支撑元件和包括其的定子组件制造技术

本公开内容涉及用于电气机械的定子组件，且更特别地，涉及在定子组件内使用以便改善其性能的支撑元件。支撑元件允许圆形连接臂的热膨胀，同时解调固有频率且减小振动的幅度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及用于电气机械的定子组件，且更特别地，涉及在定子组件内使用以便改善其性能的支撑元件。
技术介绍
现有技术的电能转换依赖于带有处于50Hz或60Hz频率且电压水平从数百伏到数千伏的交流电(AC)的三相电力网。旋转机械能到电能的转换和相反的转换分别通过发电机和通过马达完成。那些旋转机械可分成异步器械和同步器械。马达和发电机包括定子和转子。机械的转子在定子的定子孔内旋转。旋转机械典型地通过转子磁极绕组生成磁场。转子磁极的数目和定子磁场的频率限定旋转机械的每分钟转数(rpm)的数目。如公知的那样，发电机的定子条大体由顶层和底层制成。顶层和底层的条通过称为接线片的铜片彼此连接，使得形成电气线圈。然后在电气线圈和发电机的端子之间需要电气连接，其通过发电机壳将功率引到外部。出于该目的，该连接通过在支撑结构周围在其最外部直径上弯曲(具有矩形或圆形截面)的铜条建立。大体上，绕组的线圈的第一个和最后一个条连接到端子。这些条(通常每层六个，等距分布在圆周上)称为相条，且特别地设计为将发电机所生成的电功率引导到外部电网中。相条和端子之间的连接通过发电机的壳引导电力，且称为圆形连接件或者相圈。它们对彼此电气绝缘，且为了到达相条以及将它们连接到发电机端子同时维持所需要的绝缘距离，需要相当复杂的形状。圆形连接件大体固定到支撑结构以防止高振动。发电机的端绕组支撑结构定位在压板的前部和定子条的端绕组的外侧。该支撑结构用于定子条端部的固定，以应用机械强度到端绕组，且经受在正常操作和意外事故期间发生的力。支撑通常包括沿轴向方向安装的托架且通常包括支撑圈以加强结构。预期连接到相条的圆形连接件的端部有时不能在长的距离上固定到支撑结构，这是因为相条的位置可能定位在支撑托架之间。由于这个原因，圆形连接件端部具有振动的高风险。结果，重要的问题是圆形连接臂到相接线片的振动。这些臂的固有频率通常需要解调(例如，对于60 Hz应用在100和140 Hz之间无共振)，或者至少振动水平必须最大限度减小。可在若干发电机中发现靠近相接线片的绞线(strand)中和接线片中的裂纹。这些裂纹主要由圆形连接臂的高振动水平导致。一些圆形连接臂具有接近120 Hz(对于60 Hz应用)或100 Hz(对于50 Hz应用)的固有频率。最近，一些现有的解决方案建议在圆形连接臂和支撑圈之间利用绳或带连同树脂来应用非常刚性的支撑。该解决方案将固有频率非常好地解调在100Hz到140 Hz的范围外且减小振动的幅度。另一方面，在机械的操作期间的确出现的热膨胀不会被阻止。这种热膨胀主要地沿着轴向方向(通常引起连接臂的大约2到3毫米的移位)，但也沿着径向方向和切向方向出现。因此，“刚性”解决方案不可行。刚性解决方案阻止热膨胀，其增大了接线片附近的绞线处的应力，且显著地增大了绞线中的裂纹的危险。另一方面，到刚性支撑的绳/带的高应力可导致连接随着时间松弛，这致使该支撑对于减少振动无用。大体上，根据现有技术的教导的刚性支撑带来通过阻止热膨胀导致的破坏的高风险。本公开内容的目标为提供上述需要且克服上述困难。
技术实现思路
根据优选实施例，本专利技术的目的是提供如大致在独立权利要求12中限定的支撑元件，其放置在支撑结构和连接臂之间。如将参考优选但是非限制性的实施例详细描述的那样，支撑元件允许热膨胀，同时解调臂中的固有频率，且减小振动的幅度。换言之，由于在阻止振动时的热膨胀，支撑元件应允许圆形连接臂的轴向、径向和切向移位。本专利技术的另外的目的是提供如权利要求1中大致限定的定子组件，其包括支撑元件。如将认识到的那样，定子组件可包括如机械的特定配置要求的沿着其周向展开设置的多个支撑元件，以便确保连接臂的恰当作用且允许其热膨胀。优选地，支撑元件将由带有沿着轮廓的层压方向的玻璃纤维强化绝缘材料制成。根据本专利技术的方面，上部垂直部分包括到支撑圈的螺纹型连接器件。有利地，上部垂直部分比下部垂直部分更厚，以便允许由支撑元件的下部和环形圈之间的振动所导致的移动。不同地，支撑元件的水平部分利用树脂粘合到圆形连接臂的下侧。额外地，其还可通过绳或带固定在连接臂和支撑元件周围，以确保其间非常刚性的接触。所提出的解决方案是在绕组头部和圆形连接振动行为的彻底研究之后开发的。本专利技术显著地减小振动幅度，且因此减小由于受影响的部分中的振动所导致的应力。其容易安装且相对有成本效益。附图说明本专利技术的前述目的和许多伴随的优点将变得更容易认识到，因为其在结合附图参考以下详细描述时变得更好理解，在附图中：图1是根据本专利技术的定子组件的预期视图；图2示出根据本专利技术的支撑元件的不同视图；图3、图4和图5示出图2的支撑元件在安装在定子组件上时的不同视图；以及图6以夸大的比例(以便示出效果)示出支撑元件可如何变形以便允许圆形连接臂的热膨胀的示例的前视图。