CN100592601C - 涡轮驱动的电机的优化驱动链 - Google Patents

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Abstract

电机的转子(10)包括具有至少二个极的一个磁芯(11)，多个绕组组件(21，22)(每一个极一个绕组组件)，和一个阻尼器绕组(30)。该阻尼器绕组(30)封闭该磁芯(11)和绕组组件(21，22)的至少一部分。该阻尼器绕组(30)具有：(i)多个与该磁芯(11)的回转轴线(12)同心的导电环(33)；和(ii)与该磁芯(11)的回转轴线(12)平行，并且与每一个环(33)连接的多个汇流条(31，32)。每一个汇流条(31，32)的径向外表面与每一个环(33)的相应的径向内表面连接。该磁芯(11)的一个主轴(18)具有与该磁芯(11)的纵向轴线垂直的第一和第二平面表面(18a，18b)。该磁芯(11)可以包括沿着正交轴线在相反方向延伸的第一和第二突出部分(15，17)。

Description

涡轮驱动的电机的优化驱动链
技术领域
本发明涉及电机，例如(但不限于)发电机，更尤其涉及具有校正刚度不对称性的转子的发电机转子。
背景技术
在通常的具有转子和定子的发电机中，该转子一般带有当从一个电流源接收电流时，激励该发电机的磁场绕组。该定子带有电能从其输出的电枢绕组。一般的转于结构要求在该发电机转子中铣出的径向横槽中，一条一条地装配一个磁场绕组。一般，利用转子楔，转子齿和挡圈，将该转子的磁场绕组装入在该转子体上铣出的槽内。
在该发电机转子上铣出的槽使刚度沿着该转子体的长度成阶跃式改变。刚度的这些改变可以为横跨这些槽的零件损坏的一个原因。该转子响应动力系统扰动的性能可通过形成通过该转子楔的燕尾槽的一个阻尼器电路来达到。该阻尼器电路可防止该转子的磁场绕组在离心负载作用下从该转子槽中升高脱出。在相邻的转子槽之间的一个电路可通过形成在该转子体的每一个末端的挡圈下面的一个短路带来完成。
一个涡轮驱动的发电机驱动链的动态性能和系统性质与该链的组成零件的刚度，质量和具体结构关系很大。因此希望调整该组成零件的性质和容量，来使该发动机驱动链的性能最优。例如，希望通过调整该转子体的刚度，以校正该转子体刚度的不对称性，来调整该发电机驱动链的性质和容量。还希望调整该发电机的转子和定子之间的气隙。
发明内容
在本发明的一个示例性方面中，电机的转子包括一个磁芯，该磁芯具有至少二个极；多个绕组组件(每一个极一个)，和封闭该磁芯和该绕组组件的至少一部分的一个阻尼器绕组。该阻尼器绕组具有：(i)与该磁芯的回转轴线同心的多个导电环；和(ii)与该磁芯的回转轴线平行和与每一个该环连接的多个汇流条。每一个汇流条的径向外表面与每一个该环的相应的径向内表面连接。至少一个汇流条可以包括多个突出的接片，该接片在径向伸出至该环的内表面外面，进入顺序的环之间形成的间隙中。该多个环可以包括至少三个环。该磁芯还可包括一个主轴，该主轴的第一和第二平的表面与该磁芯的纵向轴线垂直。该磁芯可以包括第一和第二基本上与该磁芯的正交轴线垂直的平行面，第一突出部分和第二突出部分。该第一突出部分与该第一平行面连接，并沿着该正交轴线的方向延伸至该第一平行面外面。该第二突出部分与该第二平行面连接，并在沿着该正交轴线，但与第一突出部分延伸的方向相反的方向上，延伸至该第二平行面外面。该第一和第二突出部分可以分别整体地与该第一和第二平行面连接。该第一和第二突出部分中的每一个的横截面为梯形或半圆形。
在本发明的另一个示例性方面中，具有一个磁芯和多个绕组组件的转子中的阻尼器绕组包括：多个导电环和多个汇流条。该多个导电环与该磁芯的回转轴线同心，并且径向在该磁芯和绕组组件的外面。该多个汇流条与该磁芯的回转轴线平行，并与每一个该环连接。每一个汇流条的径向外表面与每一个该环的相应的径向内表面连接。至少一个汇流条可包括多个突出部分，该突出部分在径向伸出至该环的内表面外面，进入在顺序的环之间形成的间隙中。该多个环包括至少三个环。
在本发明的又一个示例性方面中，转子包括多个绕组组件和一个具有至少二个极的磁芯。该二个极中的每一个极与该绕组组件的一个相应绕组连接。该磁芯包括第一和第二平行面，第一突出部分和第二突出部分。该第一和第二平行面基本上与该磁芯的正交轴线垂直。该第一突出部分与该第一平行面连接，并在沿着该正交轴线的方向上，延伸至该第一平行面外面。该第二突出部分与该第二平行面连接，并沿着该正交轴线，但与第一突出部分延伸的方向相反的方向，延伸至该第二平行面外面。该第一和第二突出部分可以分别整体地与该第一和第二平行面连接，该第一和第二突出部分中的每一个的横截面为梯形或半圆形。
在本发明的再一个示例性方面中，电机的转子包括多个绕组组件和一个磁芯。该磁芯具有至少二个极，每一个极与该绕组组件的相应一个绕组连接。该磁芯包括一个主轴，该主轴的第一和第二平的表面与该磁芯的纵向轴线垂直。该磁芯还可包括第一和第二平行面，第一突出部分和第二突出部分。该第一和第二平行面基本上与该磁芯的正交轴线垂直。该第一突出部分与该第一平行面连接，并在沿着该正交轴线的方向，伸出该第一平行面的外面。该第二突出部分与该第二平行面连接，并沿着该正交轴线，但与该第一突出部分延伸的方向相反的方向，延伸至该第二平行面外面。该第一和第二突出部分中的每一个的横截面为梯形或半圆形。
