專利名稱:定子中的支撐的制作方法
本發(fā)明的目的是根據(jù)權(quán)利要求
1的前序部分的用于支撐電機(jī)定子的裝置。
磁通的基波在電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)力場(chǎng)。這種諧波力場(chǎng)的空間波長(zhǎng)是360/2p度，其中p是磁極對(duì)的數(shù)目。旋轉(zhuǎn)力波是電機(jī)操作所需要的一部分，并且基本上不能被減小。另一方面，力波的范圍很大，甚至?xí)购芎竦亩ㄗ颖巢堪l(fā)生變形。盡管定子組件在垂直于軸的平面上的彈性接近鋼的相應(yīng)值，但是，這種情況也會(huì)發(fā)生。另一方面，定子的變形具有準(zhǔn)靜態(tài)的性質(zhì)，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于力波特征形式的頻率，例如400Hz，其明顯高于激發(fā)頻率，例如100Hz。激發(fā)頻率是供給頻率的二倍。
大型電機(jī)的框架結(jié)構(gòu)通常是盒狀的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)相對(duì)于包含軸線的垂直平面和垂直于穿過(guò)中間點(diǎn)的軸線剖面通常是相對(duì)稱的。然而，電動(dòng)機(jī)相對(duì)于包含軸線的水平面通常是不對(duì)稱的。在這種結(jié)構(gòu)中，存在于定子中的旋轉(zhuǎn)的變形波由于結(jié)構(gòu)和支撐的不對(duì)稱而在框架結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生振動(dòng)。這些變形表現(xiàn)為例如軸承振動(dòng)。
定子通常包括薄板，其利用例如后軸和焊接而連接在一起。定子最外面的部分形成了定子背部，并且在定子內(nèi)部具有放置繞組的凹槽。通過(guò)使定子背部變厚，或者通過(guò)利用外部加強(qiáng)定子的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，可減少定子的變形。然而，這將增加制造階段的級(jí)數(shù)，生產(chǎn)成本，機(jī)器重量和其空間要求。
解決這個(gè)問(wèn)題的另一方法是使定子和框架隔離。隔離的目的是減少傳遞到框架上的定子變形，以及后續(xù)發(fā)生的軸承振動(dòng)。一種用于構(gòu)造機(jī)器的普遍方法是以柔性的方式將振動(dòng)源懸起來(lái)。就定子而言，這受到了定子支撐裝置必須能夠承受各種情形下的準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷的阻礙。這類負(fù)載包括重力、額定轉(zhuǎn)矩和短路轉(zhuǎn)矩。此外，定子部件和其懸架對(duì)整個(gè)電動(dòng)機(jī)的特征頻率和振動(dòng)性能具有極大的影響。
在兩倍于供給頻率下的振動(dòng)問(wèn)題在大型雙磁極異步電機(jī)中特別顯著。更高磁極數(shù)量縮短了力場(chǎng)的空間波長(zhǎng)，這就減少了定子的變形。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種以制造技術(shù)方面有利的方式而用于減少電機(jī)中的框架和軸承振動(dòng)的裝置。為了達(dá)到這個(gè)目的，本發(fā)明由權(quán)利要求
1的特征部分中所規(guī)定的特征來(lái)表征特征。本發(fā)明的一些其它優(yōu)選的實(shí)施例具有從屬權(quán)利要求
中所規(guī)定的特征。
根據(jù)本發(fā)明，定子支撐并固定在定子組件的末端。這種支撐通過(guò)位于定子的外圓周上且具有最小可能周向?qū)挾鹊牟牧系闹芟颡M窄的頸部(neck)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同定子軸向長(zhǎng)度比較而言，頸部至定子軸向的長(zhǎng)度較短。在定子組件末端的頸部數(shù)量是偶數(shù)。定子具有垂直于軸向的垂直對(duì)稱軸線和垂直于軸向的水平對(duì)稱軸線。材料的頸部相對(duì)于至少一個(gè)對(duì)稱軸線是對(duì)稱定位的，或者頸部可相對(duì)于這兩條對(duì)稱軸線對(duì)稱地定位。在優(yōu)選的解決方案中，頸部定位成靠近垂直于軸向的垂直軸線和垂直于軸向的水平軸線附近。這種支撐裝置通過(guò)利用框架結(jié)構(gòu)的自然屬性而將定子與框架隔離開(kāi)。此外，支撐裝置消除了將旋轉(zhuǎn)的定子變形波傳遞到框架的水平振動(dòng)中。
一種特別優(yōu)選的解決方案包括四個(gè)位于定子組件末端的材料頸部，該頸部定位在垂直于軸向的垂直軸線和垂直于軸向的水平軸線上。
