CN103797687A - 定子芯部模块、定子芯部组件及组装定子芯部组件的工艺 - Google Patents

定子芯部模块、定子芯部组件及组装定子芯部组件的工艺 Download PDF

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CN103797687A CN201280032393.3A CN201280032393A CN103797687A CN 103797687 A CN103797687 A CN 103797687A CN 201280032393 A CN201280032393 A CN 201280032393A CN 103797687 A CN103797687 A CN 103797687A
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Abstract

本发明包括一种取代电力发电机中现有定子芯部的定子芯部模块、定子芯部组件及用于组装定子芯部组件的工艺。第一定子芯部模块和第二定子芯部模块对准，以使第二定子芯部模块中的紧固件组件的一个端部嵌入第一定子芯部模块的沉孔中，并且使第一定子芯部的紧固件组件的一个端部嵌入第二定子芯部模块的沉孔中。

Description

定子芯部模块、定子芯部组件及组装定子芯部组件的工艺
技术领域
本发明大体涉及一种定子芯部模块、一种包括多个定子芯部模块的定子芯部组件以及一种用于组装定子芯部组件的工艺。
背景技术
定子芯部模块在过去已经成功地用于取代现有的手工堆叠发电机定子芯部系统。通过引用并入本文的Sargeant等人的美国专利5875540公开了一种定子芯部的组装工艺，包括使用真空压力浸渍结合工艺从定子芯部环形成一系列定子芯部模块。然后，将预制的模块组装成定子芯部。
一种已知的用于形成定子芯部模块的方法包括首先通过整体真空压力浸渍工艺(global vacuum pressure impregnation process，GVPI)形成70″-80″长的芯部部分，其进一步通过切分被处理成6″的长度以便限定6″长的定子芯部模块。然后，将模块运到现场进行组装。
如果原来被切开的表面不重新调整到其原始状态，则利用GVPI系统的替换定子芯部部分需要以相同的顺序重新组装从相应的70″-80″的部分制得的、被切开的定子芯部模块，以保持表面接口之间的连续性并降低气隙和间隙的感应。如果由于现场内的加工/处理，一个6″模块丢失，那么就必须在现场返回到常规的手工堆叠技术，以取代6″模块，由于时间安排的限制，这不是切实可行的替换手段。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种定子芯部模块，其包括具有多个芯部环的主体。主体可包括：第一外表面和第二外表面，位于主体的第一位置处的第一通孔；与第一通孔对准并延伸到主体的第一外表面的第一沉孔；位于主体的第二位置处的第二通孔；以及与第二通孔对准并延伸到主体的第二外表面的第二沉孔。主体可进一步包括：具有第一端和相对的第二端的第一紧固件组件；以及第二紧固件组件。第一紧固件组件可延伸贯穿第一通孔，使得第一组件的第一端延伸超出主体的第二外表面并且使得第二端被定位在主体的第一外表面下方。第二紧固件组件延伸贯穿主体中的第二通孔。
第二紧固件组件可包括第三端和相对的第四端，并可延伸贯穿第二通孔，使得第二组件的第三端延伸超出主体的第一外表面并且使得第二组件的第四端被定位在主体的第二外表面下方。
