具有改进的楔块的发电机转子制造技术

本发明专利技术涉及具有改进的楔块的发电机转子。具体地，提供一种使用在发电机转子内的楔块，其包括具有大致三角形形状且具有平坦表面的楔块体，并且使得当该楔块被放置在发电机转子内时，所述平坦表面将限定所述楔块体相对于所述转子的旋转轴线的周向范围，并且所述平坦表面延伸到所述楔块体的径向最外范围处。公开并且要求保护所有使用该楔块的楔块和绕组的组合、发电机转子、发电机、以及方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于发电机转子内的发电机楔块。技术背景 通常，发电机包括具有多个励磁线圈或绕组的转子。转子由某些旋转源例如涡轮 机转子来驱动，以便转动。转子在接近定子处转动，并且转子的旋转在定子绕组内生成电 流。发电机楔块用于在离心载荷下支撑这些绕组。楔块通常由主磁场叠片组径向支撑。考虑到高速发电机内的显著离心载荷，主磁 场叠片组上的应力经常驱使对叠片材料加以选择，并且导致与磁特性和叠层几何形状有关 的折衷。需要一种发电机转子和楔块设计，其减小或消除由于转子楔块保持问题而引起的 对在叠层磁特性和几何形状中寻求折衷的需要。
技术实现思路
在发电机转子内使用的楔块包括具有大致三角形形状且具有平坦表面的楔块体， 并且使得当该楔块被放置在发电机转子内时，该平坦表面将限定该楔块体相对于该转子的 旋转轴线的周向范围。该平坦表面延伸到楔块体的径向最外范围。在发电机转子内使用的楔块和绕组的组合包括具有大致三角形形状且具有平坦 表面的楔块体，并且使得当该楔块被放置在发电机转子内时，该平坦表面将限定该楔块体 相对于该转子的旋转轴线的周向范围，并且该平坦表面延伸到该楔块体的径向最外范围。 该平坦表面与一对绕组中的每一个上的配合的平坦表面相接触。发电机转子包括限定轴线的主叠片组。周向间隔开的成对绕组具有被周向放置在 每对绕组之间的楔块。楔块包括具有大致三角形形状且具有平坦表面的楔块体。平坦表 面限定该楔块体相对于该转子的旋转轴线的周向范围，并且延伸到该楔块体的径向最外范 围。所述楔块的平坦表面安放于绕组上径向外侧的表面，以便为绕组提供支撑。楔块的平 坦表面还安放于主叠片组上径向外侧的配合表面。发电机包括定子和转子，其中转子包括限定出轴线的主叠片组。周向间隔开的成 对绕组具有被周向放置在每对绕组之间的楔块。楔块包括具有大致三角形形状且具有平坦 表面的楔块体。该平坦表面限定楔块体的周向范围。该平坦表面延伸到该楔块体的径向最 外范围。楔块的平坦表面安放于绕组上径向外侧的表面，以便为绕组提供支撑。楔块的平 坦表面还安放于主叠片组上径向外侧的配合表面。一种形成用于发电机的发电机转子的方法，其包括限定主叠片组的步骤，其中主 叠片组具有围绕该主叠片组的中心轴线被周向间隔开的开口。周向间隔且对置的绕组对被 放置在主叠片组的开口内。大致三角形的楔块体被周向地插入到每一对绕组中的每个绕组 中间。楔块被设计成具有安放于绕组和主叠片组表面径向外侧的表面，所述主叠片组的表 面限定开口，使得楔块限定用于主叠片组和绕组的径向支撑表面。封套被压配合在楔块和主叠片组周围，以便为楔块提供径向支撑。本专利技术的这些特征和其它特征可从下面的说明和附图得到最佳理解，下面是附图 说明。附图说明 图1示出现有技术的发电机的一部分。图2是本专利技术的发电机的一部分。图3是转子的一部分的分解视图。图4是示出具有封套的转子的一部分的分解视图。图5示出本专利技术的楔块。图6A示出本专利技术楔块的端视图。图6B是沿图6A的线6B-6B取的剖视图。图6C是楔块的俯视图。具体实施例方式图1中稍微示意性示出了已知发电机10的一部分。如所已知的那样，示意性示出， 转子12被驱动以转动，并且相邻于定子14转动。绕组22和主叠片组23被驱动以随着转 子转动，并且在定子14内生成电流。如所已知的那样，楔块16提供了具有周向端18以支撑绕组22的引导表面。另外， 通过叠片组23的边缘20为楔块16提供了径向支撑，边缘20在径向外表面19处接触楔块 16的端18。如上所述，因为叠片组为楔块16提供了径向支撑，所以用于叠片组的材料有时 候被折衷以便提供用于该支撑的机械特性，而不是选择成用于由其主要功能所要求的磁特 性。