專利名稱：發(fā)電機(jī)串接/相繞組用螺栓緊固的球形連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到汽輪發(fā)電機(jī)繞組的串接和相連接機(jī)構(gòu)，特別涉及到在汽輪發(fā)電機(jī)中進(jìn)行電氣連接的具有球面幾何形狀的連接機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明應(yīng)用的場合是大型發(fā)電機(jī)，例如在核電站或其它工業(yè)電站中由汽輪機(jī)拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)。根據(jù)這種發(fā)電機(jī)的尺寸和幾何形狀在安裝或更換定子線圈時(shí)，該線圈都必須分段，或?qū)Π敕胖?，在安放線圈后，這些繞組元件必須在其端部進(jìn)行連接。同樣地，在每個(gè)相繞組端部和環(huán)繞發(fā)電機(jī)定子端的并聯(lián)相環(huán)之間也需要連接起來。在線圈端部之間保持良好的串接和相連接無論從機(jī)械的還是電氣的觀點(diǎn)來看一直都是一個(gè)重要的問題。
頒發(fā)給Vakser等人的美國專利號4，385，254揭示了用于發(fā)電機(jī)定子的端部連接機(jī)構(gòu)。在Vakser的專利中，匯流條1的一對端部由一個(gè)端部連接機(jī)構(gòu)11連接。每個(gè)匯流條1的端部被該端部連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)相應(yīng)部分所容納。在一對端部之間的連接機(jī)構(gòu)是由一個(gè)夾緊裝置構(gòu)成的，它環(huán)繞著每個(gè)匯流條的夾持器。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)改善了的連接器，在發(fā)電機(jī)的串接和相繞組元件之間進(jìn)行電氣連接。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種連接器，盡管線圈端部存在嚴(yán)重的偏移;該連接器仍可在連接器和線圈之間提供完好的接觸。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是在發(fā)電機(jī)的繞組元件之間進(jìn)行電氣連接時(shí)提供一種改進(jìn)了的方法，該方法將在連接器和線圈之間提供完好的接觸。
按照上述目標(biāo)，提供了一種改進(jìn)了的發(fā)電機(jī)以及進(jìn)行上述連接的方法，該發(fā)電機(jī)具有連接線圈端部的連接器。一個(gè)具有球面形狀的頭帽部分被釬焊到每個(gè)需要連接的線圈端部。一對連接器匯流條容納每個(gè)線圈端部頭帽的球形部分，每個(gè)匯流條設(shè)有一對同樣尺寸的球面形支座，從而這對連接器匯流條確定了一對球形承窩。然后用螺栓將這兩個(gè)連接器匯流條緊固在一起，就形成了電氣和機(jī)械上的連接。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)需要連接的線圈端部具有一個(gè)釬焊的球形頭帽。一個(gè)單個(gè)的連接器匯流條有一對球面形的卡座，用來容納該頭帽的球形端，然后該連接器匯流條用一對螺栓固定在頭帽上，每個(gè)螺栓都穿過該連接器匯流條和每個(gè)頭帽的球形端。


圖1是一個(gè)發(fā)電機(jī)定子的透視圖，表示出一對繞組元件的端部以及按照本發(fā)明用來連接上述端部的連接器;該圖也示出了一個(gè)相繞組的端部、一個(gè)并聯(lián)相環(huán)以及一個(gè)用來連接該相繞組和并聯(lián)相環(huán)的連接器。
圖2是一對繞組元件的端部以及本發(fā)明的連接器安裝就位后的側(cè)視圖。
圖3是圖2中一對繞組元件端部及連接器的前視圖。
圖4是一對線圈端部以及按照本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例用來連接該對線圈端部的連接器的側(cè)視圖。
如同在下面的敘述中所用的慣例，線圈端部的連接指的是線圈分半或分段的端部連接，也包括線圈端部對相環(huán)的連接。此外，如同在后面的說明書和權(quán)利要求書中所使用的，“線圈端部”這個(gè)用語既包括線圈的端部也包括發(fā)電機(jī)并聯(lián)相環(huán)的頭部。