本發(fā)明并不致力于防止由于力場(chǎng)所造成的橢圓形運(yùn)動(dòng)。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，由于對(duì)稱和柔性的連接，因而只有少量的振動(dòng)能量從定子傳遞到電機(jī)的框架上。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案極大地減小了由于電機(jī)的基波磁通而造成的框架和軸承的振動(dòng)。本發(fā)明特別改進(jìn)了在大型雙磁極電機(jī)中的二階振動(dòng)的控制。本發(fā)明還可用于減少起源于定子中的更高頻率的脈沖被傳遞到框架上而變成可聽(tīng)得到的噪音。根據(jù)本發(fā)明的解決方案并不局限于雙磁極電機(jī)；其還適合于帶更多磁極的異步或同步電機(jī)。
就制造技術(shù)而言，優(yōu)選具有帶四個(gè)材料頸部的支撐裝置。特別優(yōu)選的解決方案可通過(guò)將四個(gè)材料頸部連接在定子端板和中間壁之間來(lái)實(shí)現(xiàn)。在頸部之間最初被加工成圓形形狀的任一表面都可制得更薄。所需要的厚度減少是很小的，例如0.1至2mm。這對(duì)于結(jié)構(gòu)剛度并不具有任何顯著的影響。具體地說(shuō)，中間壁的橫向剛性仍保持沒(méi)有變化。此外，狹窄的凹槽并不會(huì)造成冷卻空氣任何顯著的穿通流量，否則這將需要堵塞該凹槽。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，定子定位是簡(jiǎn)單的，因?yàn)檫B接表面是同心的。頸部的周向?qū)挾群洼S向長(zhǎng)度由定子傳遞到電機(jī)框架上的極限負(fù)載來(lái)確定。從定子中心至周邊看去的頸部的合適周向?qū)挾仁?°-20°，優(yōu)選為5°-10°。在其中在頸部成形于中間壁上的一個(gè)實(shí)施例中，就制造技術(shù)而言，優(yōu)選將頸部至軸向的長(zhǎng)度尺寸制成與中間壁的厚度相等。在一個(gè)實(shí)施例中，在頸部是連接在中間壁或端板上的元件的情況下，將頸部的尺寸設(shè)置成比中間壁的厚度更長(zhǎng)是有效的；例如，頸部的長(zhǎng)度是中間壁或端板的厚度的1至6倍。
本發(fā)明中所述的結(jié)構(gòu)就準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載方面而言是優(yōu)選的。當(dāng)材料的頸部定位在垂直于軸向的垂直軸線和垂直于軸向的水平軸線附近時(shí)，它們也靠近框架的側(cè)壁，底板和頂板。結(jié)果，在這些板的平面上的連接點(diǎn)的支撐是剛性的。當(dāng)定子在兩端受到四個(gè)狹窄的材料頸部的支撐時(shí)，可概括地說(shuō)定子支撐在八個(gè)軸向剛性點(diǎn)以及四個(gè)垂直和水平的剛性點(diǎn)上。所有這八個(gè)連接點(diǎn)在徑向方向上本來(lái)就是柔性的。如果有必要，通過(guò)在如上所規(guī)定的支撐點(diǎn)的固有剛性方向進(jìn)行加強(qiáng)，還可進(jìn)一步局部地改進(jìn)這種連接。還可減小徑向方向上的剛性。在徑向方向上特別優(yōu)選的解決方案是對(duì)框架的徑向柔性支撐，所述框架在徑向方向上是盡可能剛性的。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的解決方案通過(guò)兩個(gè)位于定子組件末端上的材料頸部來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，優(yōu)選將頸部定位在垂直于軸向的水平軸線與定子的外表面及定子末端的交點(diǎn)上。在這種情況下，頸部相對(duì)于垂直于軸向的垂直對(duì)稱軸線是對(duì)稱定位的。
在利用六個(gè)材料頸部來(lái)實(shí)現(xiàn)的解決方案中，優(yōu)選將兩個(gè)頸部定位在垂直于軸向的水平軸線與定子的外表面以及定子末端的交點(diǎn)上，或者定位在垂直于軸向的垂直軸線與定子的外表面及定子末端的交點(diǎn)上。其余四個(gè)頸部定位在定子的外表面與定子末端的交點(diǎn)上，使得所有六個(gè)頸部彼此對(duì)稱。
在利用八個(gè)頸部的解決方案中，優(yōu)選將四個(gè)頸部定位在垂直于軸向的水平軸線與定子的外表面以及定子末端的交點(diǎn)上，使得這些頸部相互靠近地定位在交點(diǎn)的兩邊。剩余四個(gè)頸部定位在垂直于軸向的垂直軸線和定子的外表面以及定子末端的交點(diǎn)上，使得這些頸部相互靠近地定位在交點(diǎn)的兩側(cè)。在這種情況下，頸部相對(duì)于垂直于軸向的垂直對(duì)稱軸線和垂直于軸向的水平對(duì)稱軸線而對(duì)稱地定位。
本發(fā)明中所述的結(jié)構(gòu)通過(guò)頸部而接受定子上的轉(zhuǎn)矩所強(qiáng)加的負(fù)載，并將負(fù)載通過(guò)頂板，側(cè)壁，底板和框架固定件而傳遞到底座上。
