調(diào)整電機(jī)的定子端繞組中的剛度的制作方法
【專利摘要】一種電機(jī)以及一種用于對(duì)該電機(jī)的定子繞組中的剛度進(jìn)行控制的方法。提出了一種電機(jī)（1）。該電機(jī)（1）包括具有至少一個(gè)繞組（3）的定子（2）、以及作用在繞組（3）上用于在繞組（3）處提供徑向力從而用于對(duì)繞組（3）的剛度進(jìn)行控制的機(jī)械組件（4）。
【專利說(shuō)明】調(diào)整電機(jī)的定子端繞組中的剛度
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)、并且更具體地涉及一種包括具有至少一個(gè)繞組的定子的發(fā)電機(jī)。
[0002]諸如發(fā)電機(jī)之類(lèi)的電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和圍繞轉(zhuǎn)子的定子。定子包括一個(gè)或多個(gè)繞組。定子還包括在第一端部和第二端部處終止的主體部。端部中的繞組從主體部向外延伸作為外端繞組和內(nèi)端繞組。這些繞組也被稱作頂端繞組和底端繞組。隨著轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)，電流流動(dòng)通過(guò)繞組,這導(dǎo)致電能的產(chǎn)生。
[0003]在發(fā)電機(jī)的操作過(guò)程中，繞組經(jīng)受振動(dòng)和應(yīng)力。繞組中的振動(dòng)可能導(dǎo)致故障或者電短路，這可能引起發(fā)電機(jī)中的結(jié)構(gòu)變形。
[0004]正如所理解的，現(xiàn)有發(fā)電機(jī)中的端繞組的固有振動(dòng)頻率通常在禁區(qū)外，該固有振動(dòng)頻率是約120Hz并且通常是發(fā)電機(jī)的操作頻率——50Hz或者60Hz——的兩倍。在發(fā)電機(jī)的操作過(guò)程中，由于共振的可能性，造成在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生高振動(dòng)和噪聲。高振動(dòng)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)中的部件的功能失效。
[0005]目前，為了增大繞組的固有振動(dòng)頻率而在條帶上施加吸水樹(shù)脂，使得條帶相對(duì)較緊，這產(chǎn)生大于120Hz的高固有頻率。然而，在一段時(shí)間之后，樹(shù)脂開(kāi)始斷裂并且條帶變得松弛，這再次降低端繞組的固有振動(dòng)頻率。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供用以增大繞組的剛度從而產(chǎn)生較高固有振動(dòng)頻率的裝置。
[0007]此目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)和根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于對(duì)電機(jī)中的定子繞組的剛度進(jìn)行控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0008]該電機(jī)包括具有至少一個(gè)繞組的定子和用于在繞組處提供徑向力從而用于對(duì)繞組的剛度進(jìn)行控制的機(jī)械組件。通過(guò)使機(jī)械組件的裝置來(lái)提供繞組上的力，增大了繞組的剛度。繞組的這種增大的剛度導(dǎo)致繞組的固有振動(dòng)頻率增大，由于沒(méi)有了共振，這不會(huì)在發(fā)電機(jī)中引起高振動(dòng)。
[0009]在一個(gè)實(shí)施方式中，組件包括可移動(dòng)部件，該可移動(dòng)部件構(gòu)造成在繞組處施加徑向力。可移動(dòng)部件提供在繞組處施加所需量的力的自由性。
[0010]在另一實(shí)施方式中，在繞組的第一表面上安置有固定部件，這有利于在繞組上均勻地施加力。
[0011]在一個(gè)實(shí)施方式中，可移動(dòng)部件對(duì)固定部件施加徑向力。來(lái)自可移動(dòng)部件的力通過(guò)固定部件均勻地進(jìn)行分配，從而導(dǎo)致均勻的力施加至繞組。
[0012]在另一實(shí)施方式中，繞組包括定子的芯繞組和端繞組。在端繞組處，由于振動(dòng)造成的影響非常高，這導(dǎo)致發(fā)電機(jī)中的高振動(dòng)。
[0013]在繞組的第二表面上安置有支撐環(huán)，以使繞組牢固并且防止其變形，這種變形會(huì)導(dǎo)致繞組接觸轉(zhuǎn)子。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，組件聯(lián)接至位于繞組的第一側(cè)的支撐單元。將機(jī)械組件聯(lián)接至支撐單元允許組件位于定子中的期望位置處，并且還允許其結(jié)合在定子內(nèi)。