附图说明
图1为根据本发明的一个示例性实施例的电机的一个示例性转子体芯子的透视图；
图2为图1所示的转子体芯子的横截面图；
图3为具有多个磁极的磁芯和多个绕组组件的转子的部分透视图；
图4为具有从转子体的相对的平行面上伸出的半圆形突出部分的电机的一个转子体芯子的另一个实施例；
图5为根据本发明的一个示例性实施例的、具有多个导电环和多个轴向汇流条的转子的一个阻尼器绕组的侧视图；
图6为图5所示的该阻尼器绕组的末端视图；和
图7为根据本发明的一个示例性实施例的，包括一个定子和一个转子的电机(例如发电机)的横截面图。
零件清单
转子(10)
磁芯(11)
磁芯(11)的第一平行面(14)
磁芯(11)的第二平行面(16)
平行面(14)的第一突出部分(15或115)
平行面(16)的第二突出部分(17或117)
主轴(18)
主轴(18)的第一平的表面(18a)
主轴(18)的第二平的表面(18b)
绕组组件(21，22)
阻尼器绕组(30)
1C流条(31，32)
IC流条(31，32)的突出接片(31a，32a)
导电环(33)
具体实施方式
图1-3表示一个电机(例如发电机，但不是仅限于此)。以后为了容易说明，称为发电机的电机(但绝不是对本发明的限制)包括具有多个极的磁芯11(图示为二个极的磁芯)和多个绕组组件21、22(每一个极一个绕组组件)的一个发电机转子10。磁芯11包括沿着该磁芯11在纵向延伸的一个回转轴线12。回转轴线12位于该磁芯11的纵向轴线(“d-轴线”)和正交轴线(“q-轴线”)的交点处。如图2所示，正交轴线与磁芯11的d-轴线和回转轴线12垂直。发电机磁路的磁阻对沿着该d-轴线的发电机转子和定子之间的进行大多数磁通转换的间隙的尺寸最敏感，而沿着q-轴线最不敏感。另一方面，离心负载主要沿着该q-轴线分布。
磁芯11包括一个主轴18，它具有相对的平的表面18a和18b。平的表面18a和18b与q-轴线平行，因此与d-轴线垂直。平的表面18a和18b可以校正磁芯11中的刚度不对称性。
磁芯11还包括二个基本上平的表面14和16，它们与d-轴线平行，因此与q-轴线垂直。突出部分15和17分别在沿着q-轴线的相反方向上，从该平行的平表面14和16向外伸出。突出部分15与表面14整体地连接，并且在沿着q-轴线的方向上伸出至表面14外面。突出部分17与表面16整体地连接，并且在与突出部分15的方向相反的方向上，沿着q-轴线伸出至表面16的外面。如图2所示，突出部分15和17中的每一个都有一个梯形的横截面区域。另一种方案是，如图4的突出部分115和117所示，该突出部分可以具有一个半圆形的横截面区域。突出部分15和17(或者是突出部分115和117)可以对磁芯11的刚度不对称性进行附加的校正。因此，通过利用平的表面18a和18b的形状调整该转子主轴18的刚度，和使该突出部分15和17从磁芯11的体伸出至表面14和16的外面，可以改善该转子的驱动链(例如，燃气涡轮驱动的转子驱动链)的动态性能。通过调整磁芯11的刚度、质量和结构，可以使该转子驱动链的性能为最优。
图5-7表示包括一系列导电环33和第一组轴的汇流条31(在图5-7所示的示例性实施例中表示了5个轴向汇流条31)和第二组轴向汇流条32(也表示了5个轴向汇流条)的一个阻尼器绕组30。每一个导电环33均与该回转轴线12同心，并且配置在磁芯11和转子绕组组件21和22的径向外面和沿着磁芯11的轴向长度。沿轴向延伸的汇流条31和32将环33连接在一起，形成由导电的圆柱形格栅构成的一个阻尼器绕组。具体地是，汇流条31和32的径向外表面与该环33的径向内表面连接。
每一个轴向汇流条31包括多个在径向向外方向(见图5和图6)延伸的整体的突出接片31a。同样，每一个汇流条32包括在径向向内方向上延伸的多个突出接片32a。突出接片31a形成每一个汇流条31的径向外表面，而突出接片32a形成汇流条32的径向外表面。突出接片31a和32a中的每一个接片突出至环33的径向内表面外面，并进入在顺序的环33之间形成的间隙中。突出接片31a和32a允许环33的位置位于轴向方向。这样，可以优化该阻尼器绕组的制造。
如图7所示，阻尼器绕组30封闭包括转子体11和绕组组件21和22的该转子的其他零件。通过将阻尼器绕组30配置在转子体11和绕组组件21和22的周围，可以阻止在离心负荷作用下，该绕组组件21和22从磁芯11升高跑出；并且可以屏蔽绕组组件21和22，使它不受由定子40感应产生的高次谐波电流的影响。阻尼器绕组30还可减小由不平衡(例如不对称的)力负荷产生的力，并减少转子的谐振荡。
如图7所示，定子40封闭包括磁芯11，绕组组件21，22和阻尼器绕组30的转子10。在转子10和定子40之间形成一个气隙42。转子10围绕其回转轴线12转动，以产生电能。在带有复合封闭结构的转子的一个特定应用中，通过增大该气隙，可以改善该转子和定子之间的磁耦合的刚度。这里可通过带有复合封闭结构的转子结构的较大的电流承载能力来达到。
虽然已结合目前认为是最实际和优选的实施例说明了本发明，但本发明不是仅限于所述的实施例，相反，在所附权利要求书的精神和范围内，可涵盖各种改进和等同的结构。

