同步交流發(fā)電機的轉子結構
發(fā)布時間：2023-10-28 點擊：139
根據(jù)iso標準，由軸承支撐的旋轉體稱為發(fā)電機的轉子，轉子通常視為發(fā)電機的主要旋轉部件，包括轉子鐵心、磁極繞組、轉軸、軸承、風扇、交流勵磁機電樞和旋轉整流器等組成。其原理為感應由轉軸鐵芯和嵌在鐵芯上的閉合導體構成的轉子，在定子繞組產(chǎn)生的旋轉磁場的驅動下產(chǎn)生高速回轉運動。轉子兩端采用滾動軸承并安裝固定在電動機外殼的端蓋中。
發(fā)電機轉子結構
一、轉子鐵心
對于tfw系列轉子鐵心是用1mm厚的低碳鋼板沖制的磁極沖片迭壓而成的。
1、分離凸極式：
磁極沖片迭壓緊后用鉚釘和壓板鉚合在一起制成磁極鐵心。磁極鐵心套上磁極線圈后，用磁極螺釘固定在磁軛上或者用45號鋼制的螺釘固定。
2、整體凸極式：
tfe系列無刷發(fā)電機采用整體凸極式?jīng)_片，這種磁極結構，是磁極和磁軛為一體，用0.5mm硅鋼片整片沖出，然后直接與端板、鉚釘及阻尼條、阻尼環(huán)焊接成一個整體形成轉子鐵心。
結構特點
（1）勵磁繞組直接繞在磁極上，散熱好，而且機械強度高；
（2）沒有第二氣隙，可減少勵磁的安匝數(shù)；
（3）制造時安放阻尼繞組方便。
3、隱極式轉子
將整圓的轉子沖片直接裝在轉軸上，其兩端有端板和支架來支撐轉子線圈，并用環(huán)鍵固定。為了削弱發(fā)電機輸出的電壓波形中出現(xiàn)的齒諧波分量，隱極式轉子鐵心通常做成斜槽，并且在鐵心齒部沖有阻尼孔，供埋設阻尼繞組，以提高并聯(lián)運行性能和承受不平衡負載運行及消除振蕩的能力。
轉子鐵芯
二、磁極繞組
1、隱極式磁極繞組
隱極式磁極一般均采用單層同心式繞組，用漆包圓銅線繞制。制造時先在轉子鐵心槽中放好絕緣材料，然后將磁極繞組嵌入槽內(nèi)，并在后端部用玻璃纖維管與支架扎牢，再角無緯玻璃纖維帶沿圓周捆扎，最后整體浸漆烘干成為一個堅固的整體。
2、凸極式磁極繞組
凸極式磁極繞組一般采用矩形截面的高強度聚酯漆包扁銅線繞制或者用聚酯漆包圓銅線繞制但空間填充系數(shù)較差。
由于凸極式磁極繞組是集中式繞組，因此，可在預先制好的鐵板框架四周包好云母板、玻璃漆布等絕緣材料，上下放上玻璃布板襯墊，然后連續(xù)繞制線圈，再浸烘絕緣漆，最后將成形磁極繞組套在磁極鐵心上，再用螺釘固定在磁軛上。
對于整體凸極式是在預先鉚焊好的整體轉子上，將極身四周包好絕緣，而后整體用機械方法繞制線圈，最后經(jīng)f級絕緣浸烘處理，形成堅固的磁極整體，用熱套方法套人轉軸。這種線圈結構，散熱條件好及絕緣性能、機械強度和可靠性高。
轉子繞組示意圖
三、轉軸
同步發(fā)電機的轉軸一般用45號鋼制作加工而成。在發(fā)電機的軸伸端，通過軸上的聯(lián)軸器與發(fā)動機〈柴油機或汽油機）對接。由此可知，它是將機械能變?yōu)殡娔艿年P鍵零件，因而，它必須具有很高的機械強度和剛度。
（1）tfw系列50kw以下的發(fā)電機，往往在軸上還熱套有磁軛，用以裝配磁極鐵心和繞組。
（2）tfe系列無刷發(fā)電機轉軸焊有驅動盤和風扇安裝板以便安裝柔性聯(lián)接盤和冷卻風扇。
無刷交流發(fā)電機結構圖
四、軸承
發(fā)電機一般采用兩支承式，即在轉軸兩端裝有軸承。根據(jù)受力情況，其傳動端采用滾柱軸承，非傳動端采用滾珠軸承。軸承與轉軸是過盈配合，軸承用熱套法套人轉軸。軸承外圈與端蓋（或軸承套）采用過渡配合，并固定在兩端蓋的軸承室或軸承套內(nèi)。軸承通常采用3號鋰基脂進行潤滑行，并在軸承兩邊用軸承蓋密封，注意清潔以減小振動和噪聲。
