專利名稱：：用于旋轉(zhuǎn)電機的機體和定子部分的熱機械退耦的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機的機體和定子部分的熱機械退耦的裝置、該裝置的應(yīng)用以及適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機。本發(fā)明涉及一種定子部分(定子或者定子鐵心)被支撐在機殼中的旋轉(zhuǎn)電機，并且因此，其涉及任意種類的電機或發(fā)電機。旋轉(zhuǎn)部分，也稱為轉(zhuǎn)子，被布置在定子中。
背景技術(shù)：
：當(dāng)機殼和定子鐵心的徑向剛度和溫度的差很大時，這種定子鐵心和機體外殼之間的連接特別有利。這對燈泡式水輪發(fā)電機特別正確，在該燈泡式水輪發(fā)電機中，機體通過流水而被冷卻，這是正常的冷卻，但是，其中定子鐵心在運轉(zhuǎn)期間變熱。另外，作用在機體外殼上的水壓在機體和定子鐵心上施加徑向負(fù)載。溫度差和可能的水壓產(chǎn)生定子鐵心中的切向壓縮應(yīng)變，而能導(dǎo)致定子鐵心的機械不穩(wěn)定性。這可能導(dǎo)致定子鐵心的片或者片層的膨脹。巨大的膨脹可損壞發(fā)電機的片、線圈和其它部件?；旧?，存在顯示非剛性定子位置的技術(shù)情況，其可很及時回來。從GB800613己知一種電動電機，該發(fā)電機具有內(nèi)框架環(huán)，其通過彈簧式裝置連接到定子鐵心框架環(huán)上。這些彈簧性裝置的精加工(fmish)沒有公開。但是，僅使用任何類型的類似彈簧式裝置將不能確保定子鐵心的位置在軸向被充分固定以及保持居中對齊。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個任務(wù)在于創(chuàng)造一種用于旋轉(zhuǎn)電機的機殼和定子部分(定子)的熱機械退耦的裝置，利用該裝置，可以實現(xiàn)剛性的居中支撐，預(yù)防了定子(尤其是定子鐵心)的橫向位移，同時，特別是僅以次要方式阻礙了定子的熱增長(thermalgrowth)。該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求l的裝置來解決。利用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)殼體產(chǎn)生了熱機械退耦，這樣徹底減少了定子(例如，定子鐵心)中的切向壓縮應(yīng)變。旋轉(zhuǎn)殼體是薄壁的旋轉(zhuǎn)體，該旋轉(zhuǎn)殼體幾何學(xué)上說(理想地)是通過母線(曲面)繞著旋轉(zhuǎn)軸(在安裝狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)機械的旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。旋轉(zhuǎn)殼體還可以被設(shè)計成多邊形，由此由多邊形處理得到。旋轉(zhuǎn)殼體可以是連續(xù)的環(huán)形(等于整個圓周被閉合)，但是如果僅使用這些環(huán)(環(huán)形段)的一部分或者多邊形的一部分，而省略一些元件，也可以產(chǎn)生類似的效果。根據(jù)本發(fā)明的裝置可包括僅一個旋轉(zhuǎn)殼體，但是也可以布置幾個旋轉(zhuǎn)殼體，并使這些旋轉(zhuǎn)殼體互相連接。實質(zhì)上，旋轉(zhuǎn)殼體在其呈環(huán)形物的情況下不僅從機體向內(nèi)或向外徑向地(在安裝狀態(tài)下，朝著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸)延伸，而且還軸向地(在安裝狀態(tài)，與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸平行)延伸。當(dāng)定子加熱并徑向擴展時，其將徑向地壓靠旋轉(zhuǎn)殼體，并且旋轉(zhuǎn)殼體在連接到定子上時將向外受壓，由此得到類似的板簧。旋轉(zhuǎn)殼體因此通常由適當(dāng)彈性的高強度材料，例如，鋼板制成。旋轉(zhuǎn)殼體還可設(shè)置有用于通風(fēng)的通風(fēng)口。如一種容易制造的方案是，旋轉(zhuǎn)殼體可以是圓柱形殼體或者截錐形殼體。圓柱形和截錐形殼體都可通過切面(facet)形狀處理得到，一些切面元件可被省略。當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)殼體的母線可以在一或者幾個彎曲處被彎曲。自然，旋轉(zhuǎn)殼體的母線可以由直線和曲線構(gòu)成。還可以將以上描述的幾個旋轉(zhuǎn)殼體結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明的裝置中，例如，將兩個同心圓柱形殼體結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明的裝置中。