CN106469951A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机，该电机包括能够围绕纵向中心旋转轴线旋转的转子。转子包括围绕转子的圆周以相等的角间距分布的极。每个极由极本体和极靴形成。转子绕组围绕各极本体缠绕。支承梁轴向地延伸通过极靴，使得支承梁的每个端部部分延伸超过极的轴向端。支承梁以抵抗离心力的方式沿径向方向支承转子绕组的端部部分。支承梁的轴向外端通过基于压合接头的径向地延伸的紧固装置附接至转子的轴。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机。

背景技术

电机，即电动机和发电机，被用于许多应用中。电动机用于驱动不同种类的机器，并且发电机用于产生电力。

电机中的转子通常包括轴以及围绕转子的圆周以相等的角间距分布并且沿着转子轴向地延伸的极。每个极由从转子的轴径向向外延伸的极本体以及位于极本体的外端处的极靴形成。极靴的外部弯曲表面形成转子的外表面。转子绕组围绕各极本体缠绕，该转子绕组包括位于极本体的每侧处的两个轴向直部以及位于极本体的每端处的连接轴向直部的两个端部部分。支承梁轴向地延伸穿过极靴使得支承梁的每个端部部分延伸超过极的轴向端。支承梁保持极中的片材组不分散，并且以抵抗离心力的方式在径向方向上支承转子绕组的端部部分。极本体和极靴形成为一个单一实体。

由于离心力导致转子绕组的弯曲的端部部分压靠支承梁的外端，因此支承梁的轴向端部部分承受较重的压力。大型电机中一个极中的转子绕组的重量可以是大约几百公斤。作用在支承梁的端上的离心力将使得支承梁向外弯曲。该弯曲将在支承梁从极靴突出的轴向点处导致支承梁上的较重的压力。

大型电机的转速可以为大约1500rpm或更大，并且转子的直径可以为大约0.5m或更大。因此，作用在支承梁的端部部分上的离心力实际上很大。

这意味着支承梁必须用高强度钢来制造以承受这些离心力。然而，高强度钢昂贵并且不是世界上所有地区都生产。如果具有较低强度的钢，即，结构钢，可以被用于支承梁将是有益的。

发明内容

本发明的目的是获得改进的电机。

在本发明的一方面中限定了根据本发明的电机。

该电机包括：转子，该转子能够围绕纵向中心旋转轴线旋转，

转子包括围绕转子的圆周以相等的角间距分布的沿着转子轴向地延伸的极，

每个极由径向向外延伸的极本体以及位于极本体的外端处的极靴形成，极靴具有弯曲外表面，该弯曲外表面形成转子的外表面，

转子绕组，该转子绕组围绕各极本体进行缠绕，该转子绕组由分别位于极本体的每侧的两个轴向部分以及分别在极本体的每个轴向端处连接轴向部分的两个端部部分形成，

支承梁，该支承梁轴向地延伸穿过极靴使得支承梁的每个端部部分延伸超过极的轴向(X-X)端。

支承梁在径向方向上以抵抗离心力的方式支承转子绕组的端部部分。

所述电机的特征在于，

支承梁的轴向外端通过基于压合接头的径向延伸的紧固装置而附接至转子的轴。

与支撑梁的外端是自由的情况相比，使用径向延伸的紧固装置以便附接支承梁的轴向外端将相当大地减小支承梁中的压力。本发明的配置将常规悬臂式支承梁变为在两个轴向端处均被支承的结构。这种结构设计中的改变将减小弯矩，并且从而减小作用在支承梁上的较重的压力。作用在该支承梁上的弯矩比作用在悬臂式支承梁上的弯矩减小至大约50％。这种改变自然地取决于支承梁的长度，但是约50％的减小量是在支承梁的长度是支承梁截面宽度的大约三倍时的情况下获得的。作用在该支承梁上的剪切力比作用在悬臂式支承梁上的剪切力减小至大约50％。

