降低旋轉電機噪音的方法、實施此方法裝置及旋轉電機的製作方法

2023-05-28 03:40:21

專利名稱：降低旋轉電機噪音的方法、實施此方法裝置及旋轉電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種降低旋轉電機的噪音和振動的方法、一種用於實施此方法的連接旋轉電機定子的連接裝置、以及一種裝備有此種裝置的旋轉電機。
旋轉電機中噪音和振動的起因之一是因為定子的動態力傳遞到它所安裝在其中的機座上。這些動態力，特別是具有電磁來源的，具有振動形式且起源於定子的孔徑範圍。這些振動經由機座中定子的連接點而傳送到機座上。機座的內壁此時起著放大器的作用，結果由此而產生噪聲和隨之而來的振動。
在一種已知的實現形式中定子是懸掛在和此旋轉電機的端部支座相聯的金屬梁上。因此機座這時的振動表面受到限制。此裝置的功率因梁的彎屈作用而受限制。
在另一種已知的實現形式中定子是用金屬板式樣的連接系統連接在機座上。另外，減低噪聲和振動方面的成效由於金屬板剛度的各向同性特性而不足。
這些已知技術成效的不足是由於在定子和機座之間必需有很大的剛性。事實上，在定子和其支承結構(機座)之間必需有大的剛度，才能承受旋轉電機的靜應力，使得能阻止住轉子和定子之間的大的靜態偏離中心。這種偏離中心使動態和靜態激發力的幅度增大。大的偏離中心能相應導致振動幅度的增大和定子與轉子相粘接。
不過這不可避免的大的剛性成了定子發生噪音的振動傳向機座的最好的通道。
本發明的目的之一是提出一種將定子連接到機座上的裝置，以便能獲得一種比以往技術的明顯振動較輕且聲音更小的旋轉電機。
為此，申請人的研究工作基於對定子的靜應力和動態力的研究和對連接定子於機座上所使用材料的流變性。
本發明因此涉及一種方法，可以使一種包含有一個轉子、一個和轉子同軸的定子、和一個機座，而定子通過若干不相連的連接點被連接在機座上的旋轉電機降低振動和噪音。
按照此方法-計算該旋轉電機的靜應力；-計算機座、轉子和定子的靜態剛度；-可對於定子在機座上的各連接點、從機座、定子和轉子之間的平衡狀態出發計算出，使在連接點處的切向剛性貢獻的總和承受小於或等於一預定值的定子的軸向或徑向位移的旋轉電機的靜應力；-計算定子的動態力；-計算機座和定子的動態剛度；-對於各連接點計算一個徑向剛性貢獻，使得徑向剛性貢獻的總和以一個預定的向機座的傳遞係數緩和定子的動態力；-對於各連接點做成一種將定子連接在機座上的、表現出各向異性剛性的部件，其一個切向分量Kt等於對該被考察連接點計算得的切向剛性貢獻，而其一個徑向分量Kr等於對該被考察連接點計算得的徑向剛性貢獻；以及-使用連接部件將安裝在機座中的定子懸吊於連接點。
本發明同樣涉及用於旋轉電機定子的一種連接裝置，所說的電機包含有一個轉子、一個和該轉子同軸的定子、定子和轉子之間有間隙、和一個包含有用於連接定子的連接點的機座。
按照本發明，連接裝置包括安裝在連接點和定子之間的連接部件。
每個連接部件有各向異性剛性，這包括一個部分承受電機靜應力的切向分量Kt和一個緩解定子相對機座部分的動態力的徑向分量Kr。
各切向分量Kt的總合以定子的小於或等於一小於間隙的預定值的軸向或徑向位移承受該旋轉電機的靜應力。
各徑向分量Kr的總合以向機座的一個預定的傳遞係數緩和定子的動態力。
本發明還提供一種包含有如上描述的連接裝置的使用懸掛定子的旋轉電機。
這些連接部件的各向異性特性使得可以獲得對定子的正確支承(切向強剛性對抗靜應力)、同時能有效地在徑向吸收定子的動態力(低徑向剛性)發生的振動。
