CN101379679A - 电机定子的减振系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于定子绕组的减振系统包括绕组端部的支撑部件。支撑部件装配有不对称地布置在周向上的阻尼元件，以便抑制所激励的固有振动。作为阻尼元件适用将支撑构件与定子壳体连接的质量或者弹簧以及螺旋夹紧件。

Description

电机定子的减振系统
本发明涉及一种用于电机定子、特别是发电机定子的减振系统。这种系统例如由EP 0 950 279 B1公知。
按照EP 0 950 279 B1所述的系统追求的方法是：通过适当地以机械方式使保持在绕组支柱(Wicklungsabstuetzungsstrebe)上的定子绕组负重来将定子绕组的固有频率调整到足够高的程度上。为此目的，减振系统包括布置在绕组支柱与绕组之间的止推块(Schubblock)以及多个使绕组负重的弹簧。在EP 0 950 279B1中对定子的固有振动与电机中出现的其他振动之间的相位关系没有加以探讨。
本发明的任务在于，说明一种用于电机定子、特别是发电机的绕组端部的特别有效的减振系统。
该任务依据本发明通过一种具有权利要求1的特征的减振系统来解决。这种适用于具有定子和旋转部件的电机、特别是适用于发电机或者电动机的系统包括保持在定子的支撑部件(Stuetzbauteil)上的绕组。支撑部件的包括形状和固定(Befestigung)的至少一个结构特征具有不对称，该不对称在通过电机的旋转部件周期性激励定子时引起阻尼振动(schwingungstilgend)。支撑部件特别是电机的绕组端部的支撑结构。
从以下考虑出发：定子中的磁力描述旋转波(umlaufende Welle)的形状。这种波具有多个波节并以转子转速旋转，波节的数量取决于绕组类型。在定子的具有循环周期形状的绕组端部中可能构成机械振动，该机械振动具有数量与旋转波相对应的波节。根据通过定子的式样给出的谐振特性，定子会通过周期性激励而振动起来，这在极端情况下可导致部件损坏。通常，任何激励模式均可将能量引入固有振动，所述激励模式的受力形态(Kraftmuster)不与固有振动形式正交。
为了避免固有振动的这种激励，在依据本发明构造的定子中，有针对性地干扰支承的部件、特别是绕组端部的支撑部件的循环周期性。这例如通过不遵循对称图案的质量分布、优选地通过支撑部件中的加固和/或凹处实现。在任何情况下，由此可实现固有振动与激励力之间的至少近似的正交性。按照这种方式，振动的本质形式与激励模式之间的标量积被最小化。从归因于磁力的旋转波到被视为能振动的系统的定子上的能量传递因此至多在非常小的程度上是可能的。最后，归因于定子中的通过电流的激励的周期性负荷未造成定子的部件的相关附加负荷。
只要阻尼振动特性通过将定子固定在周围结构上的类型来实现，定子就优选地弹性连接到周围结构，特别是连接到定子的壳体。以特别优选的方式，定子的支撑构件相对周围结构借助支撑结构来预加应力。
按照另一种可与上述特征组合的改进方案，在支撑构件上固定至少一个用于产生定子的所限定的不对称的附着重量。附着重量的阻尼振动效果也可通过支撑构件中的不对称分布的凹处来实现，这些凹处可以是对附着重量的补充地或者作为唯一的不对称结构来设置。
与支撑构件的不对称是否通过其与至少近似刚性的周围结构连接的类型和/或通过支撑部件之内的质量分布来给出无关，由此定子的固有振动相对于电机的旋转部件的激励振动具有模式形式失调(Modeformverstimmung)。在转子与定子之间起作用的循环变化的电磁力被称为旋转部件的激励振动，所述电磁力的频率对应于转子转速。
分开的阻尼元件不一定是减振系统的组成部分。但是，为了实现特别显著的阻尼振动特性，在有利的改进方案中，该减振系统可能与附加的阻尼系统、特别是与其特性是可控制的有源阻尼系统相组合。
在任何情况下，通过系统内在的对定子中、特别是定子绕组端部中的振动的抑制来降低其机械负荷并因此延长其使用寿命。特别是避免构成摩擦粉(Reibstaub)以及防止松开定子的绕组端部键合(Wickelkopfverband)。
本发明的优点特别是在于，通过支承定子绕组的支撑部件的不对称几何形状和/或固定而在具有旋转部件的电机中实现定子的阻尼振动特性，由此给出一种用于抑制振动的消极作用的并且因此极其稳健的系统。
下面借助附图对本发明的多个实施例进行详细说明。在这方面，分别以表征性图示：
图1以原理图示出具有阻尼振动的支撑部件的电机的定子，以及
图2至4分别示出定子的阻尼振动的绕组端部的实施形式。
彼此相对应的或者作用相同的部分在所有附图中利用相同的参考标记来表征。
在图1中，粗略示意性示出发电机的定子1的片段，即定子1的绕组端部4的一部分。在定子1的原理结构以及功能方面参阅EP 0 950 279 B1。绕组2被保持在支撑部件3上。与该表征性图示不同的是，定子1的绕组端部4的部分2、3以能量传递的方式相互耦合。
在发电机的绕组2与未示出的转子之间，在发电机工作时产生电磁力，该电磁力是一种根据转子的转速旋转并具有数量取决于发电机的式样的波节的波。在绕组端部4的(这里未给出的)循环周期形状的情况下，在满足所给出的谐振条件时可以在绕组端部4中构造机械振动，这种机械振动同样具有(数量与激励振动相对应的)波节。
这种谐振的出现通过有针对性地干扰绕组端部4的循环周期性而被阻止，其中，定子1的阻尼振动的特性通过定子1的支撑构件3的不对称的、特别是没有旋转对称的形状给出。无论是凹处5还是加固的板条6都构成抵制定子振动的单元。
下面借助图2至4对以阻尼振动的方式构成的电机、即发电机的各种具体结构形式进行说明，其中绕组端部4的绕组2出于清楚的原因没有示出。
在按照图2的实施例中，定子1的邻接叠片铁芯7的绕组端部4借助弹簧单元8弹性连接到位置固定的部件9、即定子1的壳体。只要以从图示中看不到的方式为了将绕组端部4与壳体9相连接而设置多个优选地也具有阻尼特性的弹簧单元8，弹簧单元8将力导入绕组端部4的支撑构件3内的点就不对称地分布在绕组端部4上。至少一个弹簧单元8的机械特性优选地可遥控调整。按照这种方式，绕组端部4的固有振动在发电机工作期间可最大阻尼振动地被调节。
按照图3的实施例示出绕组端部4及固定在其上的附着重量10，所述附着重量10以不对称分布的方式被布置在绕组端部4的周边上。附着重量10在发电机停机时根据需要可以更换或者可以固定在支撑构件3的其他位置上，以便以所期望的方式调节绕组端部4的振动特性。在任何情况下，抑制定子振动的效果都通过有针对性地引进的不对称来实现。绕组端部4可以未示出的方式附加地具有凹处5(参见图1)，该凹处5的几何形状优选地同时用于引导接收在发电机中所产生的电流的线路。
在按照图4的实施例中，发电机的绕组端部4借助基本上为螺栓形的支撑结构11与壳体9夹紧。与按照图2的实施例(参见弹簧单元8)相比，支撑结构11明显更硬地被设计并还履行静态功能。支撑结构11同时还具有弹性特性，由此定子1的振动特性以相关的方式被改变，也就是说，就像在其他实施例中那样实现定子振动的模式形式失调。

