包括軸向連接器組件的電機及相關方法

專利名稱：包括軸向連接器組件的電機及相關方法
技術領域：
本發明涉及電機，更具體地涉及用于電機例如發電機的定子線圈連接器及相關 聯的方法。
背景技術：
一種相對大型的電機的示例是由發電廠中的渦輪驅動的發電機。所述發電機一 般包括轉子和所述轉子周圍的定子。定子繞組或者線圈向外延伸到定子的端部。定子線 圈的端部被連接到定子末端處的并聯相環。為了便于安裝或更換發電機的定子線圈，發電機的尺寸和配置通常要求定子線 圈被布置在物理地分離的線圈區段或二等分部分中。在定子線圈被設置在它們的適當位 置之后，所述定子線圈需要在它們的端部處被電和機械地彼此連接。類似的連接還可被 用在每個相位線圈的端部之間。從機械的和電學的觀點來看，保持這類線圈端之間一貫 可靠的串聯和相連接是一個重要因素。用銅焊技術將連接器(例如由實心銅棒構成的連接器)固定到每個線圈端是已知 的。這可提供線圈端之間有效的串聯和相連接(series and phase connections)。然而，這
類技術可能是耗時的，執行一次維護重繞操作可能要耗費幾天的時間，甚至是對于有經 驗的熟練維護人員也是如此。授予Nilsson等的美國專利號4,894,575公開了一種串聯地連接線圈端的發電機 連接。具有球狀形狀端部的頭帽被銅焊到每個待連接的線圈端。所述球狀形狀的端部包 括在其中心處的頂線圈灌水軟管接套(top coil water hose nipple)，以允許冷卻流體流過其 中。一對連接器棒(每個連接器棒具有類似尺寸的球狀座)接收每個線圈端頭帽的球狀 形狀部分。通過將兩個連接器棒用螺栓連接在一起來提供電和機械連接。類似地，PCT公開號W02006/063186公開了一種用于定子線圈的螺栓式球狀串 聯和相連接器。頭帽具有球狀形狀的端部，流體端口居中地位于其中，該頭帽被銅焊或 連接到每個待連接的定子線圈。一對連接器棒(每個連接器棒具有類似尺寸的球狀座) 接收每個線圈端頭帽的球狀形狀部分。通過將兩個連接器棒用螺栓連接在一起來提供電 和機械連接。但是，上述連接技術仍然不能節省時間，尤其是當在維護重繞操作的執行中將 定子線圈連接到并聯環時。在非OEM發電機上執行重繞操作時，這一時間可能還會被進 一步延長，因為非OEM發電機中存在的并聯環并未被串聯定位或者并未處于頂_底配置 中。在該例中，已知技術都不適用，因為它們適用于那種用于定子線圈的徑向連接。因 此，需要降低執行這類操作的時間。

發明內容
考慮到上文所述的背景，因此本發明的一個目的是要提供一種電機，其包括軸 向連接器組件，用于將定子線圈端連接到各個環，以及提供相關方法。
本發明的這個和其他目的、特征以及優點是通過電機提供的。電機可包括多個 定子線圈端，每個定子線圈端具有處于其中的流體通道以及多個環。所述電機可進一步 包括多個軸向連接器組件，用于將所述多個定子線圈端連接到所述多個環。每個軸向連 接器組件可包括頭帽，所述頭帽包括開放端和與所述開放端相對的封閉端，所述開放端 被接收在各自的定子線圈端。所述封閉端可限定出一個線圈球狀連接器部分，并且所述 頭帽可具有處于其中的流體端口，所述流體端口被耦連到各自定子線圈端的流體通道。 環球狀連接器部分(ring spherical connector portion)可由各自的環攜載，而且一對連接器 構件可在其間所述線圈和環球狀連接器部分。因此，所述電機可提供更容易安裝的軸向 連接器組件，用于將定子線圈端連接到環。在某些實施例中，所述線圈和環球狀連接器部分可被沿各自定子線圈端的軸線 對齊。在其他實施例中，所述環球狀連接器部分可被沿各自定子線圈端的軸線對齊，而 所述線圈球狀連接器部分可偏離于所述軸線。所述頭帽可進一步包括處于所述開放端和所述封閉端之間的中間部分。所述頭 帽還可進一步包括流體接套(fluidnipple)，其從所述中間部分向外延伸且限定了所述流體端□。每個所述連接器構件中可具有一對半球狀凹進部。