CN102237744A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，旋转电机具有振动器。所述振动器具有弹条和环形构件，所述环形构件覆盖弹条，同时一部分连接到弹条。所述弹条连接到第一定子芯连接部，所述第一定子芯连接部成形为在所述定子芯侧表面上的两个位置处彼此沿周向间隔开。所述定子框架由所述定子芯的所述第二定子芯连接部连接，所述第二定子芯连接部由与所述第一定子芯连接部不同的两个位置形成。所述第二定子芯连接部包含与所述定子芯的环形振动模式的波节部分相邻的位置，其中当所述振动器附接到所述定子芯时，振动的波腹和波节沿周向交替出现。

Description

旋转电机

技术领域

本文所述的实施例总体涉及由于转子旋转时产生的电-磁拉力而振动的旋转电机。

背景技术

例如发电机或电动机等旋转电机包括转子，其与旋转轴一起旋转；和定子，其成形为从径向外侧围绕转子。定子包括圆柱状定子芯，其成形为围绕转子；和定子框架，其从径向覆盖定子芯。

由于转子旋转时产生的电-磁拉力，在定子处出现电-磁振动。需要防止电-磁振动传输到其上放置旋转电机的底座。对于通常的旋转电机的定子，弹性体或类似物设置在定子芯和定子框架之间，以使定子芯通过弹性体支撑，由此防止电-磁振动传输到定子框架外部。

例如，在2极涡轮发电机中，作用在转子上的电-磁拉力以环形振动模式振动，所述振动沿周向具有振动波节部分。在2极涡轮发电机中，具有四个波节部分。环形振动模式以与转子旋转速度的频率相同的频率沿周向运动。

同时，与电-磁拉力类似，定子以四波节环形固有振动模式振动。定子的振动模式基本上与转子的电-磁拉力的振动模式相同。因此，将定子激烈地励磁。在该情况下，随着电-磁拉力(励磁力)的振动模式增强，定子的固有振动模式也增强。

由于具有四个波节部分，因此励磁力模式的周向分布由公式(1)表示。在该情况下，周向角由θ表示，转子的电-磁拉力的大小由F₀表示。

F(θ)＝F₀cos(4θ)...(1)

同时，对于定子芯的环形固有振动模式的周向分布，如果波节部分的数量为n，则以公式(2)实现。在该情况下，沿周向的位移由x表示，其振幅由x₀表示。

x(θ)＝x₀.cos(n.θ)...(2)

因此，励磁力F_n的模式由公式(3)表示。

$F_n=(F.x)$

$={\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{F}_0\cos \left(4\mathrm{\θ}\right)\·X_0\cos (n\·\mathrm{\θ})\mathrm{d\θ}...\left(3\right)$

$=\left\{\begin{array}{c}=F_0\·X_0(n=4)\\ =0(n\≠4)\end{array}\right.$

即，在除n＝4以外的任何情况下，实现正交性。因此，该模式励磁力变为零。因此可能忽略除n＝4以外的任何模式响应。

四波节固有环形振动模式包括两种振动模式。根据一种振动模式，振动的波腹(其中振幅大的部分)形成在例如定子芯旋转轴向横截面表面的垂直中心轴上。根据另一种模式，振动的波腹形成在从上述垂直中心轴以45度倾斜的轴上。

对于两种振动模式的分布，振动的波节(其中振幅变为零)由振动的波腹代替。即，在根据一种振动模式出现波腹的位置处，根据另一种振动模式则出现波节。而且，一种振动模式的固有频率等于另一种振动模式的固有频率。

在2极涡轮发电机中，上述四波节固有环形振动模式由具有基本上相同的四波节环形振动模式的转子励磁力励磁。在每一种固有振动模式中，波节位置保持不变。因此，在每一种模式响应中，波节位置保持不变，并且其他部分根据时间进行谐振，从而与模式的形状成比例。这样的振动形式称为驻波。

但是，如在上述转子的电-磁拉力的情况下，定子具有两种固有环形振动模式；所述振动模式的波节和波腹出现在彼此不同的位置。出现在实际的定子上发生的振动模式，其通过将两种振动模式的响应叠加来计算，与励磁力情况下的四波节环形振动模式具有相同的形状。

如果振动模式以转子的角速度旋转，则定子的振幅大小在整个圆周上保持一定值。即，在每一种固有振动模式的响应中，具有振动的波节部分。但是，在通过叠加两种振动模式的响应获得的实际响应中，没有出现波节部分。

在该情况下，由于振幅在横跨定子的整个圆周的周向上不均匀，因此很难防止在定子处出现的电-磁振动传播到其上放置旋转电机的底座。

对于抑制由转子的电-磁拉力产生的旋转电机定子振动的方法，下面的方法是已知的：通过使定子芯具有多边形横截面，破坏定子的结构对称性，导致振动减小，如例如在日本特开专利申请公开No.2003-088008中所公开的，其全部内容以引用的方式并入本文中。

附图说明

本发明的上述和其他特征及优点将从下面结合附图提出的其特定的示例性实施例的讨论而变得显而易见，附图中：

图1是根据本发明的旋转电机第一实施例的示意性纵剖视图；

图2是图1的沿II-II截取的示意性横剖视图；

图3是图1的沿III-III截取的示意性横剖视图；

图4是图1的沿IV-IV截取的示意性横剖视图；

图5是示意性示出在图1中所示的转子旋转时的某一时刻，转子的电-磁拉力和定子的振动振幅之间的关系的模型图；

图6是示出图1中所示定子芯的第一固有环形振动模式(第一模式)的形状的模型图；

图7是示出图1中所示定子芯的第二固有环形振动模式(第二模式)的形状的模型图；

图8是示意性示出图1中所示的定子的第一模式形状的模型图，显示出其中定子芯和振动器沿相同方向变形的同相模式；

图9是示意性示出图1中所示的定子的第一模式形状的模型图，显示了其中定子芯和振动器沿相反方向变形的反相模式；

图10是示意性示出图1中所示定子的第二模式形状的模型图；

图11是显示图1中所示定子振动振幅频率特性的曲线，或显示振动器存在时和振动器不存在时第一模式响应中差异的频率响应示意图；

图12是显示图1中所示实施例的可替代示例的示意性纵剖视图；

图13是图12的沿XIII-XIII截取的示意性横剖视图；

图14是显示图1中所示实施例的可替代示例的示意性横剖视图；

图15是本发明旋转电机的第二实施例的示意性横剖视图；

图16是本发明旋转电机的第三实施例的示意性纵剖视图；

图17是图16的沿XVII-XVII截取的示意性横剖视图；

图18是图16的沿XVIII-XVIII截取的示意性横剖视图；

图19是本发明旋转电机的第四实施例的示意性纵剖视图；

图20是图19的沿XX-XX截取的示意性横剖视图；

图21是图19的沿XXI-XXI截取的示意性横剖视图；

图22是本发明旋转电机的第五实施例的示意性纵剖视图；

图23是图22的沿XXIII-XXIII截取的示意性横剖视图；

图24是图22的沿XXIV-XXIV截取的示意性横剖视图；

图25是图22的沿XXV-XXV截取的示意性横剖视图；

图26是图22的沿XXVI-XXVI截取的示意性横剖视图；

图27是图22的沿XXVII-XXVII截取的示意性横剖视图；

图28是本发明旋转电机的第六实施例的示意性纵剖视图；

图29是本发明旋转电机的第七实施例的示意性纵剖视图；

图30是图29的沿XXX-XXX截取的示意性横剖视图；

图31是图29的沿XXXI-XXXI截取的示意性横剖视图；

图32是显示图29中所示定子的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出其中定子芯和振动器沿相同方向变形的同相模式；

图33是显示图29中所示定子的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出其中定子芯和振动器沿相反方向变形的反相模式；

图34是本发明旋转电机的第八实施例的示意性纵剖视图；

图35是图34的沿XXXV-XXXV截取的示意性横剖视图；

图36是示意性显示图34中所示定子的第一固有环形振动模式(第一模式)的模型图，示出其中定子芯和环形构件沿相同方向变形的同相模式；

图37是示意性显示图34中所示定子的第一固有环形振动模式(第一模式)的模型图，示出其中定子芯和环形构件沿相反方向变形的反相模式；

图38是示意性显示图34中所示定子的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出其中定子芯和环形构件沿相同方向变形的同相模式；

图39是示意性显示图34中所示定子的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出其中定子芯和环形构件沿相反方向变形的反相模式；

