隐极转子：高效节能的汽轮发电机和电动机核心设计要素

图1.23 隐极转子槽的横剖面图，箭头表示空气或氢气等冷却气体的流动方向

整圆转子，也被称作圆柱形转子或隐极转子，多数用于制造2极或4极的汽轮发电机，也可用于制造2极同步电动机。转子本体通常由整块锻造的合金钢制成。在锻件上铣出轴向的转子槽，槽内通常放置宽至几厘米的铜导体带作为导线匝。每一槽内通常有5～20条导体带（匝）形成线圈（见图1.23）。不同于用绝缘包带或绝缘薄膜直接将铜导体匝线绝缘的设计，大型转子的匝线通常用绝缘条将彼此分隔开来。绝缘条或L形绝缘通道顺在转子槽内，起到对地绝缘的作用。因为槽内各个部件彼此之间不进行黏接，故当电流以及随之变化的温度呈周期性变化时，各部件彼此之间就能相对发生滑动。铜导体线圈靠槽楔固定在槽内。因为旋转作用力是如此之大（在超速状态时，重力加速度能超过5000g），因此只能使用金属材料的槽楔。槽楔由铜合金（较老的电机中）、非磁性钢、磁性钢或铝合金制造而成。如今，铝是最为常见的转子槽楔材料。如图1.23所示，通常在铜导体匝线和槽楔上铣出空气或氢气的通道，以允许气体直接冷却转子绕组。我们将会在第9章中看到，在通风道穿过绝缘条的部位，这些通道可能由于污染而出现短路的爬电路径。此外，相对较细的通风管道很容易被异物或匝间绝缘的位移阻塞住，从而导致转子上出现局部过热点。(www.xing528.com)

隐极转子最具挑战性的设计要素之一是转子的线圈端部。在铜导体匝线伸出转子槽部之后，在轴向适当位置沿着周向弯折90°，再沿着转子的周向到达相应的槽，再经过90°的弯折，沿轴向进入该槽。转子的端部绕组区域必须加以固定，以防止离心力折断铜导体。此外，还必须留出一定的空间，并插入滑移层，以便在流过的电流使绕组温度上升时绕组能沿轴向膨胀。再有就是线圈端部的线圈之间必须安装阻挡块，以防止热膨胀应力引起线圈变形。转子可能长达6m的大型汽轮发电机，其转子绕组导体能沿着槽的方向膨胀伸长几毫米。

为抵抗旋转作用力，转子本体两端都用护环固定线圈端部（见图1.2）。大多数大于10MW的电机隐极转子中，护环用不锈钢制成。值得关注的是，制造护环和使之热缩到转子本体上的技术。在绕组铜导体端部和护环之间需要施加带滑移层的绝缘衬套，以便相关部件彼此能够相对滑动。在开启式通风的空气冷却电机中，以及很早以前生产的电机中，端部区域的铜导体匝线通常用绝缘胶带绑扎起来。不过，现今常见的方法是使用绝缘条、绝缘薄板和绝缘挡块。