本發明的其他優點和特徵可參考插圖從接著的說明中得出。這些圖中

圖1為按照本發明的一種電機的橫截面的圖解表示。
圖2為圖1的一種表示，其中連接部件被換成了它們的等效彈簧。
定子的靜應力主要是定子的固有重量、定子和轉子間的靜磁吸力、感應電磁扭矩(轉子旋轉時定子的反向感應)、旋轉電機的位移(被裝運的旋轉電機、推進器馬達、地面振動等)引起的在定子上的慣性力。
這些靜應力將引起定子對轉子的偏離中心。因此應該在這些應力的合力方向上使連接裝置的剛性很大，以限制偏離中心。這可通過在定子連接點處將強切向剛性的合力而達到。
此外，定子的動態力是主要的機座振動和噪音的發源，它們會引起徑向伸縮或徑向突出物樣式的形變。因此應該在徑向使連接裝置的剛性能大量吸收振動。
通過在連接點處的徑向弱剛性便可做到這點。
本發明首先涉及一種降低旋轉電機的振動和噪音的方法，此電機包含有一個轉子1、一個和轉子1同軸的定子2、和一個機座3，而定子2通過若干離散的連接點4被連接在機座3上。
按照此方法-計算該旋轉電機的靜應力。這些應力主要包括定子2的固有重量、定子2和轉子1間的靜磁吸力、感應電磁扭矩(轉子1旋轉時定子2的反向感應)、旋轉電機的位移(被裝運的旋轉電機、推進器馬達等)引起的在定子2上的慣性力。
可以對不同結構的旋轉電機進行這些計算，例如★ 有標稱負載時★ 有啟動扭矩的負載時★ 有短路扭矩的負載時
★ 有受慣性力(地震)作用的負載時。
-對於定子2在機座3上的各連接點計算出以小於或等於一預定值的定子的軸向或徑向位移使切向剛性分量的總和承受該旋轉電機的靜應力時在連接點4處的切向剛性貢獻Kt。該軸向或徑向位移是根據結構而預先確定的。例如對標稱負載為間隙10的10％，而在啟動扭矩時為間隙10的15％，等等。
-計算定子2的動態力。這是機器運轉時在定子2中產生的應力。
-計算機座3和定子2的動態剛度。
-對於各連接點4計算一個徑向剛性分量Kr，使徑向剛性貢獻的總和能以向機座3的一個預定的傳遞係數緩解定子2的動態力。
-對於各連接點4實現一種將定子2連接在機座3上的、表現出各向異性剛性的部件5。
此各向異性的剛性一方面包含有一個切向分量Kt，它等於對該被考察的連接點5以及為了對任意結構都有保證安全的富餘量而計算得的切向剛性貢獻；另一方面包含有一個徑向分量Kr，它等於對該被考察連接點5計算得的徑向剛性貢獻。
-在最後一個階段，使用被完成的連接部件5將懸掛在機座3的連接點4處的定子2安裝到機座3中。
本發明同樣涉及用於旋轉電機定子2的一種連接裝置，所說的電機包含有一個轉子1、一個和該轉子1同軸的定子2、定子2和轉子1之間的間隙10、和一個包含有用於定子2的連接點4的機座3。
連接裝置包括安裝在連接點5和定子2之間的連接部件5。
每個連接部件5有各向異性剛性，包括一個部分承受電機靜應力的切向貢獻Kt和一個緩解定子對機座部分動態力的徑向分量Kr。
各切向分量Kt的總和以定子的小於或等於一小於間隙的預定值的軸向或徑向位移承受該旋轉電機的靜應力；而各徑向分量Kr的總和以機座上的一個預先確定的傳遞係數緩解定子的動態力。
在一種實現形式中，連接部件5是從一種包含有由鋼板8和彈性層9交替疊成的複合彈性層壓體完成的。從結構看，此複合層壓體在疊放(拉伸/壓縮)方向的剛性遠高於垂直(剪切)方向的剛性。
在圖1表示的實現形式中，裝置包含有8個連接部件每4個一起地分放在兩個橫向平面(只畫有一個)內，均勻分布於45°、135°、225°、和315°處。
每個連接部件5包含有兩個往機座3上安裝的端點6和一個往定子2上安裝的中點7。疊放方向平行於定子2在安裝中點7處的切線。如此，每個連接部件5便完全是徑向(剪切)有弱剛性Kr而切向(拉伸/壓縮)為強剛性Kt。