图40是本发明旋转电机的第九实施例的示意性纵剖视图；

图41是示意性显示图40中所示的旋转电机定子芯的第一固有环形振动模式(第一模式)的轴向形状的模型图；

图42是本发明旋转电机的第十实施例的示意性纵剖视图；

图43是示意性显示图42中所示的定子框架中固有振动模式外形的模型图；

图44是图42中所示实施例的可替代示例的示意性横剖视图。

具体实施方式

尽管旋转电机的定子芯通过沿轴向堆叠模切板制成，但是在类似涡轮发电机等大型旋转电机的情况下，定子芯的形状较大。因此很难通过一个环形模切板模制。因而，定子芯通过将模切板以小角度沿周向分割为扇形形状的节段，并且沿轴向以这样的方式堆叠所述扇形节段制成：扇形形状的节段之间的角度差为扇形形状节段的内角的一半。

在该情况下，需要多种模切板形状来形成多边形，使制造工艺更复杂。而且，定子芯的外部形状变得比圆形横截面大，导致发电机主要装置的尺寸和重量增大。因此，可能很难将下述措施应用到大机械：制造多边形定子芯来解决振动。

本发明用于解决上述问题。本发明的目的是使得可能抑制旋转电机的振动，所述旋转电机的振动可归因于由于转子旋转产生的电-磁振动。

根据一个实施例，提出一种旋转电机，其特征在于包括：转子，其包括旋转轴，所述转子围绕预定轴线旋转，并且与所述旋转轴一起旋转；定子芯，其基本上为中空圆柱状形状，由多片钢板制成，所述多片钢板基本上为圆盘状，沿轴向堆叠，并且布置成围绕所述转子的外圆周；定子框架，其成形来从径向外部以这样的方式覆盖定子芯：在定子的侧面上保持预定径向间距；横梁结构构件，其连接到第一定子芯连接部，所述第一定子芯连接部成形来在定子芯的侧表面上至少两个位置处沿周向彼此间隔开，除连接到第一定子芯连接部的部分之外的部分布置成沿周向从径向外侧以这样的方式围绕侧表面：在定子芯侧面上保持预定径向间距，并且能够至少沿径向弹性变形。

还提出一种旋转电机，其特征在于包括：转子，其包括旋转轴，所述转子围绕预定轴线旋转，并且与所述旋转轴一起旋转；定子芯，其基本上为中空圆柱状形状，由多片钢板制成，所述多片钢板基本上为圆盘状，沿轴向堆叠，并且布置成围绕所述转子的外圆周；定子框架，其成形来从径向外侧以这样的方式覆盖定子芯：在定子侧面上保持预定径向间距；和横梁结构构件，其连接到框架连接部，所述框架连接部成形来在所述定子框架外表面上至少两个位置处沿周向彼此间隔开，除连接到框架连接部的部分之外的部分布置成从径向外侧沿周向以这样的方式围绕外表面的一部分：在定子框架外表面上保持预定径向间距，并且能够至少沿径向弹性变形。

还提出一种旋转电机，其特征在于包括：转子，其包括旋转轴，所述转子围绕预定轴线旋转，并且与所述旋转轴一起旋转；定子芯，其基本上为中空圆柱状形状，由多片钢板制成，所述多片钢板基本上为圆盘状，沿轴向堆叠，并且布置成围绕所述转子的外周；定子框架，其成形来从径向外部以这样的方式覆盖定子芯：在定子侧面上保持预定径向间距；和横梁结构构件，其连接到框架连接部，所述框架连接部成形来在定子框架内表面上至少两个位置处沿周向彼此间隔开，除连接到框架连接部的部分之外的部分布置成使内表面的一部分以这样的方式在周向沿着径向内侧：在定子框架内表面上保持预定径向间距，并且能够至少沿径向弹性变形。

后文将参照附图描述本发明的旋转电机的实施例。

【第一实施例】

将通过使用图1到14描述本发明旋转电机的第一实施例。

图1是根据本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。图2是图1的沿II-II截取的示意性剖视图。图3是图1的沿III-III截取的示意性剖视图。图4是图1的沿IV-IV截取的示意性剖视图。顺便指出，在图3和图4中未示出转子1。

图5是示意性示出在图1中所示的转子1旋转时的某一时刻，转子的电-磁拉力和定子10的振动的振幅之间的关系的模型图。图6是示出图1中所示定子芯11的第一固有环形振动模式(第一模式)的形状的模型图。图7是示出图1中所示定子芯11的第二固有环形振动模式(第二模式)的形状的模型图。

图8是示意性示出图1中所示定子10第一模式的形状的模型图，显示了其中定子芯11和振动器30沿相同方向变形的同相模式。图9是示意性示出图1中所示定子10第一模式的形状的模型图，显示了其中定子芯11和振动器30沿相反方向变形的反相模式。

图10是示意性示出结合图1中所示旋转电机的定子芯11和振动器30的系统的第二模式的形状的模型图。图11是显示图1中所示的定子10的振动振幅频率特性的曲线，该曲线以频率响应示意图显示了振动器30存在时和振动器30不存在时之间的第一模式响应中的差异。

图12是显示图1中所示实施例的可替代示例的示意性纵剖视图。顺便指出，图12中未显出转子1。

首先，将描述本实施例的旋转电机的结构。

旋转电机包括转子1，其包括水平旋转轴；和定子10，其从径向外侧围绕转子1。定子10包括定子芯11和定子框架12，定子框架12从径向外侧围绕定子芯11。在定子框架12外部，设置有腿部13(图2)：腿部13连接到底座，旋转电机设置在所述底座上。

定子芯11具有多片钢板，所述钢板基本上为具有形成在其中部上的孔的圆盘形状。钢板布置成从径向外侧围绕转子1，并且沿轴向堆叠。以这种方式形成定子芯11。

在定子芯11的外周面上，沿轴向延伸的多个肋条14沿周向彼此间隔开，并且附接成平行延伸。肋条14每一个从定子芯11的轴向端部延伸到另一个端部。

根据本实施例，在定子芯11的径向外部的定子框架12的径向内部的径向，布置有九个定子芯肋板、多个弹条31、环形构件35等。下面描述上述构件等的结构。

肋条14的径向外侧上布置的是用于固定肋条14的九个定子芯肋板：第一定子芯肋板21、第二定子芯肋板22、第三定子芯肋板23、第四定子芯肋板24、第五定子芯肋板25、第六定子芯肋板26、第七定子芯肋板27、第八定子芯肋板28和第九定子芯肋板29。

第一到第九定子芯肋板21到29每一个在中部具有开口，并且为其上形成有孔的圆盘形状，表面成形为在所述开口径向外侧沿径向延伸。第一到第九定子芯肋板21到29布置成沿轴向彼此均匀间隔开。根据本实施例，在图1的情况下，第一到第九定子芯肋板21到29按下面顺序从左到右布置：第一定子芯肋板21、第二定子芯肋板22、第三定子芯肋板23、第四定子芯肋板24、第五定子芯肋板25、第六定子芯肋板26、第七定子芯肋板27、第八定子芯肋板28和第九定子芯肋板29。

第一到第九定子芯肋板21到29布置成使肋条14和定子芯11存在于每一个开口中。通过开口内侧与每一个肋条14的外侧接触的情况下，使每一个肋条14固定到定子芯11上。

多个弹条31为沿轴向延伸的棒状形状。弹条31围绕定子芯11的轴向中心布置在定子芯肋板的径向外侧，沿径向以预定间距间隔开，并且彼此平行延伸。在本示例中，24根弹条沿周向布置(图2)。弹条31成形为能够沿径向弹性变形。

弹条31在第四到第六定子芯肋板24到26上方伸展。即，弹条31成形为使每一个弹条31的两端在第四定子芯肋板24的径向外侧和第六定子芯肋板26的径向外侧。

在第四到第六定子芯肋板24到26的径向外侧，第一弹条附接部分40a、第二弹条附接部分40b和第三弹条附接部分40c一体成形，以固定弹条31。第一到第三弹条附接部分40a到40c从径向外侧横跨整个圆周覆盖第四到第六定子芯肋板24到26，并且为板状形状，其上，表面成形为沿径向延伸。每一个弹条31的一个端部(图1的情况下为左端部)附接到成形在第四定子芯肋板24上的表面，以沿第一弹条附接部40a的径向延伸。每一个弹条31的另一个端部(在图1的情况下为右端部)附接到第六定子芯肋板26的第三弹条附接部40c的表面。每一个弹条31固定成穿过沿第五定子芯肋板25的第二弹条附接部40b的径向延伸的表面。

第一到第三弹条附接部40a到40c每一个在预定周向位置处连接到第四到第六定子芯肋板24到26。对于其他部件，保持间隔开的径向间距。用作连接部，即第一定子芯连接部41(图3)的周向位置在两个位置处(在图的左和右区域中)形成，该位置定位成基本上与旋转轴的旋转中心相同的高度。如图3中所示，径向间距为半圆弧通孔61，其沿周向延伸，并且长度大约小于圆周长的一半；半圆弧通孔61形成在图3的上部区域和下部区域中的两个位置处，从而包含旋转轴的中心，并且关于垂直于轴中心延伸的水平线的线对称。即，第四到第六定子芯肋板24到26为板状构件，其上形成两个半圆弧通孔61。后面将描述其中形成第一定子芯连接部41的位置。