這些旋轉(zhuǎn)殼體可以利用間隔元件，例如，隔離環(huán)在徑向彼此隔開。在非常簡單的實施例中，間隔元件可具有環(huán)形或者多面體形狀。它們還可以具有開口。如果至少一個截錐形殼體被用作旋轉(zhuǎn)殼體，則這些殼體可以通過間隔環(huán)彼此連接或者直接彼此連接。旋轉(zhuǎn)殼體可具有能使冷卻介質(zhì)(例如，空氣)流動的開口。根據(jù)本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機至少包括機體和定子部分，其特征在于，該電機包括如上所述的熱機械退耦裝置(在最簡單的情況下，其是旋轉(zhuǎn)殼體)，該裝置一方面連接到機體上，另一方面連接到定子部分上。所述機體可具有機體外殼，該機體外殼具有指向內(nèi)的支撐元件，用于熱機械退耦的裝置(在最簡單的情況下，其是旋轉(zhuǎn)殼體)可被連接到支撐元件上。所述機體外殼可采用旋轉(zhuǎn)的線的形狀或者通過切面實現(xiàn)。機體外殼可設(shè)置有通風(fēng)口。其將用于連接定子的保持裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)移到機座上。在非常簡單的實施例中，支撐元件可以通過環(huán)形或者多邊形處理得到。支撐元件可具有用于在軸向通風(fēng)的通風(fēng)口。支撐元件的形狀取決于現(xiàn)有的幾何條件和物理需求，并且可以大致獨立于定子而設(shè)計。特別是，必須考慮的物理需求有通風(fēng)、機械穩(wěn)定性(即，由于在燈泡式水輪發(fā)電機中作用的水壓而產(chǎn)生的膨脹)、由于燈泡式水輪發(fā)電機中浮力引起的機體的橢圓度、軸向剛度、徑向剛度和強度。在任何速度下必須確保尺寸的穩(wěn)定性。由于用于熱機械退耦的裝置(在最簡單的情況下，其是旋轉(zhuǎn)殼體)可以直接固定到機體外殼上，所以不是必須需要支撐元件。定子部分可具有保持環(huán)，用于熱機械退耦的裝置(在最簡單的情況下，其是旋轉(zhuǎn)殼體)可被固定到保持環(huán)上。保持環(huán)還可是環(huán)形或者多邊形。保持環(huán)的形狀取決于定子鐵心的現(xiàn)有幾何條件和物理需求，并且如果有需要可被大致獨立于機體和支撐元件而設(shè)計。其物理需求為用于通風(fēng)的通風(fēng)口、尺寸的穩(wěn)定性和在運行中可接受的動態(tài)特性。作為特別簡單的實施例，保持環(huán)可以是環(huán)形或者多邊形。保持環(huán)的徑向高度和厚度應(yīng)該被設(shè)計成保證定子鐵心的尺寸穩(wěn)定性(例如，圓度)。為了實現(xiàn)這一點，可以使用沒有連接到旋轉(zhuǎn)殼體上的附加保持環(huán)。當(dāng)使用截錐形殼體作為旋轉(zhuǎn)殼體時，不需要使用支撐元件和/或保持環(huán)。支撐元件和保持環(huán)可以相對于彼此軸向交錯，但不是必須這樣。如果使用多于兩個的支撐元件和/或保持環(huán)，則支撐元件和/或保持環(huán)之間的間隔在軸向上可以不同。旋轉(zhuǎn)殼體的形狀、軸向高度和片厚度在不同的支撐元件和保持環(huán)之間可以不同。定子部分可包括定子鐵心，該定子鐵心利用其突出部分連接到保持環(huán)上。保持環(huán)用于容納定子鐵心突出部分并且能夠徑向隔開旋轉(zhuǎn)殼體。定子鐵心突出部分被用作旋轉(zhuǎn)殼體和保持環(huán)與定子鐵心之間的連接元件。它們還被用作單個定子鐵心段的導(dǎo)向件。用于熱機械退耦的裝置(在最簡單的情況下，其是旋轉(zhuǎn)殼體)在安裝狀態(tài)下可延伸過幾個支撐元件和/或保持環(huán)。，旋轉(zhuǎn)電機可被設(shè)計為電動電機，特別是發(fā)電機，例如，燈泡式水輪發(fā)電機。清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的用于熱機械退耦的裝置有意安裝在旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機的機體和定子部分之間。根據(jù)本發(fā)明的電動電機尤其利于被用作發(fā)電機，特別是被用作燈泡式水輪發(fā)電機。通過示例并且示意性地使用附圖la、lb和2來表示本發(fā)明，下列說明中解釋了本發(fā)明。圖la和圖lb示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機沿線B-B的剖視圖；圖2是本發(fā)明的發(fā)電機沿圖la中的線A-A的剖視圖。具體實施例方式在圖la和圖lb中，環(huán)形支撐元件2在機體外殼1的內(nèi)部固定到發(fā)電機上。它們設(shè)置有可能的通風(fēng)口3，用于將冷卻介質(zhì)軸向傳送過支撐元件2，以便冷卻電動電機，尤其是定子鐵心7。旋轉(zhuǎn)殼體4的一端連接到支撐元件2上，另一端連接到保持環(huán)5。