第一紧固件组件可包括带螺纹的环氧玻璃杆，带螺纹的环氧玻璃杆具有限定第一紧固件组件的第一端和第二端的第一端和第二端。第一紧固件组件还可包括：位于玻璃杆的第一端处的第一环氧玻璃螺母、位于玻璃杆的第二端处的第二环氧玻璃螺母、位于玻璃杆的第一端处的第一环氧玻璃贝氏垫圈(Belleville washer)以及位于玻璃杆的第二端处的第二环氧玻璃贝氏垫圈。第一紧固件组件的第二端位于第一沉孔内。
定子芯部组件主体可包括多个芯部环。可优选地，不使用真空压力浸渍结合或其他附接结合工艺将芯部环联接在一起。
根据本发明的第二方面，提供一种包括第一定子芯部模块和第二定子芯部模块的定子芯部组件。第一定子芯部模块可包括：具有多个第一芯部环的第一主体、第一外表面和第二外表面、第一通孔和第二通孔、分别与第一通孔和第二通孔对准的第一沉孔和第二沉孔、具有第一端和相对的第二端的第一紧固件组件以及具有第三端和相对的第四端的第二紧固件组件。第一紧固件组件和第二紧固件组件可分别延伸通过第一通孔和第二通孔。第二定子芯部模块可包括：具有多个第二芯部环的第二主体、第三外表面和第四外表面、第三通孔和第四通孔、分别与第三通孔和第四通孔对准的第三沉孔和第四沉孔、具有第五端和相对的第六端的第三紧固件组件以及具有第七端和相对的第八端的第四紧固件组件。第三紧固件组件和第四紧固件组件可分别延伸通过第三通孔和第四通孔。第一定子芯部模块和第二定子芯部模块可对准，使得第三紧固件组件的第五端嵌入第一主体上的第一沉孔中。
第一沉孔可延伸到第一主体的第一外表面，并且第二沉孔可延伸到第一主体的第二外表面。
第一紧固件组件的第一端可延伸在第一主体的第二外表面上方，并且第一紧固件组件的第二端可被定位在第一主体的第一沉孔中。
第三紧固件组件的第五端可延伸超出第二主体的第四外表面，并且第二紧固件组件的第六端可被定位在第二主体的第三外表面下方。
第二紧固件组件的第三端可延伸超出第一主体的第一外表面，并且第二紧固件的第四端可被定位在第一主体的第二沉孔中。
第二主体可进一步包括第四通孔以及与第四通孔对准并延伸到第二主体的第四外表面的第四沉孔。第二紧固件组件的第三端可延伸进入第二主体的第四沉孔。
根据本发明的第三方面，提供一种用于组装定子芯部组件的工艺，其包括：提供第一定子芯部模块和第二定子芯部模块，每个定子芯部模块均具有凸出的紧固件组件；将第一定子芯部模块与第二定子芯部模块相邻定位，使得位于第一定子芯部模块上的凸出的紧固件组件嵌入设置在第二定子芯部模块中的沉孔之中；以及将第一定子芯部模块和第二定子芯部模块彼此联接。
该定位可能导致第二定子芯部模块上凸出的紧固件组件嵌入到设置在第一定子芯部模块中的沉孔内。
附图说明
虽然本说明书最后提出了权利要求，权利要求特别指出并清楚地要求保护本发明，但应当相信的是，从以下结合附图的说明中本发明将得到更好的理解，附图中相同的标号表示类似的元件，并且其中：
图1是根据本发明一个方面的定子芯部模块的透视图；
图2是沿图1中的剖面线2-2截取的放大横截面图；
图3是图示两个堆叠的定子芯部模块的横截面图。
具体实施方式
在以下优选实施例的详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且其以说明的方式而不是以限制的方式被示出，其中特定的优选实施例可实践本发明。应当理解的是，也可利用其它实施例，并可进行改变而不脱离本发明的精神和范围。
