水轮发电机按布置方式不同分为立式与卧式。对于较小型水轮机，转速较高，特别是冲击式水轮机，多采用卧轴发电机。大型水轮机的转速都比较低，为了能发出50Hz的交流电，水轮发电机采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水轮发电机，转子为25对磁极。三峡电站某700MW水轮发电机的转子转速为75r/min(每分钟75转)，使用40对磁极（80极）。由于磁极很多，体积庞大，故采用立轴结构。

推力轴承是承受轴向力的轴承，水轮发电机组包括发电机与水轮机，发电机与水轮机的轴是连接成一根轴（刚性连接）运转，发电机转子重量与水轮机转轮重量与水推力都必须由推力轴承承担。

立轴结构发电机按推力轴承位置不同，分为悬式与伞式。推力轴承位于转子上方的水轮发电机称为悬式水轮发电机，推力轴承位于转子下方的水轮发电机称为伞式水轮发电机。图1左侧是悬式水轮发电机结构示意图，是转子悬吊在机架上的意思。图1右侧是伞式水轮发电机结构示意图，是转子像伞一样撑在机架上的意思。

本课件用一个模型介绍伞式水轮发电机，由于过多磁极不易看清结构，水轮机发电机模型只有12对磁极。模型只展示水轮发电机的基本结构与组成，不含螺栓、垫板、压环、楔版、键、加强筋等零件与辅件。

水轮发电机的转子采用凸极式结构，转子铁芯由磁轭与磁极组成，磁轭是磁极磁力线的通路，发电机模型有南北相间的24个磁极。在磁轭外圆周开有T形槽，磁极通过T形榫头固定在磁轭上，图2是转子铁芯结构图，图中左侧是两个未安装的磁极。磁轭叠片分为几层，层间有缝隙，称为通风隙，用来通风冷却。

磁轭安装在转子支架上，图4是转子支架结构示意图。转子支架由转子中心体、转子支臂、上外环、下外环、制动环组成。

转子中心体是转子主轴的中间段，上法兰接上端轴，下法兰接下端轴。中心体通过转子支臂支撑磁轭，转子支臂是板状，当转子旋转时支臂像离心风机的叶片，把空气扇入磁轭的通风隙进行散热。

转子支架外侧上下端有上外环与下外环加固支臂，并有环形端面让空气流向磁轭。转子支架下侧还有制动环，是转子的刹车环。

水轮发电机的定子

定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列嵌装，见图9。

水轮发电机的机座与机架

机座与下支架安装在由混凝土浇筑的机墩上，机座的腿安装在机墩的定子基础面上，下支架支臂安装在下机架基础面上。在机座上安装定子铁芯与定子绕组，见图12。

水轮发电机整机组成

把整个转子插在定子中间，与定子有很小间隙，在下机架中心体安装推力轴承与下导轴承。把上机架安装到机座腿上，在上机架中心体安装上导轴承。转子可以自由旋转，见图13。

注：风罩墙是与机墩是同时浇筑的，在图12中没显示风罩墙。

铺好上层平台地板，装好电刷装置或励磁电机，图14是水轮发电机的完整模型。

该水轮发电机模型转子旋转一周将感生出12个周期的三相交流电动势。当转子转速为每分钟250转时，所发交流电的频率为50赫兹。

请观看水轮发电机运转的3D动画