帶阻尼裝置的電的製造方法
2023-05-29 21:16:46 1
帶阻尼裝置的電的製造方法
【專利摘要】一種電機，包括支架(6)、外轉子(2)、定子(4)和阻尼裝置，外轉子(2)和定子(4)支承至支架(6)，阻尼裝置適於對外轉子的振動進行阻尼。外轉子(2)包括環形端板(28)，阻尼裝置包括第一阻尼器(10；10』；」)，該第一阻尼器具有第一約束元件(12；12』；12」)和設置在該第一約束元件(12；12』；12」)的表面上的第一粘彈性層(14；14』；14」)，第一約束元件(12；12』；12」)通過第一粘彈性層(14；14』；14」)連接至環形端板(28)。
【專利說明】帶阻尼裝置的電機
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及旋轉電機中的振動限制。
[0002]旋轉電機的振動可以有多個不同的來源，諸如:轉子中的不平衡；由於不完善的磁設計而產生的磁力；外部激勵；或因旋轉電機的外轉子的外懸與引力相結合而造成的氣隙異常所引起的磁力。
[0003]在已知的旋轉電機中，振動導致重大問題。振動可能導致噪音過度。振動還可能縮短旋轉電機的工作壽命。
【背景技術】
[0004]本發明利用約束層阻尼技術，例如，在以下文獻中對該約束層阻尼技術進行了描述。
[0005]【1】Cremer, L.&Heckl, M.&Ungar, E.E., 1987.「 Structure-Borne Sound (結構所傳播的聲音)」.2nd ed.Berlin:Springer Verlag0
[0006][2]Ewins,D0 J., 2001.「Modal Testing, Theory, Practice, and Application (模態實驗、理論、實踐和應用)」.2nd ed.Hertfordshire, England:Research Studies Pressltd.[0007]【3】 Garibaldi, L.&0nah, H.N.,1996。「Viscoelastic Material DampingTechnology (粘彈性材料阻尼技術)」。Torino:Becchis Osiride.[0008]存在用於描述材料的阻尼機制的大量數學公式。本文中，使用了滯後阻尼模型。該滯後阻尼模型也稱為結構阻尼模型。對於滯後阻尼各向同性材料，複數楊氏模量E*和複數剪切模量G*被限定為
[0009]E*=E(l+jn)
[0010]G*=G(1 十 jn)
[0011]其中，E為有效楊氏模量，G為有效剪切模量，並且η為材料損耗因子。以上定義可參見參考文獻【3】中的第30頁。
【發明內容】
[0012]本發明的目的為提供外轉子電機以便減輕以上振動問題。本發明的目的通過以獨立權利要求1中所述的內容為特徵的電機來實現。本發明的優選實施方式在從屬權利要求中公開。
[0013]本發明基於下述理念，即，提供一種電機的外轉子，該電機的外轉子帶有連接至該外轉子的環形端板的一個或更多個阻尼器，所述一個或更多個阻尼器利用了約束層阻尼技術。
[0014]本發明的優點為可抑制外轉子電機的振動由此減小噪音並延長電機的工作壽命。【專利附圖】
【附圖說明】[0015]下面將參照附圖通過優選實施方式更詳細地描述本發明，在附圖中:
[0016]圖1示出了根據本發明的實施方式的電機的截面圖；
[0017]圖2A示出了圖1中的電機的阻尼裝置；
[0018]圖2B示出了根據本發明的另一實施方式的電機的阻尼裝置；以及
[0019]圖2C示出了根據本發明的又一實施方式的電機的阻尼裝置。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出了一種電機，其包括支架6、外轉子2、定子4、和阻尼裝置。外轉子2和定子4支承至支架6。定子4固定地支承至支架6，而外轉子2可旋轉地支承至支架6。阻尼裝置適於對外轉子的振動進行阻尼。在本文中，外轉子指的是位於比電機的定子在徑向上距離電機的中心線更遠的轉子。
[0021]圖2A為示出了圖1中的電機的阻尼裝置的放大圖。該阻尼裝置包括第一阻尼器10，該第一阻尼器10具有第一約束元件12和設置在第一約束元件12的表面上的第一粘彈性層14，第一約束元件12通過第一粘彈性層14連接至外轉子。第一阻尼器10適於對外轉子2的徑向振動進行阻尼。第一約束元件12為呈環形圈形式的整體元件。第一粘彈性層14也呈環形圈形式。第一約束元件12可由例如鋼或鋁製造。在不能將第一約束元件構造成整體元件的實施方式中，第一約束元件的零件應被剛性地接合在一起。
[0022]外轉子2包括環形端板28，第一阻尼器10連接至該環形端板28。環形端板28可由鋼或鋁製成。環形端板28的對稱軸與外轉子2的旋轉軸線重合。因此，由環形端板28限定的平面垂直於外轉子2的旋轉軸線延伸。
[0023]外轉子2僅在一個端部處由位於外轉子2的相對於環形端板28的相反端部處的軸承8支承至支架6。軸承8可包括一個或更多個軸承單元。軸承單元可包括例如滾珠軸承或滾柱軸承。
[0024]環形端板28和軸承8沿外轉子電機的軸向方向間隔開。當沿軸向方向觀察時，外轉子2和定子4的活性零件均位於環形端板28與軸承8之間，所述活性零件為適於在電機的運行期間磁性地相互作用的部件。
[0025]用於針對溫度和頻率優化阻尼能力的也被稱為「利用國際製圖的主曲線規程(Master Curve Procedure using International Plot) 」 的適當的設計方法在參考文獻【3】中的第101至110頁中進行了詳盡地說明。在發明背景部分中指出的參考文獻【3】公開了材料損耗因子具有在某個溫度和頻率上達到最大值的特性。換言之，材料損耗因子為關於溫度和頻率的函數。
[0026]為確保第一阻尼器10的足夠的阻尼能力，第一粘彈性層14的最大損耗因子ηfved-max大於或等於0.7。第一約束元件12的最大損耗因子ηfce-max與外轉子2的最大損耗因子ηvpcmax均明顯小於第一粘彈性層14的最大損耗因子ηfvel-max。
[0027]在替代性實施方式中，第一粘彈性層的最大損耗因子大於或等於0.9。基本上，粘彈性層的最大損耗因子 越高，阻尼越有效。
[0028]在圖1中示出的實施方式中，外轉子2為一件式部件，環形端板28為外轉子2的一體的部分。第一約束元件12僅通過第一粘彈性層14連接至外轉子2。不存在將第一約束元件12連接至外轉子2的螺栓、螺釘或其它剛性顆粒。第一粘彈性層14為一件式層。[0029]圖2B示出了根據本發明的另一實施方式的電機的阻尼裝置。在圖2B中，外轉子包括第一部分271』和第二部分272，第一阻尼器10』位於外轉子的第一部分271』與外轉子的第二部分272』之間，使得第一阻尼器10』將外轉子的第一部分271』與外轉子的第二部分272』分開，外轉子的第二部分272』通過第一粘彈性層14』連接至第一約束元件12』。外轉子的第一部分271』包括圓筒形本體。第一約束元件12』例如通過焊接或通過螺釘剛性地接合至外轉子的第一部分271』。替代性地，第一約束元件12』可為外轉子的第一部分271』的一體的部分。外轉子的第二部分272』包括環形端板28』。
[0030]圖2C示出了根據本發明的又一實施方式的電機的阻尼裝置。圖2C的阻尼裝置包括連接至外轉子的環形端板28」的第一阻尼器10」和第二阻尼器20」。第一阻尼器10」包括第一約束元件12」和設置在第一約束元件12」的表面上的第一粘彈性層14」，第一約束元件12」通過第一粘彈性層14」連接至環形端板28」。第二阻尼器20」包括第二約束元件22」和設置在第二約束元件22」的表面上的第二粘彈性層24」，第二約束元件22」通過第二粘彈性層24」連接至外轉子。第一約束元件12」與第二約束元件22」均為大致環形部件。環形端板28」被夾在第一阻尼器10」與第二阻尼器20」之間。
[0031]第一粘彈性層14」的最大損耗因子Jlfvel 2max與第二粘彈性層24」的最大損耗因子打十均大於或等於。.？。第一約束元件12」的最大損耗因子η^ 2max、第二約束元件22」的最大損耗因子η__2以及外轉子的最大損耗因子11_ 2_各自均明顯小於0.7。
[0032]第一阻尼器10」對於第一溫度T1和第一頻率Π進行優化。第二阻尼器20」對於第二溫度T2和第二頻率f2進行優化。第二溫度T2與第一溫度T1不同，且第二頻率f2與第一頻率fi不同。在本文中，如果阻尼器的粘彈性層的材料損耗因子在某個溫度和頻率處達到其最大值，即認為該阻尼器對於所述溫度和所述頻率進行優化。
[0033]包括多個阻尼器的阻尼裝置可構造成使得每個阻尼器對於與其餘的阻尼器不同的溫度-頻率對進行優化。由此，可拓寬阻尼裝置的最大阻尼範圍。
[0034]在圖1的實施方式中，外轉子電機構造成風力發電站的發電機。外轉子2適於與周圍的空氣直接接觸。風力渦輪機的葉片35位於外轉子2的與軸承8所在的端部相同的端部處。在圖1中，僅部分地描繪了葉片35。在替代性實施方式中，根據本發明的電機構造成適於在重型鋼鐵產業中使用的皮帶滾輪馬達。
[0035]風力發電機的外轉子的環形端板可配備有用於制動外轉子的制動盤。第一阻尼器可位於比制動盤沿徑向方向的更外側。在一些情況下，能夠將根據本發明的第一阻尼器改造為現有的風力發電機的外轉子的環形端板。
[0036]對於本領域的技術人員而言，明顯的是，本發明的原理可以多種方式進行實施。本發明及其實施方式不限於以上描述的示例，而是可在權利要求的範圍內變化。
【權利要求】
1.一種電機，包括支架(6)、外轉子(2)、定子(4)和阻尼裝置，所述外轉子(2)和所述定子(4)支承至所述支架(6)，所述阻尼裝置適於對所述外轉子的振動進行阻尼，其特徵在於，所述外轉子(2)包括環形端板(28)，所述阻尼裝置包括第一阻尼器(10;10』 ；10」)，所述第一阻尼器(10 ;10』 ；10」)具有第一約束元件(12 ;12』 ；12」)和設置在所述第一約束元件(12;12』 ；12」)的表面上的第一粘彈性層(14;14』 ； 14」)，所述第一約束元件(12 ;12』 ；12」)通過所述第一粘彈性層(14;14』 ；14」)連接至所述環形端板(28)。
2.根據權利要求1所述的電機，其特徵在於，所述外轉子(2)僅在一個端部處通過位於所述外轉子(2)的相對於所述環形端板(28)的相反的端部處的軸承(8)支承至所述支架(6)。
3.根據權利要求1或2所述的電機，其特徵在於，所述第一粘彈性層(14;14』； 14」)的最大損耗因子Ufvel_max)大於或等於0.7。
4.根據權利要求1、2或3所述的電機，其特徵在於，所述第一約束元件(12;12』；12」)的最大損耗因子(Hfrejiax)明顯小於所述第一粘彈性層(14;14』 ；14」)的最大損耗因子(^ fvel—max) °
5.根據前述權利要求中的任一項所述的電機，其特徵在於，所述外轉子的最大損耗因子(nvp。—_)明顯小於所述第一粘彈性層(14;14』 ；14」)的最大損耗因子(nfvel—_)。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的電機，其特徵在於，所述第一約束元件(12;12』 ；12」)為整體元件。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的電機，其特徵在於，所述第一約束元件(12;12」)僅通過所述第一粘彈性層(14 ;14」)連接至所述外轉子。
8.根據權利要求1至6中的任一項所述的電機，其特徵在於，所述外轉子包括第一部分(271』 )和第二部分(272』)，所述第一阻尼器(10』 )位於所述外轉子的所述第一部分(271』)與所述外轉子的所述第二部分(272』)之間，使得所述第一阻尼器(10』)將所述外轉子的所述第一部分(271』)與所述外轉子的所述第二部分(272』)分開，所述外轉子的所述第二部分(272』 )通過所述第一粘彈性層(14』 )連接至所述第一約束元件(12』)。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的電機，其特徵在於，所述阻尼裝置還包括第二阻尼器(20」)，所述第二阻尼器(20」)具有第二約束元件(22」)和設置在所述第二約束元件(22」)的表面上的第二粘彈性層(24」)，所述第二約束元件(22」)通過所述第二粘彈性層(24」)連接至所述外轉子。
10.根據權利要求9所述的電機，其特徵在於，所述第一阻尼器(10」)對於第一溫度(T1)和第一頻率(f\)進行優化，並且所述第二阻尼器(20」)對於第二溫度(T2)和第二頻率(f2)進行優化，所述第二溫度(T2)與所述第一溫度(T1)不同，並且所述第二頻率(f2)與所述第一頻率(f\)不同。
11.一種用於將風能轉換為電能的風力發電站，所述風力發電站包括發電機，其特徵在於，所述發電機為根據權利要求1至10中的任一項所述的電機。
【文檔編號】F03D11/00GK103891101SQ201280051140
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月16日 優先權日:2011年10月17日
【發明者】揚內·羅伊瓦伊寧, 尤哈尼·曼特雷, 阿倫·胥奇 申請人:Abb技術有限公司