專利名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子的子槽襯里的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了電機(jī)，具體講是大型電機(jī)的勵磁轉(zhuǎn)子。
有一種大型電機(jī)使用了鍛造的磁性材料轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子中加工有若干槽用于置放相互連接的金屬載流勵磁導(dǎo)體，以產(chǎn)生所要求的磁通特性。這種轉(zhuǎn)子是在一根軸上旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生磁通特性且與定子中的導(dǎo)體相互作用，這樣便產(chǎn)生了對應(yīng)轉(zhuǎn)矩(在發(fā)電機(jī)中)的電力或?qū)?yīng)輸入電能的轉(zhuǎn)矩。
可以在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的勵磁磁通大小，受勵磁導(dǎo)體中可承受的最大電流所制約。這種制約與勵磁繞組能夠經(jīng)受的溫度相關(guān)。通過對繞組散熱的手段可使最大電流予以增加。與本發(fā)明相關(guān)的一種冷卻技術(shù)是在轉(zhuǎn)子子槽的通氣道中流入冷卻氣體。該子槽位于置放繞組的槽的下面。從子槽徑向朝外的流動通道經(jīng)過繞組中的冷卻口，以將自繞組釋放出的電阻性熱耗排放掉。
可用常規(guī)辦法來制作具有比置放導(dǎo)體的主槽橫截面要小的子槽。子槽和主槽之間的子槽蓋支承導(dǎo)體，而其上的其它元件，提供了導(dǎo)體與地絕緣，同時提供了相對嵌入主槽的槽鎧套的分界面。
轉(zhuǎn)子槽的加工由于需要在每個槽中形成兩種槽寬，也即置放導(dǎo)體的槽和較窄的子槽因而是很麻煩的。另外，子槽蓋上需加工出孔，以使冷卻氣體經(jīng)過此孔由子槽流入繞組。另外，在子槽蓋上需提供嵌入主槽的槽鎧套間的分界面，以及對地的電絕緣等要求，導(dǎo)致了這種子槽蓋板在幾何結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和生產(chǎn)中的高費(fèi)用。
本發(fā)明的目的之一個是提供一種技術(shù)，可在電機(jī)轉(zhuǎn)子的槽中構(gòu)成通氣道，同時克服先有技術(shù)中的缺陷。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的子槽襯里，它可替代常規(guī)電機(jī)中子槽蓋的若干功能。
本發(fā)明的還有一個目的是提供一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的子槽襯里，其中向上開口形的端部支承置放于槽中的繞組，特別是在轉(zhuǎn)子組裝時。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的子槽襯里，它包括與槽鎧套相面接的手段。
前面已經(jīng)簡單說明，本發(fā)明提供了一種U形子槽襯里，它置于電機(jī)轉(zhuǎn)子槽的底部。在制作期間，子槽襯里的托架支承一疊導(dǎo)體和緣緣層。此子槽襯里可與低層導(dǎo)體一起，限定了用于將氣態(tài)致冷劑傳輸至導(dǎo)體的冷卻通道。槽鎧套嵌入槽的側(cè)邊并予以固結(jié)以便頂住由子槽襯里所產(chǎn)生的離心加速度。在一種實(shí)施例中，該槽鎧套是整個置于子槽襯里的下部。而另一實(shí)施例中，該槽鎧套則分為兩部分，每部分與子槽襯里相固結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括，具有若干縱向槽且這些槽沿徑向伸入轉(zhuǎn)子，在每個槽中有若干導(dǎo)體，在若干導(dǎo)體的下部有一子槽襯里，此子槽襯里有第一和第二托臂，它們徑向朝外伸向若干導(dǎo)體，這個子槽襯里與若干導(dǎo)體的最低一個限定了若干導(dǎo)體下面的冷卻劑口，上述第一和第二托臂至少在轉(zhuǎn)子組裝期間支承上述若干導(dǎo)體，在槽和若干導(dǎo)體之間的槽鎧套沿槽的第一和第二側(cè)邊徑向伸展，另外還包括固結(jié)住槽鎧套徑向內(nèi)側(cè)部分以頂住離心加速度向外推動的第一手段，以及可固結(jié)住槽中若干導(dǎo)體以頂住離心加速度向外推動的第二手段。
