水轮发电机磁极固定结构及水轮发电机的制作方法

1.本技术涉及水力发电设备技术领域，尤其涉及一种水轮发电机磁极固定结构。


背景技术：

2.水轮发电机转子是水轮发电机的转动部件。转子由转轴、支架、磁轭、磁极、集电装置等组成，用以产生磁场、变换能量和传递转矩，磁极的励磁电流由直流励磁机或整流式励磁装置通过集电装置供给。目前，水轮发电机磁极多为凸极结构，磁极线圈套设于磁极铁芯上。这样便会涉及到磁极线圈的固定，通常采用围带包围、铁托板亦或者是涤波绳绑扎。但目前为了确保磁极线圈的通风效果，一般采用围带包围的结构，由于磁极线圈会受到较大的侧向分力，现有的围带包围的结构在经过水轮发电机使用一段时间后，具有发生松动的风险。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种水轮发电机磁极固定结构及水轮发电机，用以改善现有围带包围结构使用一段时间后发生松动的问题。
4.而本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
5.第一方面，本技术提供了一种水轮发电机磁极固定结构，用于固定磁极铁芯和磁极线圈，所述磁极线圈套设于所述磁极铁芯并裸露出所述磁极线圈背离所述磁极铁芯的侧面和底面，所述磁极铁芯开设有插槽以及固定槽，所述水轮发电机磁极固定结构包括：
6.围带，所述围带包括围合部和固定部，所述围合部和所述固定部连接，且所述围合部包裹所述侧面和所述底面；所述围合部背离所述固定部的一端用于插入至所述插槽内，所述固定部用于设于所述固定槽内并通过第一连接件与所述磁极铁芯固定；
7.其中，所述固定槽和所述固定部形状适配。
8.在本技术的部分实施例中，所述固定部包括限位部和楔状部，所述固定槽包括楔状槽和限位槽，所述限位部与所述楔状部连接并形成夹角，以使所述限位部的一部分凸出于所述楔状部的表面，所述限位槽基于所述楔状槽的侧面沉陷，所述限位部凸出于所述楔状部的部分设于所述限位槽内，所述限位部的另一部分以及所述楔状部设于所述楔状槽内。
9.在本技术的部分实施例中，所述第一连接件穿过所述楔状部与所述磁极铁芯固定连接，所述第一连接件朝向所述磁极铁芯的一端与所述限位部以及所述楔状部的一部分构成三角形。
10.在本技术的部分实施例中，所述围合部包括第一围合子部和第二围合子部，所述第一围合子部的一端与所述固定部连接，另一端与所述第二围合子部连接并形成夹角，所述第二围合子部背离所述第一围合子部的一端插入至所述插槽内。
11.在本技术的部分实施例中，所述水轮发电机磁极固定结构还包括绝缘垫，所述绝缘垫用于设于所述磁极线圈和所述围带之间，并固定于所述围带上，所述围带嵌设在绝缘
垫的u型槽内。
12.在本技术的部分实施例中，所述绝缘垫包括第一绝缘垫和第二绝缘垫，所述第一绝缘垫通过第二连接件固定于所述第一围合子部，所述第二绝缘垫通过所述第二连接件固定在所述第二围合子部。
13.在本技术的部分实施例中，所述第一绝缘垫包括多层第一绝缘子垫，所述第一绝缘子垫层叠粘贴设置；所述第二绝缘垫包括多层第二绝缘子垫，所述第二绝缘子垫层叠粘贴设置。
14.在本技术的部分实施例中，所述第一绝缘子垫呈倒置的u型结构并包括第一侧垫部和第一底垫部，所述第一侧垫部位于所述底垫部的两侧并限定出层叠槽，多层所述第一绝缘子垫依次层叠粘贴至所述层叠槽内。
15.在本技术的部分实施例中，沿多层所述第一绝缘子垫层叠方向，每层所述第一绝缘子垫所具有的所述层叠槽容积依次增加。
16.第二方面，本技术提供了一种水轮发电机，所述水轮发电机包括如第一方面所述的水轮发电机磁极固定结构。
17.综上，由于采用了上述技术方案，本技术至少包括如下有益效果：