首先看圖1，這里以圖解方式表示出發(fā)電機(jī)定子的一對繞組元件的端部，以及按照本發(fā)明連接該端部的方法。圖1還根據(jù)本發(fā)明的指導(dǎo)示出了一個(gè)相繞組的端部及其與并聯(lián)相環(huán)的連接。如同在技術(shù)上眾所周知的那樣，這些繞組是一種大型發(fā)電機(jī)(例如在核電站中所用的發(fā)電機(jī))定子30的一部分。上部繞組元件31是一個(gè)繞組回路的前半部分，如圖示終止于上部繞組頭帽33處。一個(gè)上部線圈水管螺紋接套34釬焊到上部頭帽33上并從頭帽33向外延伸。水管螺紋接套34接到一個(gè)水管(未示出)，用來把水傳送到繞組內(nèi)部以便冷卻。同樣地，底部繞組元件32終止在底部線圈頭帽36處，其底部水管螺紋接套釬焊到底部線圈頭帽36上。連接器機(jī)構(gòu)38由第一連接板條39和第二連接板條40組成，緊貼在容納頭帽33和36，從而在該線圈回路的上部繞組元件31和底部繞組元件32之間提供了牢固的機(jī)械和電氣連接。螺栓41將第一連接板條39和第二連接板條40緊固在一起，在頭帽33和36周圍貼合得很緊密。同樣地，底部相繞組42有附加的頭帽43，并聯(lián)相環(huán)44有附加的頭帽45，如圖示。連接器機(jī)構(gòu)46由第一連接板條47和第二連接板條48組成，定位后在底部相繞組42和并聯(lián)相環(huán)44之間提供了一個(gè)可靠的機(jī)械和電氣接觸。螺栓49將第一連接板條47和第二連接板條48緊固在一起，在頭帽43和45周圍緊密貼合。
下面轉(zhuǎn)到圖2，在上部繞組元件31和下部繞組元件32之間的電氣/機(jī)械連接將被更詳細(xì)地進(jìn)行描述。上部線圈頭帽33和底部線圈頭帽36分別具有球形的中心部分50和52。每個(gè)連接板條39、40包含有一個(gè)上部卡座54和一個(gè)底部卡座56，分別用來容納上部線圈頭帽33和底部線圈頭帽36。每個(gè)卡座54、56分別包括一個(gè)球面形狀的支座部分58、60，用來容納球形中心部分50、52的一部分。為了在上部繞組元件31和底部繞組元件32之間保持良好的電氣/機(jī)械連接並容許線圈偏移，每個(gè)卡座54、56分別設(shè)有擴(kuò)大的部分62、64，它在卡座54、56和對應(yīng)的球形中心部分50、52之間提供了一個(gè)小的間隙。
第一和第二連接板條39、40被夾緊元件例如螺栓41牢固地相互固定住。在圖2所示的本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，每個(gè)連接板條39、40在靠近每個(gè)線圈31、32處設(shè)有一對接受螺栓的孔74。螺栓41穿過在第一連接板條39和第二連接板條40中對應(yīng)的孔，把連接板條緊固在一起。以這種方式，第一和第二連接板條39和40相互連接，以提供緊密貼合。
下面轉(zhuǎn)到圖3，即沿圖2的3-3線所取的橫截面圖，表示采用螺栓41使連接板條39和連接板條40相連接，螺栓41延伸穿過螺栓容納孔74將連接板條39、40緊緊夾在一起。圖3還示出了尺寸“A”，它是上部卡座54的球面部分58和底部卡座56的球面部分60之間的最大距離。
現(xiàn)在敘述上部繞組元件31和底部繞組元件32的連接方法，或者說將底部相繞組42與并聯(lián)相環(huán)44相連接的方法。在常規(guī)設(shè)計(jì)的汽輪發(fā)電機(jī)中，從上部和底部繞組元件31、32，或底部相繞組42和并聯(lián)相環(huán)44安裝開始進(jìn)行連接。
首先，兩個(gè)串接線圈31、32或一個(gè)相繞組42和一個(gè)并聯(lián)相環(huán)引線44安裝在汽輪發(fā)電機(jī)30中。每個(gè)線圈31、32、42和/或相環(huán)引線44應(yīng)有一個(gè)具有中心球形部分50的頭帽33釬焊到其端部。其次，測量出在上部頭帽33球形部50的任何部分與底部頭帽36球形部52的任何部分之間的最遠(yuǎn)距離。如前所述，這個(gè)距離在圖3中以距離“A”表示。第一連接板條39和第二連接板條40中的每一個(gè)都備有一個(gè)預(yù)先加工好的單個(gè)卡座54。然后在每個(gè)連接板條39、40上加工出與第一個(gè)卡座54具有同樣外形尺寸的第二個(gè)卡座56，使得沿卡座54、56的對應(yīng)點(diǎn)相隔的距離也是“A”。為了保證量測被加工的卡座56尺寸的精度，卡座56可以與一個(gè)具有所要求尺寸的參照球面進(jìn)行比較。下一步，為保證高質(zhì)量的電氣連接，連接板條39和40與頭帽33、36的球形部分50、52相接觸的表面要鍍銀。然后連接機(jī)構(gòu)38通過將連接板條39、40放置在一起進(jìn)行裝配，使得頭帽33、36的球形部分50、52在由卡座54、56所限定的球面形開口里緊密貼合。夾緊螺栓41(例如可以是1.27厘米即1/2吋的螺栓，由高強(qiáng)度不銹鋼制成)通過螺栓容納孔74插入，將第一連接板條39和第二連接板條40牢固地固定在一起。然后擰緊夾緊螺栓41使夾緊力達(dá)到10，000磅，以保證二者間可靠的連接。
