用于将定子铁芯附接至发电机框体的方法和设备技术

一种发电机，包括：发电机框体(2、图1)；从所述框体(2)的内表面延伸的框体环(4)；形成设置在所述发电机框体(2)内的定子铁芯(88)的层叠的叠片；横跨至少两个框体环(4)之间的距离的弹簧条(40、图2)，第一弹簧条端部附接至第一框体环(4)，而第二相反的弹簧条端部附接至第二框体环(4)；附接至所述弹簧条(40)的至少一个托架(80)；和附接至所述托架(80)的第一和第二键条(84)，每个键条(84)用于接合所述定子铁芯(88)内的相应沟槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力发电机，更具体地说涉及用于将定子铁芯附接至发电机框体的方法和设备。
技术介绍
发电机定子铁芯是涡轮发电机组中的最大的单体部件。定子铁芯由数千薄钢叠片构成，它们被层叠和紧固在一起以形成圆柱形定子铁芯。每个叠片限定出一中心开口，因此当被层叠在一起时，所述开口延伸铁芯的轴向长度。开口内的旋转转子在被缠绕到铁芯中的定子绕组中生成电流。在正常操作和瞬时状况期间生成的稳态和瞬态作用力使铁芯几何形状变形。铁芯向框体的不当附接可能由于磁性脉冲和铁芯椭圆形膨胀(即，铁芯从圆形变形至椭圆形)而引起叠片振动。铁芯膨胀效应在二极发电机(诱发双凸叶铁芯畸变)比在四极发电机(诱发四凸叶铁芯畸变)中更普遍。此外，由振动引起的机械疲劳效应可能导致发电机的过早失效。例如，参见通过引用并入本文的共有美国专利N0.5，875，540，已知的是通过首先组装然后结合若干叠片(合称为环状体(donut))来克服现有技术组装技术的一部分问题。这些环状体中的多个环状体然后被层叠(垂直地或者水平地)以形成定子铁芯。当与单独地组装叠片相比时，该工艺节省了大量时间，并且生成较少的铁芯缺陷。当呈环状体形状的多个叠片或者各叠片形成为铁芯时，它们与设置在发电机框体的内表面上的轴向延伸键条接合。键条是棒状或者条状构件，其延伸框体的长度，并附接至内部框架结构(例如，框体环)。键条的向内表面包括与叠片(环状体)的外周缘中的轴向沟槽接合的突部。图1是叠片或者环状体的插入前的发电机框体2的剖视图。键条6延伸框体2的一内部轴向长度，并且经由过渡转接板5(见图2)大体附接至支承环4。支承环4附接至发电机框体2，如图1所示。叠片和键条与互补的沟槽接合，如图2所示，示出了燕尾形键条轮廓。每个叠片10围绕叠片的圆周限定出多个切口 12。切口 12与键条6的互补轮廓匹配。当多个叠片被附接在一起时，对齐的切口形成轴向沟槽。因此，围绕铁芯的圆周设置有若干轴向沟槽。通过将叠片10滑动到键条6上，叠片10得以固定至发电机框体2。由于定子铁芯在操作期间振动，所以关键的是键条和任意键条附接件应牢固地附接至铁芯和发电机框体。由于叠片可以单独地安装或者作为环状体安装，如果叠片沟槽12与键条6之间的配合过紧，则现场安装可能非常困难，或者在极端情况下，是不可能的。因此，需要这样的结构元件和工艺，其允许叠片或者环状体轻松地载置到键条上，然后固定至发电机框体。本领域的技术人员知道，可获得的发电机风格和额定值是多样化的，所以存在各种各样的发电机框体构造、定子构造和铁芯附接元件。期望的是提供技术上健全(即，提供需要的结构刚度同时还限制框体振动)且便利的技术和结构构件，以将铁芯附接至框体。附图说明在以下描述中结合附图说明本专利技术，附图中:图1和2示出了现有技术发电机的内部结构构件。图3-5示出了本专利技术一实施例的用于将铁芯附接至发电机框体的弹簧条和相关联的部件。图6是弹簧条和相关联部件的截面图。图7示出了用于上述图3-6的弹簧条的附接技术。图8示出了附接至发电机框体环的两个串行弹簧条和它们的相关联部件。