保持環(huán)5連接到軸向布置的定子鐵心突出部分6，其承載定子的定子鐵心7。轉(zhuǎn)子極9可以圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸(未顯示)旋轉(zhuǎn)，該軸在附圖平面中自上向下豎直延伸。在圖la上端部分中支撐元件2、旋轉(zhuǎn)殼體4和保持環(huán)5的組合在等距離處自身重復(fù)，圖la的上端部分與下端部分通過彎曲的橫截面分開。同屬一個旋轉(zhuǎn)殼體4的保持環(huán)5關(guān)于相關(guān)的支撐元件2軸向偏移2。旋轉(zhuǎn)殼體4包括兩個圓柱體殼體元件，它們通過截錐形殼體元件而彼此連接殼體。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)殼體4的直徑從支撐元件2開始遞減?；旧?，旋轉(zhuǎn)殼體4的直徑還可以從支撐元件2開始遞增。圖la的下部示出了用于熱機械退耦裝置的其它不同實施例的例子。在每種情況下僅表示一種裝置，然后其將在軸向自身重復(fù)。在一個發(fā)電機中可以結(jié)合不同的實施例。彎曲的橫截面以下的第一個實施例包括呈圓柱形殼體形式的旋轉(zhuǎn)殼體IO，其連接到支撐元件2和保持環(huán)5上，并且軸向偏移。在其下方，示出的是具有在軸向上相同高度的兩個同心圓柱形殼體10的裝置，所述兩個同心圓柱形殼體10利用兩個環(huán)形的間隔元件8隔開。保持環(huán)5和支撐元件2連接到圓柱形殼體10的中央部分上，并且在軸向上具有相同的高度。在下方的實施例中，僅在靠近圓柱形殼體10的一端設(shè)置一個間隔元件8，而保持環(huán)5和支撐元件2連接到圓柱形殼體IO的另一端上。在下面接下來的實施例中，兩個圓柱形殼體IO在軸向的高度不相同，但這里也是保持環(huán)5和支撐元件2連接到圓柱形殼體IO的一端上，結(jié)果，保持環(huán)5和支撐元件2彼此軸向偏移。在最下面的實施例中，在軸向高度不同的兩個圓柱形殼體10的位置相反，結(jié)果，保持環(huán)5和支撐元件2的位置也相反。圖lb還自上而下示出了用于熱機械退耦的裝置的不同實施例，在每種情況下僅示出一種裝置，其裝置也可在軸向自身重復(fù)。這里，在一個發(fā)電機中還可實現(xiàn)幾個不同的實施例。，最上方的實施例示出了圓柱形殼體10'，該殼體10'延伸過兩個支撐元件2，每個支撐元件2靠近圓柱形殼體10'的一端布置。一個保持環(huán)5連接在圓柱形殼體的中央部分上。支撐元件2具有通風(fēng)口3。在其下方示出了圓柱形殼體io'，其由兩個保持環(huán)5和一個支撐元件2支撐。以下的實施例示出了圓柱形殼體10'，該殼體10'通過三個相互均勻隔開的支撐元件2和兩個保持環(huán)5保持在適當(dāng)位置。幾個支撐元件和保持環(huán)，例如，四個支撐元件2和三個保持環(huán)5還可以通過圓柱形殼體彼此連接。以下示出了相反的情況。兩個支撐元件2保持圓柱形殼體10'，該殼體10'還由以相同間隔布置的三個保持環(huán)5保持。但是，幾個支撐元件和保持環(huán)，例如，三個支撐元件2和四個保持環(huán)5，還可以通過圓柱形殼體彼此連接。然后接著的是呈簡單的截錐形殼體形狀的旋轉(zhuǎn)殼體，該殼體直接安裝到機體外殼l和/或定子鐵心突出部分6上，而不用保持環(huán)，該殼體也具有通風(fēng)口。在其下方表示了兩種進(jìn)一步的改變，每種以截錐形殼體作旋轉(zhuǎn)殼體。上面的改變示出了截錐形殼體11，該截錐形殼體11的外側(cè)直接連接到機體外殼1上，其內(nèi)側(cè)通過保持環(huán)5連接到定子鐵心突出部分6上。截錐形殼體具有通風(fēng)口。在較下方的表示中，截錐形殼體11的外側(cè)連接到支撐元件2上，其內(nèi)側(cè)直接連接到定子鐵心突出部分6上。支撐元件設(shè)置有通風(fēng)口。在其下方，截錐形殼體11連接到支撐元件2和保持環(huán)5上。支撐元件2設(shè)置有通風(fēng)口。最后，最下方的實施例示出了具有多個彎曲處的旋轉(zhuǎn)殼體14，該旋轉(zhuǎn)殼體14也直接連接到機體外殼1和/或定子鐵心突出部分6上。從圖2中可以看到，支撐元件2被布置在機體外殼1的內(nèi)部，位于在整個圓周上，而且支撐元件2可具有通風(fēng)口3。旋轉(zhuǎn)殼體4在整個圓周上連續(xù)。定子鐵心突出部分6以相同的間隔連接到保持環(huán)5上。定子鐵心7連接到這些部件上。這里沒有示出電線圈以及轉(zhuǎn)子極9的旋轉(zhuǎn)軸。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1.一種用于旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機的機體(1，2)和定子部分(5，6，7)的熱機械退耦的裝置，其特征在于，該裝置具有至少一個旋轉(zhuǎn)殼體(4)，并且還在于該裝置一方面能夠連接到所述機體(1，2)上，另一方面能夠連接到所述定子部分(5，6，7)上，以致所述旋轉(zhuǎn)殼體在安裝的狀態(tài)下在軸向延伸。