环形构件35布置在每一个弹条31的径向外侧。在图1中所示的示例中，环形构件35为中空圆柱状构件，其轴向长度比每一个弹条31的轴向长度短。

环形构件35通过两个环形附接板，即第一环形附接板33a和第二环形附接板33b连接到每一个弹条31。

第一环形附接板33a为其上形成孔的圆盘；第一环形附接板33a布置在第四定子芯肋板24和第五定子芯肋板25之间，更靠近第四定子芯肋板24。第二环形附接板33b为其上形成孔的圆盘；第二环形附接板33b布置在第五定子芯肋板25和第六定子芯肋板26之间，更靠近第六定子芯肋板26。

第一环形附接板33a和第二环形附接板33b每一个以这样的方式固定每一个弹条31：使每一个弹条31从其中穿过。而且，第一和第二环形附接板33a和33b每一个将环形构件35固定成使环形构件35不与形成在第四到第六定子芯肋板24到26上的第一到第三弹条附接部40a到40c干涉，即环形构件35的内周侧在第四到第六定子芯肋板24到26的每一个的径向外侧。后面将描述环形构件35的质量和其他详细内容。

弹条31和环形构件35构成振动器30。振动器30的操作将在后面描述。

在第二定子芯肋板22的径向外侧和第八定子芯肋板28的径向外侧，一体形成有定子框架连接部50。定子框架连接部50的径向外侧连接到定子框架12的内侧。

定子框架连接部50在预定周向位置处连接到第二和第八定子芯肋板22和28。对于其他部件，保持间隔开的径向间距。用作连接部，即第二定子芯连接部52(图4)的周向位置形成在基本上设置在与旋转轴的旋转中心相同高度处的两个位置处和在上部区域和下部区域中的两个位置(垂直方向)处，总共四个位置处。如图4中所示，径向间距为部分圆弧通孔62，其沿周向延伸，形成在四个位置处，并且长度大约小于圆周长的四分之一。即，第二和第八定子芯肋板22和28为板状构件，其上形成四个部分圆弧通孔62。后面将描述形成第二定子芯连接部52的位置。

下面描述本实施例的操作。

在2极涡轮发电机的情况下，从转子1作用在定子芯11的内圆周上的电-磁拉力形成椭圆形振动模式，其具有四个波节部分(图中的点P1、P2、P3和P4)，如图5中所示。而且，当转子1旋转时，电-磁拉力沿由箭头X标示的方向旋转和移动。

此时，当转子1的旋转速度用f[Hz]表示时，移动角速度为2πf[rad/s[。但是，电-磁拉力的分布为椭圆形状。因此，作用在定子芯11上的电磁力的振动频率f_MG为2f[Hz]。

如上所述，在2极涡轮发电机中，由转子1的电-磁拉力励磁的是具有四个波节的环形固有振动模式；任何其他的固有振动模式没有被励磁。

当没有附接振动器30时，定子芯11的四波节环形固有振动模式包括两种环形固有振动模式，即第一和第二模式。

对于第一模式，如由图6中曲线A所标示的，椭圆形环的一个主轴(图6中的短轴)基本上与水平轴对准。因此，对于第二模式，如由图7中曲线B所标示的，主轴(例如长轴)关于水平轴成大约45度角。

如由图6中所示的第一模式上四个点a1、a2、a3和a4所标示的，具有振幅为零的四个波节部分。在沿径向振动的电磁振动中，周向的振幅分布以这样的方式形成：波节和波腹部分沿周向交替出现。第二模式与第一模式具有几乎相同的固有频率。如由图7中所示的第二模式上四个点b1、b2、b3和b4所标示的，具有振幅为零的四个波节部分。第二模式以与第一模式基本上相同的形状成形，长轴彼此成45度角。

根据通常的发电机的结构，第一模式的波节部分的位置基本上与第二模式的波腹部分的位置相同；第二模式的波节部分的位置基本上与第一模式的波腹部分的位置相同。而且，对应于第一模式的固有频率基本上等于对应于第二模式的固有频率。即使第一和第二模式为驻波，所述第一和第二模式仍以这样的方式起互补作用：波节和波腹部分出现在彼此不同的位置。因此在两种模式叠加时，没有波节部分出现。

由于环形固有振动模式的特性，当为椭圆形状的旋转的电磁力作用在定子芯11上时，第一和第二模式的固有振动模式被均匀地励磁。因此，在第一和第二模式的响应振动模式结合之后，横跨定子芯11的整个圆周出现相同的振动振幅。

关于由上述造成的定子芯11的变形，着眼于随时间的位移。定子芯11在给定时刻t下的变形表现为具有四个波节部分(P1到P4)的环形振动模式的形状，如在电磁励磁力的形状的情况下，如由图5中的实线W1所标示。当转子1旋转时，定子芯11的四波节环形振动模式的变形形状以2πf[rad/s]的速度随电磁励磁力的旋转和移动同步旋转和运动。因此，定子芯11的振动振幅横跨整个圆周表现为恒定值，如由图5中点划线W2标示。即，在旋转电机的定子10上，出现的是不具有波节部分的振动形状，其与驻波不同。

通常，当具有不同质量和弹簧的振动器(从属系统)被附接到某种结构(主系统)时，原始结构的固有频率改变。根据本实施例，为从属系统的振动器30在第一定子芯连接部41上的两个位置处被附接到作为主系统的定子芯11上，所述两个位置基本上定位在与旋转轴的旋转中心相同的高度处。在定子芯11和振动器30结合的系统中，根据环形构件35的位移相对于对应于定子芯11的第一模式的定子芯11位移的相位关系，出现两种固有振动模式，即同相模式和反相模式。

至于同相模式的固有振动模式，环形构件35的位移方向关于定子芯11的第一模式的变形相同。因此，在同相模式中，如图8中所示，定子芯11和环形构件35两者都以这样的方式变形：定子芯11和环形构件35沿图中所示的垂直方向扩展或收缩。

同时，至于反相模式的固有振动模式，环形构件35的位移方向关于定子芯11的第一模式彼此相反。因此，在反相模式中，如图9中所示，定子芯11以这样的方式变形：定子芯11沿图中所示的水平方向扩展或收缩，而环形构件35以这样的方式变形：环形构件35沿垂直方向扩展或收缩。

此时，同相模式的固有频率变得低于原始固有频率(第一模式的固有频率)；反相模式的固有频率变得高于原始固有频率。为了建立公式(4)中所示的低阶同相模式的固有频率f_L、高阶反相模式的固有频率f_H和由转子1的电-磁拉力产生的电磁励磁力的振动频率f_MG(等于电源频率的双倍)之间的关系，振动器30通过对环形构件35的形状、结构、构造和材料以及弹条31的形状、刚度和其他因素进行调整来设计。

f_L＜f_Mg＜f_H...(4)

同时，振动器30连接在对应于定子芯11第二模式的波节部分的位置处，即在第一定子芯连接部41处。因此，振动器30不影响第二模式。因而，甚至在其中定子芯11和振动器30结合的系统中，第二模式也表现为环形振动模式，其主轴关于水平轴成大约45度，即如图10中所示倾斜扩展或收缩变形的模式。

因此，第二模式的固有频率保持几乎不变，并且不会发生固有频率的分离。因而，对于第二模式的固有振动模式，仅发生图10中所示的形状。

关于定子芯11，振动器30连接到对应于定子芯11的第一模式四波节环形振动模式的振动的波腹部分的部分。即，第四到第六定子芯肋板24到26的第一定子芯连接部41每一个形成在对应于定子芯11第一模式的振动的波腹部分位置处。因此，定子芯11的四波节环形振动模式的第一模式的固有频率分为低阶f_L和高阶f_H，电-磁励磁力的振动频率f_MG在其之间。

由励磁力产生的该结构的振动响应可通过将各固有振动模式的振动响应叠加来计算。在电-磁励磁力的情况下，仅四波节环形振动模式被励磁。因此，定子10的振动响应可通过将三种环形固有振动模式的响应相加来计算，如图8到10中示意性显示的。

环形固有振动模式中的响应通过将环形固有振动模式乘以以下因素计算：励磁力的大小、固有频率、励磁频率和响应灵敏度，响应灵敏度为衰减率的函数。响应的位移形状与固有振动模式的相同。即，定子10的响应通过将每一个环形固有振动模式乘以一个系数，并且将所得数值相加来计算。

当公式(4)的关系适用时，假设第一模式中的振动响应还以图8和9中所示的形状变形。确切地说，位移的大小取决于响应灵敏度。但是，通常的变形可基于上述思想。

即，在第一模式中，响应于低阶固有振动模式，发生图8中所示的形状的振动响应；响应于高阶固有振动模式，出现图9中所示的形状的振动响应。此时，对于定子芯11的位移，低阶固有振动模式和高阶固有振动模式彼此处于反相关系；环形构件35的位移处于同相关系。

