CN1700563B - 电机内的端部绕组约束装置 - Google Patents

Abstract

电机的转子(40)主体具有由多个周向间隔的耙(58)支撑的端部绕组(50)，耙具有齿，在转子主体内端部绕组以弓形模式穿过齿之间并轴向返回。耙由固定到转子主体上的轴向梁(56)支撑。端部盘(52)在梁的相对端部固定到覆盖端部绕组的护罩(72)上。耙，梁和端部盘提供轴向端部绕组约束装置。端部盘在所选的周向位置加重，以抵抗端部绕组变形，例如，朝着关于转子轴椭圆或非同心形状变形的趋势。

Description

电机内的端部绕组约束装置

技术领域

本发明主要涉及具有转子和励磁绕组的类型的电机，该励磁绕组包括围绕转子主体的端部绕组，并且尤其涉及用于约束端部绕组的轴向运动及最小化转子端部绕组在周向和轴向的变形的约束装置。

背景技术

在电机中，例如，发电机，配备具有励磁绕组的转子主体，励磁绕组从转子主体部分延伸，以在转子主体的相对端部形成弧形，且被称为端部绕组。端部绕组一般从转子主体轴向延伸且邻近主体的相对端部在圆周方向通过支撑件或心轴，以进入且沿着转子主体在轴向方向上返回。在典型的发电机结构中，绕组设置在转子主体的槽内，且楔子把绕组固定在槽内。端部绕组典型地被隔块相互隔开。更新的发电机包括具有带有极面和平行侧面的限定极区域的转子主体，连同沿着平行侧面延伸的预制绕组模块，使得预制端部绕组延伸超过转子主体的端面。在发电机结构的两种类型中，端部绕组可能变形，即，如果不予以支撑，可能椭圆变形并失去同心度。并且，端部绕组在发电机飞速运转时，具有轴向移动的趋势。因此，需要电机内的端部绕组约束装置，其具有使变形最小并抵制和约束端部绕组周向和轴向运动的结构。

发明内容

根据本发明优选的实施例，转子主体具有励磁绕组和端部绕组，其轴向和周向的运动被约束。具体地，转子主体包括固定到转子主体端面的梁，及该梁轴向延伸以固定到环形的端部盘。在转子端面和环形端部盘之间是多个安装在梁上的周向间隔的耙。耙包括多个用来容纳端部绕组的轴向间隔的齿。耙和端部盘约束端部绕组的轴向运动。端部盘也加重使得有效地抵制端部绕组变形的趋势，即，高速运转时椭圆变形及失去同心度。端部盘在直径方向上对称加重以避免转子的不平衡。端部盘也包括通常沿着内表面径向延伸的通道，其加重了没有通道的盘的部分。通道也提供了冷却流体的传输，其通常径向向外且通过围绕转子主体的外壳内的开孔。

依照根据本发明的优选实施例，为电机内的转子的端部绕组提供了约束装置，其包括端部绕组支撑件，该支撑件具有多个轴向延伸，周向间隔的一端固定到转子上以阻止轴向运动的支撑梁，及多个周向间隔，轴向延伸的支撑耙，支撑耙径向位于相应梁的外面，以在耙的轴向间隔的齿之间容纳周向延伸的端部绕组，且约束端部绕组阻止轴向运动。

在根据本发明进一步的优选实施例中，提供了用于约束电机内围绕转子轴的转子的端部绕组的变形的装置，电机包括转子主体，沿着转子主体延伸的包括端部绕组的励磁绕组，及用于端部绕组的支撑组件，其包括通常垂直于转子主体旋转轴、延伸的盘，转子主体具有正交轴和盘具有围绕其的重量分布，使得盘沿着正交轴的直径对称的重量，比沿着垂直于正交轴和旋转轴的纵轴的直径对称的重量大。

附图说明

图1是电机中现有技术转子的透视图；

图2是从电机端部观察的图1的转子及定子的示意图；

图3是图1的转子主体的不完整的透视图，示出了根据本发明的一个方面的端部绕组支撑件和约束装置；

图4是移去外壳的与图3相似的图并透视示出了绕组的约束装置和支撑件；

图5是图3示出的端部绕组扩大的截面图；

图6是环形端部盘内表面的轴向视图；及

图7是示出了端部绕组约束装置及支撑件的另一个实施例的与图5相似的视图。

具体实施方式

如绘制的图1和2所示，发电机30包括多极磁芯32(示出了两极磁芯)和多个预制的绕组组件34，每个极一个，及相应的极表面36。已知磁芯32和绕组组件34的结构和材料。预制绕组组件设置在形成转子主体40的平行侧面锻件上，且弯曲成通常与转子主体同心的弧形。如图2所示，转子设置在定子内，且在转子周围的外壳10和定子的内表面之间存在空气间隙12。由于定向的目的，图2示出了垂直于转子旋转轴和平坦侧面延伸的正交轴Q。纵轴D垂直于Q轴和旋转轴延伸。尽管本说明书批露了高级碳纤维转子外壳(CFRE)电机，本发明也适用于具有带有设置在转子主体内的轴向延伸，周向间隔的槽内的励磁绕组的转子的传统电机。在后者的传统电机中，楔子用来把励磁绕组保持在槽内，且这些励磁绕组包括伸出转子主体端部表面之外的端部绕组，与CFRE电机中相似，其需要支撑件和约束装置。