具体实施方式参考图1，示出利用参考标号1大体指出的定子组件的预期视图。电气机械(未示出)的部分、定子组件1在内部包括多个定子绕组条4，在其中感生出电压。这些条在能量转换的过程中与转子(未示出)一起协作。特别而言，使得所生成的功率在外端子(未示出)上可用，外端子然后连接到电网以馈送。建立在定子绕组条4和外端子之间的连接通过特别地设计的连接条(大体称为“圆形连接件”)操作，其臂3在图中指出。定子组件1可包括多个连接臂3，其沿着定子组件1的周向展开设置，其数目大体取决于所使用的发电机的特定类型。在此处描述的示例中，定子组件1对于定子条的每个顶层和底层包括彼此等距间隔开的六个连接臂，所以总共十二个臂。用于顶层和底层的各自六个臂是用于带有两个并联线路的三相发电机的典型布置。定子组件还包括支撑结构，其继而包括环形圈2。定子组件1的布置对于本领域技术人员是公知的，且因此其不会以更多的细节公开。如上文中提到的那样，连接臂3通常经受高振动。为了阻止高振动，根据本专利技术的定子组件包括支撑元件6，其定位在支撑结构2和连接臂3之间。如说明的那样，附图示出若干连接臂3，每一个通过相应的支撑元件6联接到支撑结构2。将认识到的是，此后关于单个连接臂3和相应支撑元件6描述的内容将适用于定子组件的每个连接臂和支撑元件。支撑结构大体由电气绝缘材料制成，以避免不期望的破坏性电流。出于相同的原因，支撑元件6也由电气绝缘材料制成。优选地，支撑元件6由强化玻璃纤维制成。有利地，支撑元件6包括弹性模块，其配置成允许连接臂由于其因为高温的热膨胀的移位(这在操作期间出现)，同时阻止高振动。根据优选实施例，支撑元件6包括沿着电气机械的轴向方向A设置的径向部件61和继而沿着径向方向R设置的轴向部件62。支撑元件6的轴向部件62连接到连接臂3，而径向部件61连接到环形圈2。现在参考图2，其以三个不同的视图示出支撑元件6，本专利技术的对象。特别而言，图2A、图2B和图2C分别在侧视图、前视图和透视图中示出支撑元件6。如图中清楚地示出的那样，支撑元件6是大致L形的，且包括当安装在定子组件上时(如先前的图1中所示)分别沿着电气机械的径向方向和轴向方向设置的径向部件61和轴向部件62。更特别地，径向部件61包括第一部分611和第二部分612，后者置于轴向部件62和第一部分611之间。当安装在定子组件上时，第一部分611连接到环形圈(未示出)，而第二部分6本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电气机械的定子组件(1)，包括：支撑结构(2)；连接臂(3)，其用于将一个或多个定子绕组条(4)连接到外端子(5)；支撑元件(6)，其放置在所述支撑结构(2)和所述连接臂(3)之间，所述定子组件(1)特征在于，所述支撑元件(6)包括弹性模块(612，9)，其配置成允许所述连接臂(3)的热膨胀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 EP 14152324.11. 用于电气机械的定子组件(1)，包括：支撑结构(2)；连接臂(3)，其用于将一个或多个定子绕组条(4)连接到外端子(5)；支撑元件(6)，其放置在所述支撑结构(2)和所述连接臂(3)之间，所述定子组件(1)特征在于，所述支撑元件(6)包括弹性模块(612，9)，其配置成允许所述连接臂(3)的热膨胀。2. 根据前述权利要求所述的定子组件(1)，其特征在于，所述支撑元件(6)包括沿着所述电气机械的径向方向设置且连接到所述支撑结构(2)的径向部件(61)，以及连接到所述连接臂(3)且沿着所述电气机械的轴向方向设置的轴向部件(62)。3. 根据前述权利要求所述的定子组件(1)，其特征在于，所述径向部件(61)包括连接到所述支撑结构(2)的第一部分(611)以及置于所述第一部分(611)和所述轴向部件(62)之间且从所述支撑结构(2)释放的第二部分(612)，使得允许所述连接臂(3)沿着轴向方向的膨胀。4. 根据前述权利要求所述的定子组件(1)，其特征在于，所述第二部分(612)具有比所述第一部分(611)的厚度更小的厚度，使得限定其间的台阶。5. 根据权利要求2至4中的任一项所述的定子组件(1)，其特征在于，所述支撑元件(6)包括置于所述轴向部件(62)和所述径向部件(61)之间的U形接合部(9)，使得允许所述连接臂(3)沿着径向方向的膨胀。6. 根据前述权利要求所述的定子组件(1)，其特征在于，所述支撑元件(6)和/或所述支撑结构(2)由电气绝缘材料制成。7. 根据前述权利要求中的任一项所述的定子组件(1)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：C奥格，S汉德特，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH