專利名稱：發(fā)電機鐵心支撐系統(tǒng)以及其疊片夾緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機的制造，更具體地說，是涉及這樣一種發(fā)電機的定子鐵心和定子支撐機座的組裝。
一臺大型發(fā)電機的靜止部分通常由一個外部機座和一個鐵心組成，該鐵心徑向位于機座內(nèi)并且通過具有彈簧特性的連接結(jié)構(gòu)加以固定，以便將鐵心振動與機座和機座座落的基座隔離。
已知提出了各種形式的連接結(jié)構(gòu)，例如已公開的如美國專利號2，199，351;2，320，843以及2，811，659。這些連接結(jié)構(gòu)具有的一個特點是機座必須首先完成，然后鐵心在機座內(nèi)組裝。
人們已經(jīng)意識到如果定子機座和鐵心以并行作業(yè)來制造，然后再組裝，可以獲得非常大的經(jīng)濟性。在美國專利號4，425，523公開的支撐結(jié)構(gòu)就是想要獲得這一結(jié)果。
本發(fā)明的第一個目的是提供一個連接結(jié)構(gòu)和組裝方法，它們可以使鐵心和機座并行制造并且提供比在先的專利所公開的方法更多的優(yōu)點。
本發(fā)明的更具體的目的是提供一個鐵心和連接結(jié)構(gòu)之間的改進連接。
本發(fā)明的優(yōu)點是可以使機座的尺寸能夠使分開組裝的鐵心及和它相關(guān)聯(lián)的端板嵌入。
根據(jù)本發(fā)明的上述和其它目的可以通過彈簧系統(tǒng)將定子鐵芯支撐在電機的機座中來實現(xiàn)，該鐵心具有縱向軸和圓柱體外圓表面上，帶有多個沿圓周彼此隔開，軸向延伸的燕尾槽，并且機座包括多個圓形法蘭，它們在鐵心安裝到機座內(nèi)時圍繞著鐵心，該系統(tǒng)包括多個定位筋，每一個有一部分和各自燕尾槽相配合并且每一個安置在各自的鐵心槽中;
多個彈簧棒，每一個與各自定位筋相平行延伸，并且每一個都固定到法蘭上;
多個定位塊用于將定位筋固定到彈簧棒上;
緊固裝置機械地將每一定位塊和各自定位筋及各自彈簧棒緊固在軸向相鄰的二個法蘭之間。
本發(fā)明的目的可以通過疊片夾緊裝置組裝電機的定子鐵心來進一步實現(xiàn)，其中，鐵心由多層疊層組成。而每一疊層由多個具有扇形片形狀的組件組成，扇形片在其構(gòu)成組裝的鐵心的圓柱形表面上，帶有軸向延伸的槽，夾緊裝置包括形成一個包圍一個容納鐵心疊片的區(qū)域的圓柱形支撐結(jié)構(gòu)的裝置;
多個疊片定位鍵，每個與支撐結(jié)構(gòu)的軸向長度平行延伸并且每個被定位以和各自槽相嚙合;以及支架裝置用以支撐結(jié)構(gòu)上支撐每個疊片定位鍵;
在疊片定位鍵中，它們被構(gòu)形，通過疊片組件相對疊片定位鍵的徑向運動，和各自槽相嚙合。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的，采用連接結(jié)構(gòu)將定子鐵心和機座連接在一起的部分的縱向、截面的詳細圖;
圖2是圖1沿線Ⅱ-Ⅱ剖開的橫截面詳圖;
圖3是圖1沿線Ⅲ-Ⅲ剖開的橫截面詳圖;
圖4是圖2沿線Ⅳ-Ⅳ剖開的橫截面詳圖，它表示根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)的一部分。
圖5是圖4結(jié)構(gòu)的一個元件的詳細平面圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明的鐵心疊片夾緊裝置一部分的橫截面，立面詳圖;
圖7是在圖6中所示的夾緊定位裝置一部分的平面詳圖。
圖1所示的組裝包括一個具有常規(guī)結(jié)構(gòu)的定子鐵心2，它由多層鋼疊片4，沿鐵心軸延伸重疊排列組成。每個疊片典型地由多個扇形片組成，且鐵心由一個疊片的扇形段和相鄰疊片的扇形段成角度的偏移，從而使一個疊片的每一扇形段交錯重疊在每一相鄰的疊片的兩個扇形段上。
鐵心2的外圓周表面具有多個燕尾槽6，其中一個表示在圖2上，每個槽與鐵心軸并行延伸，并包括有一個用來與相關(guān)聯(lián)的燕尾槽6相配合的梯形的定位筋8。通常地，每個疊片扇形段將至少具有二個槽6，每一扇形片的兩個槽其每個槽與相鄰疊片4的兩個相鄰扇形片中各自相應(yīng)的槽成一條直線。
每一定位筋8的與槽6相嚙合的部分可具有比槽6的相應(yīng)尺寸稍小的橫截面尺寸以使定位筋8容易插入槽6。
在鐵心2的每一軸端，設(shè)置一個內(nèi)壓板，或是指壓板10和外壓板或端板12。所有板10和12和所有疊片4可以具有螺栓通孔用于容納多個橫穿過鐵心2軸長延伸并從板12凸出的螺栓14。每一螺栓14的每一端具有一個螺母，擰緊該螺母可以向鐵心2施加所需的壓力。壓緊螺栓16可以插入到每一定位筋8的每一端的螺紋通孔，并且可以通過擰緊與每一螺栓16相關(guān)聯(lián)的螺母來產(chǎn)生壓力。在這種情況下，施加到鐵心上的合成壓力為施加到每一定位筋8上的張力形式所吸收。由于有螺栓16存在，如果端板12以已知的現(xiàn)代方式適當(dāng)構(gòu)成，穿心螺栓14可以取消。
因此，定位筋8的作用是保持鐵心2的部件成一條直線以將鐵心2固定到周圍機座上，正如下面更詳細描敘的那樣，并且作為軸向張力部件，通過它在鐵心2上施加壓力負載。
在鐵心2和定位筋8組裝一起以后，壓板10和12以及至少螺栓16，多個定位塊20都固定到每個定位筋8上。每一定位塊20具有一個用于容納相關(guān)聯(lián)的定位筋8的底槽22和最好具有倒角側(cè)的頂槽24。每個定位塊20借助于螺栓26固定到相關(guān)的定位筋8上。螺栓26的頭埋入槽24底部中形成的凹進部分，從而使每個螺栓26的頂部不延伸高于槽底。擰緊螺栓26，使定位筋8緊固在槽6的斜側(cè)面上，并使定位塊20夾緊在鐵心2的外圓周表面。
由于梯形或燕尾形的槽6和定位筋8相配合，定位塊20和定位筋8機械地夾緊并且將定位塊20夾緊在鐵心2上，定位筋8可以在電機運轉(zhuǎn)時有效地吸收施加到鐵心2上的轉(zhuǎn)矩負載并在這種轉(zhuǎn)矩負載作用下，被可靠地保持在槽6中防止其轉(zhuǎn)動。
然后，將組裝好的鐵心安裝到機座中，該機座由帶有徑向向內(nèi)延伸的圓形板部件30的圓柱形外殼(未示)組成。每一板件30在其內(nèi)圓周具有一或二個圓形、軸向凸出的法蘭32，并且每一法蘭具有一排沿法蘭圓周分布的螺栓孔。
多個軸向延伸，沿圓周隔開的彈簧棒34借助于螺栓36固定到法蘭32上，該螺栓36穿過法蘭32上的螺栓孔并且和彈簧棒34中的螺紋通孔相嚙合。每一法蘭32在其內(nèi)表面具有加工平面33，各自與相應(yīng)的彈簧棒34相接觸以保證每個彈簧棒相對法蘭32精確定位。在上緊螺栓之后，每個彈簧棒最好也焊到法蘭32上。彈簧棒34之間的圓周間距和定位筋8之間的圓周間距相對應(yīng)。
組裝后的鐵心安裝到機座中，它是借助于定位塊20中的槽24沿著彈簧棒34滑動直到彈簧棒34中的螺栓孔和定位塊20中的螺栓孔成一條直線，定位塊的螺栓孔也和定位筋8中的螺紋孔成一條直線，然后，安裝上螺栓40以將彈簧棒34固定到定位塊20和定位筋8上，從而組裝完成。
每個定位塊20被定位在兩個連續(xù)的板件30的中間位置，從而，典型地，有一個定位塊20位于每對連續(xù)的板30之間，并且鐵心2可以經(jīng)受相對機座的一定程度的切向運動。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的原理，彈簧棒34被這樣構(gòu)造，即在徑向和切向兩個方向上具有非常低的彈簧常數(shù)以有效地將鐵心的振動與機座隔開。此外彈簧棒34還要構(gòu)成以能夠承受短路力矩，這個短路力矩典型地是發(fā)電機正常額定力矩的8～10倍，其頻率為兩倍于線路頻率和高次諧波頻率。