[0015]組件的可移動(dòng)部件是軸，該軸將扭矩傳遞至由于距離而不能直接進(jìn)行連接的其它部件。該軸允許相對(duì)移動(dòng)，該相對(duì)移動(dòng)還確定要被施加在繞組處的力的量。
[0016]軸是凸輪軸，該凸輪軸使得能夠基于凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)傳遞力。通過(guò)使用凸輪軸，傳遞至繞組的力的量將取決于凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
[0017]力施加裝置用于對(duì)組件施加力，以防不能獲得用于由組件自身施加力的足夠距離。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方式中，液壓裝置用于施加力。液壓裝置具有獨(dú)立于組件與繞組之間的距離而無(wú)需機(jī)械齒輪或者操作桿、以簡(jiǎn)單方式施加力的能力。另外，液壓裝置的使用使得能夠在線監(jiān)測(cè)施加至組件并且進(jìn)而施加在繞組處的力。
[0019]在另一實(shí)施方式中，螺母螺栓裝置用作力施加裝置。這是簡(jiǎn)單和低成本的設(shè)計(jì)并且不具有有關(guān)電氣間隙要求的問(wèn)題。
[0020]在另一實(shí)施方式中，L形支架用作組件的可移動(dòng)部件，并且力施加裝置作用在L形支架上，使得當(dāng)致動(dòng)力施加裝置時(shí)L形支架移動(dòng)。這種布置需要使用較少部件、較少安裝時(shí)間以及簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。
[0021]在另一實(shí)施方式中，使用了螺柱彈簧裝置。這種裝置基于繞組處所需的力的量允許螺柱的所需的擰緊和松開(kāi)。
[0022]在另一實(shí)施方式中，使用了多個(gè)繞組和多個(gè)機(jī)械組件，其中，至少一個(gè)組件分配給一個(gè)相應(yīng)的繞組，所述組件作用在對(duì)應(yīng)的繞組上，用于在繞組處提供徑向力從而用于對(duì)繞組的剛度進(jìn)行控制。
[0023]現(xiàn)在將參照本發(fā)明的附圖論述本發(fā)明的上述特征和其它特征。所示出的實(shí)施方式意在說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明。附圖包括以下圖，在附圖中，貫穿說(shuō)明書(shū)和附圖，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件。
[0024]圖1為示出了具有組件的電機(jī)的截面的示意圖，其描繪了根據(jù)本技術(shù)的方面的定子繞組，
[0025]圖2為描繪了電機(jī)的組件和定子繞組的另一實(shí)施方式的示意性圖示，
[0026]圖3示出了圖2的定子的前視圖，其描繪了電機(jī)的組件，以及
[0027]圖4示出了根據(jù)本技術(shù)的方面的用于定子繞組的組件的另一實(shí)施方式。
[0028]本發(fā)明的實(shí)施方式總體上涉及一種電機(jī)，例如但不限于發(fā)電機(jī)，其可以是渦輪驅(qū)動(dòng)的電力發(fā)電機(jī)，該電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和圍繞轉(zhuǎn)子的定子，并且本發(fā)明的實(shí)施方式還涉及一種電馬達(dá)。
[0029]圖1示出了諸如發(fā)電機(jī)I之類(lèi)的電機(jī)的截面。發(fā)電機(jī)I包括定子2，定子2具有布置在主體部(未在圖1中示出)中并且作為端繞組終止的一個(gè)或多個(gè)繞組3。這些端繞組從定子2的主體部向外延伸?？梢宰⒁獾?，繞組3包括在定子2的主體部處的芯繞組和在定子2的端部處的端繞組。定子2包括具有可移動(dòng)部件5的機(jī)械組件4。組件4的可移動(dòng)部件5構(gòu)造成在繞組3處提供力，如將在下文中所描述的。
[0030]在當(dāng)前設(shè)想的構(gòu)型中，可移動(dòng)部件5是軸，比如凸輪軸6。然而，根據(jù)設(shè)計(jì)和需求，可以使用不同類(lèi)型的軸作為可移動(dòng)部件5。力施加裝置7構(gòu)造成對(duì)機(jī)械組件4施加力。力施加裝置7可以包括液壓裝置、螺母螺栓裝置、螺柱彈簧布置或類(lèi)似物。
[0031]正如所理解的，由力施加裝置7施加在機(jī)械組件4上的力可以通過(guò)推動(dòng)機(jī)構(gòu)或拉動(dòng)機(jī)構(gòu)施加于機(jī)械組件4。[0032]此外，定子2在繞組3的第一側(cè)14包括用于與機(jī)械組件4聯(lián)接的支撐單元10。在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐單元10可以是用于與組件4聯(lián)接的支柱。