當然，對此裝置可以進行改進以減少連接部件數目。為使定子安裝完好必需的連接部件可以少到只有三個。
本發明同樣涉及一種裝備有按照本發明的連接部件的旋轉電機。
當然，本發明不限於所描述的實施或實現方式，而可能有大量的變動方式，它們對於一個內行技術人員是無需離開本發明就能容易做到的。特別是，連接部件的形狀、數目和排列布置都可不出本發明的範圍而進行變動。同樣，旋轉電機靜應力或動態力的計算結構也可不出本發明的範圍而變動。
權利要求
1.一種減少旋轉電機振動和噪音的方法，包含有一個轉子(1)、一個和此轉子(1)同軸的定子(2)、和一個機座(3)，其中的定子(2)在若干離散連接點(4)處被連接在機座(3)上其特徵在於-計算該旋轉電機的靜應力；-計算機座、定子和轉子的靜態剛度；-對於定子在機座上的各連接點、從定子、轉子和機座的平衡狀態出發計算出在連接點處的切向剛性貢獻，使得以小於或等於一預定值的定子的軸向或徑向位移使切向剛性貢獻的總和承受該旋轉電機的靜應力；-計算定子的動態力；-計算機座和定子的動態剛度；-對於各連接點計算一個徑向剛性貢獻，使徑向剛性貢獻的總和以向機座上一預定的傳遞係數緩解定子的動態力；-對於各連接點實現一種將定子連接在機座上的、表現出各向異性剛性的部件，其一個切向分量Kt等於對該被考察連接點計算得的切向剛性貢獻，而其一個徑向分量Kr等於對該被考察連接點計算得的徑向剛性貢獻；以及-可使用連接部件將懸掛在機座的連接點處的定子安裝到機座中。
2.用於旋轉電機的定子的連接裝置，所說的電機包含有一個轉子(1)、一個和該轉子(1)同軸的定子(2)、定子(2)和轉子(1)之間的間隙(10)、和一個包含有用於定子(2)的連接點(4)的機座(3)，該連接裝置的特徵在於它包含有安裝在連接點(4)和定子(2)之間的連接部件(5)，各連接部件(5)均有各向異性剛性，包含一個部分承受電機靜應力的切向分量Kt和一個部分緩解定子對機座的動態力的徑向分量Kr，各切向分量Kt的總和以定子的小於或等於一小於間隙(10)的預定值的軸向或徑向位移承受該旋轉電機的靜應力，各徑向分量Kr的總和以機座上的一個預先確定的傳遞係數緩解定子的動態力。
3.按照權利要求2的裝置，其特徵在於，該連接部件(5)由彈性層(9)與鋼板(8)的疊放的複合材料製成，並被放置在定子(2)和機座(3)之間、疊放方向平行於定子(2)上連接點(7)處的切線，各部件(5)都有兩個連接到機座(3)上的端點(6)和一個連接到定子(2)上的中心點(7)。
4.包含有一個轉子(1)、一個和此轉子(1)同軸的定子(2)、一個在定子(2)和轉子(1)之間的間隙(10)、和一個具有用於連接定子(2)的連接點(4)的機座(3)的旋轉電機，其特徵在於它包含有按照權利要求2或3中任何一項的一種連接裝置。
全文摘要
本發明涉及用於旋轉電機定子的一種連接裝置,所說的電機包含有一個轉子(1)、一個和此轉子(1)同軸的定子(2)、一個處於定子(2)和轉子(1)之間的間隙(10)、和一個包含有用於定子(2)的連接點(4)的機座(3),按照本發明,該連接裝置包含有安裝在連接點(4)和定子(2)之間的連接部件(5),各連接部件(5)具有各向異性的剛性,使得能夠減少電機的振動和噪聲。
文檔編號F16F15/02GK1191408SQ98104478
公開日1998年8月26日 申請日期1998年2月19日 優先權日1997年2月20日
發明者裡奧奈爾·杜蘭塔伊, 克里斯多福·加爾米奇 申請人:Gec阿爾斯託姆摩特沃斯公司