五、風扇
發(fā)電機運行時將產(chǎn)生各種損耗并以熱量散發(fā)而引起發(fā)熱，通常中小發(fā)電機在轉軸上裝有風扇進行通風冷卻。為了提高通風效率，采用后傾式離心風扇，一般裝在前端蓋內(nèi)。對專配的柴油發(fā)電機組也有裝在前端蓋外的，風扇裝在軸伸的半聯(lián)軸器上。這樣在發(fā)電機運行過程中，冷空氣由后端蓋和機座兩側進人發(fā)電機內(nèi)部，吸收電樞繞組、磁極繞組、定子與轉子鐵心等的熱量，然后通過前端蓋蓋板上的窗孔將熱風排出機外，以保證發(fā)電機的溫升控制在允許范圍內(nèi)。
六、交流勵磁機的電樞
無刷同步發(fā)電機是利用交流勵磁機的電樞產(chǎn)生的交流電，經(jīng)旋轉整流器整流變?yōu)橹绷麟姡┙涣靼l(fā)電機勵磁用。交流勵磁機電樞鐵心用硅鋼片迭壓而成，然后嵌以三相交流繞組，并經(jīng)絕緣處理形成電樞。tfw系列發(fā)電機交流勵磁機裝在后端蓋的外部，靠電樞支架固定在轉軸上，這種結構使發(fā)電機軸向長度加長；tfe系列交流勵磁機電樞則裝在后端蓋內(nèi)部，直接套在轉軸上，可使整機軸向長度縮短。
七、旋轉整流器
旋轉整流器與交流勵磁機同軸旋轉的裝置。系列發(fā)電機旋轉整流器裝在交流勵磁機外側，用螺釘固．定在轉軸上，便于安裝和維修。發(fā)電機的旋轉整流器則裝在后端蓋的內(nèi)側，直接固定于勵磁機電樞鐵心伸出的螺栓上，使結構更為緊湊。旋轉整流器電路有三相半波和三相橋式整流兩種。無論哪種電路，其旋轉的硅二極管均安裝在公用的絕緣板上。若采用三相橋式整流電路，為便于安裝，減少整流元件之間的連接線，提高發(fā)電機運行的可靠性，其整流二極管用正、反燒兩種管型，兩者正負極正好相反，便于接線。
整流器
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對于tfw系列轉子鐵心是用1mm厚的低碳鋼板沖制的磁極沖片迭壓而成的。
1、分離凸極式：
磁極沖片迭壓緊后用鉚釘和壓板鉚合在一起制成磁極鐵心。磁極鐵心套上磁極線圈后，用磁極螺釘固定在磁軛上或者用45號鋼制的螺釘固定。
2、整體凸極式：
tfe系列無刷發(fā)電機采用整體凸極式?jīng)_片，這種磁極結構，是磁極和磁軛為一體，用0.5mm硅鋼片整片沖出，然后直接與端板、鉚釘及阻尼條、阻尼環(huán)焊接成一個整體形成轉子鐵心。
結構特點
（1）勵磁繞組直接繞在磁極上，散熱好，而且機械強度高；
（2）沒有第二氣隙，可減少勵磁的安匝數(shù)；
（3）制造時安放阻尼繞組方便。
3、隱極式轉子
將整圓的轉子沖片直接裝在轉軸上，其兩端有端板和支架來支撐轉子線圈，并用環(huán)鍵固定。為了削弱發(fā)電機輸出的電壓波形中出現(xiàn)的齒諧波分量，隱極式轉子鐵心通常做成斜槽，并且在鐵心齒部沖有阻尼孔，供埋設阻尼繞組，以提高并聯(lián)運行性能和承受不平衡負載運行及消除振蕩的能力。
轉子鐵芯
二、磁極繞組
1、隱極式磁極繞組
隱極式磁極一般均采用單層同心式繞組，用漆包圓銅線繞制。制造時先在轉子鐵心槽中放好絕緣材料，然后將磁極繞組嵌入槽內(nèi)，并在后端部用玻璃纖維管與支架扎牢，再角無緯玻璃纖維帶沿圓周捆扎，最后整體浸漆烘干成為一個堅固的整體。
2、凸極式磁極繞組