如图4和5所示，端部绕组50从转子主体40通常轴向延伸且形成覆盖转子主体减小的端部的弧，以通过转子主体在轴向返回。端部盘52固定到转子和位于外壳74(图5)下的围绕端部绕组的护罩72，如下描述。图3中，示出了端部绕组支撑组件54。组件54包括多个轴向延伸，周向间隔的梁56和许多相应的轴向延伸，周向间隔的支撑耙58(图3和5)，用于在轴向上相互隔开端部绕组。例如，通过燕尾榫连接，梁56固定到转子主体的端面上，每个梁具有突出的燕尾榫60(图5)用来安置在转子端面相应的弓形燕尾榫槽62(图3和图5)内。梁56相互周向间隔且由通过环形盘52的径向内部部分的螺栓64(图5)固定在其相对端部。

每个轴向支撑耙58包括具有一对依托凸缘68(图3)的基底66，其限定了凹槽，以容纳梁56，且凸缘68跨在梁上。因此，耙58在转子主体的端面和盘52的内表面之间轴向延伸。耙58包括多个隔块或齿70，以当这些端部绕组在转子主体的端部上弓形延伸时容纳端部绕组50的弓形部分。如图5所示，端部绕组和耙由圆柱端部护罩72轴向限定，依次径向位于圆柱外壳74的下面。如图5所示，盘52的径向外端螺栓连接到护罩72的端面。在图7所示的本发明的可选形式中，梁56可以具有轴向的通孔，从而延伸通过盘52和梁56的长度的螺栓73可以拧入在转子的端面内替代燕尾榫连接的有内螺纹的开口75。图3中，也示出了支撑极间支柱76的梁。支柱76把最外面的线圈与一个极隔开，以防止邻近线圈的最外面线圈的周向运动。

为防止或最小化端部绕组的变形和同心度的失去，参考图6，加重了盘52。盘的加重分担了盘的质量，以减轻载荷的不均匀分布，其为变形，例如，转子旋转时椭圆或非同心变形的主要原因。因此，凹槽80沿着盘52的内表面形成。凹槽直径对称，使得盘的加重部分，即，除了凹槽的部分在直径上平衡。因此，盘在与径向凹槽的位置成90°的位置的重量大于盘在凹槽位置的重量。盘较重的部分的周向位置最好位于沿着正交轴Q，以有效地抵消端部绕组向着椭圆或非同心形状的变形。并且，成形为动态平衡在对称直径位置的转子的径向通道也作为冷却介质通常径向向转子主体外流动的通道。因此，开孔82形成为通过上覆的护罩72和外壳74，并与径向通道80相通，而通道80又与转子内的冷却流体歧管相通，没有显示。旋转的转子主体的离心抽吸作用致使冷却介质沿着通道80向外流动，冷却端部绕组最大的部分，以离开进入转子主体和定子之间的空气间隙。因此，径向通道满足双重目的，既提供冷却介质的传输，也提供端部盘的重量分布，其避免端部绕组向着椭圆或非同心形状的趋势。

将认识到，包括梁和重物，以及端部盘的支撑组件为端部绕组提供轴向支撑，以防止转子绕组的热膨胀。耙58的齿70也提供在绕组组装期间支撑绕组50的工具并以固定间距维持单个的绕组相互分开。

尽管连同当前被认为最实用的和为优选的实施例一起描述了本发明，但是应理解，本发明不限制于批露的实施例，相反地，本发明意在覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种更改和等价装置。

部件列表

34	励磁绕组
		36	极表面
40	转子
		50	绕组
52	盘
		54	绕组支撑件
56	支撑梁
		58	耙
72	护罩
		74	外壳
76	支柱

34	励磁绕组
		80	凹陷
82	开孔
		60，62	榫槽连接

Claims (9)

1.一种用于电机内的转子的端部绕组的约束装置，所述约束装置包括：

端部绕组支撑件(54)，其具有多个轴向延伸、周向间隔的支撑梁(56)，该支撑梁一端固定到转子，以防止支撑梁的轴向运动；及

多个周向间隔、轴向延伸的支撑耙(58)，其径向位于相应梁的外面，以在耙的轴向间隔的齿之间容纳周向延伸的端部绕组(50)，且约束所述端部绕组的轴向运动。

2.根据权利要求1所述的约束装置，其中所述梁(56)在所述一端通过榫槽(60，62)连接固定到转子的端面。

3.根据权利要求1所述的约束装置，其包括固定到所述梁的环形的端部盘(52)，以避免转子端部绕组的轴向热膨胀。

4.根据权利要求1所述的约束装置，其包括极间支柱(76)，其设置为把最外面的端部绕组与转子的一个极隔开，以防止每个邻近极的最外面的端部绕组的周向移动。

5.根据权利要求1所述的约束装置，其包括固定到所述梁的环形的端部盘(52)，以避免转子端部绕组的轴向膨胀，所述盘具有关于盘的预定的可变重量分布，以最小化转子围绕其轴旋转时端部绕组失去同心度的趋势。

6.根据权利要求5所述的约束装置，其中所述重量分布直径对称，以避免转子不平衡。

7.根据权利要求5所述的约束装置，其中所述重量分布部分由形成在盘表面内的直径相对的凹陷(80)提供。

8.根据权利要求7所述的约束装置，其包括围绕端部绕组的外壳(74)，且具有邻近所述盘通过外壳的开孔(82)，所述凹陷(80)与所述开孔相通，所述开孔分别为冷却介质流到转子外提供通道。

9.根据权利要求5所述的约束装置，其与转子主体(40)结合，该转子主体具有限定的极区域和极表面(36)及邻近极表面平行的侧面，预制的励磁绕组模块具有连续邻接的平的励磁绕组(34)，所述模块设置在转子主体平行侧面上，所述转子具有垂直于所述平行侧面的正交轴和垂直于所述正交轴的纵轴，关于所述盘(52)的所述重量分布为使得盘沿着正交轴的直径对称的重量比沿着垂直于正交轴和旋转轴的所述纵轴的直径对称的重量大。

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