由于定位塊20的存在，在定位筋8和彈簧棒34之間存在徑向間隙，這個間隙在鐵心安裝過程中為板10和12穿過彈簧棒34包圍的圓柱區(qū)域的運動提供了足夠的空間。另外，由于定位塊20所完成的連接功能，彈簧棒34需要比以前提出的裝配較少的機械加工。
參見圖4，可以看出每根定位筋8最好在其內(nèi)表面具有為每個相關(guān)聯(lián)的定位塊20用的凹進部分，這個凹進部分用來精確地使相關(guān)聯(lián)的定位塊20定位。此外，這些凹進部分為在每個定位塊20和定位筋8之間提供徑向嚙合，并且在將鐵心2與機座連接之后，可使定位塊20為鐵心2提供更好的支撐，這通常在鐵心2的軸線垂直定向時發(fā)生。最后，每一定位筋8的外表面上的每個凹進部分的存在，使每一定位塊20的延著槽22和24之間延伸的部分具有足夠大的結(jié)構(gòu)厚度，而不需要增大機座法蘭的直徑。
正如圖4進一步所示，每個彈簧棒34的徑向內(nèi)表面在每個定位塊20處具有一個臺階或臺肩42，從而每個彈簧棒34在與定位塊20固定的各處比與法蘭32固定的各處徑向向內(nèi)凸出的程度大。所以，在鐵心部件2插入到機器機座時，定位塊20的外表面和彈簧棒34之間在板件30處存在一個較大徑向間隙。這就使鐵心部件2容易插入，因為在鐵心插入時，當(dāng)每個定位塊20在此穿過時，每個彈簧棒34可以在每個凸肩42的位置徑向向外彎曲。
考慮到彈簧棒34中螺栓孔處相對于定位塊20和定位筋8的通孔的允許偏差，每個彈簧棒34，在其被固定到每個定位塊20和定位筋8處，設(shè)有縱向加長孔44，可以從圖5見到。為了支撐螺栓40的頭部(圖4中未示)，每個彈簧棒34，在每個相關(guān)聯(lián)的定位塊20處，帶有一個支撐板48用以支撐螺栓40產(chǎn)生的壓力。在支撐板48上，安裝了一塊鎖定板50，該板足夠薄以容許板50的角向上彎曲，在螺栓40被安裝和擰緊后，以這種方式防止螺栓40松開。
圖4進一步示出帶有螺紋通孔52的定位筋8，該螺紋通孔用于和螺栓26和40以螺紋嚙合，而定位塊20具有埋頭通孔54以容納螺栓26的頭。
回到圖5，它是彈簧棒34一部分的平面圖，根據(jù)本發(fā)明將進一步看出，彈簧棒34在其被固定到對應(yīng)的定位塊20各處的在其被固定到對應(yīng)的法蘭32的各處之間有一個狹窄區(qū)域58。這個區(qū)域58的寬度決定了彈簧棒34的彈簧常數(shù)。這個變窄區(qū)域使鐵心2插入機器機座更容易。出于相同的原因，在機器的圓周方向上，每根彈簧棒34固定到法蘭32的區(qū)域最好多少比其固定到定位塊20的區(qū)域窄，這就當(dāng)定位塊移動越過每個法蘭30的區(qū)域時，在每個定位塊20和其相關(guān)聯(lián)的彈簧棒34之間的間隙提供附加的增大。
在完成后的鐵心插入機器機座期間，在定位塊20的外表面和彈簧棒34的內(nèi)表面之間存在一定間隙。在鐵心2已到達希望的最終位置后，安裝和擰緊螺栓40將引起彈簧棒34徑向向內(nèi)彎曲一個小的量值以產(chǎn)生鐵心2對機器機座的所需的牢固嚙合。在鐵心2插入機器機座期間存在的間隙最好這樣選擇，以使在擰緊螺栓40時，彈簧棒34所承受的徑向偏移量至少大約相當(dāng)于在發(fā)電機運行期間，由于發(fā)熱使鐵心2產(chǎn)生的徑向膨脹量。因此，當(dāng)完工后的發(fā)電機運行時，彈簧棒34可以回到基本上中間的，未變形的位置。
鐵心2可以在插入機器機座前或后，安裝上定子線圈。
根據(jù)本發(fā)明的鐵心組件可用單獨的疊片夾緊裝置構(gòu)成，該夾緊裝置帶有與定位筋8位置相對應(yīng)的疊片組定位鍵。疊片夾緊裝置最好這樣定位以使鐵心以它縱向軸垂直組裝。組裝按下列操作順序進行。首先，將一塊外板12和一塊內(nèi)板10安放在夾緊裝置底部的支撐物上，疊片組定位鍵設(shè)置在與鐵芯槽6的預(yù)定位置相對應(yīng)的地方。然后將鐵心疊片4安裝到疊片組定位鍵上。
