CN104734379A - 环状定子芯框体附接技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环状定子芯框体附接技术。公开了一种技术来将作为定子芯的一部分的一组定子组固定至与发电机框体相关联的构造栓。该技术包括使用单个楔子组来将一组定子组固定至每个构造栓。每个楔子组包括：固体填隙片，其定位在定子组中的切口的一侧的沟槽内；和构造栓填隙片，其具有匹配于构造栓的形状构成的凸状部分，其接受构造栓。楔子构件被迫使进入填隙片之间，以将这组定子组固定至构造栓。

Description

环状定子芯框体附接技术
技术领域
本发明总体上涉及用于将一组定子芯板安装至与高动力发电机的内部框体相关联的构造栓，并且更特别地涉及用于将定子板组安装至与高电压发电机的内部框体相关联的构造栓，其中所述技术采用单个楔子组，其定位在定子组中的每个安装槽内，并且设置在位于槽内的每个构造栓的一侧。
背景技术
用于生成作为动力源的电力的高电压发电机是本领域中众所周知的。发电站可以包括燃气涡轮发动机，其使轴旋转，方法是通过在燃烧室中燃烧燃料和空气，以生成工作流体，其膨胀经过发生旋转的叶片，并且进而使轴旋转。这种发动机的轴联接至高电压发电机的输入轴，其安装至具有线圈的特殊构造的转子。提供在转子线圈中的电流围绕线圈生成磁通，并且随着转子旋转，磁通与封闭转子的定子芯中的绕组相互作用。定子芯绕组可以包括互连的定子杆，其具有特殊的构造，以减小芯中的涡电流，其否则将生成显著的热量，并且可能损坏各种发电机部件。
用于高电压发电机的定子芯通常是比如铁或钢等相对较薄的含铁材料的数千个层叠体的堆叠组件。每个层叠体的形成方式是：通过构造多个饼形板状部分，比如九个部分，以形成层叠板环，其中每个部分由一片含铁材料冲压而成。多个这些层叠板环然后在固定装置内堆叠在彼此之上，其中它们被压在一起。被压在一起的一组层叠板环被设置在真空室中，其中树脂用于将环固定在一起，并且其中树脂在加热炉被固化。板环的所得层叠体形成单个单元，其常常被称为定子组或定子环。定子组然后被组装在一起，以在发电机框体中形成定子芯，方法是将每个定子组滑动到围绕框体的内孔沿周向设置的多个构造栓或构建栓上。一旦所有定子组都安装在发电机框体内后，使一系列贯通栓延伸穿过定子组中的对齐的开口，这用于将定子组压在一起以形成最终的定子芯。美国专利No. 5,875,540，其被授予Sargeant等人、转让给本发明的受让人并通过引用并入本文，提供了对上述定子芯组装过程的更详细论述。
在一个定子芯组装操作中，定子组被滑动到构造栓上，并由围绕定子组沿周向设置的一系列切口支承，其中在构造栓的每侧使用相对的楔子组将多个定子组比如四个或五个定子组固定至构造栓。每个楔子组包括相对的外部填隙构件和内部楔子构件，其中楔子构件被迫使进入填隙构件之间，以将定子组牢固地保持于构造栓。典型的定子芯可以具有18个构造栓，因此在组装期间需要36个楔子组来将一组的四个或五个定子组固定至构造栓，其中定子芯可以包括30-35个定子组，并且具有大约200英寸的长度。
由于定子芯的组装尺寸，高电压发电机的定子芯的组装过程有时在发电机的最终安装地点进行。由于发电机的尺寸以及必需的空间要求，在最终安装地点组装发电机需要紧密的日程安排控制和工序。为每组定子组设置36个楔子组(其中数组定子组构成定子芯)是劳动密集型的并且需要大量时间。在定子芯的组装期间发生的任何未预见的延迟或其它问题都将影响整个组装安排，这对成本有显著效果。
发明内容
依据本发明的教导，公开了一种技术来将作为定子芯的一部分的一组定子组固定至与发电机框体相关联的构造栓。该技术包括使用单个楔子组来将一组定子组固定至每个构造栓。每个楔子组包括：固体填隙片，其定位在定子组中的切口的一侧的沟槽内；和构造栓填隙片，其具有匹配于构造栓的形状构成的凸状部分，其接受构造栓。楔子构件被迫使进入填隙片之间，以将这组定子组固定至构造栓。
从以下描述和所附权利要求书中，结合附图理解，本发明的附加特征将变得清楚明了。
附图说明
图1是用于高电压发电机的定子芯的剖切透视图；
图2是包括多个层叠板的定子组的等距视图；
图3是示出了正安装至发电机框体的定子组的前等距视图；