Claims (7)

1.用于具有旋转部件的电机的定子(1)的减振系统，其中，绕组(2)被保持在定子(1)的支撑部件(3)上，其中，支撑部件(3)的包括形状和固定的至少一个结构特征具有在周期性激励定子(1)时通过电机的旋转部件引起阻尼振动的不对称，其特征在于，在支撑部件(3)上固定至少一个用于产生定子(1)的不对称的附着重量(10)。
2.按权利要求1所述的减振系统，其特征在于，定子(1)的绕组端部(4)不对称并因此以阻尼振动的方式被构造。
3.按权利要求2所述的减振系统，其特征在于，绕组端部(4)弹性连接到位置固定的部件(9)上。
4.按权利要求2或3所述的减振系统，其特征在于，设置有支撑结构(11)，用于将绕组端部(4)相对电机的位置固定的部件(9)夹紧。
5.按权利要求3或4所述的减振系统，其特征在于，位置固定的部件(9)为定子(1)的壳体。
6.按权利要求1至5之一所述的减振系统，其特征在于，支撑部件(3)的不对称被调节来使得定子(1)的固有振动相对于电机的旋转部件的激励振动具有模式形式失调。
7.按权利要求6所述的减振系统，其特征在于，定子(1)的固有振动与电机的旋转部件的激励振动至少近似正交。
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