现在参考图1和2，其示出了根据本发明的多层定子芯部模块1。在所示的实施例中，定子芯部模块1包括多个单独的芯部环2，其被堆叠和对准以分别限定具有第一外表面和第二外表面12和14的主体10。每个芯部环2由圆周排列的有色金属成型板(stamped plates)3如钢板形成。例如，9个板3可被布置并焊接在一起，以形成单个的芯部环2。然而，任何数量的板3可使用任何已知的方法被成形、布置和联接在一起，以创建任何所需直径的单个芯部环2。每个芯部环2构成多层定子芯部模块1中的单个叠层。每个芯部环2的厚度例如可以等于大约0.018英寸。每个芯部环2对准定子芯部模块1的其余芯部环2。如果定子芯部模块1具有6英寸的长度，那么它包含大约333个芯部环2。为便于说明，图1-3中所示出每个定子芯部模块的芯部环2的数量已被减少，并且这些芯部环2的厚度未按比例绘制。
参照图1，定子芯部模块1包括多个第一通孔和第二通孔20和30的对15。每个对15中的第一通孔和第二通孔20和30通常径向上彼此间隔开。此外，通孔20和30的对15围绕主体10周向上间隔开。板3的每个轴向对准的组最好都设置有第一通孔和第二通孔20和30的对15，其中板3的每个轴向对准的组由每个芯部环2的板3限定，该板3轴向上彼此对准。因此，如果环2分别由9个板3形成，那么在主体10中至少设置9个第一通孔和第二通孔20和30的对15。
参照图2，每个第一通孔20包括对应的第一沉孔22，其对准第一通孔20并延伸到主体的第一外表面12。每个第二通孔30包括对应的第二沉孔32，其对准第二通孔30并延伸到主体的第二外表面14。
参照图2，在所示的实施例中，第一紧固件组件40被提供给每个第一通孔20，并且第二紧固件组件50被提供给每个第二通孔30。第一紧固件组件和第二紧固件组件40和50通常平行于定子芯部模块1的中心轴线。
每个第一紧固件组件40分别包括：具有相对的第一螺纹端和第二螺纹端42A和42B的第一环氧玻璃杆42；第一环氧玻璃贝氏垫圈和第二环氧玻璃贝氏垫圈44A和44B；以及第一环氧玻璃螺母和第二环氧玻璃螺母46A和46B。每个第一玻璃杆42被定位在相应的第一通孔20中。相应的第一贝氏垫圈44A被安装在玻璃杆42的第一端42A上，然后第一螺母46A被旋拧到第一端42A上。相应的第二贝氏垫圈44B被安装在玻璃杆42的第二端42B上，第二螺母46B被旋拧到第二端42B上。第一螺母和第二螺母46A和46B被拧紧，使得位于第一贝氏垫圈和第二贝氏垫圈44A和44B之间的芯部环2被夹在一起。如图2所示，第一玻璃杆42的第一端42A延伸超过主体的第二外表面14，而第一玻璃杆42的第二端42B被定位在主体的第一外表面12下相应的第一沉孔22中。
参照图2，每个第二紧固件组件50分别包括：具有相对的第三螺纹端和第四螺纹端52A和52B的第二环氧玻璃杆52；第三环氧玻璃贝氏垫圈和第四环氧玻璃贝氏垫圈55A和55B；以及第三环氧玻璃螺母和第四环氧玻璃螺母56A和56B。每个第二玻璃杆52被定位在相应的第二通孔30中。相应的第三贝氏垫圈54A被安装在玻璃杆52的第三端52A上，然后第三螺母56A被旋拧到第三端52A上。相应的第四贝氏垫圈55B被安装在玻璃杆52的第四端52B上，第四螺母56B被旋拧到第四端52B上。第三螺母和第四螺母56A和56B被拧紧，使得位于第三贝氏垫圈和第四贝氏垫圈54A和54B之间的芯部环2被夹在一起。如图2所示，第二玻璃杆52的第三端52A延伸超过主体的第一外表面12，而第二玻璃杆52的第四端52B被定位在主体的第二外表面14下相应的第二沉孔32中。