当两种环形振动模式的响应叠加时，由于反相位移相加，则定子芯11的位移减小。理论上，定子芯11的位移可以是零。同时，由于同相位移叠加，因此环形构件35的响应基本上加倍。因而，第一模式的响应抑制定子芯11的位移。

当没有振动器30时，定子芯11的振幅在原始固有频率(f0)处显示为最大值，如由图11中的点划线所标示的。此时，在电-磁励磁频率(_fMG)处的振幅比约为10。另一方面，明显的是，由于设置振动器30，局部最大值出现在两个分开的固有频率(f_L和f_H)，如图11中实线所标示，至于定子芯11的振幅，响应在其之间降低。在该情况下，在电-磁励磁频率(f_MG)处的振幅比小于或等于2。以这种方式，当振动器30附接到定子芯11时，可能降低出现在定子芯11处的由于电-磁励磁力造成的第一模式的振动响应。

同时，在第二模式中不发生固有频率的分离。因此，仅存在图10中所示的一种模式。因而，对于电-磁励磁力，模式响应以图10中所示的形状出现。

即，对于定子芯11的环形固有振动模式，第一模式的响应降低，而仅留下第二模式响应。第二模式具有四个波节部分，并且第二模式的响应因此为驻波。因而，出现在定子芯11处的振幅形成由图4中点划线L1标示的分布。

定子框架连接部50将定子芯11和定子框架12在第二模式的四波节部分处连接。即，如图4中所示，第二和第八定子芯肋板22和28的第二定子芯连接部52每一个形成在对应于定子芯11第二模式的振动的波节部分位置处。如上所述，由电-磁励磁力产生的定子芯11的响应为以第二模式的形状振动的驻波；振幅在第二模式的波节部分处小。因此，由于第二定子芯连接部52，可能抑制振动从定子芯11传播到定子框架12。

因此，能够防止振动经由设置在定子框架12上的腿部13传播到其上放置旋转电机的底座上。

顺便指出，图4中所示的定子芯11到定子框架12的连接的状态为芯支撑式，所述连接即其上形成第二定子芯连接部52的第二和第八定子芯肋板22和28，这种方式由相对低容量的涡轮发电机采用。

在高容量的涡轮发电机中，定子芯肋板连接到弹性梁构件，所述弹性梁构件设置在连接定子芯11和定子框架12的肋板上；定子芯11通过使用抗挠刚度横梁构件弹性支撑。例如，当上述结构用于2极涡轮发电机时，如图12和13中所示，则四个第二弹条31a沿水平和垂直方向的彼此面对的四个位置的每一个处集中布置。定子芯11和定子框架12以这种方式连接。

而且，如图14中所示，构成振动器30的弹条31可集中布置在第一定子芯连接部41的径向外侧。在图14中所示的示例中，五个弹条31每一个布置在对应于第一定子芯连接部41的位置处。在该情况下，对于第一到第三弹条附接部40a到40c，所需要的是关于周向连接第一定子芯连接部41的部分(两个位置)。而且，下面也是可能的：凹槽72设置在环形构件35的外圆周上，通过将杆构件或者类似物从凹槽72排出或插入其中来调节环形构件35的质量。

【第二实施例】

本发明的旋转电机的第二实施例将通过使用图6和15来描述。图15是本实施例的旋转电机的示意性横剖视图。顺便指出，图15中未示出转子1。

本实施例是第一实施例(图1到14)的可替代示例。与第一实施例中相同或相似的部分由相同的附图标记标示，并且将不再描述。

在本实施例的旋转电机中，形成在第四到第六定子芯肋板24到26上的第一定子芯连接部41每一个形成在图15中所示的上部、下部、左侧和右侧区域中的每一个中的一个位置处。即，第一定子芯连接部41形成在定位在与旋转轴的旋转中心相同高度的两个位置处，以及在上部和下部区域(垂直方向)中的两个位置处，总共四个位置。在除第一定子芯连接部41之外的相同径向位置的部分处，形成部分圆弧状的通孔62，其长度为约小于圆的周长的四分之一。即，第四到第六定子芯肋板24到26为板状构件，其上形成四个部分圆弧通孔62。

连接定子芯11和振动器30的部分，即第一定子芯连接部41，数量增多。因此，作用在定子芯11上的振动器30的惯性力变得比第一实施例的更大。

如图6中所示，其在第一实施例中进行了描述，在第一模式的四波节环形振动模式中，振动的波腹部分沿垂直方向以类似于沿水平方向的波腹的方式存在。图6中，水平方向的波腹部分位于a1和a4之间，并且垂直方向的波腹部分位于a2和a3之间。

当振动器30以环形振动模式的形状振动时，存在与振动器30的质量成比例的惯性力。振动器30在振幅大的波腹部分处连接到定子芯11。因此，作用在定子芯11上的振动器30的惯性力被传递，导致固有频率分离。

因此，由于连接部数量增多，因此传递到定子芯11的振动器30的惯性力增大。因此可能降低振动器30的质量，并且将振动器30更小。

而且，当本发明应用到四极涡轮发电机中时，电-磁励磁力的环形振动模式的波节的数量为8。因此可采用本发明的结构。

【第三实施例】

将通过使用图4和图16到18描述本发明的旋转电机的第三实施例。图16是本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。图17是图16的沿XVII-XVII截取的示意性横剖视图。图18是图16的沿XVIII-XVIII截取的示意性横剖视图。顺便指出，在图17和18中未示出转子1。

本实施例为第一实施例(图1到14)的可替代示例。与第一实施例的那些相同或类似的部分由相同的附图标记标示，并且将不再描述。

后文将描述本实施例的旋转电机的结构。

如在第一实施例的情况下，在旋转电机中，多个肋条14附接到定子芯11的外圆周表面。肋条14通过第一到第九定子芯肋板21到29固定到定子芯11。在图16的情况下，第一到第九定子芯肋板21到29按照以下顺序从左到右布置：从第一定子芯肋板21到第九定子芯肋板29。在该情况下，第一到第三定子芯肋板21到23以及第七到第九定子芯肋板27到29以与第一实施例中的相同的方式形成。

在旋转电机中，振动器30连接到定子框架12内侧。下面描述通过其连接振动器30的机构的结构。

振动器30包括弹条31和环形构件35，环形构件35通过第一和第二附接板33a和33b连接到弹条31。振动器30通过两个定子框架连接板，即第一定子框架连接板55a和第二定子框架连接板55b附接到定子框架12的内圆周表面。

第一定子框架连接板55a是形状为其上形成孔的圆盘的构件，第四定子芯肋板24布置在径向外侧。第一定子框架连接部55a布置成使所述孔的内圆周在第四定子芯肋板24的径向外侧保持预定的径向间距。每一个弹条31的一个端部连接到第一定子框架连接板55a。

第一定子框架连接部55a在预定周向位置处连接到定子框架12的内圆周。对于其他部件，保持间隔开的径向间距。用作连接部，即第一定子芯连接部41(图8)，其周向位置形成在两个位置处(在图的左侧和右侧区域中)，其基本上设置在与旋转轴的旋转中心相同的高度处。如图18中所示，径向间距为半圆弧通孔61，其沿周向延伸，并且长度大约小于所述圆的圆周的一半；所述半圆弧通孔61形成在图18的上部区域和下部区域中的两个位置处，以包含旋转轴的中心，并且关于垂直于轴的中心延伸的水平线的直线对称。即，第一定子框架连接板55a为板状构件，其上形成有两个半圆弧通孔61。

第二定子框架连接板55b与第一定子框架连接部55a具有相同的形状。第二定子框架连接部55b布置在第六定子芯肋板26的径向外侧，以保持预定径向间距。每一个弹条31的端部连接到第二定子框架连接板55b。因此，环形构件35关于定子框架12弹性支撑，构成振动器30。

第五定子芯肋板25与第三和第七定子芯肋板23和27具有相同的形状。第五定子芯肋板25将肋条14固定成不与弹条31等干涉。

当转子1旋转时，形成四波节环形振动模式的分布的电-磁励磁力通过定子芯11作用在定子框架12上。由于振动器30附接到定子框架12，因此两种环形振动模式出现在定子框架12上。振动器30的质量、刚度和其他因素设置成使每一种环形振动模式的固有频率低于在低阶f_L(低固有频率)情况下的电-磁励磁力的振动频率f_MG，并且使每一种环形振动模式的固有频率高于在高阶f_H(高固有频率)情况下的f_MG。

虽然图中没有示出，但是如在第一实施例中示出的图4的情况下，每一个形成在第二和第八定子芯肋板22和28上的第二定子芯连接部52形成在基本上设置在与旋转轴的旋转中心相同高度处的两个位置处，以及在上部和下部区域(垂直方向)中的两个位置处，总共四个位置。即，定子芯11和定子框架12在上述四个位置处连接在一起。

