一种同步调相机转子及同步调相机的制作方法

本申请涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种同步调相机转子及同步调相机。

背景技术：

随着直流输电规模的不断增大，电能质量问题更加突出，电网系统对无功功率的需求与日剧增。同步调相机作为专用的无功补偿源，其具有输出的无功功率可连续控制、灵活调节、精度高、无差调节等优点。

同步调相机是一种无机械负载、处于特殊工作条件下的同步电动机。在无需补偿的条件下，转子励磁绕组电流为额定空载励磁电流，此时机端电压与电网电压相同。又由于转子没有机械负载，所以此时定子电枢绕组中几乎没有电流，故调相机不发出无功功率。当电网中出现大量无功需求时，励磁绕组就主动降低或升高励磁电流，从而使得机端电压低于或高于电网电压，故电枢绕组中就出现了容性或感性的无功电流，以平衡定子机端电压和电网电压的差值。这样，同步调相机就向电网中注入了容性或感性的无功电流，也称为发出容性或感性的无功功率。

大型同步调相机，比如MW级同步调相机，其在工作时通常具有很高的转速，为了减小离心力，其转子通常为细长结构，即长度很长，周长很小，此种转子的铁芯一体细长，制作难度大，成本高昂，并且，该转子的重量大，导致支撑其重量的转轴寿命较短。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种同步调相机转子，解决了大型同步调相机转子的铁芯一体细长，难制作，成本高昂，以及转子重量大，支撑其重量的转轴寿命短的技术问题。本申请实施例还提供了一种同步调相机。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种同步调相机转子，该转子包括：多个转子单元，所述转子单元包括铁芯、励磁绕组以及转轴件；

所述铁芯包括铁芯主体与多个磁极，多个所述磁极对称设置在所述铁芯主体的侧壁上；多个所述磁极均绕制有所述励磁绕组；所述铁芯主体的轴向两端分别设置有所述转轴件；

多个所述转子单元通过联轴部件连接。

优选地，所述转子单元还包括支撑法兰，所述支撑法兰套接在所述转轴件上，所述支撑法兰与所述转轴件之间设置有轴承。

优选地，所述转子单元的轴线上设置有空心轴结构。

优选地，所述转轴件设置有键槽，所述联轴部件具体包括键与联轴器。

优选地，所述联轴器为刚性联轴器。

优选地，所述磁极与所述铁芯主体之间卡固配合。

优选地，所述励磁绕组为超导材料。

本申请第二方面提供了一种同步调相机，该同步调相机包括上第一方面提供的任一种同步调相机转子。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种同步调相机转子，该转子包括多个转子单元，转子单元包括铁芯、励磁绕组以及转轴件；铁芯包括铁芯主体与多个磁极，多个磁极对称设置在铁芯主体的侧壁上，励磁绕组在多个磁极上绕制，铁芯主体的轴向两端分别设置有转轴件，多个转子单元通过联轴部件连接。

本申请的技术方案相当于相当于将原本细长的转子用多段较短的转子单元连接进行替代，多个转子单元连接形成细长的转子整体，在满足离心力要求的基础上，转子单元的铁芯制作要比原来转子的细长一体的铁芯制作简单很多，从而使整个转子的制作成本大大降低，并且，转子单元之间通过联轴部件进行连接，相当于将原本的长转轴用多段较短的转轴件连接进行替代，转子的重量分散到多个短转轴上，使受力情况得到改善，提高了转轴整体的寿命。

附图说明

图1为本申请提供的一个实施例中的同步调相机转子的结构示意图；

图2为图1所示的同步调相机转子的剖视图；

图3为图1所示的同步调相机转子的一个转子单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参见图1、图2和图3，图1为本申请提供的一个实施例中的同步调相机转子的一个转子单元的结构示意图，图2为本申请提供的一个实施例中的同步调相机转子的结构示意图，图3为图2所示的同步调相机转子的剖视图。

同步调相机的励磁部分主要在励磁绕组13以及转子的铁芯，本申请实施例提供的转子单元可以理解为一个缩短的转子，其同样具有铁芯与励磁绕组13，

铁芯通常包括铁芯主体11与多个磁极12，铁芯主体11可以为多边形结构，具体的，其应当与磁极12的数量有所配合，根据不同的需求，磁极12的数量可以不同，比如磁极12数量为四时，铁芯主体11可以为正四边形，此时磁极12可以对称的设置在铁芯主体11的四个侧面上，而磁极12数量为六时，铁芯主体11可以为正六边形，六个磁极12可以对称的设置在铁芯主体11的六个侧面上。

铁芯主体11与多个磁极12之间可以是一体成型的结构，当然，也可以是分开的两部分，此时，磁极12与铁芯主体11之间可以通过卡固配合形成连接。可以在两者的其一设置槽体，另一设置与槽体匹配的凸起结构，在连接时，使凸起结构卡入匹配的槽体中形成卡固配合，具体实现时，槽体可以设置成燕尾槽或者T形槽，从而能够在卡入后形成更好的位置固定作用。