18.本技术所提供的一种水轮发电机磁极固定结构及水轮发电机，主要通过利用围带将磁极线圈的侧面和底面包裹住，再利用围合部的一端插入磁极铁芯的插槽内，使围合部的一部分能够得到固定，再利用围合部与固定部连接，并且将固定部设置在固定槽内并通过第一连接件与磁极铁芯固定，以此实现围带的整体固定，防止磁极线圈因受到过大的侧向力而发生脱落或者围带发生松动。除此以外，还通过将固定槽和固定部设置为彼此匹配的楔状，进一步加强围带与磁极铁芯之间的固定连接，增加围带承受侧向力的能力，分担第一连接件所受到的侧向力，避免第一连接件在使用过程中损坏，楔状的围带具有自锁能力，尽可能保证在各种工况下，围带均不会脱落，所述围带围合部的一端插入磁极铁芯插槽，使得围带能够更好的适应磁极线圈径向热膨胀，所述绝缘垫采用u型一次性整体层压成型结构，无需二次加工，避免了层压板平行层压方向受力能力差的问题，提高了绝缘垫的安全性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制，其中：
20.图1为本技术实施例中所提供的水轮发电机磁极固定结构的结构示意图；
21.图2为本技术实施例中所提供的固定部与磁极铁芯固定的放大结构示意图；
22.图3为本技术实施例中所提供的绝缘垫的结构示意图；
23.图4为本技术实施例中所提供的多层第一绝缘垫层叠的结构示意图。
24.附图标记说明：
25.1、磁极铁芯；11、插槽；12、固定槽；121、楔状槽；122、限位槽；2、磁极线圈；3、围带；31、围合部；311、第一围合子部；312、第二围合子部；32、固定部；321、限位部；322、楔状部；4、第一连接件；5、绝缘垫；51、第一绝缘垫；511、第一绝缘子垫；5111、第一侧垫部；5112、第
一底垫部；5113、层叠槽；52、第二绝缘垫；521、第二绝缘子垫；6、第二连接件。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本技术所保护的范围。
27.在本技术的描述中，需要理解的是，词语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义为两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例更优选或更具优势。为使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，给出了以下描述。在以下描述，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其他实例中，不会对已知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理的最广范围相一致。
29.请一并参见图1和图2，本技术提供了一种水轮发电机磁极固定结构，用于固定磁极铁芯1和磁极线圈2，所述磁极线圈2套设于所述磁极铁芯1并裸露出背离所述磁极铁芯1的侧面和底面，所述磁极铁芯1开设有插槽11以及固定槽12，所述水轮发电机磁极固定结构包括：
30.围带3，所述围带3包括围合部31和固定部32，所述围合部31和所述固定部32连接，且所述围合部31包裹所述侧面和所述底面。
31.所述围合部31背离所述固定部32的一端用于插入至所述插槽11内，所述固定部32用于设于所述固定槽12内并通过第一连接件4与所述磁极铁芯1固定；
32.其中，所述固定槽12和所述固定部32形状适配。
33.本技术所提供的技术方案主要是利用围带3将磁极线圈2的侧面和底面包裹住，再利用围合部31的一端插入至插槽11，使围合部31的一部分能够得到固定，再利用围合部31与固定部32连接，并且将固定部32设置在固定槽12内并通过第一连接件4与磁极铁芯1固定，以此实现围带3的整体固定，防止磁极线圈2因受到过大的侧向力而发生脱落或者围带3发生松动，围合部31的一端插入至插槽11的结构能够适应磁极线圈2的径向热膨胀。除此以外，还通过将固定槽12和固定部32设置为彼此匹配的楔状，进一步加强围带3与磁极铁芯1之间的固定连接，增加围带3承受侧向力的能力，分担第一连接件4所受到的侧向力，避免第一连接件4在使用过程中损坏，固定部32的楔形形状具有自锁能力，保证了围带尽可能在大多数工况下均不会脱落。
34.在一些实施例中，固定部32包括限位部321和楔状部322，固定槽12包括楔状槽121和限位槽122。其中，限位部321与楔状部322连接并形成夹角，这里形成夹角可知限位部321和楔状部322具有一定的拐角转折，以使限位部321的一部分凸出于楔状部322所在的表面，