下面轉(zhuǎn)到圖4，由此敘述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖中，第一個(gè)線圈80和第二個(gè)線圈82分別終止在線圈端部84和86。包括一個(gè)球形端90的第一頭帽88釬焊到線圈端部84上。同樣，包括一個(gè)球形端94的第二頭帽92釬焊到線圈端部86上。每個(gè)球形端90、94分別包含一個(gè)螺栓容納孔96a、96b，以保證線圈端部之間的連接。連接板條98設(shè)有第一和第二球面形支座100、102。每個(gè)支座100、102的尺寸做成可容納對應(yīng)的一個(gè)球形端90、94。連接板條98也設(shè)有螺栓容納孔104a和104b。螺栓106通過孔104a和96a插入，以固緊連接板條98和頭帽88。類似地，螺栓108通過孔104b和96b插入，以固緊連接板條98和頭帽92。
下面敘述連接第一個(gè)線圈80和第二個(gè)線圈82的方法。在一臺常規(guī)設(shè)計(jì)的汽輪發(fā)電機(jī)中從安裝第一個(gè)和第二個(gè)線圈80、82開始進(jìn)行連接。具有球形端部90、94的頭帽88、92分別軟焊(sotder)或釬焊到每個(gè)線圈80、82的端部84、86上。連接板條98具有一對球面支座100、102，其尺寸與球形端部90、94相同，該板條98放置在球形端部90、94上。然后通過連接板條螺栓容納孔104a和頭帽螺栓容納孔96a插入第一螺栓106，以此將連接板條98和第一頭帽88緊固在一起。同樣地，第二螺栓108通過螺栓容納孔104b和96b插入，將連接板條98和第二頭帽92緊固在一起。然后通過釬焊使頭帽88、92永久性地固定在連接板條98上。于是螺栓106和108可以拆掉。
這樣，用于連接一對線圈端部的球形連接器此處已被敘述并申請專利。還進(jìn)一步敘述了在線圈端部之間進(jìn)行電氣和機(jī)械連接的一種方法。然而，精通此類工藝的人們將會(huì)認(rèn)識到，除了特別敘述的內(nèi)容以外，在這里所描述的技術(shù)中可以作出許多修改和變化，而不會(huì)顯著地偏離本發(fā)明的概念。因此，應(yīng)當(dāng)清楚地理解，在這里敘述的本發(fā)明的形式僅僅是示范性的，并不試圖作為在權(quán)利要求范圍方面的一種限制。
權(quán)利要求
1.一臺發(fā)電機(jī)(30)包括連接繞組(31、32)端部的連接器(38)，上述繞組(31、32)的端部之間具有一定的間隔，繞組端部有各自的伸出軸線；上述每個(gè)連接器(38)的特征在于具有預(yù)定幾何形狀的第一和第二頭帽(33、36)固定在一對繞組元件(31、32)各自的端部；一種導(dǎo)電材料制成的第一和第二連接板條(39、40)，每個(gè)上述第一和第二板條(39、40)具有兩個(gè)其間距等于上述線圈端部間隔的卡座(54、56)，上述第一和第二連接板條卡座(54、56)具有對應(yīng)于上述伸出軸線的各自的軸線；上述第一和第二連接板條卡座(54、56)確定了兩個(gè)開口，其幾何形狀與上述預(yù)定的幾何形狀相配合，其間距等于上述線圈端部間距；上述第一和第二頭帽(33、36)包括突出的球形部分(50、52)，上述第一和第二連接板條卡座(54、56)的每一個(gè)包括一個(gè)球面形支座(58、60)，在其球面上有擴(kuò)大的部分(62、64)，因此上述確定的開口包括球面形部分，用來容納上述頭帽的上述突出的球形部分(50、52)；以及夾緊元件(41)用來把上述第一和第二連接板條(39、40)夾緊在一起，以致于上述頭帽(33、36)緊固地放置在上述確定的開口里。
2.如同權(quán)利要求1中所敘述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括各自的水管螺紋接套(34、37)，整體連接到每個(gè)上述頭帽(33、36)上。