下面描述本实施例的振动器30的操作。

对于定子框架12的第一模式的环形振动模式，固有频率分为低阶f_L(低固有频率)和高阶f_H(高阶频率)，电-磁励磁力的振动频率f_MG在其之间。此时，在低阶模式情况下，环形构件35的位移相对于第一模式的定子芯11的位移的相位关系为同相关系，但是在高阶模式情况下为反相关系。

低阶模式和高阶模式彼此为反相关系。因此，当所述模式每一种结合时，所述模式彼此抵消。因此能够减小第一模式的定子框架12对于电-磁励磁力的环形振动模式响应的位移。

由于振动器30连接在对应于第二模式的波节部分的位置处，因此振动器30不影响第二模式。因此，仅留下由第二模式产生的环形振动模式的响应。但是振动响应为驻波，并且具有振动波节部分。

在形成在第二和第八定子芯肋板22和28上的第二定子芯连接部52上，定子芯11形成在对应于第二模式的四个波节部分的位置处。如上所述，由电-磁励磁力产生的定子框架12的响应为驻波，其以第二模式的形状振动；第二模式的波节部分中的振幅小。

振动器30以与第一实施例中的相同的方式作用，以抑制电-磁振动传播到定子框架12。因此，传播到定子框架12的振动的振幅变得较小。而且，腿部13附接到对应于定子框架12的第二模式的波节部分的位置。因而，能防止定子框架12的振动传播到其上放置旋转电机的底座。

【第四实施例】

将通过使用图4和图19到21描述本发明的旋转电机的第四实施例。图19是本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。图20是图19的沿XX-XX截取的示意性横剖视图。图21是图19的沿XXI-XXI截取的示意性横剖视图。顺便指出，图20和21中没有示出定子框架12的内部；仅显示了假想的定子芯11。

本实施例为第三实施例的可替代示例。与第三实施例(图16到18)相同或相似的部分由相同的附图标记标示，并且将不再描述。

后文将描述本实施例的旋转电机的结构。

如在第三实施例的情况下，在旋转电机中，多个肋条14通过第一到第九定子芯肋板21到29固定到定子芯11。

在第二、第四、第六和第八定子芯肋板22、24、26和28的径向外侧，一体形成有定子框架连接部50。如在使用图4描述的形成在第二和第八定子芯肋板22和28上的定子框架连接部50的情况下，定子框架连接部50连接到定子框架12的内侧。

本实施例的振动器30附接到定子框架12外侧。下面描述通过其连接振动器30的机构的结构。

振动器30包括弹条31和环形构件35，环形构件35通过第一和第二环形附接板33a和33b连接到弹条31。振动器30通过两个定子框架连接板，即第一定子框架连接板55a和第二定子框架连接板55b附接到定子框架12的外圆周表面。

第一定子框架连接板55a是形状为其上在中部形成有孔的圆盘状，表面成形为沿径向延伸。第一定子框架连接板55a布置成使定子框架12在孔的内侧。而且，第一定子框架连接板55a设置在定子框架12的外圆周表面上，从而位于从第四定子芯肋板24朝向径向外侧延伸的线上。

每一个弹条31的一个端部连接到沿径向延伸的表面。对于第一定子框架连接板55a，在比其中连接每一个弹条31的端部的部分更靠近中心的径向内部上，沿周向延伸并且长度大约小于圆周长的一半的半圆弧通孔61形成在图21的上部区域和下部区域中的两个位置处，从而包含旋转轴的中心，并且关于垂直于所述轴中心延伸的水平线的线对称。

第一定子框架连接板55a为其上形成两个半圆弧通孔61的板状构件。除半圆弧通孔61之外的径向位置相同的部分变成外侧连接部57，在该处振动器30连接到定子框架12。

第二定子框架连接板55b与第一定子框架连接板55a具有相同的形状。第二定子框架连接板55b附接到定子框架12的外圆周表面，从而位于从第六定子芯肋板26朝向径向外侧延伸的线上。每一个弹条31的端部连接到第二定子框架连接板55b。因此，环形构件35关于定子框架12弹性支撑，构成振动器30。

腿部13在与第三实施例中相同的位置处设置在定子框架12的外圆周表面上。

通过上述结构，能实现与第三实施例中的相同的有益效果。而且，振动器30布置在定子框架12的外侧。因此，能够将振动器30附接到不具有振动器30的已有的旋转电机，用于抑制振动。

【第五实施例】

将通过使用图1、3和4以及图22到27描述本发明的旋转电机的第五实施例。图22是本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。图23是图22沿XXIII-XXIII截取的示意性横剖视图。图24是图22的沿XXIV-XXIV截取的示意性横剖视图。图25是图22的沿XXV-XXV截取的示意性横剖视图。图26是图22的沿XXVI-XXVI截取的示意性横剖视图。图27是图22的沿XXVII-XXVII截取的示意性横剖视图。顺便指出，在图23到27中未示出转子1。

顺便指出，本实施例是第一实施例(图1到14)的可替代示例。与第一实施例的那些相同或相似的部分由相同的附图标记标示，并且将不再描述。

后文将描述本实施例旋转电机的结构。

如在第一实施例的情况下，在旋转电机中，多个肋条14通过第一到第九定子芯肋板21到29附接到定子芯11。在第二和第八定子芯肋板22和28的径向外侧上一体形成有定子框架连接部50。如在通过使用图4描述的形成在第二和第八定子芯肋板22和28上的定子框架连接部50的情况下，定子框架连接部50在四个位置处连接到定子框架12的内侧。

本实施例的振动器30以下述方式形成：将在第一实施例中描述的振动器30(图1)分为两个振动器，上部和下部振动器30，即第一振动器37a和第二振动器37b，其轴向位置不同。下面描述第一和第二振动器37a和37b的结构。

第一振动器37a包括弹条31和第一半圆弧构件36a(图23)，所述第一半圆弧构件36a通过第一和第二环形附接板33a和33b连接到弹条31。

第一半圆弧构件36a为通过将第一实施例中所述的环形构件25以中心角约为180度的方式分割形成的构件中的一个。将弹条31连接到第一半圆弧构件36a第一和第二环形附接板33a和33b以与第一实施例(图1)中相同的方式形成。

在第三到第五定子芯肋板23到25的径向外侧，第一到第三弹条附接部40a到40c每一个一体形成，以固定第一振动器37a的弹条31。第一到第三弹条附接部40a到40c为板状，横跨整个圆周从径向外侧覆盖第三到第五定子芯肋板23到25，表面沿径向延伸形成。在每一个弹条31的一个端部(图22中显示的左端部)附接到沿形成在第三定子芯肋板23上的第一弹条附接部40a的径向延伸的表面。每一个弹条31的另一个端部(图22中所示的右端部)附接到第五定子芯肋板25的第三弹条附接部40c的表面。每一个弹条31固定成穿过沿第四定子芯肋板24的第二弹条附接部40b的径向延伸的表面。

在沿第三弹条附接部40c的径向延伸的表面上，第二振动器37b的弹条31(其在后面描述)连接到与其上连接第一振动器37a的弹条31的侧面相对的侧面上。

形成在第三和第四定子芯肋板23和24上的第一和第二弹条附接部40a和40b分别在预定周向位置处连接到第三和第四定子芯肋板23和24。至于其他部件，保持间隔开的径向间距。用作连接部即第一定子芯连接部41(图24)的周向位置从略高于旋转轴的旋转中心的区域到下半部形成。如图24中所示，径向间距为半圆弧通孔61，其沿周向延伸，并且长度约小于圆周长的一半；半圆弧通孔61形成在图24的上部区域中。即，第三和第四定子芯肋板23和24为板状构件，其上形成有一个半圆弧通孔61。

形成在第五定子芯肋板25上的第三弹条附接部40c在预定周向位置处连接到第五定子芯肋板25。至于其他部件，保持间隔开径向间距。用作连接部的周向位置，即第一定子芯连接部41(图27)的周向位置形成在两个位置处(图左侧和右侧区域中)，该两个位置基本上设置在与旋转轴的旋转中心相同的高度处。如图27中所示，径向间距为半圆弧通孔61，其沿周向延伸，并且长度大约小于圆周长的一半；半圆弧通孔61形成在图27的上部区域和下部区域中的两个位置处，以包含旋转轴的中心，并且关于垂直于所述轴的中心延伸的水平线的线对称。即，第五定子芯肋板25为板状构件，其上形成有两个半圆弧通孔61；第五定子芯肋板25与在第一实施例(图3)中描述的第四到第六定子芯肋板24到26具有相同的形状。

第二振动器37b包括弹条31和第二半圆弧构件36b(图25)，所述第二半圆弧构件36b通过第一和第二环形附接板33a和33b连接到弹条31。

第二半圆弧构件36b与第一半圆弧构件36a具有相同的形状，并且布置成关于第一半圆弧构件36a面向下，并且沿轴向位置不同。第一和第二环形附接板33a和33b，其连接弹条31和第二半圆弧构件36b，以与形成在第一半圆弧构件36a上的第一和第二环形附接板33a和33b相同的方式形成。