根据此描述可知该固定部32呈t字型或者l型，具体不做限定，只要限位部321的一部分凸出于楔状部322设置并形成夹角即可。限位槽122基于楔状槽121的侧面沉陷，限位部321凸出于楔状部322的部分设于限位槽122内，限位部321的另一部分以及楔状部322设于楔状槽121内。所谓的限位槽122基于楔状槽121的侧面沉陷是指在楔状槽121的侧面处还开设有限位槽122，限位槽122和楔状槽121也共同构成一个呈t型或者l型的槽，使限位槽122和楔状槽121之间具有拐角。如此，将限位部321凸出于楔状部322的一部分设置在限位槽122内，该部分的限位部321便会受到限位槽122侧壁给予的力，避免围带3因承受过大侧向力而松动甚至脱落，以及为第一连接件4分担部分侧向力，避免第一连接件4承受过大的侧向力，提高其使用寿命。
35.进一步地，第一连接件4穿过楔状部与磁极铁芯1固定连接，该第一连接件4在本实施例中采用螺栓，磁极铁芯1开设有与螺栓匹配的螺纹孔，以此实现螺纹固定。第一连接件4朝向磁极铁芯1的一端与限位部321以及楔状部322的一部分构成三角形，以此说明第一连接件4与限位部321之间具有一定的夹角，而非平行于限位部321，受力分析可知，如此设置，有利于分散第一连接件4所承受的侧向力。这里的螺纹孔可以采用沉孔结构，有利于增加固定螺栓的力臂，从而减小螺栓的根部应力。
36.在一些实施例中，围合部31包括第一围合子部311和第二围合子部312。第一围合子部311的一端与固定部32连接，另一端与第二围合子部312连接并形成夹角，以使围合部31整体呈l型，具有一定的拐角，以此适应磁极线圈2所露出的侧面和底面结构，利用一个围合部31便可以将磁极线圈2的侧面和底面均包裹固定。第二围合子部312背离第一围合子部311的一端插入至插槽11内，通过将第一围合子部311的一端与固定部32连接，第二围合子部312的一端插入至插槽11内，以及固定部32又与磁极铁芯1固定，如此实现围合部31固定于磁极线圈2上，固定方式简单并可拆卸，方便后续围带3的更换以及检修清理。
37.进一步地，请参见图3，水轮发电机磁极固定结构还包括绝缘垫5。绝缘垫5用于设于磁极线圈2和围带3之间，并固定于围带3上，围带3嵌设在绝缘垫5的槽内。通过在磁极线圈2和围带3之间设置绝缘垫5，能够有效缓冲围带3所受到的挤压力以及使围带3更加稳定地固定在磁极铁芯1上并包裹磁极线圈2。详细地说，磁极线圈2由于励磁电流的作用，会发生热膨胀，其热膨胀力将通过底边绝缘垫5传递给围带3，本技术方案在围带3和磁极线圈2之间设置绝缘垫5，由于绝缘垫5对热膨胀力的缓冲作用将有效缓解第一连接件4的疲劳应力，围带3与磁轭之间留有很小的安装间隙，磁极线圈2的作用力过大时，将通过把力传递给磁轭来缓解第一连接件4的受力。
38.更进一步地，请一并参见图1和图3，绝缘垫5包括第一绝缘垫515和第二绝缘垫525。第一绝缘垫515通过第二连接件6固定于第一围合子部311，第二绝缘垫525通过第二连接件6固定在第二围合子部312。这里的第二连接件6可以是采用螺栓、销钉等，不做限定，在本实施例中采用销钉。通过利用第二连接件6将第一绝缘垫515和第二绝缘垫525分别固定在第一围合子部311和第二围合子部312处，有利于增强第一绝缘垫515和第二绝缘垫525的稳固性，避免第一绝缘垫515和第二绝缘垫525在围合部31与磁极铁芯1之间形成的空隙中移动。
39.再进一步地，请参见图4，第一绝缘垫515包括多层第一绝缘子垫511，多层第一绝缘子垫511依次层叠粘贴设置，通过设置多层的第一绝缘子垫511，有利于将磁极线圈2对围
带3的挤压力经过一层层第一绝缘子垫511传递并分散，提高第一绝缘子垫511的缓冲作用。同理，第二绝缘垫525包括多层第二绝缘子垫521，多层第二绝缘子垫521依次层叠粘贴设置，通过设置多层的第二绝缘子垫521，有利于将磁极线圈2对围带3的挤压力经过一层层第二绝缘子垫521传递并分散，提高第二绝缘子垫521的缓冲作用。这里的第一绝缘子垫511和第二绝缘子垫521均采用绝缘性能良好的玻璃布板。
