专利名称：包括轴向连接器组件的电机及相关方法
技术领域：
本发明涉及电机，更具体地涉及用于电机例如发电机的定子线圈连接器及相关 联的方法。
背景技术：
一种相对大型的电机的示例是由发电厂中的涡轮驱动的发电机。所述发电机一 般包括转子和所述转子周围的定子。定子绕组或者线圈向外延伸到定子的端部。定子线 圈的端部被连接到定子末端处的并联相环。为了便于安装或更换发电机的定子线圈，发电机的尺寸和配置通常要求定子线 圈被布置在物理地分离的线圈区段或二等分部分中。在定子线圈被设置在它们的适当位 置之后，所述定子线圈需要在它们的端部处被电和机械地彼此连接。类似的连接还可被 用在每个相位线圈的端部之间。从机械的和电学的观点来看，保持这类线圈端之间一贯 可靠的串联和相连接是一个重要因素。用铜焊技术将连接器(例如由实心铜棒构成的连接器)固定到每个线圈端是已知 的。这可提供线圈端之间有效的串联和相连接(series and phase connections)。然而，这
类技术可能是耗时的，执行一次维护重绕操作可能要耗费几天的时间，甚至是对于有经 验的熟练维护人员也是如此。授予Nilsson等的美国专利号4,894,575公开了一种串联地连接线圈端的发电机 连接。具有球状形状端部的头帽被铜焊到每个待连接的线圈端。所述球状形状的端部包 括在其中心处的顶线圈灌水软管接套(top coil water hose nipple)，以允许冷却流体流过其 中。一对连接器棒(每个连接器棒具有类似尺寸的球状座)接收每个线圈端头帽的球状 形状部分。通过将两个连接器棒用螺栓连接在一起来提供电和机械连接。类似地，PCT公开号W02006/063186公开了一种用于定子线圈的螺栓式球状串 联和相连接器。头帽具有球状形状的端部，流体端口居中地位于其中，该头帽被铜焊或 连接到每个待连接的定子线圈。一对连接器棒(每个连接器棒具有类似尺寸的球状座) 接收每个线圈端头帽的球状形状部分。通过将两个连接器棒用螺栓连接在一起来提供电 和机械连接。但是，上述连接技术仍然不能节省时间，尤其是当在维护重绕操作的执行中将 定子线圈连接到并联环时。在非OEM发电机上执行重绕操作时，这一时间可能还会被进 一步延长，因为非OEM发电机中存在的并联环并未被串联定位或者并未处于顶_底配置 中。在该例中，已知技术都不适用，因为它们适用于那种用于定子线圈的径向连接。因 此，需要降低执行这类操作的时间。
发明内容
考虑到上文所述的背景，因此本发明的一个目的是要提供一种电机，其包括轴 向连接器组件，用于将定子线圈端连接到各个环，以及提供相关方法。
本发明的这个和其他目的、特征以及优点是通过电机提供的。电机可包括多个 定子线圈端，每个定子线圈端具有处于其中的流体通道以及多个环。所述电机可进一步 包括多个轴向连接器组件，用于将所述多个定子线圈端连接到所述多个环。每个轴向连 接器组件可包括头帽，所述头帽包括开放端和与所述开放端相对的封闭端，所述开放端 被接收在各自的定子线圈端。所述封闭端可限定出一个线圈球状连接器部分，并且所述 头帽可具有处于其中的流体端口，所述流体端口被耦连到各自定子线圈端的流体通道。 环球状连接器部分(ring spherical connector portion)可由各自的环携载，而且一对连接器 构件可在其间所述线圈和环球状连接器部分。因此，所述电机可提供更容易安装的轴向 连接器组件，用于将定子线圈端连接到环。在某些实施例中，所述线圈和环球状连接器部分可被沿各自定子线圈端的轴线 对齐。在其他实施例中，所述环球状连接器部分可被沿各自定子线圈端的轴线对齐，而 所述线圈球状连接器部分可偏离于所述轴线。所述头帽可进一步包括处于所述开放端和所述封闭端之间的中间部分。所述头 帽还可进一步包括流体接套(fluidnipple)，其从所述中间部分向外延伸且限定了所述流体端□。每个所述连接器构件中可具有一对半球状凹进部。此外，所述一对连接器构件 可具有处于其中的多个对齐紧固件接收通道，而且各自的紧固件可被定位在所述对齐紧 固件接收通道中。例如，每个轴向连接器组件可包括铜。本发明的方法方案是要将定子线圈端轴向地连接到电机的环。每个定子线圈端 可具有处于其中的流体通道。所述方法可包括安装头帽，所述头帽包括处于所述定子线 圈端上的开放端以及与所述开放端相对的封闭端。所述封闭端可限定出一个线圈球状连 接器部分，并且所述头帽可具有处于其中的流体端口，所述流体端口被耦连到所述定子 线圈端的流体通道。所述方法还可包括将环球状连接器部分安装到所述环上，而且将一 对连接器构件结合在一起并在其间接收所述线圈和环球状连接器部分。
图1是根据本发明的电机的示意图。图2是图1所示轴向连接器组件的实施例的剖视图。图3是根据本发明的轴向连接器组件的另一个实施例的示意图。图4是图3轴向连接器组件的剖视图。
具体实施例方式现在将更全面地在下文中参考附图描述本发明，附图中示出了本发明的优选实 施例。不过，本发明可以很多种不同的形式实现，因此不应将本发明理解成受限于此处 给出的实施例。相反地，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，从而充分地 向本领域技术人员传达本发明的范围。相同的附图标记一直表示相同的元件，‘号被用 来表示替代性实施例中的类似元件。首先参见图1和图2，电机10包括多个定子线圈端11和多个环12，其中每个定 子线圈端中具有流体通道21。定子线圈端11和多个环12可以是例如用于发电厂的大型发电机的一部分。电机10示例性地包括多个轴向连接器组件30，用于将所述多个定子线 圈端11轴向地连接到所述多个环12。所述轴向连接器组件30对于例如执行线圈重绕操作的安装者是特别有利的。执 行线圈重绕的一个潜在的问题(尤其是在非OEM发电机中)是定子线圈端11和环12之 间的接口连接。如本领域技术人员应意识到的，轴向连接器组件30相对于传统的串联连 接更加节省时间，并且可减少接口问题，因为它为安装者有利地提供了紧凑设计，使得 安装者能够在空间有限的环境中方便地进行安装。每个轴向连接器组件30示例性地包括头帽13，所述头帽包括开放端14，所述开 放端被接收在各自的定子线圈端11上。开放端14通过熔焊和/或铜焊技术被接收在各 自的定子线圈端11上，这是本领域技术人员已知的。封闭端15与开放端14相对，所述 封闭端示例性地限定了线圈球状连接器部分16。头帽13示例性地具有处于其中的流体端口 17，所述流体端口被耦连到各自定子 线圈端11的流体通道21。头帽13进一步包括处于14开放端和封闭端15之间的中间部 分。流体接套23从所述中间部分向外延伸且限定了流体端口 17。流体通道21内的流体提供了对所述电机的冷却。所述流体例如可以是水或其 他为本领域技术人员所知的冷却液体。由流体接套23限定的流体端口 17有利地允许所 述冷却流体被重定向。软管或其他导管例如可被耦连到流体接套23，以重定向所述冷却 流体，这对于连接所述定子线圈和所述环是特别有利的。与包括开放端连接器球状部分 (其中形成有流体端口)的传统现有技术头帽相比，流体接套23还提高了安装者可达性， 而且安装更加容易。环球状连接器部分22由各自的环12类似地携载。一对连接器构件26在其间接 收所述线圈端和环球状连接器部分16，22。每个连接器构件26中具有一对半球状凹进 部，以接受所述线圈端和环球状部分16，22。可用定位销来帮助将所述线圈端和环球状 部分16，22对齐和安放在它们各自的半球状凹进部中。所述线圈和环球状连接器部分16，22有利地允许安装者在紧固之前旋转或定位 这对连接器构件26，以方便安装。连接器构件26包括用于接收各自紧固件25的多个对 齐紧固件接收通道24。紧固件接收通道24优选被定位成相邻于各自的半球状凹进部，以 便充分地将连接器构件26紧固到所述线圈和环球状连接器部分16，22。紧固件25例如 可包括螺母螺栓结构。例如，轴向连接器组件30和所述一对连接器构件26可包括铜。然而，可使用 其他导电材料，这是本领域普通技术人员应意识到的。