CN105449886A - 用于定子芯的压缩带垫片组件、相关定子以及发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小定子芯的振动的垫片组件。定子芯可以包括联接至定位筋的燕尾并且由间隔块间隔开的多个层板。垫片组件可以包括从第一端部延伸至第二端部的细长形本体，第一端部包括构造成联接至定位筋的燕尾的燕尾槽，第二端部径向地延伸相邻的间隔块的至少基本整个长度。本发明还提供一种包括垫片组件的定子和相关发电机。
Description
技术领域
本发明大致涉及发电机定子芯，并且更具体地涉及用于定子芯的压缩带垫片组件(compressionbandshimpack)以及相关的定子和发电机。
背景技术
发电机通常采用转子和定子的组合以将旋转能转换成电能。定子大致包括具有堆叠在环形框架内的多个层板的定子芯。在某些发电机布置中，多个周向间隔的定位筋与环形框架的纵向轴线对准并且联接至环形框架。每个定位筋内的燕尾围绕定子芯片段的周缘与相应的燕尾槽对准，以将芯紧固至环形框架。由于燕尾和槽之间的紧密度容限，框架被大致精确地加工成恰当地定位燕尾。但是，由于发电机所产生的操作振动，因此在其使用寿命期间保持定子芯与刚性安装的发电机的环形框架之间的刚性连接是一种挑战。提供刚性连接的一种途径是在定子芯层板之间采用垫片组件，环形框架的扇片板在定子芯层板处连接至定位筋。
发明内容
本发明的第一方面提供一种用于发电机的定子，定子包括：定子框架，其包括扇片板(sectionplate)和连接至扇片板的多个定位筋(keybars)，每个定位筋包括燕尾；用于径向地压缩定位筋的压缩带，压缩带围绕多个定位筋靠近扇片板延伸；定子芯，其包括联接至多个定位筋的多个层板；以及压缩带垫片组件，其定位在多个层板中的一对之间并且轴向地靠近压缩带，用于轴向地压缩多个层板。
本发明的定子还包括位于多个层板的所述一对层板之间的间隔块，所述压缩带垫片组件具有大于所述间隔块的轴向尺寸的轴向尺寸。
定子还包括靠近所述扇片板定位的扇片板垫片组件。所述压缩带垫片组件具有大于所述扇片板垫片组件的长度。
所述压缩带垫片组件包括一对相对侧面，所述一对相对侧面构造成形成每个相对侧面与相邻的间隔块之间的通风空间。其中，每个层板包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第一燕尾槽，以及其中，所述压缩带垫片组件包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第二燕尾槽，以及其中，所述第二燕尾槽具有小于所述第一燕尾槽的横截面积的横截面积。所述压缩带垫片组件包括细长形本体，所述细长形本体从包括所述第二燕尾槽的第一端部延伸至第二端部，第二端部径向地延伸设于一对所述多个层板之间的相邻的间隔块的至少基本整个长度。
所述压缩带垫片组件径向地定位在所述压缩带内，且包括多个层板。
所述压缩带包括：第一压缩带，所述第一压缩带围绕邻近所述扇片板的第一轴向侧面的多个定位筋延伸，用于径向地压缩所述定位筋，以及第二压缩带，所述第二压缩带围绕邻近所述扇片板的相对的第二轴向侧面的多个定位筋延伸，用于径向地压缩所述定位筋；以及其中，所述压缩带垫片组件包括：第一压缩带垫片组件，所述第一压缩带垫片组件径向地定位在所述第一压缩带内，以及第二压缩带垫片组件，所述第二压缩带垫片组件径向地定位在所述第二压缩带内。每个压缩带垫片组件与最靠近所述扇片板的相应的第一压缩带和第二压缩带的轴向端部径向地对准。
本发明的第二方面提供一种用于定子芯的垫片组件，定子芯包括联接至定位筋的燕尾并通过间隔块间隔开的多个层板，垫片组件包括：从第一端部延伸至第二端部的细长形本体，所述第一端部包括构造成联接至定位筋的燕尾的燕尾槽，所述第二端部径向地延伸相邻的间隔块的至少基本整个长度。
所述垫片组件具有大于所述间隔块的轴向尺寸的轴向尺寸。所述本体成形为基本三角形。所述垫片组件包括一对相对侧面，所述一对相对侧面构造成形成每个相对侧面与相邻的间隔块之间的通风空间。
本发明的第三方面提供一种发电机，其包括：具有旋转轴线的转子；围绕转子布置的定子，所述定子包括：定子框架，其包括扇片板和连接至扇片板的多个定位筋，每个定位筋包括燕尾；用于径向地压缩定位筋的压缩带，压缩带围绕多个定位筋靠近扇片板延伸；定子芯，其包括联接至多个定位筋的多个层板；以及压缩带垫片组件，具定位在多个层板中的一对之间并且轴向地靠近压缩带，用于轴向地压缩多个层板。