40.在一些实施例中，第一绝缘子垫511呈倒置的u型，并包括第一侧垫部5111和第一底垫部5112。第一侧垫部5111位于第一底垫部5112的两侧并限定出层叠槽5113，可以理解为一平板两侧折弯后呈u型，以使第一侧垫部5111能够凸出于第一底垫部5112的表面，并且每一第一绝缘子垫511均具有两个第一侧垫部5111，两第一侧垫部5111分别位于第一底垫部5112的两侧。多层第一绝缘子垫511依次层叠粘贴至层叠槽5113内，以使多层第一绝缘子垫511层叠为一整体的第一绝缘垫515。这里第一绝缘子垫511呈u型结构，并且多层第一绝缘子垫511在依次层叠于相邻第一绝缘子垫511的层叠槽5113内，能够提高第一绝缘子垫511侧面的粘贴稳定性，相较于直接平面层叠粘贴的绝缘垫5而言，本实施例所提供的第一绝缘子垫511的机械强度更高，避免第一绝缘子垫511在使用过程中，出现绝缘垫承受平行于层压方向的力时导致绝缘垫分层、开裂等问题。
41.进一步地，沿多层第一绝缘子垫511的层叠方向，每层第一绝缘子垫511所具有的层叠槽5113容积依次增加。通过上述限定可知，沿层叠方向，依次层叠的第一绝缘子垫511的体积逐渐减小，尤其是在第一绝缘子垫511的长度方向上，逐渐减小，以使第一绝缘子垫511的层叠槽5113能够容纳相邻层的第一绝缘子垫511，经过如此多次层叠设置，有效提高第一绝缘垫515的整体机械强度，尤其是其靠近侧面部分的机械强度。
42.同理，第二绝缘子垫521呈u型结构，并包括第二侧垫部和第二底垫部。第二侧垫部位于第二底垫部的两侧并限定出层叠槽5113，可以理解为一平板两侧折弯后呈u型，以使第二侧垫部能够凸出于第二底垫部的表面，并且每二第二绝缘子垫521均具有两个第二侧垫部，两第二侧垫部分别位于第二底垫部的两侧。多层第二绝缘子垫521依次层叠粘贴至层叠槽5113内，以使多层第二绝缘子垫521层叠为二整体的第二绝缘垫525。这里第二绝缘子垫521呈u型，并且多层第二绝缘子垫521在依次层叠于相邻第二绝缘子垫521的层叠槽5113内，能够提高第二绝缘子垫521侧面的粘贴稳定性，相较于直接平面层叠粘贴的绝缘垫5而言，本实施例所提供的第二绝缘子垫521的机械强度更高，避免第二绝缘子垫521在使用过程中，出现绝缘垫承受平行于层压方向的力时导致绝缘垫分层、开裂等问题。
43.进一步地，沿多层第二绝缘子垫521的层叠方向，每层第二绝缘子垫521所具有的层叠槽5113容积依次增加。通过上述限定可知，沿层叠方向，依次层叠的第二绝缘子垫521的体积逐渐减小，尤其是在第二绝缘子垫521的长度方向上，逐渐减小，以使第二绝缘子垫521的层叠槽5113能够容纳相邻层的第二绝缘子垫521，经过如此多次层叠设置，有效提高第二绝缘垫525的整体机械强度，尤其是其靠近侧面部分的机械强度。
44.本技术还提供了一种水轮发电机，其包括前述任一实施例中所述的水轮发电机磁极固定结构，同样具有前述任一实施例中所述的水轮发电机磁极固定结构的有益效果，在此不再赘述。
45.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会
对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
46.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
47.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
48.针对本技术引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本技术作为参考，但与本技术内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本技术权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本技术中的)也除外。需要说明的是，如果本技术附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本技术内容有不一致或冲突的地方，以本技术的描述、定义和/或术语的使用为准。

技术特征：