所述线圈和环球状连接器部分16，22被沿各自定子线圈端11的轴线27对齐(或 称排列，align)。连接器构件26示例性地为矩形板形状，其适应所述线圈和环球状连接 器部分16，22的共同对齐。然而，也可使用其他形状。连接器构件26还示例性地包括 限定在其中的开口。该开口提供了对所述线圈和环球状连接器部分16，22在连接器构 件26内的放置情况的目视判定，有利地减少了所用的总的材料，因此减少了制造的总成 本。现在转到图3和图4，图解说明了连接器组件30的另一个实施例。头帽13'示 例性地包括开放端14，所述开放端被接收在各自的定子线圈端11'上。封闭端15'与开放端14'相对，所述封闭端限定了线圈球状连接器部分16'。定子线圈端11'具有与 其关联的轴线27'，类似于上文所述的球状环连接器部分22，各自的环球状连接器部分 22'被沿轴线27对齐。在所示实施例中，线圈球状连接器部分16'偏离于轴线27'。如本领域技术人员应意识到的，这有利地允许安装者有更大的空间将头帽13' 铜焊或熔焊到定子线圈端11'上。额外地，所述偏离可使总体设计更紧凑，因此允许用 在较小紧凑空间中，同时仍能方便地进行安装，例如，这对于在非OEM发电机的线圈重 绕中连接定子线圈端11'与环12'是特别有帮助的。此外，与线圈球状连接器部分16相比，流体端口 17'和从所述中间部分向外延 伸的流体接套23'被定位成与轴线27'的偏移较小。较小的偏移有利地减少了流体流穿 过流体端口 17'的阻力，并因此增加了穿过所述流体端口的水流量。流体端口 17的定向 有利地允许安装者能够容易地将软管或其他流体导管耦连到其上。连接器构件26'被成形为反映紧凑设计以及适应所述线圈和环球状连接器部分 16'，22'之间的偏移对齐(或称偏移排列)。如本领域技术人员应意识到的，也可使用 其他形状来适应所述线圈和环球状连接器部分16'，22'之间的不同偏移。再次参见图1和图2，一种方法方案用于将定子线圈端11轴向地连接到电机的环 12，每个定子线圈端中具有流体通道21。所述方法包括安装头帽30，所述头帽包括处于 所述定子线圈端11上的开放端14以及与所述开放端相对的封闭端15。所述封闭端限定 出一个线圈球状连接器部分16，并且所述头帽30具有处于其中的流体端口 17，所述流体 端口被耦连到所述定子线圈端的流体通道21。环球状连接器部分22被安装到环12上。 所述方法进一步包括将一对连接器构件26结合在一起并且在其间接收所述线圈和环球状 连接器部分16，22。在受益于前文所述的教导和相关联的附图后，本领域技术人员将会想到本发明 的许多修改及其他实施例。因此，应理解的是，本发明并不限于所公开的特定实施例， 并且各种修改和实施例应包括在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种电机，包括多个定子线圈端，每个定子线圈端中具有流体通道；多个环；和多个轴向连接器组件，用于将所述多个定子线圈端连接到所述多个环，每个轴向连 接器组件包括头帽，所述头帽包括接收在各自定子线圈端上的开放端和与所述开放端相对的封闭 端，所述封闭端限定了线圈球状连接器部分，并且所述头帽中具有流体端口，所述流体 端口被耦连到各自定子线圈端的流体通道，由各自的环携载的环球状连接器部分，一对连接器构件，在其间接收所述线圈和环球状连接器部分。
2.根据权利要求1所述的电机，其中所述线圈和环球状连接器部分被沿各自定子线圈 端的轴线对齐。
3.根据权利要求1所述的电机，其中所述环球状连接器部分被沿各自定子线圈端的轴 线对齐；而且其中所述线圈球状连接器部分偏离于所述轴线。
4.根据权利要求1所述的电机，其中所述头帽进一步包括处于所述开放端和所述封闭 端之间的中间部分；而且进一步包括流体接套，其从所述中间部分向外延伸且限定了所 述流体端口。
5.根据权利要求1所述的电机，其中每个所述连接器构件中具有一对半球状凹进部。