[0033]根據(jù)本技術(shù)的方面，圖1中描繪的該構(gòu)型中的力施加裝置7包括螺柱彈簧裝置。正如所示的，螺柱8和彈簧9裝置對(duì)凸輪軸6施加力。更具體地，螺柱8可以被擰緊或者松開(kāi)，這進(jìn)而會(huì)對(duì)凸輪軸6施加力。另外，可以注意到，螺柱8機(jī)械地聯(lián)接至凸輪軸6，由此，螺柱8的任何移動(dòng)導(dǎo)致凸輪6的移動(dòng)。
[0034]可以注意到，力施加裝置7對(duì)凸輪軸6施加力，這使凸輪軸6移動(dòng)并且由此使凸輪11轉(zhuǎn)動(dòng)。固定部件12——比如組件4的壓力板——由于凸輪11的移動(dòng)而被朝向繞組3推壓。凸輪11的這種移動(dòng)和隨后施加在固定部件12上的力導(dǎo)致在繞組3上的向內(nèi)徑向力。該向內(nèi)徑向力使繞組元件之間的間隙減小，從而導(dǎo)致繞組3的剛度增大。繞組3中的所增大的剛度將導(dǎo)致繞組3的固有振動(dòng)頻率增大。
[0035]更具體地，力施加裝置7——其為圖1中的螺柱彈簧裝置——將凸輪軸6從第一位置22推到第二位置24。凸輪軸6的移動(dòng)進(jìn)而使凸輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，這導(dǎo)致由于凸輪11的輪廓而在機(jī)械組件4的固定部件12上的力。作為示例，凸輪11的輪廓可以是橢圓形或卵形。凸輪11對(duì)固定部件12施加力，這進(jìn)而提供在繞組3處的均勻的向內(nèi)徑向力。
[0036]根據(jù)本技術(shù)的方面，組件4的固定部件12鄰近繞組的第一表面17安置，如圖1中所描繪的。鄰近繞組3的第二表面18安置有支撐環(huán)20。支撐環(huán)20可以是分段的環(huán)，其支撐繞組3并且保持繞組3的形狀。
[0037]支撐環(huán)3可以由在施加力時(shí)不變形的材料制成。作為示例，支撐環(huán)20由在施加力時(shí)不變形的玻璃制成。
[0038]此外，可以注意到，力施加裝置7可以是液壓裝置。液壓裝置使得能夠通過(guò)調(diào)整液壓裝置中的壓力而在線控制要被施加在機(jī)械組件4上的力的量。
[0039]現(xiàn)在參照?qǐng)D2，其呈現(xiàn)描繪用于定子繞組的機(jī)械組件4的另一實(shí)施方式的示意性圖示。本設(shè)想構(gòu)型中的機(jī)械組件4包括螺柱彈簧裝置。螺柱彈簧裝置由支柱10支撐。螺柱31的擰緊使彈簧32壓縮，這進(jìn)而對(duì)固定部件12施加向內(nèi)徑向力，固定部件12是該構(gòu)型中的壓力板。該向內(nèi)徑向力向內(nèi)推動(dòng)繞組3，使得元件彼此靠近，這導(dǎo)致繞組3的剛度增大。本實(shí)施方式中也存在有支撐環(huán)20，從而為繞組3提供支撐并且因此保持繞組3的形狀。
[0040]圖3為描繪具有繞組3的定子2的前視圖40的示意性圖示，其描繪了圖2的機(jī)械組件4。機(jī)械組件4在周向上布置在繞組3的第一側(cè)14。在本布置中，繞組3是存在于定子2的勵(lì)磁端處的端繞組。可以注意到，組件4基于繞組3上所需的力的量進(jìn)行布置。作為示例，機(jī)械組件4可以用于對(duì)定子2中的每隔一個(gè)的繞組施加力。在另一示例中，每個(gè)繞組均可以存在有機(jī)械組件4，其中，將至少一個(gè)組件4分配給一個(gè)相應(yīng)的繞組3，作用在對(duì)應(yīng)繞組3上的機(jī)械組件4在繞組處提供徑向力從而用于控制繞組3的剛度。
[0041 ] 支撐單元42被描繪成向機(jī)械組件4提供支撐。機(jī)械組件4例如借助螺母和螺栓聯(lián)接至支撐單元42。
[0042]此外，定子2包括支撐環(huán)20，以支撐繞組3并且通過(guò)防止由機(jī)械組件4施加的向內(nèi)徑向力使繞組3變形來(lái)保持繞組3的形狀。
[0043]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，呈現(xiàn)描繪用于定子繞組3的機(jī)械組件4的另一實(shí)施方式的截面圖50。機(jī)械組件4包括為支架52的可移動(dòng)部件。在本設(shè)想構(gòu)型中，支架52是鄰近繞組的第一表面定位的L形支架。L形支架52存在于繞組的第一側(cè)14。螺母54聯(lián)接至L形支架52以當(dāng)螺母54被擰緊時(shí)對(duì)L形支架52施加力。螺母54朝向支柱10的擰緊使L形支架52移動(dòng)，L形支架52的與繞組3的第一表面17相靠近的部分56在繞組3上引起徑向合力，由此增大繞組的剛度。
[0044]還可以注意到，L形支架52的移動(dòng)將取決于施加至螺母54的扭矩量，這進(jìn)而將確定施加在繞組3上的徑向力的量。
[0045]用于對(duì)諸如發(fā)電機(jī)I之類(lèi)的電機(jī)中的定子繞組的剛度進(jìn)行控制的本技術(shù)的方法方面包括通過(guò)機(jī)械組件在繞組3的第一側(cè)14處提供徑向力。另外，該方法包括在繞組3的第二側(cè)15提供支撐環(huán)20用于保持繞組3的形狀。
