伞形垂直轴电机制造技术

伞形垂直电机具有圆盘形转子（４），在其下表面固定着止推和导向功能合一的轴承（１２）。该轴承置于中空截锥形轴承支承结构（１７）上，而支承结构（１７）又直接由机座（１）支承。这一设计显示出较低的结构高度。由于温度引起的轴承支承结构（１７）的伸长会得到转换，但不会影响刚性，也不会由于中空截锥（１７）的轴承一方的端头的轴向偏移而影响对心。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术相关于伞形垂直轴电机，特别是水轮发电机;这种电机的定子固定于机座上或在机座凹窝内由机座凹窝壁支承，它的转子实际上是圆盘形并带有止推和导向功能合一的轴承，该轴承固定于轴承座上，而该轴承座则又由机座支承着。上述这种电机已为人们所知，例如Wiedemann和Kellerberger的书《电机设计》(Springer出版社出版，柏林-海德堡-纽约，1967)的169页的图56就介绍了这样的机器。Kaplant透平驱动电机(较少用Francis透平，有时也用螺旋桨透平)往往是制成所谓的伞型，在这种结构中的转子是悬吊式地安于轴上的，也就是说，没有上弯颈轴承(参考资料同前，见167页图54或169页图56)。止推轴承与下弯颈轴承结合为一体并安装于下轴承架中，而该轴承架是由机座支承的。尽管有强烈的冷却(由于润滑剂)，但是止推导向轴承和轴承支承结构的中央部分的温度比轴承支承结构的边缘部分要高得多，这样就产生了机械应力，而这一应力必然由刚性的轴承支承部件传至机座。可以用为轴承设置斜臂或斜辐条的方法去除机座上受到的这种载荷。用这种方法，可以在保持对心和使径向刚性仅仅少许降低的情况下，把中央构件的伸长转换成该构件与机座之间的相对转动(参见德国专利2495236或美国专利4258280)。不过，斜辐条这一方案需要昂贵的钢结构且轴向高度会显著增加，而这方法对于伞形发电机只有在一定条件下才能应用。从现有技术出发，本专利技术的任务是创制一种伞形垂直轴电机，这种电机具有结构上简单的轴承结构，而这种结构在任何工作状态下都可使转子与定子同心。上述这一任务可以用本专利技术提供的实质上是中空截头圆锥(截锥)形的轴承支承结构来完成。该中空截锥直径较大的下端直接由机座支承并固定在机座上，而在该中空截锥的另一端(上端)上设置了止推和导向功能合一的轴承(止导轴承)。这样一种结构可用层合板材焊接结构的简单方式来实现。在截锥的内部，除了导向水轮机的轴之外，还可以设置其它的组件如油冷却器和油泵等。从广义而言，截锥的外壳的作用犹如带有轴向斜臂的斜辐条配置当轴承以及与其邻接的支承结构的中央部分发热时，转子与定子相互之间仍能保持同轴同心。由热产生的伸长会转换成截锥的轴向伸长，而这时仍保持径向刚性。转子最好是平的圆盘形，在其边缘部分设有配重物，例如圆环或层合扇形的配重物。转子端头是以普通的方式固定在这些转子环上的。为加强转子的轴向刚性，最好设置径向加强肋，在较大的铁芯长度的情况下，加强肋愈向外其轴向高度也愈大。其高度(因而也是其刚性加强作用)仅受截锥外壳的限制。除了加强作用外，它还起到对转子的通风作用。转子直接由轴承支承，在此，已不存在普通意义上的轮轱了。除了圆盘形的转子还可以使用中空截锥的形状。另外，平的圆盘与这种中空截锥的结合也是可能的。这样一种没有轮轱的结构第一次实现了下面的可能性用平的圆盘转子使止导轴承沿轴向处于铁芯长度或各端头的中心，于是处于转子的力作用点和导向轴承之间的力矩消失。本专利技术除了在输出功率一定的情况下能使结构与计算大大简化之外，还可减小设计体积。发电机组和水门的高度降低了，因而整个机房的高度也就降低了。由于载荷更平稳，机座也就更简单了;不需要或仅一小部分机器部分需要埋入混凝土。最大的运输重量(转子轮轱、止推轴承的中央部分)降低了。附图是关于本专利技术主题的一个实施例的部分示意图。附图说明图1伞形发电机的轴向剖面;图2伞形发电机的俯视图，部分是剖面;图3是图2的局部放大剖面，表示定子直接支承于机座凹窝壁上;图4表示伞形发电机的一个实施例，它的转子是中空截锥形的。由图1可见伞形发电机置于机座凹窝1中，凹窝1的壁2是圆柱形的。定子3是通过支承元件4(其结构将在后面以图3解释)支承于壁2，其自身无定子座。转子4由平圆盘5构成，当转子的直径较大时可用多层板焊成。