6.根据权利要求1所述的电机，其中所述一对连接器构件中具有多个对齐紧固件接收 通道。
7.根据权利要求6所述的电机，进一步包括各自的在所述对齐紧固件接收通道中的紧 固件。
8.根据权利要求1所述的电机，其中每个轴向连接器组件包括铜。
9.一种轴向连接器组件，用于将定子线圈端连接到电机的环，每个定子线圈端中具 有流体通道，所述轴向连接器组件包括头帽，其包括接收在所述定子线圈端上的开放端和与所述开放端相对的封闭端，所 述封闭端限定了线圈球状连接器部分；并且所述头帽中具有流体端口，所述流体端口被 耦连到所述定子线圈端的所述流体通道；由所述环携载的环球状连接器部分；和一对连接器构件，以在其间接收所述线圈和环球状连接器部分。
10.根据权利要求9所述的轴向连接器组件，其中所述线圈和环球状连接器部分将被 沿所述定子线圈端的轴线对齐。
11.根据权利要求9所述的轴向连接器组件，其中所述环球状连接器部分将被沿所述 定子线圈端的轴线对齐；而且其中所述线圈球状连接器部分偏离于所述轴线。
12.根据权利要求9所述的轴向连接器组件，其中所述头帽进一步包括所述开放端和 所述封闭端之间的中间部分；并且进一步包括流体接套，其从所述中间部分向外延伸并 限定了所述流体端口。
13.根据权利要求9所述的轴向连接器组件，其中每个所述连接器构件中具有一对半 球状凹进部。
14.根据权利要求9所述的轴向连接器组件，其中所述一对连接器构件中具有多个对 齐紧固件接收通道；并且进一步包括所述对齐紧固件接收通道中的各自的紧固件。
15.一种用于将定子线圈端轴向地连接到电机的环的方法，每个定子线圈端中具有流 体通道，所述方法包括安装头帽，所述头帽包括处于所述定子线圈端上的开放端以及与所述开放端相对的 封闭端，所述封闭端限定了线圈球状连接器部分，而且，所述头帽中具有流体端口，所 述流体端口被耦连到所述定子线圈端的所述流体通道； 将环球状连接器部分安装到所述环上；和将一对连接器构件结合在一起，并在其间接收所述线圈和环球状连接器部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述线圈和环球状连接器部分将被沿所述定子 线圈端的轴线对齐。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述环球状连接器部分被沿所述定子线圈端的 轴线对齐；而且其中所述线圈球状连接器部分偏离于所述轴线。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述头帽进一步包括处于所述开放端和所述封 闭端之间的中间部分；并且进一步包括流体接套，其从所述中间部分向外延伸且限定了 所述流体端口；且其中所述方法进一步包括将所述流体接套耦连到流体源。
19.根据权利要求15所述的方法，其中每个所述连接器构件中具有一对半球状凹进部。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述一对连接器构件中具有多个对齐紧固件接 收通道；且其中将所述一对连接器构件结合在一起包括将各自的紧固件固定在所述对齐 紧固件接收通道中。
全文摘要
一种电机，其可包括多个定子线圈端，每个定子线圈端具有处于其中的流体通道。所述电机可进一步包括多个环和多个轴向连接器组件，用于将所述多个定子线圈端连接到所述多个环。每个轴向连接器组件可包括头帽，所述头帽包括接收在各自定子线圈端上的开放端和与所述开放端相对的封闭端，所述封闭端限定了线圈球状连接器部分。所述头帽中可具有流体端口，所述流体端口被耦连到各自定子线圈端的流体通道。环球状连接器部分可由各自的环携载，而且一对连接器构件可在其间接收所述线圈和环球状连接器部分。
文档编号H02K15/00GK102017371SQ200980113952
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年4月21日
发明者A·M·特卡瓦德 申请人:西门子能源公司