[0046]盡管已經(jīng)參照特定實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是，此描述并不意味著其被理解為限制性的意義。在參照本發(fā)明的描述后，本發(fā)明的所公開(kāi)的實(shí)施方式以及替代性實(shí)施方式的各種改型對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得明顯。因此，可以設(shè)想到在不脫離所限定的本發(fā)明的實(shí)施方式的情況下能夠作出這些改型。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)(I),包括: -定子(2)，所述定子(2)具有至少一個(gè)繞組(3)，以及 -機(jī)械組件(4)，所述機(jī)械組件(4)作用在所述繞組(3)上用于在所述繞組(3)處提供徑向力從而用于對(duì)所述繞組(3)的剛度進(jìn)行控制， 其中，所述機(jī)械組件(4)的可移動(dòng)部件(5)是軸， 其中，所述軸是凸輪軸(6)， 其中，凸輪(11)的輪廓是橢圓形或者卵形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)(1)， 其中，所述機(jī)械組件(4)包括所述可移動(dòng)部件(5)，所述可移動(dòng)部件(5)構(gòu)造成在所述繞組(3)處施加所述徑向力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)(I)， 其中，所述可移動(dòng)部件(5)對(duì)安置在所述繞組(3)的第一表面(17)上的固定部件(12)施加所述徑向力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)(I)， 其中，鄰近所述繞組(3 )的第二表面(18 )安置有支撐環(huán)(20 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(I)， 其中，所述繞組(3)包括端繞組和芯繞組，并且所述機(jī)械組件(4)布置成在所述端繞組處提供所述徑向力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(I), 其中，所述機(jī)械組件(4)聯(lián)接至位于所述繞組(3)的第一側(cè)(14)的支撐單元(10、42)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(I)， 還包括力施加裝置(7 )，所述力施加裝置(7 )用于對(duì)所述機(jī)械組件(4 )的所述可移動(dòng)部件(5)施加力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)(I)， 其中，所述可移動(dòng)部件(5 )是L形支架(52 )，所述力施加裝置(7 )作用在所述L形支架(52 )上，使得當(dāng)致動(dòng)所述力施加裝置(7 )時(shí)所述L形支架(52 )移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電機(jī)(I)， 其中，所述力施加裝置(7 )包括螺柱(8 )彈簧(9 )裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電機(jī)(I)， 其中，所述力施加裝置(7 )包括液壓裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電機(jī)， 其中，所述力施加裝置(7 )包括螺母(54 )裝置或者螺母螺栓裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)(I)， 包括多個(gè)繞組(3)和多個(gè)機(jī)械組件(4)，其中，至少一個(gè)組件(4)分配給一個(gè)相應(yīng)的繞組(3)，所述組件(4)作用在相對(duì)應(yīng)的所述繞組(3)上，用于在所述繞組(3)處提供徑向力從而用于對(duì)所述繞組(3)的剛度進(jìn)行控制。
13.一種用于對(duì)電機(jī)(I)中的定子繞組(3)的剛度進(jìn)行控制的方法，包括: -通過(guò)機(jī)械組件(4)在所述繞組(3)的第一側(cè)(14)處提供徑向力，以及 -在所述繞組(3 )的第二側(cè)(18 )處提供支撐環(huán)(20 )用于保持所述繞組(3 )的形狀。
【文檔編號(hào)】F16B2/18GK103875162SQ201280050527
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月14日
【發(fā)明者】穆凱什·庫(kù)馬·亞盧塔里亞, 內(nèi)利馬·泰勒 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司