下面將參照附圖并借助于一些實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖1顯示了框架結(jié)構(gòu)和座標(biāo)系統(tǒng)圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的框架變形圖3顯示了框架變形圖4顯示了定子支撐的側(cè)視圖圖5顯示了中間壁上的支撐圖6顯示了止推環(huán)上的支撐圖7顯示了利用單獨(dú)支撐部件的支撐圖1中顯示了電機(jī)的框架結(jié)構(gòu)1和適用的座標(biāo)系統(tǒng)(xyz)?？蚣鼙患俣橐环N盒狀結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)相對(duì)于包含軸線2的垂直平面(yz平面)以及垂直于軸線2的剖面(xy平面)是相對(duì)稱的，其中軸線2包含中間點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)及其支撐裝置相對(duì)于包含軸線2的水平面(xz平面)是不對(duì)稱的。
在雙磁極電機(jī)中，力場(chǎng)使定子變形，并使其變成橢圓形。圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、由旋轉(zhuǎn)的橢圓形波強(qiáng)加于框架1上的變形。簡(jiǎn)單地說(shuō)，旋轉(zhuǎn)的定子變形橢圓將框架1彎曲成菱形形狀，并且造成重力中心的水平的凈運(yùn)動(dòng)。
圖3顯示了在根據(jù)本發(fā)明的支撐下的框架變形。頸部40a-d的數(shù)量是四個(gè)。本發(fā)明并不致力于防止由于力場(chǎng)所造成的定子組件的橢圓形變形。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，對(duì)稱和柔性的連接而只有少量的振動(dòng)能量從定子傳遞到電機(jī)的框架1上。這意味著旋轉(zhuǎn)的變形波并不會(huì)被傳遞到框架1的水平振動(dòng)上。
圖2和3著重顯示了由力場(chǎng)造成的框架變形。
圖4顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在圖4中，定子10定位在機(jī)器的框架1的內(nèi)部。定子10在定子的兩端12處利用狹窄的材料頸部21a，21c，21e，21f(圖中沒(méi)有顯示剩余的四個(gè)頸部)而被支撐在止推環(huán)30和中間壁20的位置。中間壁20支撐在框架1上。同心加工的頸部將定子10相對(duì)于框架1進(jìn)行徑向定位。頸部21a，21c，21e，21f是中間壁20的一部分。通過(guò)例如卷邊或冷縮配合，可在定子10和框架的中間壁20之間產(chǎn)生受控接觸。
在圖5所示的實(shí)施例中，方形的中間壁20具有位于中央的圓形開(kāi)口24，四個(gè)頸部21a，21b，21c，21d將定子支撐在開(kāi)口的內(nèi)表面上。頸部具有基本相等的尺寸和形狀。第一頸部21a定位在中間壁的側(cè)邊25a的中點(diǎn)，第二頸部21b位于側(cè)邊25b的中點(diǎn)，頸部21c位于側(cè)邊25c的中點(diǎn)，第四頸部21d位于側(cè)邊25d的中點(diǎn)。這些頸部21a-d的位置靠近框架的側(cè)壁3，底板4和頂板5。因而頸部21a-d的支撐在這些板的平面上是剛性的。轉(zhuǎn)矩通過(guò)頸部21a-d，中間壁20，頂板5，底板4，側(cè)壁3和框架固定件而被傳遞到底座6上。在圖紙中用虛線標(biāo)記了外表面11。
頸部的側(cè)邊長(zhǎng)度或凸起部分23例如為0.5mm，它與開(kāi)口24的例如1000mm的直徑L相比而言是非常小的。頸部的底部22的寬度為80mm，它與開(kāi)口24的例如1000mm的直徑L相比而言是較小的。頸部的軸向長(zhǎng)度與中間壁的厚度是相同的，例如為20-40mm。
頸部相對(duì)于垂直于軸向的垂直對(duì)稱軸線7是對(duì)稱定位的。頸部相對(duì)于垂直于軸向的水平對(duì)稱軸線8也是對(duì)稱定位的。
圖6中顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖6顯示了形成了定子端板的止推環(huán)。在止推環(huán)30上加工了四個(gè)材料頸部31a，31b，31c，31d。頸部具有基本相等的尺寸和形狀。頸部31a-31d彼此對(duì)稱地定位在止推環(huán)的外圓周34上。頸部31a-31d相對(duì)于垂直于軸向的垂直對(duì)稱軸線7是對(duì)稱定位的。頸部31a-31d相對(duì)于垂直于軸向的水平對(duì)稱軸線8也是對(duì)稱定位的。
頸部的邊長(zhǎng)或凸出部分33同止推環(huán)的直徑D相比而言是非常小的。頸部的底部32的寬度同止推環(huán)的直徑D相比而言是較小的。
圖7中顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在圖7中，在定子末端12處有四個(gè)頸部40a，40b，40c，40d。頸部40a-d具有基本相等的尺寸和形狀。頸部40a-d是連接在中間壁20上的楔形元件。頸部40a-d定位在垂直于軸向2的垂直軸線41與定子的外表面11以及定子末端12的交點(diǎn)上，以及定位在垂直于軸向2的水平軸線42、定子的外表面11及定子末端12的交點(diǎn)上。