在第五到第七定子芯肋板25到27的径向外侧，第三到第五弹条附接部40c到40e每一个一体形成，以固定第二振动器37b的弹条31。第三到第五弹条附接部40c到40e为板状，横跨整个圆周从径向外侧覆盖第五到第七定子芯肋板25到27，表面成形为沿径向延伸。每一个弹条31的一个端部(图22中所示的左端部)附接到沿形成在第五定子芯肋板25上的第三弹条附接部40c的径向延伸的表面。每一个弹条31的另一个端部(图22中所示的右端部)附接到第七定子芯肋板27的第五弹条附接部40e的表面。每一个弹条31固定成穿过沿第六定子芯肋板26的第五弹条附接部40d的径向延伸的表面。

在第五定子芯肋板25的第三弹条附接部40c上，第一振动器37a的弹条31连接到图22中所示的右侧；第二振动器37b的弹条31连接到左侧。

形成在第六和第七定子芯肋板26和27上的第四和第五弹条附接部40d和40e分别在预定周向位置处连接到第六和第七定子芯肋板27。至于其他部件，间隔开径向间距。用作连接部，即第一定子芯连接部41(图26)的周向位置从略低于旋转轴的旋转中心的区域向上半部形成。如图26中所示，径向间距为半圆弧通孔61，其沿周向延伸，并且长度大约小于圆周长的一半；半圆弧通孔61形成在图26的下部区域中。即，第六和第七定子芯肋板26和27为板状构件，其上形成有一个半圆弧通孔61。

第一和第二振动器37a和37b以与第一实施例的振动器30相同的方式作用。因此，当第一和第二振动器37a和37b附接到定子芯11时，第一模式的四波节环形振动模式的固有频率被分为两个。第一和第二振动器37a和37b的结构设置成具有两个固有频率，低阶振动频率f_L低于电-磁励磁力的振动频率f_MG，而高阶振动频率f_H比f_MG高。

从根据本实施例的上面的描述清楚的是，能够实现与第一实施例中相同的有益效果。

根据第一实施例，振动器30横跨整个圆周在预定周向位置处形成。根据本实施例，振动器30这样形成：使第一和第二振动器37a和37b沿轴向的位置不同。因而，能够使冷却剂气态介质沿轴向以更有效的方式流动。

【第六实施例】

将通过使用图28描述本发明的旋转电机的第六实施例。图28为本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。顺便指出，本实施例为第五实施例(图22到27)的可替代示例。与第五实施例的那些相同或相似的部分由相同的附图标记标示，并且将不再描述。

根据本实施例，第一和第二振动器37a和37b设置成沿轴向彼此间隔开。因此，能够实现与第五实施例中相同的有益效果，并且使冷却剂气态介质以更有效的方式流动。

【第七实施例】

将通过使用图8和9以及图29到33描述本发明的旋转电机的第七实施例。图29是本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。图30是图29的沿XXX-XXX截取的示意性横剖视图。图31是图29的沿XXXI-XXXI截取的示意性横剖视图。顺便指出，图30和31中未示出转子1。

图32是显示图29中所示的定子10的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出了其中定子芯11和第二模式振动器38b沿相同方向变形的同相模式。图33是显示出图29中所示的定子10的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出了其中定子芯11和第二模式振动器38b沿相反方向变形的反相模式。

顺便指出，本实施例为第一实施例(图1到14)的可替代示例。与第一实施例的那些相同或相似的部分由相同的附图标记标示，并且将不再描述。

后面将描述本实施例的旋转电机的结构。

旋转电机包括两个振动器30，即第一模式振动器38a和第二模式振动器38b，第二模式振动器38b放置在距离振动器30预定轴向距离的位置处。

第一模式振动器38a以与第一实施例中所述的振动器30相同的方式形成。附接第一模式振动器38a。因此，对应于定子芯11的第一模式的四波节环形振动模式的固有频率分为低阶频率f_L1和高阶频率f_H1。第一模式振动器38a的质量、刚度和其他因素设置成使电-磁励磁力的频率f_MG夹在上述固有频率之间。

第二模式振动器38b与第一模式振动器38a具有相同的形状。同时，第二模式振动器38b的第一定子芯连接部41和第一模式振动器38a的第一定子芯连接部41之间沿周向的位置差为大约45度(图30)。

附接第二模式振动器38b。因此，对应于定子芯11的第二模式的四波节环形振动模式的固有频率分为低阶频率f_L2和高阶频率f_H2。第二模式振动器38b的质量、刚度和其他因素设置成使电-磁励磁力的频率f_MG夹在上述固有频率之间。

通常，第一和第二模式的固有频率采用基本上相同的数值。即，可假定f，f_L1＝f_L2＝f_L，并且f_H1＝f_H2＝f_H。而且，至于f_L、f_H和f_MG，进行第一和第二模式振动器38a和38b的环形构件35的结构、构造和形状的调节，以及弹条31的刚度、数量和其他因素的调节，以实现公式(4)的关系。

而且，第一模式振动器38a不影响定子芯11的第二模式的四波节环形振动模式。第二模式的振动器38b不影响定子芯11的第一模式的四波节环形振动模式。即，关于第一模式振动器38a和第二模式振动器38b之间的关系，固有频率相等，但是第一模式振动器38a和第二模式振动器38b彼此独立。

如图31中所示，定子芯11和定子框架12横跨整个圆周通过定子框架肋板59连接在一起。即，第一实施例中所述的对应于第二定子芯连接部52(图4)的部分为定子芯11的周向的整个区域。

下面描述第一和第二模式振动器38a和38b的操作。

附接第一模式振动器38a。因此，定子芯11的第一模式固有频率分为低阶频率f_L1和高阶频率f_H1。此时，固有振动模式的形状与在第一实施例中描述的图8和9中所示的那些相同。即，定子芯11和环形构件35的位移的相位关系在低阶模式情况下为同相关系，但是在高阶模式的情况下为反相关系。

当电-磁励磁力的固有频率和振动频率之间适宜公式(4)时，对于电-磁励磁力的模式响应表现为图8和图9中所示的固有振动模式的形状。因此，低阶模式中定子芯11的位移的相位与高阶模式中的相反；通过结合所述模式获得的第一模式的响应位移彼此抵消。

同时，由于设置第二模式振动器38b，因此定子芯11的第二模式固有频率分为低阶频率f_L2和高阶频率f_H2。此时，环形固有振动模式采用图32和33中所示的形状。定子芯11和环形构件35的位移的相位关系在图32中所示的低阶模式形状的情况下为同相关系，但是在图33中所示的高阶模式形状的情况下为反相关系。

当公式(4)适宜时，对于电-磁励磁力的第二模式的模式响应同样呈现图32和33中所示的固有振动模式的形状。因此，低阶模式中的定子芯11的位移的相位与高阶模式中的相反；当所述模式结合时，第二模式的低阶和高阶响应位移彼此抵消。

如上所述，根据本实施例，可抑制定子芯11的第一和第二模式的振动。因此能防止振动通过设置在定子框架12上的腿部13传播到其中放置旋转电机的底座。

【第八实施例】

将通过使用图15和31以及图34到39描述本发明的旋转电机的第八实施例。图34是本发明的旋转电机的示意性纵剖视图。图35是图34的沿XXXV-XXXV截取的示意性横剖视图。顺便指出，图35中未示出转子1。

图36是示意性显示图34中所示的定子的第一固有环形振动模式(第一模式)的模型图，示出其中定子芯11和环形构件35沿相同方向变形的同相模式。图37是示意性显示图34中定子的第一固有环形振动模式(第一模式)的模型图，示出了其中定子芯11和环形构件35沿相反方向变形的反相模式。

图38是示意性显示图34中所示的定子的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出了其中定子芯11和环形构件35沿相同方向变形的同相模式。图39是示意性显示图34中所示的定子的第二固有环形振动模式(第二模式)的模型图，示出了其中定子芯11和环形构件35沿相反方向变形的反相模式。

顺便指出，根据本实施例，将第七实施例(图29到33)的特征添加到第二实施例(图15)的特征。与第二和第七实施例的那些相同或相似的部分由相同的附图标记表示，并且不再描述。

如图35中所示，本实施例的第一定子芯连接部41形成在八个位置，所述八个位置沿周向均匀间隔开。第一定子芯连接部41是通过第二实施例中使用图15描述的连接方法获得的结构和通过沿周向以45度旋转和移动上述结构获得的结构结合的结果。

如在第七实施例中通过使用图31所述的框架肋板59的情况下，定子芯11和定子框架12横跨整个圆周连接。

当第一定子芯连接部41如上面所述形成时，能够允许振动器30以第一和第二模式的四波节环形振动模式作用。由于响应于定子芯11的第一模式的四波节环形振动模式，环形构件35的位移相对于定子芯11的位移的相位关系，因此出现图36和37中所示的两种模式。