现有技术的具有悬臂式支承结构的支承梁必须由高强度钢来制造以承受这些较高的压力。本发明的配置使得能够在支承梁中使用具有较低强度的钢，即结构钢。

本发明特别适于在具有至少0.5m的轴高度的大型电机中使用。

附图说明

下面将参照附图通过优选实施方式对本发明进行更详细地描述，在附图中：

图1示出了电机的纵向截面，

图2示出了电机的转子的横向截面，

图3示出了根据本发明的电机的一个部段的轴测图。

具体实施方式

图1示出了电机的纵向截面。电机300包括纵向中心轴线X-X、筒形转子100以及围绕转子100的筒形定子200。

转子100包括中间部分110和两个端部部分102、103，该中间部分110设置有转子绕组(图中未示出)，所述两个端部部分102、103位于中间部分110的每一轴向X-X端处。转子100的每个端部部分102、103以可旋转的方式支承在设置于轴承座106、107中的轴承104、105上，该轴承座106、107被支承在支承结构R上。

定子200包括定子芯210以及围绕定子芯210的定子框架220。定子框架220可以具有任何构型。定子芯210例如通过焊接或通过基于螺栓的压合接头附接至定子框架220，并且定子框架220被支承在支承结构R上。定子芯210还设置有定子绕组。附图仅示出了定子绕组的绕组端211A。

在转子100的中间部分110的外表面与定子芯210的内表面之间存在气隙G1。

电机300可以是电动机或发电机。

图2示出了电机的转子的横向截面。该图示出了转子100的中间部分110，该中间部分110设置有围绕转子100的圆周以相等的角间距分布并且沿着转子100轴向X-X地延伸的四个极120、130、140、150。轴101穿过转子100的中间部分110并且转子100的磁芯115附接至轴101。极120、130、140、150为转子100的磁芯115的一部分。

每个极120、130、140、150由从轴101径向向外延伸的极本体121、131、141、151以及位于极本体121、131、141、151的外端处的极靴122、132、142、152形成。极靴122、132、142、152的截面具有蘑菇盖的形式。极靴(122、132、142、152)的外部弯曲表面形成转子100的外表面。极本体121、131、141、151和极靴122、132、142、152连同磁芯115一起形成为一个单一实体。

转子绕组125、135、145、155围绕极本体121、131、141、151缠绕，转子绕组125、135、145、155的一圈由两个轴向X-X部分以及两个端部部分形成，所述两个轴向X-X部分位于极本体121、131、141、151的每侧处，所述两个端部部分在极本体121、131、141、151的每端处连接轴向X-X部分。转子绕组125、135、145、155沿转子100的轴向X-X方向沿着极本体121、131、141、151的第一侧行进，并且沿着极本体121、131、141、151的相反的第二侧返回。杯状的极靴122、132、142、152的下表面以抵抗离心力的方式在径向方向上支承转子绕组125、135、145、155的直部。然而，转子绕组125、135、145、155的在极120、130、140、150的轴向X-X端处从极120、130、140、150的一侧向另一侧行进的端部部分不由极靴122、132、142、152支承。

支承梁126、127、136、137、146、147、156、157轴向X-X地延伸通过极靴122、132、142、152，使得支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的每个端部部分延伸超过极120、130、140、150的轴向X-X端。支承梁126、127、136、137、146、147、156、157以抵抗离心力的方式在径向方向上支承转子绕组125、135、145、155的弯曲的端部部分。在现有技术的解决方案中支承杆126、127、136、137、146、147、156、157的外端是自由的，即，其未以任何方式被支承在转子100上。

每个极120、130、140、150由片材制成，这意味着需要穿过极120、130、140、150的轴向的支承杆以保持片材组不分散。支承梁126、127、136、137、146、147、156、157用于保持片材组不分散。在这种情况下支承梁126、127、136、137、146、147、156、157例如通过焊接从根部附接至极120、130、140、150的最外的片材。另一种可能性是使用带螺纹的接头和螺母，以将支承梁126、127、136、137、146、147、156、157附接至极120、130、140、150的最外面的片材。

图3示出了根据本发明的电机的一个部段的轴测图。该部段示出了转子100的一个极120。支承杆126、127的外端通过径向延伸的紧固装置410、421、422、423、424附接至轴110。紧固装置410、421、422包括环构件410、衬套423、424以及紧固螺栓421、422。环构件410附接至轴101。衬套423、424中的每一者在每个支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的轴向X-X外端与环构件410的外周缘之间径向地延伸。紧固螺栓421、422中的每一者径向地延伸穿过支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的轴向X-X上的外端并且进一步穿过衬套423、424延伸至环构件410中的螺纹孔。每个支承梁的每个外端421、422通过衬套423、424和紧固螺栓421、422附接至轴101。