图4是公知定子组的一部分的剖切前视图，示出了用于将定子组固定至构造栓的位于在组切口内的一对楔子组；并且
图5是定子组的一部分的剖切前视图，示出了用于将定子组固定至构造栓的位于在组切口内的单个楔子组。
具体实施方式
以下对涉及用于在高电压发电机框体中对每个栓使用单个楔子组将一组定子组固定至构造栓的本发明的实施例的论述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在限制本发明或其应用或用途。
图1是用于高电压发电机的定子芯10的剖切透视图，其中芯10被示为与发电机的内部框体分离。定子芯10包括多个堆叠的定子组14，其中与定子芯10分离的定子组14之一的透视图在图2中示出。端部单元12安装至这堆定子组14的每个端部，其中端部单元12和定子组14限定出内孔26，在其中以本领域技术人员充分理解的方式设置有转子(未示出)。
定子组14中的每个是数个层叠板环16的组件，每个板环由多个饼形板状部分18形成，以通过例如以上论述的方式形成定子组14。定子组14中的每个包括一系列沿周向设置的切口20，其在定子芯10的组装期间接受构造栓22，如以下将更详细地论述的。定子组14中的每个还包括多个孔24，其中用于所有定子组14的孔24彼此对齐，以接受贯通栓28，其将定子组14压缩并保持在一起以形成定子芯10。此外，构成定子组14的板状部分18被冲压以限定出一系列定子芯齿30，其限定出槽32，在其中作为定子芯10的一部分设置有定子绕组(未示出)。
图3是包括内孔42的发电机框体40的前等距视图，示出了定子芯10是如何组装的。构造栓22围绕孔42定位，并安装至环形肋条44，其中栓22在组件过程中定位在定子组14中的切口20内。组装期间，使用适当设备和机器(未示出)的工人将使定子组14中的切口20对齐并滑动到构造栓22上，从孔42的一个端部到孔42的另一端部。一旦一组预定的例如四个或五个定子组14已经插入孔42中并定位成彼此相邻后，使用多个楔子组来将这组定子组14固定至构造栓22，使得多组定子组14中的每组由独立的楔子组固定至栓22。
图4是包括上述类型的板环64的公知定子组60的一部分的剖切前视图，其中与以上论述类似的元件由相同的附图标记表示。定子组60包括一系列沿周向设置的切口62，其在发电机的组装期间接受构造栓22。两个楔子组66和68设置在每个切口62内处于特定构造栓22的两侧，并用于将一组定子组60固定至构造栓22。每个楔子组66和68包括：固体填隙片72，其定位在形成于切口62的一侧的凸起部分80中的沟槽74内；和构造栓填隙片76，其具有相对于构造栓22的形状配置的凸状部分，并定位在切口62的相对侧。锥形的楔子构件78定位在填隙片72和76之间，并在手动固定操作中被迫使进入填隙片72和76之间，所述手动固定操作使楔子组66和68抵靠构造栓22的两侧紧固。通过在数个沿周向设置的栓22中的每个的各切口62中设置两个楔子组66和68，安装至栓22的一组定子组60得以紧紧地固定于此。
如以上论述的，每个层叠板环16由一系列薄含铁板状部分18形成，它们在金属成型过程中被冲压为具有所需形状，其中每个部分18包括适当数量的外部切口和内定子杆槽。在用于提供每个板状部分18的冲压过程期间，冲压模具被构造成使得冲压件包括适当成形的切口以接受楔子组。根据本发明，该冲压过程被改变，以使切口成形为使得切口的一侧具有接受楔子组的固体填隙片的沟槽，而切口的相对侧具有与构造栓的形状匹配的凸状形状。
图5是具有新切口设计的定子组90的剖切前视图，其中与定子组60类似的元件由相同的附图标记表示。特别地，每个板状部分18包括切口92，其具有相对的侧，其中一侧形成为具有接受楔子组68的固体填隙片72的沟槽74，而另一侧形成为具有与构造栓22的形状匹配的凸状部分94。因为楔子组之一被去除，所以切口92的宽度窄于切口62的宽度，其由凸起部分96示出。因此，每个切口92仅需单个楔子组来将一组定子组90固定至构造栓22，这导致用于组装发电机的楔子组的数量减半。