在盘5的边缘上，从下方固定了多个圆环9或环形扇面。这些结构与处于圆盘5或环9的外边缘的端头10共同构成了配重物。导向水轮机的轴以法兰固定于该圆盘的中央。用数字12表示的联合止导轴承有一个旋转的、直接固定于圆盘5的轴承构件13，与轴11是同轴的。静止的轴承构件14直接固定于由机座1支承的轴承支承结构上。止推导向部分15沿机器的长度方向安放于短柱16上。在本例中，构件15的截面是L形的。最好是使用自抽吸的水力滑动轴承(例如在瑞士专利651362或美国专利4573810中有详细叙述)并将止推构件和导向构件作成一体。轴承结构由中空截锥17和圆锥外壳角度30°至60°构成，而这些是由相应的预先弯曲好的钢板构成的，用焊接或螺钉接合于其位置上。在上端焊有或焊入一个盖环18，其上固定了静止的轴承构件14。另一端上通过机座固定器19把截锥固定于机座1上。为了加强转子结构，相当于端头数量的径向加强肋20，固定在圆盘5和圆环9上或环形扇面上。除了加强转子之外，它们还使端头同时受到冷却气流的作用，这里，在环9或环形扇上配置有径向的冷却气槽或冷却气孔。在轴承支承结构17上还支承着制动机构的固定部分21，该制动机构是通过位于环组9下面的制动环22共同起作用的。为了完整性，图1中显示了发电机的滑动环机构23，其旋转部分出于节省空间的考虑，用法兰固定于圆盘5的上面。机座凹窝是由盖板26盖上的，在盖板26上有安装维修孔25。从图1可以明显地看到，利用本专利技术可以降低设计结构的高度。截锥17的内部空间甚至可以容纳其它的附属部件，特别是油冷器27和在可能情况下的轴承油泵。如图2所示，定子安放于机座凹窝1中并与其共轴。定子层合体2没有普通意义上的机架，它是通过斜辐条28支承于机座壁2上的。这种支承本身是已知的，在德国专利2459237和美国专利4060744中都有记载。为达到上述目的，在层合铁芯的外边缘上设有轴向延伸的燕尾槽29，其中嵌入了横截面为双燕尾形的楔块30。在壁2上，具有双燕尾形断面的楔块32被安置在锚接于壁2上的板31上。斜辐条28由连接板33联接成对。在连接板33的径向内外二端都有燕尾形的切口34，该切口34与楔块30和32咬合，协同动作。楔块30和32分别与槽29或切口34可靠地接合，例如用焊接焊牢。这一过程在将定子3放入机座凹窝1对齐之后进行，进行时要利用对心辅助器35，而该辅助器35又一个接一个地被斜辐条对所替换。从图3中可以进一步看到，斜辐条对或其内连接板33各自与由环形扇面层合体36构成的层合铁芯至少有一个连接处。利用斜辐条(其最佳角度α在30°至50°)可将由热产生的定子的伸长转变成定子3与机座1之间的相对转动。同样地，扭矩也通过斜辐条从定子层合铁芯传至机座。在由图4实现的实施例中，转子中间部分6制成中空截锥形，它在轮轱部分与环7焊接，而环7是固定在轴承的旋转部分13上的。在外缘上，转子中间部分6焊接在外圆环8上，它起到旋转配重的作用和作为转子端头10的端头支承装置的作用。在转子中间部分6上有一个开口38，该开口可用挡板37予以锁闭，由此可以通向联合的止导轴承12，但这里用的是分离的止推构件和导向构件15a或15，而不是L型的止推导向构件(止导构件)。如同第一个实施例一样，在这里，励磁机25的转子40也可以用法兰固定于旋转的轴承部分13上。横臂39的作用是悬吊励磁机25的定子41。这里也可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伞形垂直轴电机，特别是水轮发电机组，该电机的定子（３）固定于机座（１）上或在机座凹窝内由凹窝壁（２）支承，该电机的转子（４）实际上是圆盘形，转子（４）具有止推和导向功能合一的轴承（１２），该轴承（１２）与轴承支承结构（１７）固接，而结构（１７）则也由机座（１）支承；该电机的特征是其轴承支承结构的形状是中空截头圆锥（１７），其下端，也就是中空截锥的直径大的那一端直接受机座（１）的支承并用法兰固接于其上，而在中空截锥的另一端（上端）设置了止推和导向功能合一轴承（１７）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米黑洛斯塔塞维，
申请(专利权)人：亚瑞亚勃朗勃威力有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]