环构件410有利地也用作用于电机的转子的平衡环。平衡环在该环的周缘处可以设置有孔。其中一些孔随后可以以杆填充以使电机的转子平衡。

支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的位于极120、130、140、150内侧的部分和位于极120、130、130、150外侧的部分的截面可以是相同的或是不同的。在附图中在支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的整个轴向X-X长度上支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的截面是圆形的。支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的截面可以具有任何形式，例如，矩形或多边形或椭圆或具有直部的不完全的圆形或弯曲形。

在附图中，紧固装置410、421、422、423、424包括环构件410、径向衬套423、424以及径向紧固螺栓421、422。支承梁126、127、136、137、146、147、156、157的轴向外端可以改为通过直接地通过转子100的中间部分110的径向紧固螺栓421、422而附接。在该情况下衬套423、424可能不是必要的。

有利的是使用径向紧固螺栓421、422代替轴向紧固螺栓。当使用径向螺栓421、422时，环构件410可以被制成更小。与轴向螺栓相比径向螺栓421、422可承受更大的径向力。

图2示出了四个极120、130、140、150，但是电机当然地可以具有任何数量的极。极120、130、140、150形成为转子100的磁芯115的一体部分(integral part)。轴101、102、103由在转子的中间部分110内通过的中间部分101以及由位于轴的中间部分101的相反的端处的端部部分102、103形成。磁芯115附接至轴101、102、103的中间部分101。

凸极转子100可以是任何类型的，即，本发明并不限于附图中所示的凸极转子(salient rotor)100。

对于本领域所属技术人员而言显而易见的是，随着技术的进步，本发明构思可以以多种方式实施。本发明及其实施方式并不限于以上描述的示例而可以在权利要求书的范围内进行变化。

Claims (5)

1.一种电机，所述电机包括：转子(100)，所述转子(100)能够围绕纵向中心旋转轴线(X-X)旋转，

所述转子(100)包括沿着所述转子(100)轴向(X-X)地延伸的极(120、130、140、150)，所述极(120、130、140、150)围绕所述转子(100)的圆周以相等的角间距分布，

每个极(120、130、140、150)由径向向外延伸的极本体(121、131、141、151)以及位于所述极本体(121、131、141、151)的外端处的极靴(122、132、142、152)形成，所述极靴(122、132、142、152)具有弯曲外表面，所述弯曲外表面形成所述转子(100)的外表面，

转子绕组(125、135、145、155)，所述转子绕组(125、135、145、155)围绕各极本体(121、131、141、151)缠绕，所述转子绕组(125、135、145、155)由分别位于所述极本体(121、131、141、151)的每侧的两个轴向(X-X)部分以及分别在所述极本体(121、131、141、151)的每个轴向(X-X)端处连接所述轴向(X-X)部分的两个端部部分形成，

支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)，所述支承梁轴向(X-X)地延伸穿过所述极靴(122、132、142、152)使得所述支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)的每个端部部分延伸超过所述极(120、130、140、150)的所述轴向(X-X)端，

所述支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)以抵抗离心力的方式沿径向方向支承所述转子绕组(125、135、145、155)的所述端部部分，

其特征在于，

所述支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)的所述轴向外端通过基于压合接头的径向地延伸的紧固装置(410、421、422)附接至所述转子(100)的轴(101、102、103)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述紧固装置(410、421、422)包括：环构件(410)，所述环构件(410)附接至所述轴(101、102、103)；衬套(423、424)，所述衬套(423、424)在每个支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)的各轴向(X-X)外端与所述环构件(410)的外周缘之间径向地延伸；紧固螺栓(421、422)，所述紧固螺栓(421、422)径向地延伸穿过每个支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)的所述轴向(X-X)外端并且进一步穿过所述衬套(423、424)延伸至所述环构件(410)中的螺纹孔，由此所述支承梁的所述外端(421、422)通过所述紧固螺栓(421、422)附接至所述转子(100)的所述轴(101、102、103)。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述环构件(410)为所述电机的平衡环。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电机，其特征在于，所述电机具有至少0.5m的轴高度。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电机，其特征在于，所述支承梁(126、127、136、137、146、147、156、157)由结构钢制成。