如从图2明显可见的，芯部环2的靠近主体第一外表面12的第一组2A不是由第一紧固件组件40夹持，而是由第二紧固件组件50夹持。此外，芯部环2的靠近主体第二外表面14的第二组2B不是由第二紧固件组件50夹持，而是由第一紧固件组件40夹持。第一螺母、第二螺母、第三螺母和第四螺母46A、46B、56A和56B被拧紧到预定值，以在芯部环2之间提供足够的摩擦力来加强定子芯部模块的长度，而无需使用真空压力浸渍结合，即无需使用粘合剂/树脂结合工艺将芯部环2联接在一起。此外，相比树脂结合的定子芯部模块，这种夹持将更顺从地离开定子芯部模块1的外边缘，在组装相邻的定子芯部模块1以形成定子芯部模块组件时，允许适应表面平整度的变化。
按照本发明，定子芯部模块组件200由多个堆叠的定子芯部模块形成。定子芯部组件200可在水平设置的发电机定子框架(未示出)内组装，参见美国专利No.7397163，其全部公开内容在此引入作为参考。在图3中，第一定子芯部模块1和第二定子芯部模块101以层叠关系被示出，其中第一模块1的部件与构成图1和2中的定子芯部模块1的那些相同，因此采用相同的附图标记。虽然图3中未示出，但提供额外的定子芯部模块以形成定子芯部组件200。例如，如果每个定子芯部模块具有六英寸的轴向长度且标准的定子芯部模块组件具有200英寸的轴向长度，则大约33个定子芯部模块将被彼此相邻地堆叠或定位，以形成定子芯部模块组件。参见图1，在定子芯部模块堆叠于定子框架内之后，由高强度钢制成的贯穿螺栓(未示出)通过开口202被安装在每个堆叠的定子芯部模块中，以便完全延伸贯穿每个定子芯部模块。螺母(未示出)被联接到贯穿螺栓的相对螺纹端部上，其大致延伸定子芯部组件200的整个长度，以便将多个定子芯部模块联接在一起以限定定子芯部组件200。
图3中的第二定子芯部模块101包括由多个芯部环2构成的第二主体110。第二主体110包括第三外表面和第四外表面112和114、各自的多个第三通孔和第四通孔120和130的对115以及各自地与第三通孔和第四通孔120和130对准的第三沉孔和第四沉孔122和132。每个对115中的第三通孔和第四通孔120和130通常径向地彼此间隔开。另外，通孔120和130的对115围绕第二主体110周向上间隔开。
参照图3，第三紧固件组件140被提供给每个第三通孔120，第四紧固件组件150被提供给每个第四通孔130。第三紧固件组件和第四紧固件组件140和150大致与第二定子芯部模块101的中心轴线平行。
每个第三紧固件组件140分别包括：具有相对的第五螺纹端和第六螺纹端142A和142B的第三环氧玻璃杆142；第五环氧玻璃贝氏垫圈和第六环氧玻璃贝氏垫圈144A和144B；以及第五环氧玻璃螺母和第六环氧玻璃螺母146A和146B。每个第三玻璃杆142被定位在相应的第三通孔120中。相应的第五贝氏垫圈144A被安装在玻璃杆142的第五端142A上，然后第五螺母146A被旋拧到第五端142A上。相应的第六贝氏垫圈144B被安装在玻璃杆142的第六端142B上，第六螺母146B被旋拧到第六端142B上。第五螺母和第六螺母146A和146B被拧紧，使得位于第五贝氏垫圈和第六贝氏垫圈144A和144B之间的芯部环2被夹在一起。如图3所示，第三玻璃杆142的第五端142A延伸超过第二主体的第四外表面114，而第三玻璃杆142的第六端142B被定位在第二主体的第三外表面112下相应的第三沉孔122中。
参照图3，每个第四紧固件组件150分别包括：具有相对的第七螺纹端和第八螺纹端152A和152B的第四环氧玻璃杆152；第七环氧玻璃贝氏垫圈和第八环氧玻璃贝氏垫圈154A和154B；以及第七环氧玻璃螺母和第八环氧玻璃螺母156A和156B。每个第四玻璃杆152被定位在相应的第四通孔130中。相应的第七贝氏垫圈154A被安装在玻璃杆152的第七端152A上，然后第七螺母156A被旋拧到第七端152A上。相应的第八贝氏垫圈154B被安装在玻璃杆152的第八端152B上，第八螺母156B被旋拧到第八端152B上。第七螺母和第八螺母156A和156B被拧紧，使得位于第七贝氏垫圈和第八贝氏垫圈154A和154B之间的芯部环2被夹在一起。如图3所示，第四玻璃杆152的第七端152A延伸超过主体的第三外表面112，而第四玻璃杆152的第八端152B被定位在主体的第四外表面114下相应的第四沉孔132中。
