CN1114986C - 降低旋转电机噪音的方法、实施此方法装置及旋转电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于旋转电机定子的一种连接装置,所说的电机包含有一个转子(1)、一个和此转子(1)同轴的定子(2)、一个处于定子(2)和转子(1)之间的间隙(10)、和一个包含有用于定子(2)的连接点(4)的机座(3),按照本发明,该连接装置包含有安装在连接点(4)和定子(2)之间的连接部件(5),各连接部件(5)具有各向异性的刚性,使得能够减少电机的振动和噪声。
Description
本发明涉及一种降低旋转电机的噪音和振动的方法、一种用于实施此方法的连接旋转电机定子的连接装置、以及一种装备有此种装置的旋转电机。
旋转电机中噪音和振动的起因之一是因为定子的动态力传递到它所安装在其中的机座上。这些动态力,特别是具有电磁来源的,具有振动形式且起源于定子的孔径范围。这些振动经由机座中定子的连接点而传送到机座上。机座的内壁此时起着放大器的作用,结果由此而产生噪声和随之而来的振动。
在一种已知的实现形式中定子是悬挂在和此旋转电机的端部支座相联的金属梁上。因此机座这时的振动表面受到限制。此装置的功率因梁的弯屈作用而受限制。
在另一种已知的实现形式中定子是用金属板式样的连接系统连接在机座上。另外,减低噪声和振动方面的成效由于金属板刚度的各向同性特性而不足。
这些已知技术成效的不足是由于在定子和机座之间必需有很大的刚性。事实上,在定子和其支承结构(机座)之间必需有大的刚度,才能承受旋转电机的静应力,使得能阻止住转子和定子之间的大的静态偏离中心。这种偏离中心使动态和静态激发力的幅度增大。大的偏离中心能相应导致振动幅度的增大和定子与转子相粘接。
不过这不可避免的大的刚性成了定子发生噪音的振动传向机座的最好的通道。
本发明的目的之一是提出一种将定子连接到机座上的装置,以便能获得一种比以往技术的明显振动较轻且声音更小的旋转电机。
为此,申请人的研究工作基于对定子的静应力和动态力的研究和对连接定子于机座上所使用材料的流变性。
本发明提供了一种减少旋转电机振动和噪音的方法,包含有一个转子、一个和此转子同轴的定子、和一个机座,其中的定子在若干离散连接点处被连接在机座上,其特征在于:
- 计算该旋转电机的静应力;
- 计算机座、定子和转子的静态刚度;
- 对于定子在机座上的各连接点、从定子、转子和机座的平衡状态出发计算出在连接点处的切向刚性贡献,使得以小于或等于一预定值的定子的轴向或径向位移使切向刚性贡献的总和承受该旋转电机的静应力,所述的预定值小于定子与转子之间的气隙;
- 计算定子的动态力;
- 计算机座和定子的动态刚度;
- 对于各连接点计算一个径向刚性贡献,使径向刚性贡献的总和以向机座上一预定的传递系数缓解定子的动态力;
- 对于各连接点实现一种将定子连接在机座上的、表现出各向异性刚性的部件,其一个切向分量Kt等于对该被考察连接点计算得的切向刚性贡献,而其一个径向分量Kr等于对该被考察连接点计算得的径向刚性贡献;以及
- 可使用连接部件将悬挂在机座的连接点处的定子安装到机座中,
- 该连接部件由弹性层与钢板的叠放的复合材料制成,并被放置在定子和机座之间、叠放方向平行于定子上连接点处的切线,各部件都有两个连接到机座上的端点和一个连接到定子上的中心点。
本发明还提供了一种用于旋转电机的定子的连接装置,所说的电机包含有一个转子、一个和该转子同轴的定子、定子和转子之间的气隙、和一个包含有用于定子的连接点的机座,该连接装置的特征在于它包含有安装在连接点和定子之间的连接部件,各连接部件均有各向异性刚性,包含一个部分承受电机静应力的切向分量Kt和一个部分缓解定子对机座的动态力的径向分量Kr,各切向分量Kt的总和以定子的小于或等于一小于气隙的预定值的轴向或径向位移承受该旋转电机的静应力,各径向分量Kr的总和以机座上的一个预先确定的传递系数缓解定子的动态力,该连接部件由弹性层与钢板的叠放的复合材料制成,并被放置在定子和机座之间、叠放方向平行于定子上连接点处的切线,各部件都有两个连接到机座上的端点和一个连接到定子上的中心点。
本发明的其他优点和特征可参考插图从接着的说明中得出。这些图中:
图1为按照本发明的一种电机的横截面的图解表示。
图2为图1的一种表示,其中连接部件被换成了它们的等效弹簧。
定子的静应力主要是定子的固有重量、定子和转子间的静磁吸力、感应电磁扭矩(转子旋转时定子的反向感应)、旋转电机的位移(被装运的旋转电机、推进器马达、地面振动等)引起的在定子上的惯性力。
这些静应力将引起定子对转子的偏离中心。因此应该在这些应力的合力方向上使连接装置的刚性很大,以限制偏离中心。这可通过在定子连接点处将强切向刚性的合力而达到。
此外,定子的动态力是主要的机座振动和噪音的发源,它们会引起径向伸缩或径向突出物样式的形变。因此应该在径向使连接装置的刚性能大量吸收振动。
通过在连接点处的径向弱刚性便可做到这点。
本发明首先涉及一种降低旋转电机的振动和噪音的方法,此电机包含有一个转子1、一个和转子1同轴的定子2、和一个机座3,而定子2通过若干离散的连接点4被连接在机座3上。
按照此方法:
- 计算该旋转电机的静应力。这些应力主要包括定子2的固有重量、定子2和转子1间的静磁吸力、感应电磁扭矩(转子1旋转时定子2的反向感应)、旋转电机的位移(被装运的旋转电机、推进器马达等)引起的在定子2上的惯性力。
可以对不同结构的旋转电机进行这些计算,例如:
★有标称负载时
★有启动扭矩的负载时
★有短路扭矩的负载时
★有受惯性力(地震)作用的负载时。
- 对于定子2在机座3上的各连接点计算出以小于或等于一预定值的定子的轴向或径向位移使切向刚性分量的总和承受该旋转电机的静应力时在连接点4处的切向刚性贡献Kt。该轴向或径向位移是根据结构而预先确定的。例如对标称负载为间隙10的10%,而在启动扭矩时为间隙10的15%,等等。
- 计算定子2的动态力。这是机器运转时在定子2中产生的应力。
- 计算机座3和定子2的动态刚度。
- 对于各连接点4计算一个径向刚性分量Kr,使径向刚性贡献的总和能以向机座3的一个预定的传递系数缓解定子2的动态力。
- 对于各连接点4实现一种将定子2连接在机座3上的、表现出各向异性刚性的部件5。
此各向异性的刚性一方面包含有一个切向分量Kt,它等于对该被考察的连接点5以及为了对任意结构都有保证安全的富余量而计算得的切向刚性贡献;另一方面包含有一个径向分量Kr,它等于对该被考察连接点5计算得的径向刚性贡献。
- 在最后一个阶段,使用被完成的连接部件5将悬挂在机座3的连接点4处的定子2安装到机座3中。
本发明同样涉及用于旋转电机定子2的一种连接装置,所说的电机包含有一个转子1、一个和该转子1同轴的定子2、定子2和转子1之间的间隙10、和一个包含有用于定子2的连接点4的机座3。
连接装置包括安装在连接点5和定子2之间的连接部件5。
每个连接部件5有各向异性刚性,包括一个部分承受电机静应力的切向贡献Kt和一个缓解定子对机座部分动态力的径向分量Kr。
各切向分量Kt的总和以定子的小于或等于一小于间隙的预定值的轴向或径向位移承受该旋转电机的静应力;而
各径向分量Kr的总和以机座上的一个预先确定的传递系数缓解定子的动态力。
在一种实现形式中,连接部件5是从一种包含有由钢板8和弹性层9交替叠成的复合弹性层压体完成的。从结构看,此复合层压体在叠放(拉伸/压缩)方向的刚性远高于垂直(剪切)方向的刚性。
在图1表示的实现形式中,装置包含有8个连接部件每4个一起地分放在两个横向平面(只画有一个)内,均匀分布于45°、135°、225°、和315°处。
每个连接部件5包含有两个往机座3上安装的端点6和一个往定子2上安装的中点7。叠放方向平行于定子2在安装中点7处的切线。如此,每个连接部件5便完全是径向(剪切)有弱刚性Kr而切向(拉伸/压缩)为强刚性Kt。
当然,对此装置可以进行改进以减少连接部件数目。为使定子安装完好必需的连接部件可以少到只有三个。
本发明同样涉及一种装备有按照本发明的连接部件的旋转电机。
当然,本发明不限于所描述的实施或实现方式,而可能有大量的变动方式,它们对于一个内行技术人员是无需离开本发明就能容易做到的。特别是,连接部件的形状、数目和排列布置都可不出本发明的范围而进行变动。同样,旋转电机静应力或动态力的计算结构也可不出本发明的范围而变动。
Claims (3)
1.一种减少旋转电机振动和噪音的方法,包含有一个转子(1)、一个和此转子(1)同轴的定子(2)、和一个机座(3),其中的定子(2)在若干离散连接点(4)处被连接在机座(3)上,其特征在于:
- 计算该旋转电机的静应力;
- 计算机座、定子和转子的静态刚度;
- 对于定子在机座上的各连接点、从定子、转子和机座的平衡状态出发计算出在连接点处的切向刚性贡献,使得以小于或等于一预定值的定子的轴向或径向位移使切向刚性贡献的总和承受该旋转电机的静应力,所述的预定值小于定子(2)与转子(1)之间的气隙(10);
- 计算定子的动态力;
- 计算机座和定子的动态刚度;
- 对于各连接点计算一个径向刚性贡献,使径向刚性贡献的总和以向机座上一预定的传递系数缓解定子的动态力;
- 对于各连接点实现一种将定子连接在机座上的、表现出各向异性刚性的部件,其一个切向分量Kt等于对该被考察连接点计算得的切向刚性贡献,而其一个径向分量Kr等于对该被考察连接点计算得的径向刚性贡献;以及
- 可使用连接部件将悬挂在机座的连接点处的定子安装到机座中,
- 该连接部件(5)由弹性层(9)与钢板(8)的叠放的复合材料制成,并被放置在定子(2)和机座(3)之间、叠放方向平行于定子(2)上连接点(7)处的切线,各部件(5)都有两个连接到机座(3)上的端点(6)和一个连接到定子(2)上的中心点(7)。
2.用于旋转电机的定子的连接装置,所说的电机包含有一个转子(1)、一个和该转子(1)同轴的定子(2)、定子(2)和转子(1)之间的气隙(10)、和一个包含有用于定子(2)的连接点(4)的机座(3),
该连接装置的特征在于它包含有安装在连接点(4)和定子(2)之间的连接部件(5),
各连接部件(5)均有各向异性刚性,包含一个部分承受电机静应力的切向分量Kt和一个部分缓解定子对机座的动态力的径向分量Kr,
各切向分量Kt的总和以定子的小于或等于一小于气隙(10)的预定值的轴向或径向位移承受该旋转电机的静应力,
各径向分量Kr的总和以机座上的一个预先确定的传递系数缓解定子的动态力,
该连接部件(5)由弹性层(9)与钢板(8)的叠放的复合材料制成,并被放置在定子(2)和机座(3)之间、叠放方向平行于定子(2)上连接点(7)处的切线,各部件(5)都有两个连接到机座(3)上的端点(6)和一个连接到定子(2)上的中心点(7)。
3.一种应用权利要求2所说连接装置的端转电机,包含有一个转子(1)、一个和此转子(1)同轴的定子(2)、在所述定子(2)和转子(1)之间有气隙(10)、和一个具有用于连接所说定子(2)的连接点(4)的机座(3),所说旋转电机的定子(2)通过权利要求2所说的连接装置连接到所说机座(3)上。
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