本發(fā)明上述和其他目的，特性及優(yōu)點(diǎn)將隨著下文結(jié)合附圖的說明更加顯見。附圖中相同的標(biāo)號代表相同元件。


圖1為表明根據(jù)先有技術(shù)的子槽蓋的電機(jī)轉(zhuǎn)子中槽的剖面圖。
圖2為表明根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的子槽襯里的電機(jī)轉(zhuǎn)子中槽的剖面圖。
圖3為表明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的子槽襯里的電機(jī)轉(zhuǎn)子中槽的剖面圖。
圖4為表明根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的子槽襯里的電機(jī)轉(zhuǎn)子中槽的剖面圖。
圖5為對應(yīng)圖2的轉(zhuǎn)子中槽的剖面圖，只是槽的底部和子槽襯里呈梯形。
參見圖1，先有技術(shù)電機(jī)轉(zhuǎn)子10包括了轉(zhuǎn)子鍛件12(僅部分示出)，它含有置于其中的若干縱向槽14(僅示出其中之一)。作為參考，在圖中示出了轉(zhuǎn)子鍛件12的外輪廓面16。
槽14包括主要部分18和子槽20。一般講子槽20的寬度要小于主要部分18的寬度。相互之間由中間絕緣層24予以絕緣的若干導(dǎo)體22置于主要部分18中。子槽蓋26置放于因主要部分18和子槽20不同寬度而限定的肩臺28上。冷卻開口30一般是置于子槽蓋26中部。子槽20中的冷卻氣流通過冷卻劑口30，并流經(jīng)導(dǎo)體22中的常規(guī)冷卻口(未示出)，絕緣層24，防漏電楔creepageblock)36和朝向外廓輪面16的鳩形楔42。通常是以空氣或氫氣作為冷卻氣體。
由兩半槽鎧套32和34構(gòu)成的槽鎧套嵌入槽14中以防止導(dǎo)體22至轉(zhuǎn)子鍛件12的通地。常規(guī)的防漏電楔36置于由導(dǎo)體22和絕緣層24構(gòu)成的疊層之上，以防止導(dǎo)體22至鳩形楔42的漏電。第一和第二鳩形槽38和40約束鳩形楔塊42，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)子10在正常高速旋轉(zhuǎn)時可頂住徑向朝外(在圖中為向上)的離心推力，從而確保槽14的所有元件保持原位不動。
子槽蓋26包括支腿44和46，以防止導(dǎo)體22的底部導(dǎo)體至槽14側(cè)面的漏電。另外，子槽蓋26還有第一和第二邊緣槽48和50。邊緣槽48承接半槽鎧套32的直角部分52的邊緣。與此相似，邊緣槽50承接豐槽鎧套34的直角部分54的邊緣。半槽鎧套32的上端56適配于防漏電楔36端部的凹口58中。與此相似，半槽鎧套34的上端60適配于防漏電楔36另一端的凹口62中。在其他實(shí)施例中，可省去凹口58和60，而使兩半槽鎧套幾乎延伸至鳩形楔塊42的整段距離。
兩個半槽鎧套32和34可以是剛性或非剛性的。剛性類的槽鎧套為固化樹脂粘合劑成型的纖維結(jié)合料。非剛性類的則為市場上銷售的Nomex牌的非編織紙狀聚酰亞胺材料。尤其在使用非剛性槽鎧套時，由于離心加速度的影響，需要有防止兩個半槽鎧套32和34徑向朝外(在圖中為向上)移動的手段。如所示的實(shí)施例，這種手段是靠將直角部分52和54分別連接或粘接入邊緣槽48和50中來實(shí)現(xiàn)的。剛性槽鎧套的剛度可降低連接或粘接直角部分52和54的必要性，但是非這種連接或粘接可增強(qiáng)頂住離心加速度的抗拒力。
如在對本發(fā)明技術(shù)背景的說明中所指出的，圖1中所示的先有技術(shù)裝置要求有相對較復(fù)雜因而也是昂貴的部件來實(shí)現(xiàn)子槽蓋26的功能。再之，子槽20應(yīng)具有比主要部分18要小的寬度這一常規(guī)要求，更增加了在制作槽14的機(jī)加工的復(fù)雜程度的費(fèi)用。為以示區(qū)別，可將子槽蓋26的若干功能分述如下在轉(zhuǎn)子10的制作過程中支承導(dǎo)體22和絕緣層24，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時為頂住離心加速度支承兩半槽鎧32和34，以及在運(yùn)轉(zhuǎn)時將導(dǎo)體22與轉(zhuǎn)子鍛件12絕緣。可以發(fā)現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)時離心加速度徑向朝外地推動導(dǎo)體22和絕緣層24。因此僅在制作期間要求有頂住向下力(徑向朝里)而支承導(dǎo)體22和絕緣層24的功能，所施加的此向下力使導(dǎo)體22在轉(zhuǎn)子鍛件12內(nèi)被壓緊。于是可以發(fā)現(xiàn)子槽蓋26的全部功能可以不同的方式來實(shí)現(xiàn)，且此種方式可簡化機(jī)加工和組裝過程，從而實(shí)現(xiàn)或改善所要求的功能。
現(xiàn)參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，轉(zhuǎn)子64包括轉(zhuǎn)子鍛件66，它具有若干縱向槽68(僅示出其中之一)?？梢宰⒁獾讲?8從上至下為一般均勻?qū)挾取形子槽襯里70包括底部72，第一及第二托臂74和76。單件式槽鎧套78從托臂74下面整個穿過。導(dǎo)體22和絕緣層24于制作期間最初是支承在托臂74和76的端部。而在使用時，則實(shí)際上無需進(jìn)一步的支承。槽鎧套78可隨意連接或粘接到U形子槽襯里70的外側(cè)。
U形子槽襯里70與底部導(dǎo)體22一起，構(gòu)成了冷卻劑通道80。這種經(jīng)過導(dǎo)體22及絕緣層24的常規(guī)但未示出的冷卻劑通道，允許冷卻劑自冷卻通道80流過所述導(dǎo)體和絕緣層。
還可注意到，因槽鎧套78是整個穿過U形子槽襯里70的下面，從而抵消了需頂住槽鎧套78徑向朝外移動的力。這一點(diǎn)對于非剛性槽鎧套是十分需要的。另外，由于槽鎧套78要整個環(huán)繞導(dǎo)體22和U形子槽襯里70，因而防止了在圖1先有技術(shù)裝置中可能會遇到的對地漏電通路的問題。
根據(jù)圖2的另一實(shí)施例，U形子槽襯里70可以是如銅一類的導(dǎo)電材料，而非絕緣材料。在此實(shí)施例中，U形子槽襯里70可作為導(dǎo)體。因而需要在斜 4和76與導(dǎo)體22的底部之間加一絕緣層(未示出)。
現(xiàn)參見圖3，根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子82，包括了在其中具有若干槽86(僅示出其中之一)的轉(zhuǎn)子鍛件84。U形子槽襯里88含底部90及第一和第二托臂92和94。托臂92和94帶有凹口96和98，兩半槽鎧套104和106的端部100和102將以連接，粘接或其它方式，都分別固定于上述凹口中。與前一實(shí)施例相同，U形子槽襯里88與底部導(dǎo)體22一起，限定了冷卻劑通道108。
雖然圖3的實(shí)施例沒有槽鎧套環(huán)繞U形子槽襯里的特點(diǎn)，因此需要將兩半槽鎧套104和106固結(jié)于U形子槽襯里88上，但在某些應(yīng)用場合，可以認(rèn)為這樣是可行的，而將兩半槽鎧套104和106固結(jié)以頂住離心加速度的粘合技術(shù)是令人滿意的。
現(xiàn)參見圖4，根據(jù)本發(fā)明的還有一實(shí)施例，轉(zhuǎn)子110和前一實(shí)施例相同，包括在其中有若干槽114的轉(zhuǎn)子鍛件112。槽鎧套包含第一和第二半槽鎧套116和118。U形子槽襯里120如前述實(shí)施例置放于槽114的底部。半槽鎧套116的環(huán)繞部分122僅部分伸入U形子槽襯里120的下面，且以任何常規(guī)辦法予以固結(jié)。與此類似，半槽鎧套118的環(huán)繞部分124也僅部分伸入U形子槽襯里120的下面，仍以常規(guī)辦法予以固結(jié)。在其它方面，轉(zhuǎn)子110則與前幾個實(shí)施例相同，因而省略了進(jìn)一步的說明。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以看出，本發(fā)明的上述幾種實(shí)施例，其槽中使用單一寬度并非本發(fā)明的必要限制。由于離心加速度的最大集中應(yīng)力存在于槽的底部。在某些轉(zhuǎn)子中，槽底應(yīng)比徑向的外層部分要窄，以保持此區(qū)域的較大強(qiáng)度。本發(fā)明的范圍旨在包括這些實(shí)施例。
現(xiàn)參見圖5，與圖2所示相似，示出了轉(zhuǎn)子64′的一種實(shí)施例，只是槽68′有一常規(guī)梯形底面126。U形子槽襯里70′和槽鎧套78′均具這種形狀，以構(gòu)成呈一般梯形剖面的冷卻劑通道80′。槽68′的有角部部分對于此高應(yīng)力區(qū)域增大了金屬的附加強(qiáng)度，以抵抗徑向朝外的加速度。槽底部的其它形狀可以是V形，拱形，帶有伸出托臂的拱形和橢圓形。
結(jié)合附圖，已對本發(fā)明的幾種最佳實(shí)施例作了說明，可以理解本發(fā)明并非僅局限于上述的詳細(xì)實(shí)施例，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員在不超出由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明主要范圍之內(nèi)，是可以實(shí)現(xiàn)若干改動或修改的。
權(quán)利要求
1.用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括所述轉(zhuǎn)子，在其上有若干縱槽，且這些縱槽沿徑向伸入所述轉(zhuǎn)子；在所述的每個槽中有若干導(dǎo)體；在所述若干導(dǎo)體下面有子槽襯里；所述子槽襯里包括第一和第二托臂，它們徑向朝外伸向所述若干導(dǎo)體；所述子槽襯里與所述若干導(dǎo)體的較低一個共同限定了在所述若干導(dǎo)體下面的冷卻劑口；所述第一和第二托臂至少在組裝所述轉(zhuǎn)子時支承所述若干導(dǎo)體；槽鎧套在所述槽和所述若干導(dǎo)體之間，沿所述槽的第一和第二側(cè)面徑向延伸；用于固定住所述槽鎧套徑向內(nèi)側(cè)部分以克服離心加速度產(chǎn)生的向外推力的第一手段；用于固定住所述槽中若干所述導(dǎo)體以克服離心加速度產(chǎn)生的向外推力的第二手段；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述子槽襯里具有一般的U形橫剖面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述第一手段包括呈單體狀，且其中部被所述子槽襯里的底部和兩側(cè)所環(huán)繞的所述槽鎧套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的第一手段包括所述槽鎧套具有第一和第二半槽鎧套;第一手段用于將所述第一半與所述第一托臂相固結(jié);而第二手段用于將所述第二半與所述第二托臂相固結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)子，其特征在于用于固結(jié)的所述第一和第二手段包括粘接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)子，其特征在于用于固結(jié)的所述第一和第二手段包括將所述第一和第二半槽鎧套的至少一個端部置于所述子槽襯里的下面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述的第一手段包括所述第一手段包括彎曲于所述子槽襯里徑向內(nèi)部下面下面第一端部;而所述第二手段包括彎曲于所述子槽襯里徑向內(nèi)部下面的第二端部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述第一手段還包括將所述第一和第二半固結(jié)于所述子槽襯里的手段。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述的槽具有均勻?qū)挾取?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述的槽具有梯形的徑內(nèi)部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述槽在內(nèi)部的所述冷卻劑口區(qū)域中予以縮小。
全文摘要
一種U形子槽襯里置放于電機(jī)轉(zhuǎn)子中的槽底。在制作期間子槽襯里的托臂支承一疊導(dǎo)體和絕緣層。子槽襯里和較低層的導(dǎo)體一起限定冷卻劑通道，以狀氣態(tài)冷卻劑傳輸至導(dǎo)體。槽鎧套嵌入到槽的側(cè)面并予以固結(jié)以克服由于子槽襯里而產(chǎn)生的離心加速度。在一種實(shí)施例中槽鎧套完全穿過子槽襯里的底部。而在其它實(shí)施例中，槽鎧套則分為兩半，每一半與子槽襯里相固結(jié)。
文檔編號H02K3/48GK1036483SQ88108169
公開日1989年10月18日 申請日期1988年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月8日
發(fā)明者托馬斯·貝特·詹金斯, 丹尼斯·羅伊·烏勒利, 布萊克·韋爾登·威爾遜, 史蒂文·查爾斯·沃科, 萊斯特·霍華德·李, 羅伯特·帕特里克·薩萊諾, 羅伯特·威廉·內(nèi)森, 約翰·保羅·考特尼 申請人:通用電氣公司