图9示出了将铁芯附接至发电机框体的本专利技术的一个实施例。图10示出了图9的实施例的键条轮廓和用于将键条附接至铁芯的结构构件。具体实施例方式在详细描述根据本专利技术各方面的与将发电机定子铁芯附接至发电机框体有关的具体方法和设备，应该指出的是本专利技术(在其各种实施例中)主要在于与这些方法和设备有关的硬件和方法步骤的新颖和非显而易见的组合。因此，在附图中通过常规元件示出硬件和方法步骤，只显示与本专利技术有关的特定细节，从而避免以对于受益于本文描述的本领域技术人员来说显而易见的结构细节来模糊本公开。以下实施例并非旨在限定本专利技术的结构或者方法的界限，而只是提供示例性的构造。实施例是许容性的而非强制性的，并且是示例性的而非穷举性的。本专利技术的各种实施例可以被实施，以在将铁芯部分附接至框体前允许环状体铁芯部分(或者单个叠片)在现有发电机框体内插入和调节的结构来代替现有的铁芯对框体附接结构。本专利技术的两个实施例包括发电机框体与定子铁芯之间的作用力吸收或者振动吸收连接，以及框体与铁芯之间的刚性连接。作用力吸收实施例的附接技术特别有利于减少发电机定子振动。现有技术采用一种“硬安装”系统，其将定子铁芯振动转移至发电机框体以及转移至供发电机安装在其上的结构(例如，地面)。本专利技术的一个重要特征允许刚性铁芯环状体以实际的组装间隙定位在任意发电机框体中。在铁芯环状体的调节后，它们根据第一实施例使用弹簧条连接至框体，或者根据第二实施例直接连接至框体。与第一实施例相关联的振动隔离是由于使用和放置了将铁芯附接至框体的弹簧条。如图3-9所示的第一实施例特征为“低”调支承系统，S卩，定子铁芯和定子绕组的自然扭转频率，在安装有如本文所述的作用力吸收结构构件时，低于在发电机短路或者另一瞬态事件期间生成的扰动频率(即，行频和两倍行频)。弹簧条及其相关联部件的刚度呈现出期望的低自然扭转频率，从而最小化在瞬态事故(比如短路)期间发生的扭矩放大或者“扭矩积累”。该概念也趋于在正常操作期间使框体和基台与铁芯振动运动隔离。这些有利特征是本专利技术的结构部件的结果，其允许铁芯叠片或者环状体安装到各种设计的发电机框体中。本独创性支承系统可以应用于四极和二极发电机，但是支承系统在应用于二极发电机时可能是更有利的，因为二极发电机经受较大的铁芯振动。参考图3以及图4的分解图，轴向弹簧条40横跨两个连续框体环44(也称为部分环)之间的空间。弹簧条40围绕框体环44的内周缘大体位于多个位置处。在一个应用中，若干弹簧条设置成邻近3点钟和9点钟位置。然而，本专利技术包含使用任意数量的弹簧条，其围绕发电机铁芯的圆周设置在任意位置处。每个框体环44限定出用于接收弹簧条40的两相反端部的切口。如图4中更清楚地示出的，U形夹52接合每个框体环切口，并且以紧固件56固定至框体环44。紧固件57将每个弹簧条端部固定在U形夹52的U形开口内。在一个实施例中，弹簧条横跨两个连续框体环与中间框体环之间的距离。在该实施例中，有必要在中间框体环中形成切口，以提供用于弹簧条的间隙。弹簧条穿过切口。另一实施例排除U形夹。相反，弹簧条端部被插入框体环切口中，并焊接至框体环。可能需要特殊的已知焊接程序来将高强度钢弹簧条焊接至软钢框体环。端板58覆盖弹簧条40的各端的端面。典型地，端板58焊接至U形夹52。当弹簧条40在紧固件57松弛地接合的状态下在各端处附接至两个U形夹52后，调节弹簧条40以适应附接至键条，如下所述。一旦确定了恰当的弹簧条位置后，将楔形件60插入弹簧条40的端部区域与相向的U形夹表面之间的间隙中。楔形件60焊接至U形夹52，然后帽64焊接至U形夹52。楔形件60可以被优选来克服配合部件之间的内在设计的松配合。