图2示出本专利技术发电机30的一个可能实施例，其消除为楔块径向支撑而对主磁场 叠片组的依赖。在图2的实施例中，转子31相邻于定子14转动。楔块32具有周向边缘表 面34，周向边缘表面34沿着叠片组37的径向外表面36安放。术语“径向”和“周向”相对 于转子的旋转轴线被限定。一般地，平坦侧表面39延伸到楔块32的径向最外范围，并且沿 着绕组38的平坦表面40和叠片组37的部分36的平坦外表面安放。封套50围绕叠片组 37和楔块32。在图2中的实施例，楔块提供对叠片组37和绕组38的径向支撑。因而，消 除了上述的为给楔块提供支撑而对叠片组的材料进行折衷的问题。如从图3中所认识到的那样，组装的转子31具有板44，板44安放于楔块32的端 表面46和146。楔块32的轴向中心部分48径向向外延伸并超出端部46和146。板44为 作用在楔块上的以及在端表面46和146处的径向力提供反作用表面。如图4中所示，封套50具有端部52，在组装时其会覆盖板44和转子31的剩余部 分。封套50可以由碳纤维复合物或者其它合适的材料形成。封套50在楔块32、板44和叠 片组37上是过盈配合。因而，在该实施例中封套为楔块提供径向支撑。在图5中示出楔块32更多的细节。楔块体通常由合适的铝形成，并且可以由与过 去已经在使用的材料类似的材料形成。在一个实施例中，使用2024-T851型铝，但是也可以 选择其它非磁性材料。端表面46和146沿着转子的中心轴线扩展，转子将接纳楔块32。凸部54连接表面46和48。楔块32的截面在周向边缘34之间延伸，并且包括大 致平坦的表面39和平整的顶部58。顶部58相对于从转子中心轴线延伸的半径是相切的， 同时外表面46(和146)在围绕该同一轴线弯曲在圆弧上。凹槽56形成在表面48内，并且减少了涡电流损失，以便提高发电机的效率。楔块32的截面可以挤压成形为以具有一个或多个空心的腔(未示出)。 如图6A中所示，楔块32具有大致三角形形状，并且围绕演生点(generating point)C定中心。演生点C是半径R 1和R2的起始点(原点)，其中半径Rl延伸到顶表面 48，半径R2延伸到表面46 (并且还将会延伸到表面146)。通过从竖直轴线和水平轴线移动 距离dl和d2、然后限定平行于竖直轴线和水平轴线的线来限定侧表面39。以这种方式，限 定出楔块体的形状。在一个实施例中，距离dl和d2都被标定地选择为1. 325” (33. 6mm)。 在这种楔块中，Rl被选择成2. 625” (66. 7mm)，而半径R2被选择成2. 535” (64. 4mm)。在本 专利技术的实施例中，dl (或d2)与Rl的比在0.45到0. 55的范围内。同样，正如可以看到的那样，楔块32的端部58被截去。被截的端部58可被限定 为与来自演生点C的半径相切。画出平行于该切线的线，在一个实施例中，到该切线的距离 d3是1. 98” (50. 3mm)。在本专利技术的实施例中，距离d3对Rl的比在0. 65到0. 75之间。所 获得的楔块形状将具有有益的属性，并且将具有足够的尺寸以采用这种形状为绕组和叠片 组提供所需的支撑。如图6B中所示，凹槽58和中间表面48具有相应的长度d4和d5 ；d5大于d4。在 一个实施例中，d4为0. 060” (1. 52mm), d5为0. 128” (3. 25mm)。在实施例中，d4与d5的比 被选择成在0.4到0.5之间。如图6C中所示，端表面46和端表面146具有不同的长度。端表面46本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在发电机转子内使用的楔块，包括：楔块体，所述楔块体具有大致三角形形状且具有平坦表面，并且使得当所述楔块被放置在发电机转子内时，所述平坦表面限定所述楔块体相对于所述转子的旋转轴线的周向范围；并且所述平坦表面延伸到所述楔块体的径向最外范围。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：RD拉斯穆森，SR加农，GC小莱默斯，
申请(专利权)人：哈米尔顿森德斯特兰德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]