本发明的发电机还包括位于所述多个层板中的所述一对层板之间的间隔块，并且其中所述压缩带垫片组件具有大于所述间隔块的轴向尺寸的轴向尺寸。
所述发电机进一步包括靠近所述扇片板定位的扇片板垫片组件，并且其中所述压缩带垫片组件具有大于所述扇片板垫片组件的长度。每个层板包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第一燕尾槽，以及其中，所述压缩带垫片组件包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第二燕尾槽，以及其中，所述第二燕尾槽具有小于所述第一燕尾槽的横截面积的横截面积。所述压缩带垫片组件包括细长形本体，所述细长形本体从包括所述第二燕尾槽的第一端部延伸至第二端部，第二端部径向地延伸在一对所述多个层板之间的相邻的间隔块的至少基本整个长度。
本发明的例示方面布置成解决本说明书中描述的问题和/或未讨论的其他问题。
附图说明
通过结合描绘本发明的各个实施例的附图所作出的对本发明的各个方面的以下详细说明将更加容易地理解本发明的这些以及其他特征，在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的包括定子的发电机的简化的横截面侧视图。
图2示出根据本发明的实施例的图1的发电机的定子框架的剖切的透视图。
图3示出根据本发明的实施例的包括压缩带垫片组件的定子的一部分的放大的透视图。
图4示出根据本发明的实施例的包括垫片组件的定子的一部分的示意图。
图5示出根据本发明的实施例的包括间隔块和垫片组件的定子芯层板的一部分的侧视图。
图6示出根据本发明的实施例的位于垫片组件和定子芯层板的燕尾槽中的定位筋的一部分的横截面视图。
注意到，本发明的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本发明的典型的方面，因此不应被视为限制本发明的范围。在附图中，相同的附图标记在附图中代表相同的元件。
具体实施方式
如上所述，本发明提供一种用于定子芯的垫片组件以及相关的定子和发电机。
参照附图，图1示出发电机100的简化的横截面侧视图，发电机100可以在例如联合循环发电系统或各种其他发电系统中用作发电机。图2示出可被用于图1中的发电机100中的定子框架110的剖切透视图。如图1所示，发电机100包括定子框架110、转子112和围绕转子112布置的定子116，转子112包括具有旋转轴线RA的轴114。轴114可以通过例如燃气涡轮机、蒸汽涡轮机、风力涡轮机、水轮机、内燃机或构造成提供旋转输出的任何其他适当的装置驱动以围绕旋转轴线旋转。轴114联接至基本圆柱形转子112，基本圆柱形转子112可以包括围绕磁芯的导线绕组。转子112布置在定子116内，定子116构造成提供静止磁场。按照所理解的，定子114内的转子112的旋转可以在导线绕组内产生电流，由此从发电机100产生电力输出。
定子116，包括其定子芯122，基本刚性地支承在定子框架110内，定子框架110包括扇片板124和连接至定子框架110的多个定位筋126。如图1和图2所示，定子框架110可以包括包围框架的其余部分的壳体120。如图2中最佳地示出的，扇片板124是径向地延伸并且沿着定子框架110的长度在轴线方向X上基本相等地间隔开的环形支承件或中空圆盘形板。如图所示，定子框架110包括九个扇片板124。在可替代的构造中，框架110可以包括更多或更少的扇片板124，比如，举例说，3个、5个、7个、10个、15个、20个或更多扇片板124。
还如图2所示，定位筋126固定地联接至扇片板124并且相对于旋转轴线X轴向地延伸。定位筋126可以利用例如焊接、螺栓或其他已知的联接系统固定地联接。在大多数情况下，定位筋126围绕定子框架110的周缘相等地间隔。参照图6，作为普遍形式，每个定位筋126包括用于联接至扇片板124的安装部分128和用于与定子芯122的多个定子芯层板132(图1)联接的燕尾130(图6)。
如图3所示，定子116可以包括定子芯122。定子芯122可以包括堆叠在一起以形成芯的多个层板132。层板组可被称为芯节段。每个层板132包括当堆叠用于联接至定位筋126时对准的周向地间隔开的燕尾槽134(图6中的虚线)。更具体地，每个燕尾槽134(图6)可被构造成与每个定位筋126的燕尾130(图6)联锁，在对应于燕尾槽134(图6)的位置处将定位筋126紧固至层板132。可替代实施例可以包括更多或更少的定位筋126，比如5个、10个、20个、25个、30个、35个或更多的定位筋126。如本领域所理解的以及如图5中最佳地示出的，层板132的组可以通过(内部)间隔块136轴向地间隔开，间隔块136在层板132之间产生径向地延伸的通风孔(vents)138。一些间隔块136从层板132的径向外缘146延伸至层板132中的定子绕组槽148，其他间隔块139从层板132的径向外缘146延伸至层板132的内径向边缘147。
参照图1-4，定子116还可以包括用于径向地压缩定位筋126的压缩带140。压缩带140还可以称为环组件。如图所示，压缩带140邻近扇片板124围绕定位筋126延伸。例如，如图2所示，压缩带140可以定位在每对扇片板124之间。在操作中，压缩带140张紧成压缩定位筋126以加强与定子框架110的其余部分的连接，并且减小振动。
如图3和图4所示，定子116还可以选择性地包括靠近扇片板124定位的扇片板垫片组件142。虽然示出两个扇片板垫片组件142，但是可以采用零个、一个或两个以上的扇片板垫片组件。扇片板垫片组件142可以包括例如由与层板132相似的材料制成的多个层板(未作标记)，层板132一般为钢，但也可以是其他材料。如本领域所理解的，扇片板垫片组件144可以放置在一对定子芯层板132之间，以在扇片板124附近轴向地压缩层板132，从而减少振动以及加强与扇片板124的连接。然而，垫片组件142仅针对存在扇片板124的位置的振动。从结构上说，如图5中虚线所示，扇片板垫片组件142延伸这些间隔块136的径向距离的大约一半，这些间隔块136从层板132的径向外缘146延伸至层板132中的定子绕组槽148。间隔块136可以与定子绕组槽148径向地对准。根据所理解的，定子绕组槽148容纳形成定子116的一部分的导线。如本说明书中所述，其他间隔块139可以从定子绕组槽148之间的层板132的径向外缘146延伸至层板132的内径向边缘147。如图5所示，扇片板垫片组件142仅代替间隔块139的一部分。因此，扇片板垫片组件142一般为基本的梯形形状。扇片板垫片组件142可具有大于间隔块136、139的轴向尺寸的轴向尺寸(进入图5的页面内/到图5的页面之外)，以便在将扇片板垫片组件142以例如为端部夹紧系统的已知方式轴向地夹紧在一起时形成施加于层板132上的轴向压力。垫片组件142与定位筋126之间的紧密度容限提供定子芯122与定子框架110之间的连接刚性。
根据本发明的实施例，定子116可以包括压缩带垫片组件150，压缩带垫片组件150定位在多个层板132中的一对之间并且径向地定位在压缩带140内，用于轴向地压缩多个层板132，即靠近压缩带140。压缩带垫片组件150因此减轻了压缩带140处的振动，提供额外的连接刚度和沿着定子116径向地减小的振动。如图5中最佳地示出的，与扇片板垫片组件142相比，压缩带垫片组件150包括从第一端部154延伸至第二端部158的细长形本体152，第一端部154包括构造成联接至定位筋126的燕尾130(图6)的燕尾槽156(见图6)，第二端部158径向地延伸相邻的间隔块136的基本整个长度，即，差不多延伸至与定子绕组槽148相同的半径的点处。因此，压缩带垫片组件150可以是基本三角形形状。另外，如能够在图5中观察到的，压缩带垫片组件150可以具有大于扇片板垫片组件142的长度。尽管已经示出特别的长度，可以理解的是，压缩带垫片组件150可以比所示的更短或更长，并且还可以短于或等于扇片板垫片组件142的长度。在任何情况下，压缩带垫片组件150具有大于间隔块136、139的轴向尺寸的轴向尺寸(进入图5的页面内/到图5的页面之外)，以便在压缩带垫片组件150以已知方式被轴向地夹紧在一起时形成施加在层板132上的轴向压力。压缩带垫片组件150可以由多个层板制成，层板例如由与一般为钢的层板132相似的材料制成。组件150中的层板的数量可以由间隔块136的长度决定。还如图5所示，压缩带垫片组件150包括一对相对侧面160、162，相对侧面160、162构造成形成每个相对侧面160、162与相邻的间隔块136之间的通风空间164(如在两侧所示出的)。这样，压缩带垫片组件150的使用并未阻碍通常由间隔块136、139所提供的通风。
参照图4，压缩带垫片组件150被放置成尽可能地靠近扇片板124，压缩带140被放置成接近压缩带垫片组件150。在一个实施例中，一个或更多个压缩带垫片组件150B可以与相应的压缩带140B的轴向端部170径向地对准。但是，这并非是必须的，压缩带垫片组件，例如150A，可以径向定位在例如为140A的压缩带内的任何位置。在所示出的例子中，第一压缩带140A邻近扇片板124的第一轴向侧面A围绕定位筋126延伸，第二压缩带140B邻近扇片板124的相对的第二轴向侧面B围绕定位筋126延伸。在这种情况下，第一压缩带垫片组件150A可以径向地定位在第一压缩带140A内，第二压缩带垫片组件150B可以径向地定位在第二压缩带140B内。压缩带垫片组件150A、150B可以相对于相应的压缩带140A、140B定位在基本相似的相对位置中，以便平衡围绕扇片板124的轴向压缩。例如，压缩带垫片组件150A、150B可以分别与相应的压缩带140A、140B的轴向端部170径向地对准，即最靠近扇片板124，这可以提供围绕扇片板124的平衡的轴向压缩(在这种情况下组件150A将比所示出更加靠右)。但是，如图所示，并非在所有情况下需要相似的定位。
参照图6，如本说明书中所述，每个定子芯层板132包括形成在其中的燕尾槽134，用于接合多个定位筋126中的一个，即其燕尾130。另外，如本说明书中所述，压缩带垫片组件150包括形成在其中的燕尾槽156，用于接合多个定位筋中的一个(燕尾130)。另外，为了为定子116提供额外的振动衰减和/或刚度，压缩带垫片组件150的燕尾槽156具有小于定子芯层板132的燕尾槽134的横截面积的横截面积。在一个例子中，燕尾槽156与燕尾130的间隙Ccbsp可以大大地小于层板132的燕尾槽134的间隙Clam，例如为间隙Clam的大约15％。例如，间隙Ccbsp可以为大约0.005厘米(cm)，间隙Clam可以为大约0.03cm。根据定子116的尺寸，其他间隙也是可能的。
在操作中，当张紧压缩带140时，压缩带140相对于压缩带垫片组件150径向地向内按压定位筋126，并且在垫片组件与定位筋之间建立更加刚性的连接。当压缩带垫片组件150通过一定压力保持在定子芯122内部以及定位筋126联接至扇片板124上时，这种布置还在定子芯122与定子框架110(即，扇片板124等)之间得到更加刚性即更少振动的连接。利用压缩带垫片组件150和压缩带140的这种方案建立了受控制的连接刚度，并且在发电机100的使用寿命期间辅助保持上述刚度。
本说明书中使用的术语的目的仅在于描述具体实施例，而非旨在限制本发明。如本说明书中所使用的，单数形式“一种”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中明确作出相反的表示。将会进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时指定为所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。
所有装置或步骤的对应的结构、材料、作用及其等同物加上以下权利要求中的功能元件旨在包括用于与如所具体要求保护的其他所请求保护的元件结合的执行功能的任何结构、材料或作用。本发明的说明书已被提供用于例示和说明目的，而非旨在穷举或局限于所公开形式的公开内容。在不脱离本发明的范围和精神的情况下本领域技术人员将容易想到许多变型和修改。实施例被选择和说明以便最佳地解释本发明的原理和实际应用，以及使得本领域技术人员能够理解用于具有如适用于所预期的具体应用的各种变型的各种实施例的。
Claims (10)
1.一种用于发电机的定子，所述定子包括：
定子框架，所述定子框架包括扇片板和连接至所述扇片板的多个定位筋，每个定位筋包括燕尾；
用于径向地压缩所述定位筋的压缩带，所述压缩带靠近所述扇片板围绕所述多个定位筋延伸；
定子芯，所述定子芯包括联接至所述多个定位筋的多个层板；以及
压缩带垫片组件，所述压缩带垫片组件定位在所述多个层板中的一对之间并且轴向地靠近所述压缩带，用于轴向地压缩所述多个层板。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，还包括位于多个层板的所述一对层板之间的间隔块，所述压缩带垫片组件具有大于所述间隔块的轴向尺寸的轴向尺寸。
3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，还包括靠近所述扇片板定位的扇片板垫片组件；其中，所述压缩带垫片组件具有大于所述扇片板垫片组件的长度。
4.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述压缩带垫片组件包括一对相对侧面，所述一对相对侧面构造成形成每个相对侧面与相邻的间隔块之间的通风空间；每个层板包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第一燕尾槽，并且其中，所述压缩带垫片组件包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第二燕尾槽，以及其中，所述第二燕尾槽具有小于所述第一燕尾槽的横截面积的横截面积；其中，所述压缩带垫片组件包括细长形本体，所述细长形本体从包括所述第二燕尾槽的第一端部延伸至第二端部，第二端部径向地延伸设于一对所述多个层板之间的相邻的间隔块的至少基本整个长度。
5.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述压缩带垫片组件径向地定位在所述压缩带内；所述压缩带垫片组件包括多个层板；其中，所述压缩带包括：
第一压缩带，所述第一压缩带围绕邻近所述扇片板的第一轴向侧面的多个定位筋延伸，用于径向地压缩所述定位筋，以及
第二压缩带，所述第二压缩带围绕邻近所述扇片板的相对的第二轴向侧面的多个定位筋延伸，用于径向地压缩所述定位筋；以及
其中，所述压缩带垫片组件包括：
第一压缩带垫片组件，所述第一压缩带垫片组件径向地定位在所述第一压缩带内，以及
第二压缩带垫片组件，所述第二压缩带垫片组件径向地定位在所述第二压缩带内；
其中，每个压缩带垫片组件与最靠近所述扇片板的相应的第一压缩带和第二压缩带的轴向端部径向地对准。
6.一种用于定子芯的垫片组件，所述定子芯包括联接至定位筋的燕尾并通过间隔块间隔开的多个层板，所述垫片组件包括：
细长形本体，所述细长形本体从第一端部延伸至第二端部，所述第一端部包括构造成联接至所述定位筋的燕尾的燕尾槽，所述第二端部径向地延伸相邻的间隔块的至少基本整个长度。
7.根据权利要求6所述的垫片组件，其特征在于，所述垫片组件具有大于所述间隔块的轴向尺寸的轴向尺寸；所述本体成形为基本三角形；所述垫片组件包括一对相对侧面，所述一对相对侧面构造成形成每个相对侧面与相邻的间隔块之间的通风空间。
8.一种发电机，包括：
具有旋转轴线的转子；
围绕所述转子布置的定子，所述定子包括：
定子框架，所述定子框架包括扇片板和连接至所述扇片板的多个定位筋，每个定位筋包括燕尾；
用于径向地压缩所述定位筋的压缩带，所述压缩带靠近所述扇片板围绕所述多个定位筋延伸；
定子芯，所述定子芯包括联接至所述多个定位筋的多个层板；以及
压缩带垫片组件，所述压缩带垫片组件定位在所述多个层板中的一对之间并且轴向地靠近所述压缩带，用于轴向地压缩所述多个层板。
9.根据权利要求8所述的发电机，其特征在于，还包括位于所述多个层板中的所述一对层板之间的间隔块，并且其中所述压缩带垫片组件具有大于所述间隔块的轴向尺寸的轴向尺寸；以及靠近所述扇片板定位的扇片板垫片组件，并且其中所述压缩带垫片组件具有大于所述扇片板垫片组件的长度。
10.根据权利要求8所述的发电机，其特征在于，每个层板包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第一燕尾槽，其中，所述压缩带垫片组件包括形成在其中用于接合所述多个定位筋中的一个的第二燕尾槽，并且
其中，所述第二燕尾槽具有小于所述第一燕尾槽的横截面积的横截面积；以及
其中，所述压缩带垫片组件包括细长形本体，所述细长形本体从包括所述第二燕尾槽的第一端部延伸至第二端部，第二端部径向地延伸在一对所述多个层板之间的相邻的间隔块的至少基本整个长度。
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