在所有疊片組安裝好以后，帶有螺栓16的定位筋8可以通過依次從槽6移走疊片組定位鍵并且將定位筋8滑入槽6而被安裝。然后，內(nèi)板10和外板12安放到組裝好的疊片頂部并且把螺母加到螺栓16并擰緊，最后，定位塊20由螺栓26固定到定位筋8上，由此安裝完畢的組件可以從疊片組夾緊裝置上取下，準備安裝到相應(yīng)的機座中。
圖6和圖7詳細描述了根據(jù)本發(fā)明的合適的疊片組夾緊裝置，它的形狀是一個帶有與鐵心槽6相嚙合的部件的直立圓柱。
圖6是沿垂直面剖開的截面圖并表示一個疊片夾緊裝置的一個組件，這個組件的形式是一個環(huán)形部件60并且疊片組夾緊裝置由多個部件60互相疊裝而構(gòu)成。每個部件60由下環(huán)62和上環(huán)64組成，環(huán)62和64由多個垂直腹板或板66固定到一起，可以選擇每個環(huán)上的板部件數(shù)以提供需要的負載支撐能力。
為了將部件60相互定位，每個上環(huán)64具有一個合適的銷釘68，它插入疊加部件60的下環(huán)62中的配合開口70中，多個銷釘68和開口70用于將部件60圓周對準。
每個環(huán)64帶著幾個支架72，每個環(huán)64上的支架72的數(shù)量與鐵心2外圓周上的槽6的數(shù)量相等。每個支架72借助于定位銷釘74和螺栓76而精確地與它相關(guān)聯(lián)的環(huán)64相對定位。
為了與鐵心2外圓周上的各槽6相嚙合，每個垂直對準的支架72組借助于適合的螺栓80支撐一個疊片組定位鍵78，每個疊片組定位鍵78具有一與鐵心2軸向尺寸相對應(yīng)的縱向長度。
正如圖7所示，每個將與槽6嚙合的定位鍵78的側(cè)面被斜削成錐形內(nèi)端，它較由鐵心2圓周上相關(guān)的槽6所限定的開口窄。在支架72和錐形部分之間，定位鍵78具有一個與槽6的開口端寬度相對應(yīng)的恒定寬度。定位鍵78的恒定寬度部分的尺寸被確定為至少向相關(guān)的槽6內(nèi)延伸一個短的距離以使每個疊片4的扇形片易于定位。
由于每個定位鍵78的形狀，使鐵心疊片的安裝容易。特別是，每個疊片不需沿每個定位鍵78的整個長度滑動，而是可以安放到大約期望位置，然后，徑向向外移動以使每個定位鍵78和相應(yīng)的槽6相嚙合。當(dāng)疊片扇形片對疊片組定位鍵78正確定位時，每個槽6的底將與每個定位鍵78的內(nèi)端82相嚙合。
在鐵芯2完成組裝之后，拆掉螺栓80或76，就可以把每個定位鍵78容易地從各自的槽6中抽出，此后，定位筋8可以依次滑入其相關(guān)聯(lián)的槽6中，在所有定位筋8插入后，將板10和12安放到多層疊片頂上。將螺母擰緊到螺栓16上，疊裝完成后的鐵心即可準備提升出疊層夾緊裝置并裝入機器機座中。
權(quán)利要求
1.一個彈簧支撐系統(tǒng)，用于支撐在一臺電機機座中的定子鐵心(2)，鐵心(2)具有一個縱向軸和一個具有多個沿圓周間隔開配置軸向延伸的燕尾槽(6)的外圓柱面，和包括多個圓形法蘭(32)的機座，它們在鐵心裝入機座時圍繞著鐵心2，上述系統(tǒng)的特征在于多根定位筋(8)、每個具有與相應(yīng)的燕尾槽相配合的一部分、并且每個定位筋安置在相應(yīng)的鐵心(2)的槽(6)中；多根彈簧棒34，每根與一根相應(yīng)的定位筋8并行延伸，并且每根固定到法蘭(32)上；多個定位塊(20)用于將上述定位筋(8)固定到上述彈簧棒(34)上，每個上述定位塊(20)帶有一個第一槽(22)用于容納相應(yīng)的定位筋(8)的一部分，以及每個上述定位塊(20)還帶有一個第二槽(24)用于容納其相應(yīng)的彈簧棒(34)的一部分；以及緊固裝置(24、40)，機械地將每個上述定位塊(20)緊固到相應(yīng)的定位筋(8)和相應(yīng)的彈簧棒(34)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