此外，所述一對連接器構件 可具有處于其中的多個對齊緊固件接收通道，而且各自的緊固件可被定位在所述對齊緊 固件接收通道中。例如，每個軸向連接器組件可包括銅。本發明的方法方案是要將定子線圈端軸向地連接到電機的環。每個定子線圈端 可具有處于其中的流體通道。所述方法可包括安裝頭帽，所述頭帽包括處于所述定子線 圈端上的開放端以及與所述開放端相對的封閉端。所述封閉端可限定出一個線圈球狀連 接器部分，并且所述頭帽可具有處于其中的流體端口，所述流體端口被耦連到所述定子 線圈端的流體通道。所述方法還可包括將環球狀連接器部分安裝到所述環上，而且將一 對連接器構件結合在一起并在其間接收所述線圈和環球狀連接器部分。


圖1是根據本發明的電機的示意圖。圖2是圖1所示軸向連接器組件的實施例的剖視圖。圖3是根據本發明的軸向連接器組件的另一個實施例的示意圖。圖4是圖3軸向連接器組件的剖視圖。
具體實施例方式現在將更全面地在下文中參考附圖描述本發明，附圖中示出了本發明的優選實 施例。不過，本發明可以很多種不同的形式實現，因此不應將本發明理解成受限于此處 給出的實施例。相反地，提供這些實施例是為了使本公開更加透徹和完整，從而充分地 向本領域技術人員傳達本發明的范圍。相同的附圖標記一直表示相同的元件，‘號被用 來表示替代性實施例中的類似元件。首先參見圖1和圖2，電機10包括多個定子線圈端11和多個環12，其中每個定 子線圈端中具有流體通道21。定子線圈端11和多個環12可以是例如用于發電廠的大型發電機的一部分。電機10示例性地包括多個軸向連接器組件30，用于將所述多個定子線 圈端11軸向地連接到所述多個環12。所述軸向連接器組件30對于例如執行線圈重繞操作的安裝者是特別有利的。執 行線圈重繞的一個潛在的問題(尤其是在非OEM發電機中)是定子線圈端11和環12之 間的接口連接。如本領域技術人員應意識到的，軸向連接器組件30相對于傳統的串聯連 接更加節省時間，并且可減少接口問題，因為它為安裝者有利地提供了緊湊設計，使得 安裝者能夠在空間有限的環境中方便地進行安裝。每個軸向連接器組件30示例性地包括頭帽13，所述頭帽包括開放端14，所述開 放端被接收在各自的定子線圈端11上。開放端14通過熔焊和/或銅焊技術被接收在各 自的定子線圈端11上，這是本領域技術人員已知的。封閉端15與開放端14相對，所述 封閉端示例性地限定了線圈球狀連接器部分16。頭帽13示例性地具有處于其中的流體端口 17，所述流體端口被耦連到各自定子 線圈端11的流體通道21。頭帽13進一步包括處于14開放端和封閉端15之間的中間部 分。流體接套23從所述中間部分向外延伸且限定了流體端口 17。流體通道21內的流體提供了對所述電機的冷卻。所述流體例如可以是水或其 他為本領域技術人員所知的冷卻液體。由流體接套23限定的流體端口 17有利地允許所 述冷卻流體被重定向。軟管或其他導管例如可被耦連到流體接套23，以重定向所述冷卻 流體，這對于連接所述定子線圈和所述環是特別有利的。與包括開放端連接器球狀部分 (其中形成有流體端口)的傳統現有技術頭帽相比，流體接套23還提高了安裝者可達性， 而且安裝更加容易。環球狀連接器部分22由各自的環12類似地攜載。一對連接器構件26在其間接 收所述線圈端和環球狀連接器部分16，22。每個連接器構件26中具有一對半球狀凹進 部，以接受所述線圈端和環球狀部分16，22。可用定位銷來幫助將所述線圈端和環球狀 部分16，22對齊和安放在它們各自的半球狀凹進部中。所述線圈和環球狀連接器部分16，22有利地允許安裝者在緊固之前旋轉或定位 這對連接器構件26，以方便安裝。連接器構件26包括用于接收各自緊固件25的多個對 齊緊固件接收通道24。緊固件接收通道24優選被定位成相鄰于各自的半球狀凹進部，以 便充分地將連接器構件26緊固到所述線圈和環球狀連接器部分16，22。緊固件25例如 可包括螺母螺栓結構。例如，軸向連接器組件30和所述一對連接器構件26可包括銅。然而，可使用 其他導電材料，這是本領域普通技術人員應意識到的。所述線圈和環球狀連接器部分16，22被沿各自定子線圈端11的軸線27對齊(或 稱排列，align)。連接器構件26示例性地為矩形板形狀，其適應所述線圈和環球狀連接 器部分16，22的共同對齊。然而，也可使用其他形狀。連接器構件26還示例性地包括 限定在其中的開口。該開口提供了對所述線圈和環球狀連接器部分16，22在連接器構 件26內的放置情況的目視判定，有利地減少了所用的總的材料，因此減少了制造的總成 本。現在轉到圖3和圖4，圖解說明了連接器組件30的另一個實施例。頭帽13'示 例性地包括開放端14，所述開放端被接收在各自的定子線圈端11'上。封閉端15'與開放端14'相對，所述封閉端限定了線圈球狀連接器部分16'。定子線圈端11'具有與 其關聯的軸線27'，類似于上文所述的球狀環連接器部分22，各自的環球狀連接器部分 22'被沿軸線27對齊。在所示實施例中，線圈球狀連接器部分16'偏離于軸線27'。如本領域技術人員應意識到的，這有利地允許安裝者有更大的空間將頭帽13' 銅焊或熔焊到定子線圈端11'上。額外地，所述偏離可使總體設計更緊湊，因此允許用 在較小緊湊空間中，同時仍能方便地進行安裝，例如，這對于在非OEM發電機的線圈重 繞中連接定子線圈端11'與環12'是特別有幫助的。此外，與線圈球狀連接器部分16相比，流體端口 17'和從所述中間部分向外延 伸的流體接套23'被定位成與軸線27'的偏移較小。較小的偏移有利地減少了流體流穿 過流體端口 17'的阻力，并因此增加了穿過所述流體端口的水流量。流體端口 17的定向 有利地允許安裝者能夠容易地將軟管或其他流體導管耦連到其上。連接器構件26'被成形為反映緊湊設計以及適應所述線圈和環球狀連接器部分 16'，22'之間的偏移對齊(或稱偏移排列)。如本領域技術人員應意識到的，也可使用 其他形狀來適應所述線圈和環球狀連接器部分16'，22'之間的不同偏移。再次參見圖1和圖2，一種方法方案用于將定子線圈端11軸向地連接到電機的環 12，每個定子線圈端中具有流體通道21。所述方法包括安裝頭帽30，所述頭帽包括處于 所述定子線圈端11上的開放端14以及與所述開放端相對的封閉端15。所述封閉端限定 出一個線圈球狀連接器部分16，并且所述頭帽30具有處于其中的流體端口 17，所述流體 端口被耦連到所述定子線圈端的流體通道21。環球狀連接器部分22被安裝到環12上。 所述方法進一步包括將一對連接器構件26結合在一起并且在其間接收所述線圈和環球狀 連接器部分16，22。在受益于前文所述的教導和相關聯的附圖后，本領域技術人員將會想到本發明 的許多修改及其他實施例。因此，應理解的是，本發明并不限于所公開的特定實施例， 并且各種修改和實施例應包括在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種電機，包括多個定子線圈端，每個定子線圈端中具有流體通道；多個環；和多個軸向連接器組件，用于將所述多個定子線圈端連接到所述多個環，每個軸向連 接器組件包括頭帽，所述頭帽包括接收在各自定子線圈端上的開放端和與所述開放端相對的封閉 端，所述封閉端限定了線圈球狀連接器部分，并且所述頭帽中具有流體端口，所述流體 端口被耦連到各自定子線圈端的流體通道，由各自的環攜載的環球狀連接器部分，一對連接器構件，在其間接收所述線圈和環球狀連接器部分。
2.根據權利要求1所述的電機，其中所述線圈和環球狀連接器部分被沿各自定子線圈 端的軸線對齊。
3.根據權利要求1所述的電機，其中所述環球狀連接器部分被沿各自定子線圈端的軸 線對齊；而且其中所述線圈球狀連接器部分偏離于所述軸線。
4.根據權利要求1所述的電機，其中所述頭帽進一步包括處于所述開放端和所述封閉 端之間的中間部分；而且進一步包括流體接套，其從所述中間部分向外延伸且限定了所 述流體端口。
5.根據權利要求1所述的電機，其中每個所述連接器構件中具有一對半球狀凹進部。
6.根據權利要求1所述的電機，其中所述一對連接器構件中具有多個對齊緊固件接收 通道。
7.根據權利要求6所述的電機，進一步包括各自的在所述對齊緊固件接收通道中的緊 固件。
8.根據權利要求1所述的電機，其中每個軸向連接器組件包括銅。
9.一種軸向連接器組件，用于將定子線圈端連接到電機的環，每個定子線圈端中具 有流體通道，所述軸向連接器組件包括頭帽，其包括接收在所述定子線圈端上的開放端和與所述開放端相對的封閉端，所 述封閉端限定了線圈球狀連接器部分；并且所述頭帽中具有流體端口，所述流體端口被 耦連到所述定子線圈端的所述流體通道；由所述環攜載的環球狀連接器部分；和一對連接器構件，以在其間接收所述線圈和環球狀連接器部分。
10.根據權利要求9所述的軸向連接器組件，其中所述線圈和環球狀連接器部分將被 沿所述定子線圈端的軸線對齊。
11.根據權利要求9所述的軸向連接器組件，其中所述環球狀連接器部分將被沿所述 定子線圈端的軸線對齊；而且其中所述線圈球狀連接器部分偏離于所述軸線。
12.根據權利要求9所述的軸向連接器組件，其中所述頭帽進一步包括所述開放端和 所述封閉端之間的中間部分；并且進一步包括流體接套，其從所述中間部分向外延伸并 限定了所述流體端口。
13.根據權利要求9所述的軸向連接器組件，其中每個所述連接器構件中具有一對半 球狀凹進部。
14.根據權利要求9所述的軸向連接器組件，其中所述一對連接器構件中具有多個對 齊緊固件接收通道；并且進一步包括所述對齊緊固件接收通道中的各自的緊固件。
15.一種用于將定子線圈端軸向地連接到電機的環的方法，每個定子線圈端中具有流 體通道，所述方法包括安裝頭帽，所述頭帽包括處于所述定子線圈端上的開放端以及與所述開放端相對的 封閉端，所述封閉端限定了線圈球狀連接器部分，而且，所述頭帽中具有流體端口，所 述流體端口被耦連到所述定子線圈端的所述流體通道； 將環球狀連接器部分安裝到所述環上；和將一對連接器構件結合在一起，并在其間接收所述線圈和環球狀連接器部分。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述線圈和環球狀連接器部分將被沿所述定子 線圈端的軸線對齊。
17.根據權利要求15所述的方法，其中所述環球狀連接器部分被沿所述定子線圈端的 軸線對齊；而且其中所述線圈球狀連接器部分偏離于所述軸線。
18.根據權利要求15所述的方法，其中所述頭帽進一步包括處于所述開放端和所述封 閉端之間的中間部分；并且進一步包括流體接套，其從所述中間部分向外延伸且限定了 所述流體端口；且其中所述方法進一步包括將所述流體接套耦連到流體源。
19.根據權利要求15所述的方法，其中每個所述連接器構件中具有一對半球狀凹進部。
20.根據權利要求15所述的方法，其中所述一對連接器構件中具有多個對齊緊固件接 收通道；且其中將所述一對連接器構件結合在一起包括將各自的緊固件固定在所述對齊 緊固件接收通道中。
全文摘要
一種電機，其可包括多個定子線圈端，每個定子線圈端具有處于其中的流體通道。所述電機可進一步包括多個環和多個軸向連接器組件，用于將所述多個定子線圈端連接到所述多個環。每個軸向連接器組件可包括頭帽，所述頭帽包括接收在各自定子線圈端上的開放端和與所述開放端相對的封閉端，所述封閉端限定了線圈球狀連接器部分。所述頭帽中可具有流體端口，所述流體端口被耦連到各自定子線圈端的流體通道。環球狀連接器部分可由各自的環攜載，而且一對連接器構件可在其間接收所述線圈和環球狀連接器部分。
文檔編號H02K15/00GK102017371SQ200980113952
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月31日 優先權日2008年4月21日
發明者A·M·特卡瓦德 申請人:西門子能源公司