[发明专利]混合励磁凸极汽轮发电机转子结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合励磁凸极汽轮发电机转子结构，属于电机技术领域。

背景技术

现有汽轮发电机的励磁系统普遍采用电励磁方式，电励磁方式具有容易实现、调节灵活，同时气隙磁场容易调节的优点，但是它的励磁功率完全由电励磁磁势提供，励磁损耗较大，会导致电机效率偏低，如图9所示，为目前大型凸极同步汽轮发电机普遍采用的单一电励磁结构，其主磁场完全由直流励磁电流产生，它的转子绕组主要采用裸扁铜排或者铝排通直流电来产生主磁场，随着电机容量的增大，转子绕组的电流密度也需要相应的提高，这就造成转子温度的升高，甚至超过容许温升。永磁材料由于基本不消耗能量、没有污染及磁能积高，而被广泛应用。随着永磁材料如钕铁硼、钐钴性能的不断改善，其热稳定性和耐腐蚀性都得到了提高，同时价格也逐步降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有采用单一电励磁方式来产生主磁场的汽轮发电机，当提高其转子绕组的电流密度时会造成转子温升过高的问题，提供一种混合励磁凸极汽轮发电机转子结构。

本发明包括磁极和磁轭，磁极固定在磁轭上，磁极由极身、励磁绕组和极靴组成，极身上缠绕励磁绕组，它还包括永磁体和隔磁体，

极身表面上中间位置设置凹槽，凹槽内嵌入永磁体，永磁体两侧与凹槽的两侧壁之间分别填充隔磁体。

本发明的优点是：

本发明提出了一种混合励磁的凸极同步汽轮发电机的励磁结构，采用该结构的永磁体与励磁绕组同时产生主磁场，可以充分的利用永磁体产生的励磁磁势，减小原有励磁绕组的功率，由此降低励磁绕组中直流通电的电流密度，降低了励磁绕组中直流通电对电机转子产生的温升，减小了由于转子温升过高而对电机造成的影响，同时它进一步提高了励磁磁势。

附图说明

图1为实施方式二所述的本发明的结构示意图；图2为实施方式三所述的本发明的结构示意图；图3为实施方式五所述励磁绕组的电流流向与永磁体的磁场方向示意图，它采用实施方式二所述的转子结构；图4为实施方式五所述励磁绕组的电流流向与永磁体的磁场方向示意图，它采用实施方式三所述的转子结构；图5为采用实施方式二所述的转子结构时，单独永磁体的磁力线分布图；图6为采用实施方式二所述的转子结构时，单独励磁绕组的磁力线分布图；图7为采用实施方式三所述的转子结构时，单独永磁体的磁力线分布图；图8为采用实施方式三所述的转子结构时，单独励磁绕组的磁力线分布图；图9为现有汽轮发电机的转子结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括磁极1和磁轭2，磁极1固定在磁轭2上，磁极1由极身1-1、励磁绕组1-2和极靴1-3组成，极身1-1上缠绕励磁绕组1-2，它还包括永磁体3和隔磁体4，

极身1-1表面上中间位置设置凹槽，凹槽内嵌入永磁体3，永磁体3两侧与凹槽的两侧壁之间分别填充隔磁体4。

工作原理：本发明采用高性能永磁体3，在使用中要求永磁体3的磁极放置方式产生的磁场和励磁绕组1-2通电产生的磁场方向一致，由此气隙磁场一部分通过永磁体3提供，一部分通过直流励磁绕组1-2提供。当电机空载运行时，控制励磁绕组1-2的励磁电流使其减小；当电机处于额定负载时，可以提高励磁绕组1-2的励磁电流来提高主磁场的强度。为了减小永磁体3的漏磁通，在永磁体3两侧放置隔磁体4，可以避免永磁体3在转子铁心自身内形成循环磁路。由于采用永磁体3的缘故，采用该结构的凸极同步汽轮发电机的原励磁系统的容量可以降低，同时可以缩小直流励磁的调节范围，提高原励磁系统的稳定性。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于极身1-1的凹槽设置于极身1-1上与极靴1-3的相邻端，凹槽的上端与极靴1-3相连接。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

本实施方式中永磁体3靠近极靴1-3一端放置，在永磁体3与极身1-1的凹槽侧壁之间的部分，填充隔磁体4来进行固定，隔磁体4可以减小永磁体3两侧所产生的漏磁通。隔磁体4可以为三角形状。

具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于极身1-1的凹槽上端与极靴1-3相连接，下端与磁轭2相连接。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

本实施方式在永磁体3与极身1-1的凹槽侧壁之间放置隔磁体4，在极身1-1上隔磁体4外侧缠绕励磁绕组1-2，最后通过特殊工艺将永磁体3、隔磁体4和励磁绕组1-2固定。