每个沉孔22、32、122和132的深度大约等于两个螺母的高度(例如，每个螺母可具有的高度＝0.625英寸)、两个贝氏垫圈(例如，每个贝氏垫圈可具有的高度＝0.12英寸)、2倍的(超出螺母的一个玻璃杆螺纹，例如为0.12英寸)以及两个相邻玻璃杆端部之间的间隙距离例如0.12英寸的总和。
沉孔的深度＝[[0.625+0.12+0.12]×2+0.12]
第一定子芯部模块和第二定子芯部模块1和101对准，使得第三紧固件组件的玻璃杆142的第五端142A嵌入在第一定子芯部模块主体10的第一沉孔22中，并与第一紧固件组件的玻璃杆42的第二端42B隔开小的间隙距离，例如为0.12英寸。同样地，第二紧固件组件的玻璃杆52的第三端52A嵌入在第二定子芯部模块主体110的第四沉孔132中，并与第四紧固件组件的玻璃杆152的第八端152B隔开小的间隙距离，例如为0.12英寸。以这种方式，第一定子芯部模块主体10的第一外表面12可接触第二定子芯部模块主体110的第四外表面114，无需第一紧固件组件和第三紧固件组件40和140相互接触或第二紧固件组件和第四紧固件组件50和150相互接触。
虽然已经对本发明的具体实施方式进行了说明和描述，但对本领域技术人员来说显而易见的是，可做出各种其它的改变和修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，意在使落入本发明范围内的所有这样的改变和修改涵盖在所附的权利要求中。

Claims (19)

1.一种定子芯部模块，包括：
具有多个芯部环的主体，所述主体包括：
第一外表面和第二外表面；
位于所述主体的第一位置处的第一通孔；
与所述第一通孔对准并延伸到所述主体的所述外表面的第一沉孔；
位于所述主体的第二位置处的第二通孔；
与所述第二通孔对准并延伸到所述主体的第二外表面的第二沉孔；
具有第一端和相对的第二端的第一紧固件组件，所述第一组件延伸贯穿所述第一通孔，使得所述第一组件的第一端延伸超出所述主体的第二外表面，并且所述第二端被定位在所述主体的第一外表面下方；以及
延伸贯穿所述主体中的所述第二通孔的第二紧固件组件。
2.如权利要求1所述的定子芯部模块，其中，所述第二紧固件组件包括第三端和相对的第四端，所述第二组件延伸贯穿所述第二通孔，使得所述第二组件的第三端延伸超出所述主体的第一外表面，并且所述第二组件的第四端被定位在所述主体的第二外表面下方。
3.如权利要求1所述的定子芯部模块，其中，所述第一紧固件组件包括环氧玻璃硬件。
4.如权利要求3所述的定子芯部模块，其中，所述环氧玻璃硬件包括：带螺纹的环氧玻璃杆，所述带螺纹的环氧玻璃杆具有限定所述第一紧固件组件第一端和第二端的第一端和第二端；位于所述玻璃杆的第一端处的第一环氧玻璃螺母；以及位于所述玻璃杆的第二端处的第二环氧玻璃螺母。
5.如权利要求4所述的定子芯部模块，其中，所述环氧玻璃硬件进一步包括：位于所述玻璃杆的第一端处的第一环氧玻璃贝氏垫圈；以及位于所述玻璃杆的第二端处的第二环氧玻璃贝氏垫圈。
6.如权利要求1所述的定子芯部模块，其中，所述第一紧固件组件的第二端位于所述第一沉孔内。