凸極式磁極繞組一般采用矩形截面的高強度聚酯漆包扁銅線繞制或者用聚酯漆包圓銅線繞制但空間填充系數(shù)較差。
由于凸極式磁極繞組是集中式繞組，因此，可在預先制好的鐵板框架四周包好云母板、玻璃漆布等絕緣材料，上下放上玻璃布板襯墊，然后連續(xù)繞制線圈，再浸烘絕緣漆，最后將成形磁極繞組套在磁極鐵心上，再用螺釘固定在磁軛上。
對于整體凸極式是在預先鉚焊好的整體轉子上，將極身四周包好絕緣，而后整體用機械方法繞制線圈，最后經(jīng)f級絕緣浸烘處理，形成堅固的磁極整體，用熱套方法套人轉軸。這種線圈結構，散熱條件好及絕緣性能、機械強度和可靠性高。
轉子繞組示意圖
三、轉軸
同步發(fā)電機的轉軸一般用45號鋼制作加工而成。在發(fā)電機的軸伸端，通過軸上的聯(lián)軸器與發(fā)動機〈柴油機或汽油機）對接。由此可知，它是將機械能變?yōu)殡娔艿年P鍵零件，因而，它必須具有很高的機械強度和剛度。
（1）tfw系列50kw以下的發(fā)電機，往往在軸上還熱套有磁軛，用以裝配磁極鐵心和繞組。
（2）tfe系列無刷發(fā)電機轉軸焊有驅動盤和風扇安裝板以便安裝柔性聯(lián)接盤和冷卻風扇。
無刷交流發(fā)電機結構圖
四、軸承
發(fā)電機一般采用兩支承式，即在轉軸兩端裝有軸承。根據(jù)受力情況，其傳動端采用滾柱軸承，非傳動端采用滾珠軸承。軸承與轉軸是過盈配合，軸承用熱套法套人轉軸。軸承外圈與端蓋（或軸承套）采用過渡配合，并固定在兩端蓋的軸承室或軸承套內(nèi)。軸承通常采用3號鋰基脂進行潤滑行，并在軸承兩邊用軸承蓋密封，注意清潔以減小振動和噪聲。
五、風扇
發(fā)電機運行時將產(chǎn)生各種損耗并以熱量散發(fā)而引起發(fā)熱，通常中小發(fā)電機在轉軸上裝有風扇進行通風冷卻。為了提高通風效率，采用后傾式離心風扇，一般裝在前端蓋內(nèi)。對專配的柴油發(fā)電機組也有裝在前端蓋外的，風扇裝在軸伸的半聯(lián)軸器上。這樣在發(fā)電機運行過程中，冷空氣由后端蓋和機座兩側進人發(fā)電機內(nèi)部，吸收電樞繞組、磁極繞組、定子與轉子鐵心等的熱量，然后通過前端蓋蓋板上的窗孔將熱風排出機外，以保證發(fā)電機的溫升控制在允許范圍內(nèi)。
六、交流勵磁機的電樞
無刷同步發(fā)電機是利用交流勵磁機的電樞產(chǎn)生的交流電，經(jīng)旋轉整流器整流變?yōu)橹绷麟姡┙涣靼l(fā)電機勵磁用。交流勵磁機電樞鐵心用硅鋼片迭壓而成，然后嵌以三相交流繞組，并經(jīng)絕緣處理形成電樞。tfw系列發(fā)電機交流勵磁機裝在后端蓋的外部，靠電樞支架固定在轉軸上，這種結構使發(fā)電機軸向長度加長；tfe系列交流勵磁機電樞則裝在后端蓋內(nèi)部，直接套在轉軸上，可使整機軸向長度縮短。
七、旋轉整流器
旋轉整流器與交流勵磁機同軸旋轉的裝置。系列發(fā)電機旋轉整流器裝在交流勵磁機外側，用螺釘固．定在轉軸上，便于安裝和維修。發(fā)電機的旋轉整流器則裝在后端蓋的內(nèi)側，直接固定于勵磁機電樞鐵心伸出的螺栓上，使結構更為緊湊。旋轉整流器電路有三相半波和三相橋式整流兩種。無論哪種電路，其旋轉的硅二極管均安裝在公用的絕緣板上。若采用三相橋式整流電路，為便于安裝，減少整流元件之間的連接線，提高發(fā)電機運行的可靠性，其整流二極管用正、反燒兩種管型，兩者正負極正好相反，便于接線。
整流器
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