1.一种水轮发电机磁极固定结构，用于固定磁极铁芯和磁极线圈，所述磁极线圈套设于所述磁极铁芯并裸露出所述磁极线圈背离所述磁极铁芯的侧面和底面，所述磁极铁芯开设有插槽以及固定槽，其特征在于，所述水轮发电机磁极固定结构包括：围带，所述围带包括围合部和固定部，所述围合部和所述固定部连接，且所述围合部包裹所述侧面和所述底面；所述围合部背离所述固定部的一端用于插入至所述插槽内，所述固定部用于设于所述固定槽内并通过第一连接件与所述磁极铁芯固定；其中，所述固定槽和所述固定部形状适配。2.如权利要求1所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述固定部包括限位部和楔状部，所述固定槽包括楔状槽和限位槽，所述限位部与所述楔状部连接并形成夹角，以使所述限位部的一部分凸出于所述楔状部的表面，所述限位槽基于所述楔状槽的侧面沉陷，所述限位部凸出于所述楔状部的部分设于所述限位槽内，所述限位部的另一部分以及所述楔状部设于所述楔状槽内。3.如权利要求2所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述第一连接件穿过所述楔状部与所述磁极铁芯固定连接，所述第一连接件对应螺孔为沉孔，所述第一连接件朝向所述磁极铁芯的一端与所述限位部以及所述楔状部的一部分构成三角形。4.如权利要求1所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述围合部包括第一围合子部和第二围合子部，所述第一围合子部的一端与所述固定部连接，另一端与所述第二围合子部连接并形成夹角，所述第二围合子部背离所述第一围合子部的一端插入至所述插槽内。5.如权利要求4所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述水轮发电机磁极固定结构还包括绝缘垫，所述绝缘垫用于设于所述磁极线圈和所述围带之间，并固定于所述围带上，所述围带嵌设在绝缘垫的u型槽内。6.如权利要求5所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述绝缘垫包括第一绝缘垫和第二绝缘垫，所述第一绝缘垫通过第二连接件固定于所述第一围合子部，所述第二绝缘垫通过所述第二连接件固定在所述第二围合子部。7.如权利要求6所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述第一绝缘垫包括多层第一绝缘子垫，所述第一绝缘子垫层叠粘贴设置；所述第二绝缘垫包括多层第二绝缘子垫，所述第二绝缘子垫层叠粘贴设置。8.如权利要求7所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，所述第一绝缘子垫呈倒置的u型结构并包括第一侧垫部和第一底垫部，所述第一侧垫部位于所述第一底垫部的两侧并限定出层叠槽，多层所述第一绝缘子垫依次层叠粘贴至所述层叠槽内。9.如权利要求8所述的水轮发电机磁极固定结构，其特征在于，沿多层所述第一绝缘子垫层叠方向，每层所述第一绝缘子垫所具有的所述层叠槽容积依次增加。10.一种水轮发电机，其特征在于，所述水轮发电机包括如权利要求1至9任一项所述的水轮发电机磁极固定结构。

技术总结
本申请提供了一种水轮发电机磁极固定结构及水轮发电机，涉及水力发电设备技术领域，用以提高磁极的安全性。所述水轮发电机磁极固定结构用于固定磁极铁芯和磁极线圈，所述磁极线圈套设于所述磁极铁芯并裸露出背离所述磁极铁芯的侧面和底面，所述水轮发电机磁极固定结构包括：围带，所述围带包括围合部和固定部，所述围合部和所述固定部连接，且所述围合部包裹所述磁极线圈侧面和所述磁极线圈底面；所述磁极铁芯开设有插槽以及固定槽，所述围合部背离所述固定部的一端插入至所述插槽内，所述固定部设于所述固定槽内并通过第一连接件与所述磁极铁芯固定；其中，所述固定槽和所述固定部呈彼此匹配的楔状。部呈彼此匹配的楔状。部呈彼此匹配的楔状。


技术研发人员：王勇 刘政 叶飞 刘晓 陈泓宇 何伟 周赞 林恺 任杰 严继松
受保护的技术使用者：东方电气集团东方电机有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/21