Claims (8)

1.一种发电机的转子(10)，该转子(10)包括：
一个具有至少二个极的磁芯(11)；
多个绕组组件(21，22)，每个极有一个绕组组件；和
一个封闭该磁芯(11)和该绕组组件(21，22)的至少一部分的阻尼器绕组(30)，该阻尼器绕组(30)具有：(i)多个与该磁芯(11)的回转轴线(12)同心的导电环(33)，和(ii)多个与该磁芯(11)的回转轴线(12)平行延伸的并与每一导电环(33)连接的汇流条(31，32)，每一汇流条(31，32)的径向外表面与每一导电环(33)的相应径向内表面连接；至少一个汇流条(31，32)包括多个突出的接片(31a，32a)，该接片沿径向延伸至该导电环(33)的内表面之外，进入顺序的导电环(33)之间形成的间隙中。
2.如权利要求1所述的转子(10)，其特征为，该多个导电环(33)包括至少3个导电环(33)。
3.如权利要求1所述的转子(10)，其特征为，该磁芯(11)包括一根主轴(18)，该主轴的第一和第二平的表面(18a，18b)垂直于该磁芯(11)的纵向轴线延伸。
4.如权利要求1所述的转子(10)，其特征为，该磁芯(11)包括基本上垂直于该磁芯(11)的正交轴线延伸的第一和第二平行面(14，16)；一第一突出部分(15)和一第二突出部分(17)，该第一突出部分(15)与该第一平行面(14)连接，并在沿该正交轴线的方向上，延伸至该第一平行面(14)之外，该第二突出部分(17)与该第二平行面(16)连接，并在沿与该第一突出部分(15)延伸的方向相反的正交轴线方向上，伸出至该第二平行面(16)之外。
5.如权利要求4所述的转子(10)，其特征为，该第一和第二突出部分(15，17)分别整体地与该第一和第二平行面(14，16)连接。
6.如权利要求4所述的转子(10)，其特征为，该第一和第二突出部分(15，17)中的每一个的横截面为梯形。
7.如权利要求4所述的转子(10)，其特征为，该第一和第二突出部分(15，17)中的每一个的横截面为半圆形。
8.具有一个磁芯(11)和多个绕组组件(21，22)的转子(10)中的一种阻尼器绕组(30)，该阻尼器绕组(30)包括：
多个与磁芯(11)的回转轴线(12)同心配置的，并沿径向方向处在该磁芯(11)和绕组组件(21，22)之外的导电环(33)；和
多个汇流条(31，32)，与磁芯(11)的回转轴线(12)平行延伸，每一个汇流条(31，32)的径向外表面与每一个导电环(33)的相应的径向内表面连接；至少一个汇流条(31，32)包括多个突出的接片(31a，32a)，这些接片沿径向延伸在该导电环(33)内表面之外，而进入在顺序的导电环(33)之间形成的间隙中。
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