7.一种定子芯部组件，包括：
第一定子芯部模块，包括：
具有多个第一芯部环的第一主体，所述第一主体包括第一外表面和第二外表面、位于所述第一主体中的第一通孔和第二通孔、分别与所述第一通孔和第二通孔对准的第一沉孔和第二沉孔、具有第一端和相对的第二端的第一紧固件组件、具有第三端和相对的第四端的第二紧固件组件，所述第一紧固件组件和第二紧固件组件分别延伸通过所述第一通孔和第二通孔；
第二定子芯部模块，包括：
具有多个第二芯部环的第二主体，所述第二主体包括第三外表面和第四外表面、位于所述第二主体中的第三通孔、与所述第三通孔对准并延伸到所述第三外表面的第三沉孔、具有第五端和相对的第六端的第三紧固件组件，所述第三紧固件组件延伸贯穿所述第三通孔；
其中，所述第一定子芯部模块和二定子芯部模块对准，使得所述第三紧固件组件的所述第五端嵌入所述第一主体中的所述第一沉孔之中。
8.如权利要求7所述的定子芯部组件，其中，所述第一沉孔延伸到所述第一主体的所述第一外表面，并且所述第二沉孔延伸到所述第一主体的所述第二外表面。
9.如权利要求8所述的定子芯部组件，其中，所述第一紧固件组件的所述第一端延伸在所述第一主体的所述第二外表面上，并且所述第一紧固件组件的所述第二端被定位在所述第一主体中的所述第一沉孔之中。
10.如权利要求9所述的定子芯部组件，其中，所述第三紧固件组件的所述第五端延伸超出所述第二主体的所述第四外表面，并且所述第三紧固件组件的所述第六端被定位在所述第二主体的所述第三外表面下方。
11.如权利要求10所述的定子芯部组件，其中，所述第二紧固件组件的所述第三端延伸超出所述第一主体的所述第一外表面，并且所述第二紧固件的所述第四端被定位在所述第一主体中的所述第二沉孔之中。
12.如权利要求11所述的定子芯部组件，其中，所述第二主体进一步包括第四通孔以及与所述第四通孔对准并延伸到所述第二主体的所述第四外表面的第四沉孔，所述第二紧固件组件的所述第三端延伸进入所述第二主体的所述第四沉孔中。
13.如权利要求7所述的定子芯部组件，其中，所述第一紧固件组件包括环氧玻璃硬件。
14.如权利要求13所述的定子芯部组件，其中，所述环氧玻璃硬件包括：带螺纹的环氧玻璃杆，所述带螺纹的环氧玻璃杆具有限定所述第一紧固件组件第一端和第二端的第一端和第二端；位于所述玻璃杆的第一端处的第一环氧玻璃螺母；以及位于所述玻璃杆的第二端处的第二环氧玻璃螺母。
15.如权利要求14所述的定子芯部组件，其中，所述环氧玻璃硬件进一步包括：位于所述玻璃杆的第一端处的第一环氧玻璃贝氏垫圈；以及位于所述玻璃杆的第二端处的第二环氧玻璃贝氏垫圈。
16.一种用于组装定子芯部组件的工艺，包括：
提供第一定子芯部模块和第二定子芯部模块，每个定子芯部模块均具有凸出的紧固件组件；
将所述第一定子芯部模块与所述第二定子芯部模块相邻定位，使得位于所述第一定子芯部模块上的所述凸出的紧固件组件嵌入设置在所述第二定子芯部模块中的沉孔之中；以及
将所述第一定子芯部模块和第二定子芯部模块彼此联接。
17.如权利要求16所述的工艺，其中，所述定位导致位于所述第二定子芯部模块上的所述凸出的紧固件组件嵌入设置在所述第一定子芯部模块中的沉孔内。
18.如权利要求16所述的工艺，其中，所述第一定子芯部模块包括第一主体，所述第一主体包括多个未通过真空压力浸渍而联接在一起的第一芯部环。
19.如权利要求16所述的工艺，其中，所述第一定子芯部模块包括第一主体，所述第一主体包括多个未通过附接结合而联接在一起的第一芯部环。
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