步特征為每個上述定位筋(8)在鐵心(2)的縱向軸方向上與相應(yīng)的槽(6)共同延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其進一步特征為每個上述的定位筋(8)具有徑向向鐵心(2)外凸出的一部分，并被容納在每個上述定位塊(20)的第一槽(22)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中上述緊固裝置的特征為第一螺栓裝置(26)機械地將每個上述定位塊(20)緊固到一個相應(yīng)的定位筋(8)上和第二螺栓裝置(40)機械地將每個上述定位塊(20)緊固到一個相應(yīng)的彈簧棒(34)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于每個上述彈簧棒(34)具有一個徑向向內(nèi)凸出的部分(42)，通過該部分一個相應(yīng)的定位塊(20)緊固到上述彈簧棒(34)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中機器進一步的特征為有兩個圓形端板(10、12)，每個安裝到鐵心(2)的相應(yīng)端部上并且上述彈簧棒(34)圍起一個直徑大于端板(10、12)和圓柱形空間。
7.一個根據(jù)權(quán)利要求6所述系統(tǒng)進一步的特征為螺栓裝置(16)將每塊端板(10、12)夾緊到上述定位筋(8)的軸向端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，進一步的特征為在兩個軸向相鄰法蘭(32)之間處每個上述定位塊(20)緊固到各自的定位筋(8)上并且緊固到各自彈簧棒(34)上。
9.一個用于組裝電機定子鐵心(2)的疊片夾緊裝置，鐵心(2)由多層疊片(4)組成，每層疊片(4)由多個具有環(huán)形扇形片組件組成，環(huán)形扇形片在構(gòu)成組裝的鐵心(2)的圓周表面具有軸向延伸的槽(6)，上述夾緊裝置的特征為具有形成圓柱形支撐構(gòu)件的裝置(60)，該柱形構(gòu)件包圍一個用于容納鐵心疊片(4)的區(qū)域。多個疊片定位鍵(78)，每個平行于上述支撐構(gòu)件的軸向長度延伸并且與相應(yīng)的槽6嚙合，以及支架裝置(72)由上述支撐構(gòu)件支撐每個上述疊片定位鍵(78);其中上述疊片定位鍵(78)是這樣構(gòu)形的，它通過疊片組件與上述疊片定位鍵(78)的相對運動而和相應(yīng)槽6嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的夾緊裝置，其進一步特征在于每個上述疊片定位鍵(78)具有一個錐形部分，該部分從一個寬度基本上等于每個扇形片槽的最小尺寸處，沿著徑向方向，朝著容納鐵心疊片(4)的區(qū)域中心逐漸變細，在鐵心(2)的圓周方向上，變細到小于第一寬度的第二寬度。
全文摘要
一個彈簧支撐系統(tǒng)，用于支撐一臺電機機座中的定子鐵心2，鐵心外圓周上有間隔隔開的燕尾槽6，框架上具有多個法蘭32，其系統(tǒng)包括多根定位筋8，多根彈簧棒34；多個定位塊20，該定位塊上分別有第一、二槽用于分別容納定位筋8和彈簧棒34上的一部分；緊固裝置26、40，將每個定位塊固定到相應(yīng)定位筋8及彈簧棒34上。還有一臺疊片夾緊裝置可以在機座外組裝鐵心，包括圓柱形支撐結(jié)構(gòu)60，多個疊片定位鍵78，支架裝置72。
文檔編號H02K15/02GK1043045SQ8910826
公開日1990年6月13日 申請日期1989年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月1日
發(fā)明者格倫·道格拉斯·庫珀, 格得威·辛格, 費利克斯·摩西·德替考, 安德烈·約翰·萊文歐 申請人:西屋電氣公司