图36显示了其中定子芯11和环形构件35沿相同方向变化的同相模式。图37显示了其中定子芯11和环形构件35沿相反方向变化的反相模式。此时，同相模式的固有频率f_L1变得低于原始固有频率；反相模式的固有频率f_H1变得高于原始固有频率。

对于第二模式，出现两种模式，如图38和39中所示。当与第一模式相比较时，第二模式(椭圆形)的主轴方向沿周向以45度角倾斜。图38显示出定子芯11的振幅与环形构件35的振幅处于相同方向。图39显示出定子芯11的振幅沿与环形构件35的振幅相反的方向。即，图38显示了同相模式，而图39显示了反相模式。

此时，同相模式的固有频率f_L2变得低于原始固有频率；反相模式的固有频率f_H2变得高于原始固有频率。

采用上述结构，定子芯11和振动器30是各向同性的，意思是刚度和质量沿任何方向不改变。因此，第一模式的固有频率采用基本上与第二模式的固有频率相同的数值。即，在第七实施例的情况下，可假设f_L1＝f_L2＝f_L，并且f_H1＝f_H2＝f_H。而且，对于f_L、f_H和f_MG，进行振动器30的环形部分构件的结构、构造和形状的调整以及弹条31的刚度、数量和其他因素的调整，以实现公式(4)的关系。

由励磁力产生的结构的振动响应可通过叠加各固有振动模式的振动响应来计算。在电-磁励磁力中，仅励磁产生四波节环形振动模式。因此，定子10的振动响应可通过将图36到39中所示的四个环形固有振动模式的响应相加进行计算。环形固有振动模式中的响应是环形固有振动模式乘以响应灵敏度的结果，响应灵敏度以励磁力、固有频率、励磁频率和衰减率的大小的函数给出。位移的形状对应于固有振动模式。即，所有计算定子10的响应所需要的是将通过使每一种环形固有振动模式乘以一系数获得的数值相加。

当公式(4)的关系适宜时，每一种模式的振动响应可认为是图36到39中所示的形状的变化。即，在第一模式中，图36中所示的振动响应响应于低阶固有振动模式而出现；图37中所示的振动响应响应于高阶固有振动模式出现。低阶模式中定子芯11的位移与高阶模式中的为反相关系。低阶模式中环形构件35的位移与高阶模式中的为同相关系。当两种环形振动模式的响应叠加时，定子芯11的位移由于加入反相位移而减小。因此，对于第一模式，能够抑制定子芯11的位移，定子芯11的位移于是变小。

类似地，对于第二模式响应，可能使定子芯11的位移变得更小。

如上所述，根据本实施例，可能获得与第七实施例中相同的有益效果。而且，由于一个振动器30同时作用在两种固有振动模式上，因此可能将振动器30做得更小。

【第九实施例】

将通过使用图40和41描述本发明的旋转电机的第九实施例。图40是本实施例的旋转电机的示意性纵剖视图。图41是示意性显示图40中所示的定子芯11的第一固有环形振动模式(第一模式)的轴向形状的模型图。顺便指出，本实施例为第一实施例(图1到14)的可替代示例。与第一实施例的那些相同或类似的部分由相同的附图标记标示，并且不再描述。

在本实施例的旋转电机中，与第一实施例中所述的相同的两个振动器30沿轴向布置(图40)。

在一些情况下，定子芯11的环形固有振动模式的轴向振幅不同。如图41中所示，在端部(图中由a和c标示)处的振幅，端部为自由边界，通常大于在定子芯11的中部处(图中由b标示)的振幅。振动器30设置在其中定子芯11的振幅较大的位置处。因此，振动器30的惯性力更强烈地作用。因而，当与振动器30设置在其中振幅小的中部处的情况相比较时，振动器30更有效。即使当振动器30尺寸减小时，仍可能获得与第一实施例中相同的有益效果。

【第十实施例】

将通过使用图42到44描述本发明的旋转电机的第十实施例。图42是本实施例的旋转电机的示意性横剖视图。顺便指出，图42中未示出转子1。图43是示意性显示图42中所示的定子框架中的固有振动模式外形的模型图。图44是本实施例的可替代示例的示意性横剖视图。

顺便指出，本实施例是第四实施例(图19到21)的可替代示例。与第四实施例的那些相同或相似的部分由相同的附图标记标示，并且不再描述。

本实施例的定子框架12是正方形型式的，横截面基本上为正方形形状。

在定子框架12的外侧，如图42中所示，设置横梁结构构件70：横梁结构构件70通过例如焊接钢板制成，并且沿定子框架12的外部形状延伸形成。当定子框架12为正方形型式时，出现环形振动模式，如由图43中实线所标示的。在出现定子框架12的环形振动模式的波腹部分的部分处，即在垂直方向位置的基本上与旋转轴相同的两个位置处，横梁结构构件70和定子框架12连接在一起。

在横梁结构构件70的环形固有振动模式的波腹部分处(在图42的上部区域中)，设置锥体71，其由堆叠的钢板构成。锥体71和横梁结构构件70构成振动器30。此时，进行锥体71的钢板数量和其他因素的调节，以使定子框架12的环形振动模式的固有频率满足公式(4)。

虽然图中未显示，但是定子芯11在对应于第二模式的波节部分的位置处连接到定子框架12。

由于振动器30的横梁结构构件70为正方形型式，并且形成为沿正方形样式的框架的外部形状延伸，因此上述结构可用于具有正方形型式的定子框架12的涡轮发电机。由于锥体71的钢板的数量可改变，因此变得更易于调节振动器30的固有频率。

顺便指出，当底座100干涉时，如图44中所示，可省略振动器30的在连接部下面的部分。

【其他实施例】

前述实施例的描述出于示例性目的给出来描述本发明，并且不限制所附权利要求中描述的本发明。不管上述实施例，本发明的每一部分的结构可以落在所附权利要求中所述的技术范围内的多种形式改变。

例如，根据第一到第九实施例，弹条31作为振动器30的弹性构件工作。但是，弹性构件不限于上述结构。可能使用可沿轴向弹性变形的弹性构件。而且，可能省略弹条31。在该情况下，环形构件35的弹性系数为振动器30的弹性系数。

而且，环形构件35一体形成。但是，环形构件35不限于上述结构。例如，环形构件35可由堆叠的圆盘构成。

Claims (17)

1.一种旋转电机，包括：

转子，其包括旋转轴，所述转子围绕预定轴线旋转，并且与所述旋转轴一起旋转；

定子芯，其基本上为中空圆柱状形状，所述定子芯由基本上为圆盘状形状并且沿轴向堆叠的多个钢板制成，并且所述定子芯布置成围绕所述转子的外周；

定子框架，其成形为从径向外侧以这种方式覆盖所述定子芯：在所述定子侧表面上保持预定的径向间距；和

横梁结构构件，其连接到第一定子芯连接部，所述第一定子芯连接部成形为沿周向在所述定子芯的侧表面上的至少两个位置处彼此间隔开，所述横梁结构构件的除了连接到所述第一定子芯连接部的部分之外的部分设置成从径向外侧以这种方式沿周向围绕所述侧表面的一部分：在所述定子芯侧表面上保持预定的径向间距；并且所述横梁结构构件能够至少沿径向弹性变形。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中：

当不附接所述横梁结构构件时，所述定子芯的振动包括：第一固有环形振动模式，其中，因为由所述转子励磁产生的旋转电磁力，所以振幅沿周向传播，以使数量为所述转子的极的数量的两倍的振动波腹和波节沿周向基本上以规则间距交替出现；和第二固有环形振动模式，其中，振幅沿周向传播，以使所述第二固有环形振动模式具有与对应于所述第一固有环形振动模式的固有频率基本上相同的固有频率，波节出现在对应于所述第一固有环形振动模式的波腹的位置处，并且波腹出现在对应于所述第一固有环形振动模式的波节的位置处；

所述第一定子芯连接部与对应于所述第一固有环形振动模式的波腹部分的部分相邻形成；并且

所述横梁结构构件成形为使第三固有环形振动模式以这种方式出现：波腹的振动沿与所述第一固有环形振动模式相反的方向传播，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第一固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而第三固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，并且所述第一固有环形振动模式的响应由第三固有环形振动模式的响应抵消。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，包括：

定子框架连接构件，其连接到在至少两个位置形成在所述定子的侧表面上的第二定子芯连接部，所述定子框架连接构件的除连接到所述第二定子芯连接部的部分之外的部分成形为从径向外侧沿周向以在所述侧表面上保持预定径向间距的方式覆盖所述侧表面的一部分；并且所述定子框架连接构件成形为使径向外侧连接到所述定子框架的内圆周表面，其中，