通过减少安装所需的楔子组的数量，组装定子芯10所需的劳动量得到显著地的减少。此外，通过缩小迄今为止需要用来支承两个楔子组的板状部分18中的切口92的尺寸，板组90中的含铁材料的含量增加，其增加定子芯10的磁性能以及发电机的性能。此外，在每个切口需要两个楔子组的公知设计中，用于设置两个楔子组的安装过程可能是复杂的，因为构造栓22通常是不均匀的，其中楔子组并非总是以所需方式装入。因为本发明仅对于每组定子组90在构造栓22的一侧采用单个楔子组，所以更容易地解决构造栓22的错位问题。
前述论述仅仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员从这种论述以及从附图和权利要求书中将轻易地意识到：可以在其中进行各种改变、修改以及变型，而不背离如在后附权利要求书中限定出的本发明的范围。

Claims (17)

1. 一种发电机，包括：
框体，其包括孔和多个沿周向设置的构造栓，所述构造栓围绕所述孔安装并在所述孔内延伸；
限定出定子芯的多个堆叠的定子组，每个定子组包括围绕所述定子组的外周缘的多个沿周向设置的切口，其与其它定子组中的切口对齐，并形成沿所述定子芯的长度延伸的槽，每个切口包括相对的侧壁，其中所述侧壁之一成形为以匹配接合方式与所述构造栓匹配，并且另一侧壁包括沟槽；和
多个楔子组，用于将所述定子组安装至所述构造栓，每个楔子组包括被构造成定位在所述沟槽内的固体填隙片以及具有与所述构造栓匹配的成形部分的构造栓填隙片，所述楔子组进一步包括楔子件，所述楔子件定位在所述填隙片之间，并迫使所述填隙片分开以将所述定子组固定至所述构造栓，其中在每个切口内设置单个楔子组。
2. 根据权利要求1所述的发电机，其中，每个楔子组将四个或五个定子组固定至所述构造栓。
3. 根据权利要求1所述的发电机，其中，所述定子组由一系列堆叠的环形成，其中每个环包括多个环部。
4. 根据权利要求3所述的发电机，其中，所述环部由含铁板冲压而成。
5. 根据权利要求4所述的发电机，其中，所述含铁板是钢板。
6. 根据权利要求1所述的发电机，其中，所述多个沿周向设置的构造栓是十八个构造栓。
7. 根据权利要求1所述的发电机，其中，每个定子组包括内孔，所述内孔限定出定子齿和定子槽，用于接受定子绕组。
8. 根据权利要求1所述的发电机，其中，每个定子组包括邻近所述切口的凸起部分。
9. 根据权利要求1所述的发电机，其中，所述发电机是被构造成联接至燃气涡轮发动机的高电压发电机。
10. 根据权利要求1所述的发电机，其中，所述发电机包括30到35个定子组。
11. 一种用于发电机的定子板，所述定子板包括围绕所述定子板的外周缘的多个沿周向设置的切口，每个切口包括相对的侧壁，其中所述侧壁之一成形为与圆柱形构造栓匹配，而另一侧壁包括矩形沟槽。
12. 根据权利要求11所述的定子板，其中，所述沟槽被构造成接受与楔子组相关联的固体填隙片，所述楔子组将所述定子板固定至所述构造栓。
13. 一种高电压发电机，包括：
框体，其包括孔和多个沿周向设置的构造栓，所述构造栓围绕所述孔安装并在所述孔内延伸；
限定出定子芯的多个堆叠的定子组，所述定子组由一系列堆叠的环形成，其中每个环包括多个环部，其中所述环部由含铁板冲压而成，每个定子组包括围绕所述定子组的外周缘的多个沿周向设置的切口，其与其它定子组中的切口对齐，并形成沿所述定子芯的长度延伸的槽，每个切口包括相对的侧壁，其中所述侧壁之一成形为以匹配接合方式与所述构造栓匹配，并且另一侧壁包括沟槽，其中每个定子组包括邻近所述切口的凸起部分；和
多个楔子组，用于将所述定子组安装至所述构造栓，每个楔子组包括被构造成定位在所述沟槽内的固体填隙片以及具有与所述构造栓匹配的成形部分的构造栓填隙片，所述楔子组进一步包括楔子件，所述楔子件定位在所述填隙片之间，并迫使所述填隙片分开以将所述定子组固定至所述构造栓，其中在每个切口内设置单个楔子组。
14. 根据权利要求13所述的发电机，其中，每个楔子组将四个或五个定子组固定至所述构造栓。
15. 根据权利要求13所述的发电机，其中，所述多个沿周向设置的构造栓是十八个构造栓。
16. 根据权利要求13所述的发电机，其中，每个定子组包括内孔，所述内孔限定出定子齿和定子槽，用于接受定子绕组。
17. 根据权利要求13所述的发电机，其中，所述发电机包括30到35个定子组。
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