁极线圈侧向分力的磁极结构，其特征在于：所述夹角δ的计算方法为：δ=GL2/2EI其中，G为磁极线圈（6）...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠英，刘健俊，王勇，刘晓，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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