切口相对于弹簧条端部的尺寸来说通常是超大的，并且位于每个弹簧条端部处用于接收紧固件57的孔59相对于紧固件57的直径来说是超大的。图5示出了弹簧条40和使用适当的紧固件附接至弹簧条40和键条84两者上的两个托架80 ;图5示出了用于接收用于附接本专利技术的各种元件的紧固件的多个开口 ；所述紧固件进一步在图6中示出。图5的实施例不包括如图3和4的实施例那样在其中形成有切口的中间框体环。叠片或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机，包括：发电机框体；从所述发电机框体的内表面延伸的框体环；形成设置在所述发电机框体内的定子铁芯的层叠的叠片；横跨至少两个框体环之间的距离的弹簧条，第一弹簧条端部附接至第一框体环，而第二相反的弹簧条端部附接至第二框体环；附接至所述弹簧条的至少一个托架；和附接至所述托架的第一和第二键条，每个键条用于接合所述定子铁芯内的相应沟槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.20 US 12/859,8731.一种发电机，包括: 发电机框体； 从所述发电机框体的内表面延伸的框体环； 形成设置在所述发电机框体内的定子铁芯的层叠的叠片； 横跨至少两个框体环之间的距离的弹簧条，第一弹簧条端部附接至第一框体环，而第二相反的弹簧条端部附接至第二框体环； 附接至所述弹簧条的至少一个托架；和 附接至所述托架的第一和第二键条，每个键条用于接合所述定子铁芯内的相应沟槽。2.如权利要求1所述的发电机，其中，所述弹簧条横跨第一与第二框体环之间包括中间框体环的距离。3.如权利要求1所述的发电机，其中，所述弹簧条横跨两个连续框体环之间的距离。4.如权利要求1所述的发电机，其中，所述层叠的叠片包括多个子组的叠片，每个子组包括多个叠片并且所述多个子组形成所述定子铁芯。5.如权利要求1所述的发电机，其中，用于与所述铁芯中的互补轴向沟槽配合的第一和第二键条的轮廓包括圆形形状、椭圆形形状、锥形形状和燕尾形形状之一。6.如权利要求1所述的发电机，其中，第一和第二框体环各自在其中限定出用于接收相应的第一和第二 U形夹的切口，所述第一和第二 U形夹固定至相应的第一和第二框体环，所述第一和第二弹簧条端部固定至相应的第一和第二 U形夹。7.如权利要求6所述的发电机，还包括:位于相应的第一弹簧条端部与第一U形夹以及第二弹簧条端部与第二 U形夹之间的第一和第二内在设计的间隙，其中附接部件占据所述第一和第二内在设计的间隙。8.如权利要求7所述的发电机，还包括:位于第一和第二弹簧条端部中的每一个与相应的第一和第二U形夹的对向表面之间的楔形件。9.如权利要求1所述的发电机，其中，所述至少一个托架包括附接至所述弹簧条的第一和第二托架，所述第一和第二键条附接至所述第一和第二托架。10.如权利要求1所述的发电机，其中，所述定子铁芯和定子绕组的扭转频率小于在瞬态事件期间生成的扰动频率。11.如权利要求1所述的发电机，其中，所述发电机包括二极发电机或者四极发电机。12.如权利要求1所述的发电机，其中，第一和第二弹簧条端部通过焊接附接至相应的框体环。13.如权利要求1所述的发电机，其中，第一内在设计间隙被限定在每个弹簧条端部与相应的第一和第二框体环之间，第二内在设计间隙被限定在所述托架与所述弹簧条之间，而第三内在设计间隙被限定在第一和第二键条与所述托架之间，并且其中附接部件占据第一、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：DT艾伦，JB萨金特，
申请(专利权)人：西门子能量股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US