所述第二定子芯连接部包含与所述定子芯的第二环形振动模式的波节部分相邻的位置，其中，当所述横梁结构构件被附接到所述第一定子芯连接部时，振动的波腹和波节沿周向交替出现。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，其中：

所述第一定子芯连接部与对应于所述第一和第二固有环形振动模式的各自的波腹部分的部分相邻形成；

所述横梁结构构件成形为使所述第三固有环形振动模式以波腹的振动沿与所述第一环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第一固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电磁拉力引起的励磁频率，而所述第三固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力引起的励磁频率；并且所述第一固有环形振动模式的响应由所述第三固有环形振动模式的响应抵消；并且

所述横梁结构构件成形为使第四固有环形振动模式以波腹的振动沿与所述第二固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第二固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而所述第四固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，并且所述第二固有环形振动模式的响应由所述第四固有环形振动模式的响应抵消。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

多个所述横梁结构构件设置成沿轴向彼此间隔开。

6.根据权利要求1所述的旋转电机，包括：

弹条，其布置成沿轴向以在所述定子芯的侧表面上保持预定径向间距的方式延伸，并且能够沿所述径向弹性变形；和

弹条连接构件，所述弹条附接到其上，并且所述弹条连接构件在至少两个位置处连接到所述第一定子芯连接部，所述弹条连接构件的除连接到所述第一定子芯连接部的部分之外的部分成形为沿周向从径向外侧以这样的方式覆盖所述定子芯侧表面的一部分：在所述定子芯的侧表面上保持预定径向间距，其中：

所述横梁结构构件被连接到形成在所述弹条上的弹条连接部，而所述横梁结构构件的除连接到所述弹条连接部的部分之外的部分成形为从径向外侧以这样的方式覆盖所述弹条：在所述弹条的径向外侧保持预定径向间距；

所述弹条与所述横梁结构一起构成一个振动器；并且

所述振动器的弹性性能包括所述弹条的弹性性能和所述横梁结构构件的弹性性能。

7.根据权利要求6的旋转电机，其中：

多个所述振动器布置成沿轴向彼此间隔开；并且

沿轴向彼此相邻设置的所述各振动器的弹条成形为使各弹条的彼此面对的轴向端部连接到相同的弹条连接构件。

8.一种旋转电机，包括：

转子，其包括旋转轴，所述转子围绕预定轴线旋转，并且与所述旋转轴一起旋转；

定子芯，其基本上为中空圆柱状形状，由基本上形状为圆盘状并且沿轴向堆叠的多个钢板制成，并且设置成围绕所述转子的外周；

定子框架，其成形为从径向外侧以这样的方式覆盖所述定子芯：在所述定子的侧表面上保持预定径向间距；和

横梁结构构件，其连接到框架连接部，所述框架连接部成形为沿周向在所述定子框架的外表面上的至少两个位置处彼此间隔开，所述横梁结构构件的除连接到所述框架连接部的部分之外的部分设置成沿周向从径向外侧以在所述定子框架的外表面上保持预定径向间距的方式围绕所述外表面的一部分；并且所述横梁结构构件能够至少沿径向弹性变形。

9.一种旋转电机，包括：

转子，其包括旋转轴，所述转子围绕预定轴线旋转，并且与所述旋转轴一起旋转；

定子芯，其基本上为中空圆柱状形状，由基本上为圆盘形状并且沿轴向堆叠的多个钢板制成，并且设置成围绕所述转子的外周；

定子框架，其成形为从径向外侧以这样的方式覆盖所述定子芯：在所述定子的侧表面上保持预定径向间距；和

横梁结构构件，其连接到框架连接部，所述框架连接部成形为沿周向在所述定子框架内表面上的至少两个位置处彼此间隔开，所述横梁结构构件的除连接到所述框架连接部的部分之外的部分设置成使所述内表面的一部分在周向沿径向内侧以这样的方式延伸：在所述定子框架的内表面上保持预定径向间距；并且所述横梁结构构件能够至少沿径向弹性变形。

10.根据权利要求8所述的旋转电机，其中：

当没有附接所述横梁结构构件时，所述定子框架的振动包括：第一固有环形振动模式，其中，振幅沿周向传播，以使数量为所述转子的极的数量两倍的振动的波腹和波节沿周向基本上以规则间距交替出现；和第二固有环形振动模式，其中，振幅沿周向传播，以使所述第二固有环形振动模式与对应于所述第一固有环形振动模式的固有频率具有基本上相同的固有频率，波节出现在对应于所述第一固有环形振动模式的波腹的位置处，波腹出现在对应于所述第一固有环形振动模式的波节的位置处；

所述框架连接部与对应于所述第一固有环形振动模式的波腹部分的部分相邻形成；并且

所述横梁结构构件成形为使第三固有环形振动模式以使波腹的振动沿与所述第一固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第一固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而所述第三固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，并且所述第一固有环形振动模式的响应由所述第三固有环形振动模式的响应抵消。

11.根据权利要求10所述的旋转电机，还包括

定子框架连接构件，其连接到形成在所述框架的侧表面上的至少两个位置处的定子芯连接部，所述定子框架连接构件的除连接到所述定子芯连接部的部分之外的部分成形为使所述侧表面的一部分以在所述侧表面上保持预定径向间距的方式沿周向延伸；并且所述定子框架连接构件成形为使所述径向外侧连接到所述定子框架的内周面，其中

所述定子芯连接部包含与所述定子芯的第二环形振动模式的波节部分相邻的位置，其中，当所述横梁结构构件被附接到所述定子芯连接部时，振动的波腹和波节沿周向交替出现。

12.根据权利要求8所述的旋转电机，其中：

所述框架连接部与对应于所述第一和第二固有环形振动模式的各波腹部分的部分相邻形成；

所述横梁结构构件成形为使第三固有环形振动模式以使波腹的振动沿与第一固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第一固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而所述第三固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率；并且所述第一固有环形振动模式的响应由所述第三固有环形振动模式的响应抵消；并且

所述横梁结构构件成形为使第四固有环形振动模式以使波腹的振动沿与所述第二固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第二固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而所述第四固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，并且所述第二固有环形振动模式的响应由所述第四固有环形振动模式的响应抵消。

13.根据权利要求8所述的旋转电机，其中

多个所述横梁结构构件设置成沿轴向彼此间隔开。

14.根据权利要求9所述的旋转电机，其中：

当没有附接所述横梁结构构件时，所述定子框架的振动包括：第一固有环形振动模式，其中，振幅沿周向传播，以使数量为所述转子的极的数量的两倍的振动的波腹和波节沿周向以基本上规则的间距交替出现；和第二固有环形振动模式，其中，振幅沿周向传播，以使所述第二固有环形振动模式具有与所述第一固有环形振动模式对应的固有频率基本上相同的固有频率，波节出现在与所述第一固有环形振动模式的波腹对应的位置处，并且波腹出现在与所述第一固有环形振动模式的波节对应的位置处；

所述框架连接部与所述第一固有环形振动模式的波腹部分对应的部分相邻形成；并且

所述横梁结构构件成形为使第三固有环形振动模式以使波腹的振动沿与所述第一固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：使所述第一固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而使所述第三固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率；并且所述第一固有环形振动模式的响应由所述第三固有环形振动模式的响应抵消。

15.根据权利要求14所述的旋转电机，包括

定子框架连接构件，其连接到形成在所述框架侧表面上的至少两个位置处的定子芯连接部，所述定子框架连接构件的除连接到所述定子芯连接部的部分以外的部分成形为使所述侧表面的一部分沿周向以在所述侧表面上保持预定径向间距的方式延伸，并且所述定子框架连接构件成形为使所述径向外侧连接到所述定子框架的内周面，其中

所述定子芯连接部包含与所述定子芯的第二环形振动模式的波节部分相邻的位置，其中当所述横梁结构构件被附接到所述定子芯连接部时，振动的波腹和波节沿周向交替出现。

16.根据权利要求9所述的旋转电机，其中：

所述框架连接部与对应于各所述第一和第二固有环形振动模式的波腹部分相邻形成；

所述横梁结构构件成形为使第三固有环形振动模式以使波腹的振动沿与所述第一固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第一固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而所述第三固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率；并且所述第一固有环形振动模式的响应由所述第三固有环形振动模式的响应抵消；并且

所述横梁结构构件成形为使第四固有环形振动模式以使波腹的振动沿与所述第二固有环形振动模式相反的方向传播的方式出现，当附接所述横梁结构构件时，所述横梁结构构件的质量和弹性系数以这样的方式设置：所述第二固有环形振动模式的固有频率变得低于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率，而所述第四固有环形振动模式的固有频率变得高于由所述转子的电-磁拉力产生的励磁频率；并且所述第二固有环形振动模式的响应由所述第四固有环形振动模式的响应抵消。

17.根据权利要求9所述的旋转电机，其中

多个所述横梁结构构件设置成沿轴向彼此间隔开。

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