圖4到圖7中所示的頸部的尺寸與圖示其余部分是未按比例繪制的，而是出于清晰起見(jiàn)進(jìn)行了著重顯示。
上面已經(jīng)借助于某些實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，這些描述并不應(yīng)該被認(rèn)為是限制專利保護(hù)的范圍；本發(fā)明的實(shí)施例可在所附權(quán)利要求
的范圍內(nèi)變化。
標(biāo)號(hào)列表1框架；2軸線；3框架的側(cè)壁；4框架的底板；5框架的頂板；6底座；7垂直對(duì)稱軸線；8水平對(duì)稱軸線；10定子；11定子的外表面；12定子的末端；20中間壁；21a，21b，21c，21d，21e，21f頸部；22頸部的底部；23頸部的側(cè)邊；24開(kāi)口；25a，25b，25c，25d中間壁的側(cè)邊；30止推環(huán)；31a，31b，31c，31d頸部；32頸部的底部；33頸部的側(cè)邊；34止推環(huán)的外圓周；40a，40b，40c，40d頸部；41垂直軸線；42水平軸線。
D止推環(huán)的直徑；L中間壁中的開(kāi)口的直徑。
權(quán)利要求
1.一種具有由板形成的定子(10)的電機(jī)，所述定子(10)具有外表面(11)和在軸向(2)上的第一和第二末端(12)，并且所述定子被支撐在所述電機(jī)的框架(1)上，其特征在于，所述定子(10)通過(guò)所述外表面(11)上的材料頸部(21a-f，31a-d，40a-d)而在所述定子的兩端(12)受到支撐，在所述定子兩端(12)的所述頸部(21af，31a-d，40a-d)的數(shù)量是偶數(shù)，所述定子(10)具有垂直于所述軸向(2)的垂直對(duì)稱軸線(7)和垂直于所述軸向(2)的水平對(duì)稱軸線(8)，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)相對(duì)于其中至少一條所述對(duì)稱軸線(7，8)對(duì)稱地定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)大致定位在垂直于所述軸向(2)的垂直軸線(41)和所述定子的外表面(11)以及所述定子末端(12)的交點(diǎn)上，或者定位在垂直于所述軸向(2)的水平軸線(42)、所述定子的外表面(11)以及所述定子末端(12)的交點(diǎn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)大致定位在垂直于所述軸向(2)的垂直軸線(41)、所述定子的外表面(11)以及所述定子末端(12)的交點(diǎn)上，并且定位在垂直于所述軸向(2)的水平軸線(42)、所述定子的外表面(11)以及所述定子末端(12)的交點(diǎn)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)是充分地狹窄的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)在軸向上是充分地短的。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)形成于中間壁(20)上，所述中間壁(20)連接在所述電機(jī)的框架(1)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)形成于端板(30)上，所述端板(30)連接在所述定子(10)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征在于，所述頸部(21a-f，31a-d，40a-d)連接在中間壁(20)或端板(30)上。
專利摘要
本發(fā)明包括一種具有由板形成的定子(10)的電機(jī)，所述定子(10)具有外表面(11)和在軸向(2)上的第一和第二末端(12)，并且所述定子支撐在所述電機(jī)的框架(1)上。定子(10)通過(guò)所述外表面(11)上的材料頸部(21a－f，31a－d，40a－d)而被支撐在定子的兩端。在定子兩端的頸部(40a－d)的數(shù)量是偶數(shù)。定子(10)具有垂直于軸向(2)的垂直對(duì)稱軸線(7)和垂直于軸向(2)的水平對(duì)稱軸線(8)，并且所述頸部(21a－f，31a－d，40a－d)相對(duì)于至少其中一條對(duì)稱軸線(7，8)是對(duì)稱地定位的。
文檔編號(hào)H02K5/22GK1993870SQ20068000049
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年2月16日
發(fā)明者T·霍洛派南, J·羅瓦伊南, I·沃爾特澤爾, J·赫爾斯坦 申請(qǐng)人:Abb有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan