根據水輪發電機容量大小和轉速高低,轉子磁鉅可分為兩大類:圓盤式磁鉅和疊片式磁。從水輪發電機結構發展看,1920年代初期,兩種結構已基本定型,但隨著發電機容量的增大和材料的發展.不斷有所改進。
圓盤式磁軛具有轉子整體機械強度高、剛度好、結構簡單等優點,它主要用于高轉速水輪發電機1940年代前已出現4種基本結構:
(1)與發電機為一體的整鍛式(或軸向分段)這種結構在小型水輪發電機中應用較廣,以后主要用于轉速大于600/min的高速水輪發電機中
(2)厚鋼板環或鍛鋼環用螺栓把緊,然后熱套在軸上的結構,這種結構經不斷改進、發展,在大型高速發電機中應用很廣，一般用在400r/min以上;
(3)空心鍛鋼圓環與兩端短軸把合的結構1940年代BBC公司制成的50MVA428min機即采用這種結構;
(4)兩端短軸與鍛鋼支架把合，鍛鋼磁圓環緊套在支架上或與支架把合的結構這種結構1960年代前在歐洲應用較廣。
疊片式轉子磁鉅是大中型水輪發電機中應用最廣的一種結構300r/min以下的大中型水輪發電機均采用這種結構,20世紀初在水輪發電機中就出現了疊片式轉子磁。例如,1924年美國GE公司為巴西制造的33MVA機,即為當時典型的疊片磁結構,磁由扇形沖片堆疊而成,扇形沖片用軟鋼板沖成,用穿心螺桿把緊磁與轉子支架間用鍵連接采用最原始的浮動磁結構(free-rimcomstruction),這種結構使磁輒在離心力作用下的膨脹不會傳到轉子支架。另外磁鉅圓周還沖有許多方孔用于放置支撐轉子線圈的彈簧,這種結構1950年代前在美國蘇聯都有采用的一種早期浮磁結構。1930年代后,隨著設計技術的進步和沖片材料的不斷改進,扇形沖片的極限周速不斷提高1950年代初期達到127m/s,1960年代初達到152m/s。1960年代后磁結構上有兩大發展一是為采用高強度鋼板如屈服強度達500MPa~600MPa的高強度鋼板,使磁鉅極限周速達到170m/s 以上;二是采用浮動磁鉅結構(以日本歐美應用最多)使磁在熱力和離心力的作用下保持均勻外漲,以保持磁鉅的圓度。伊泰普電站700MW機中采用的浮動磁輒結構，日本還采用一種“彈性鍵結構”其保持磁扼圓度的效果也很好。
國內抽水蓄能電站厚鋼板磁軛方式，有浮動和熱加墊的方式，浮動磁軛的設計一般考慮以下因素：
1.磁軛寬度與半徑的比有要求；主要是考核磁軛的機械剛度，防止磁軛在磁拉力作用下產生橢圓變形。通常這點很容易滿足。有些廠家用一個磁軛穩定系數來衡量磁軛剛度，通常計算下來，這個系數遠遠大于判定值，尤其是對整體磁軛圈而言。抽蓄磁軛的特點是為滿足高轉速應力的要求，磁軛的徑向寬度較大（600mm-1000mm），且直徑較小。
2.組合鍵的使用，尤其是切向鍵的使用，保證圓心一致；
3.轉子支架的周向剛度高。不能用支臂式，只能是圓盤式；QX是圓盤式，且直臂非常粗，短，片寬與半徑的比非常大。轉子支架的周向剛度“要求”高，圓盤式轉子支架或厚板（大于200mm）支臂均可滿足要求
4.單獨支架的頻率要計算，不能與水力振動一樣。總之，浮動設計要求高些，打鍵方式可少考慮或不考慮以上因素。
抽蓄機組頻繁啟停，正反轉的特性，過盈配合的轉子支架及磁軛將收到較大壓縮、拉伸應力的頻繁轉換，設計時須充分考慮疲勞應力，這是其技術上難以克服的弱點。而浮動磁軛在靜態幾乎不受力（重力引起的應力很小），其抗疲勞和性能就很ok了，至于在運行工況，磁軛過盈與否，應力狀態幾乎一致的。關鍵是浮動磁軛要確保停止，及啟動中磁軛要同心伸縮，及軸系穩定。
來源：抽水蓄能與儲能技術
（版權歸原作者或機構所有）
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