3.一種連接發(fā)電機(jī)定子(30)繞組的方法，該連接是對頭帽(33、36)的球形部分(50、52)進(jìn)行的，頭帽固定在一對繞組元件(31、32)各自的端部;包括以下步驟確定上述第一和第二頭帽(33、36)的上述球形部分(50、52)之間相隔的距離;準(zhǔn)備第一和第二連接板條(39、40)，每個(gè)上述連接板條(39、40)具有一個(gè)第一球面卡座(54);在每個(gè)連接板條(39、40)上加工第二卡座(56)，每個(gè)連接板條(39、40)的上述第一和第二卡座相間隔的距離等于上述相隔開的距離;將上述頭帽的球形部分(50、52)放置在上述第一和第二連接板條(39、40)的相應(yīng)卡座(54、56)中;將上述連接板條(39、40)夾緊在一起，以使上述球面部分(50、52)固定在上述卡座(54、56)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法進(jìn)一步包括將上述頭帽(33、36)的上述球形部分(50、52)和上述連接板條(39、40)的鄰接側(cè)鍍銀的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中將上述連接板條(39、40)夾緊在一起以使上述球形部分(50、52)固定在上述卡座(54、56)內(nèi)的步驟進(jìn)一步包括下列各步至少將一個(gè)螺栓(41)穿過相應(yīng)的螺栓容納孔(74)插入到上述第一和第二連接板條(39、40)中;并且至少擰緊上述一個(gè)螺栓(41)，將上述第一和第二連接板條(39、40)緊固在一起。
6.在具有定子繞組元件(80、82)的發(fā)電機(jī)中，在繞組元件的端部(84、86)把上述繞組元件成對(80、82)連接起來的連接器;有間距及各自的伸出軸線的上述端部(84、86);用于機(jī)械地至少把上述一個(gè)連接器連接到成對的每個(gè)繞組元件的端部的裝置;其中上述至少一個(gè)連接器的改進(jìn)措施包括一個(gè)由導(dǎo)電材料制成的整體板條(98)，上述板條(98)具有兩個(gè)卡座(100、102)，其間距等于上述繞組端部的間距;上述卡座(100、102)各有一個(gè)軸線，對應(yīng)于上述伸出軸線;上述每個(gè)繞組端部(84、86)各有一個(gè)終止在球形部分(90、94)的頭帽(88、92);每個(gè)上述卡座(100、102)緊密地容納上述頭帽(88、92)之一的上述預(yù)定的幾何形狀部分(90、94)。
7.如同權(quán)利要求6中所敘述的發(fā)電機(jī)，其中上述機(jī)械裝置包括一對螺栓(106、108)，每個(gè)螺栓(106、108)對應(yīng)于上述頭帽(88、92)中的一個(gè);其中每個(gè)上述球面形狀部分(90、94)設(shè)有一個(gè)螺栓容納孔(96a、96b)，并且上述連接板條(98)設(shè)有一對螺栓容納孔(104a、104b)，每個(gè)螺栓容納孔(104a、104b)貫穿上述卡座(100、102)中的一個(gè);上述螺栓(106、108)將上述板條(98)固定到上述頭帽(88、92)上。
8.一種用于連接發(fā)電機(jī)定子線圈的方法，這種連接是在頭帽(88、92)的球形端部(90、94)之間進(jìn)行的，該頭帽(88、92)固定到一對繞組元件(80、82)各自的端部(84、86)該方法包括以下步驟將具有一對球面卡座(100、102)的連接板條(98)放置在上述頭帽(88、92)的上述球形端部(90、94)上;通過上述一個(gè)卡座(100)和安置在上述卡座(100)中的上述球形端(90)插入第一螺栓(106)，通過上述另一個(gè)卡座(102)和安置在上述另一卡座(102)中的上述球形端(94)插入第二螺栓(108)，以此將上述連接板條(98)固定在上述端部(84、86)上;將上述頭帽(88、92)和上述連接板條(98)釬焊在一起;并且拆除上述螺栓(106、108)。
全文摘要
一種改進(jìn)的發(fā)電機(jī)(30)具有連接繞組端部(31、32)的連接裝置(38)，及一種進(jìn)行該連接的方法。球面狀部分(50、52)的頭帽(33、36)釬焊到每個(gè)被連接繞組的端部(31、32)。一對連接板條(39、40)，每個(gè)都有一對同樣尺寸的球面支座(58、60)容納繞組端部頭帽(33、36)的球形部分(50、52)。用螺栓(41)將兩個(gè)連接板條(39、40)緊固在一起就提供了電氣和機(jī)械的連接。
文檔編號H01F5/04GK1045489SQ8910842
公開日1990年9月19日 申請日期1989年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月7日
發(fā)明者莉那特·施丁·尼爾遜, ?？送小W斯瓦爾多·鮑克, 約翰·米吉·巴特拉, 達(dá)里爾·羅納·莫里遜 申請人:西屋電氣公司