具体的，转子的磁极12和铁芯主体11可以采用硅钢片叠层压装，也可以通过螺杆压装而成，硅钢片也可以采用其他导磁性良好的材料取代，比如铁钴合金等。

磁极12通常包括极靴与极帽两部分，励磁绕组13具体可以绕制在磁极12的极靴部分，此时极帽部分作为励磁绕组13的周向限位结构，起到引导磁场发散的作用。

铁芯主体11的轴向两端可以设置转轴件14，也即在一个转子单元轴线的两个方向上分别设置一个转轴件14，可以直接通过螺钉将转轴件14与铁芯主体11连接成整体，也可以设置卡槽进行连接，具体的连接方式还有很多，只要能够使转轴件14固定在铁芯主体11的轴线上，均适用于本申请提供的技术方案。

转轴件14可以理解为小段的转轴，其设置在转子单元两端，从而可以与其他转子单元进行连接，具体的，转子单元之间可以通过联轴部件进行连接。

上述的同步调相机转子相当于将原本细长的转子用多段较短的转子单元连接进行替代，多个转子单元连接形成细长的转子整体，在满足离心力要求的基础上，转子单元的铁芯制作要比原来转子细长一体的铁芯制作简单很多，从而使整个转子的制作成本大大降低，并且，转子单元之间通过联轴部件进行连接，相当于将原本的长转轴用多段较短的转轴件14连接进行替代，转子的重量分散到多个短转轴上，使受力情况得到改善，提高了转轴整体的寿命。

为了使多个转子单元连接成的转子整体在结构上受力更理想，可以在各个转子单元的转轴件14上套接支撑法兰21，支撑法兰21和转轴件14之间可以设置轴承22，从而可以使支撑法兰21在不影响转子旋转的情况下对转子进行支撑，改善转轴件14的受力情况，从而使整体的转子在轴向上具备更强的刚度。

具体的，可以在铁芯主体11轴向的两个转轴件14上设置圆柱台阶结构，从而可以使轴承22套接在转轴件14上，与转轴件14上圆柱台阶结构的柱形侧面贴合，支撑法兰21可以进一步的套接在轴承22上，从而对转轴件14提供支撑。

励磁绕组13需要励磁电源供给电能，在具体布线时，由于励磁绕组13在工作时会随着转轴旋转，其与励磁电源连接的电源进线也会被带动旋转，此时，可以在转子单元的轴线上设置空心轴结构31，则励磁绕组13的电源线可以利用空心轴结构31的中空轴部分进行布置，由于电源线布于轴线处，可以最大程度的避免励磁绕组13旋转带来的影响，使得布线更为合理。

需要说明的是，空心轴结构31并非指转子单元内部具有一根贯穿其整体的轴，而是在转子单元的轴线处有一个轴状的中空空间，具体的，该中空空间由第一转轴件14(铁芯主体11一侧)、铁芯主体11以及第二转轴件14(铁芯主体11另一侧)的轴线上的中空空间构成，可以在第一转轴件14、铁芯主体11以及第二转轴件14内分别设置位于轴线上的轴状空间，三个中空的轴状空间形成一个空心轴结构31的空间结构。

励磁绕组13可以采用铜或铝等传统良导体，但为了能够有更好的励磁性能，本实施例中转子单元的励磁绕组13可以为超导材料，通过超导材料绕制成超导绕组来作为励磁绕组13。

应当理解的是，转子单元之间的连接实际是转子单元间转轴件14的连接，转轴件14间的连接可以通过联轴部件来实现，而联轴部件有多种，如膜片联轴器24、弹性柱销联轴器24等，而在本实施例中提供的同步调相机转子中，可以在个转子单元的转轴件14上设置键槽，使与键槽匹配的键23卡入键槽中形成凸缘，再通过联轴器24将两个转轴单元之间的转轴件14连接，依靠联轴器24传递两个转子单元间的扭矩，从而将多个转子单元形成一个整体的转子。

为了使转子单元间的连接更为紧凑，扭矩传递更为理想，可以使用刚醒联轴器24。

以上为本申请提供的一个实施例中的同步调相机转子，该转子将原来细长一体的转子分段成多个转子单元，从而降低了转子铁芯的制作难度，大大减少了制作的成本，励磁绕组13的绕制也从原来在细长一体的铁芯上绕制变为在较短的转子单元的铁芯上绕制，因此励磁绕组13的上线和组装相对原来要方便很多；分段式的转子在重量上也大大减小，对于转轴件14而言，其负重情况大大好转，转轴的寿命整体得到提高；同时，在各转子单元之间设置了支撑法兰21，支撑法兰21对转轴件14形成支撑，保证了轴向的刚度，改善了转轴件14间的受力情况。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。