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)殼體是圓柱形殼體(IO)。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)殼體是截錐形殼體(ll)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)殼體(4)的母線在一個或者幾個彎曲處被彎曲。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求2至4中的一項或者幾項權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)殼體的組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，其包括至少兩個，特別是同心圓的旋轉(zhuǎn)殼體，例如，圓柱形殼體(IO)，所述圓柱形殼體被兩個間隔元件(8)徑向隔開。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)殼體具有開口。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)殼體是連續(xù)的環(huán)形。9.根據(jù)權(quán)利要求l至8之一所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)殼體包括幾個環(huán)形段。10.—種旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機，其至少包括機體(l，2)和定子部分(5，6，7)，其特征在于，該電機具有根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的熱機械退耦裝置，該裝置一方面連接到所述機體(l，2)上，另一方面連接到所述定子部分(5，6，7)上。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述機體具有機體外殼(l)，該機體外殼(1)帶有指向內(nèi)的支撐元件(2)，所述用于熱機械退耦的裝置被固定到所述支撐元件(2)上。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11之一所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述定子部分具有保持環(huán)(5)，所述用于熱機械退耦的裝置連接到所述保持環(huán)(5)上。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述定子部分包括定子鐵心(7)，該定子鐵心(7)利用定子鐵心突出部分(6)連接到所述保持環(huán)(5)上。14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，所述用于熱機械退耦的裝置的旋轉(zhuǎn)殼體(10')在安裝狀態(tài)下在軸向延伸過幾個支撐元件(2)和/或保持環(huán)(5)。15.根據(jù)權(quán)利要求10至14之一所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于，該電機被設(shè)計為電動電機，特別是發(fā)電機。16.—種燈泡式水輪發(fā)電機，其特征在于，其設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)電機。17.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的用于熱機械退耦的裝置的用途，所述裝置用于安裝在旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機的機體(l，2)和定子部分(5，6，7)之間。全文摘要一種被描述用于旋轉(zhuǎn)電機，特別是電動電機的機體(1，2)和定子部分(5，6，7)的熱機械退耦的裝置。該裝置的特征在于，該裝置具有至少一個旋轉(zhuǎn)殼體(4)，并且還在于，該裝置一方面能夠連接到機體(1，2)上，另一方面能夠連接到定子部分(5，6，7)上，以致旋轉(zhuǎn)殼體即使在安裝的狀態(tài)下也能在軸向延伸。這樣導(dǎo)致居中支承，其是剛性的，預(yù)防了定子部分，特別是疊片鐵心的橫向移動，同時也提供了少許特別對定子部分的熱增長的阻礙。文檔編號H02K5/20GK101385221SQ200780005526公開日2009年3月11日申請日期2007年2月13日優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日發(fā)明者喬治·泰勒申請人:維奧機電設(shè)備有限公司