电动发电机的隔离片控制器制作方法

弗雷德里克·尤金·考克斯, 小弗雷德里克·约翰·林克, 理查德·艾伦·瓦拉乔维克

1988年1月13日

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控制器 发电机 隔离 电动

书中详细地对本发明所认为是新颖的特征进行了陈述但是，本发明本身，不但关于操作过程的构成和方法，而且连同它的进一步的目的和优点一起，都可通过参考结合附图所进行的详细描述来深入了解图1是联接有隔离片的电动发电机叠片的平面图图2是采用本发明的电动发电机的部分端部剖面图图3是图2的部分放大图图4是本发明的控制器的一个实施例的插图现在参考图1，它说明了一片单独的叠片10它可被描述为具有底面11的一般梯形，该底面11是环状定子铁心结构12(图2)外周或圆周的一个分段在底面11中设有一对燕尾槽16定子12包括大量的叠片，它们具有与叠片10相同的普遍形状，它们被面面相叠地排成轴向叠片组，并被边与边互相对齐地形成环状结构12(图2)各层被交错排列得使各燕尾槽16对齐而各叠片之间的接缝却不与邻接层的叠片之间的接缝对齐叠片10的梯形结构还包括一个底面13，该底面也是总体上划定出由定子12所限定的圆筒形空腔口径圆周的一个分段叠片10至少要有一个矩形段被切掉以在直立的凸起部分15之间构成一个切口14，以便容纳一根导体为了划定出一对被隔开的、终止在底面11上的键槽16，就要切去其它部分以利于组装成如图2所示形式隔离片组件包括若干第一和第二隔离片23和24，它们分别固定连接到叠片10上，例如用焊接的方法隔离片23和24一般为长方形的金属实心块这些第一和第二隔离片构件可以都是同样的结构，只是长度不同隔离片23从底面11延伸到直立凸起部分上的底面13，而隔离片24却从底面11延伸到切口14的底面19，因而隔离片23比隔离片24长隔离片23和24可分别根据底面13、19与底面11按透视的方法进行缩小，如图所示当组装成部分定子铁心时，隔离片23和24基本上是相对于转子的转轴而径向设置的参考图2，该图示出电动发电机21的部分轴向端部定子12包括有多个沿圆弧隔开的锁紧杆，图中只示出其中一个17;这些锁紧杆可使叠片组夹持成所需环状和轴向的结构在定子12的轴向端设置有一个环状法兰22为了形成环状定子铁心12，多个沿圆弧靠近隔开的、轴向延伸的锁紧杆17可以方便叠片10的组装锁紧杆17包括一个从那里向外并沿着轴向延伸的键或凸缘18键18的横断面具有与叠片10的燕尾槽16互补的轮廓每个叠片10被定位到一对相邻而跨式隔开的锁紧杆17上，以便锁紧杆17的凸缘18与叠片10中的一个键槽16相啮合，而相邻锁紧杆的凸缘18与叠片10的另一键槽16相啮合通过这样的重复装配，就可把大量的叠片10排列成准确对齐的、平整层叠的轴向关系各锁紧杆17通常被排成一个圆排，以便在装配后其它叠片组在轴向和沿边关系上可夹持成环状铁心12在与定子12的其它叠片保持对齐层叠的关系时，各叠片10的切口部分14就形成了用于容纳导体的轴向延伸槽可以把某些叠片群或组与其相邻的叠片群或组隔开，以便在总体上形成一些轴向延伸的、用于通过冷却定子12的流体的通道锁紧杆17的螺纹部分穿过法兰22锁紧杆17的螺纹部分上拧有螺母39，每个螺母可拧紧以便在各叠片上可施加并维持一种预定的轴向的，即夹紧力在实践中，在定子12的叠片铁心结构上可施加一种轴向力(对大型铁心结构可近于1000吨)最好是要求夹紧力均匀地分布在环状叠片铁心结构12的预定端面区域上为了达到这种效果的一种实践是利用隔离片23和24(图1)在这种情况下，隔离片23和24是设置于环形铁心结构12的轴向端面和法兰22之间的实心金属块，因此可称为外部隔离片也可在沿着定子12的轴长上的预定轴向间隔的位置上使用附加的隔离片，以便形成通过铁心结构12的各冷却剂流体通道在铁心结构12上的巨大压力，由于在相邻叠片间的平面界面之间可形成强大的摩擦力，而可用来把叠片夹持在所需位置上然而，尽管有这种强大的摩擦力和压力;实验证明外部隔离片23、24和叠片10(图1)仍可能有一种逐渐向环状铁心结构12的中心轴径向向内迁徙的趋势铁心结构12中的温度变化协同电机21的启动和停止操作过程会产生足以使隔离片组件逐渐增长地径向向内松脱的侧向力如果这种径向向内的迁徙运动不加限制或防止，则它最后可使隔离片23和24和/或叠片10与线圈20的径向外部(即线圈20与槽14(图1)的表面19邻接的部分)以及相联系的电绝缘层相接触再进一步向内迁徙就可使叠片10的比较薄的边缘损害绝缘层的电绝缘完整性一种用来约束隔离片组件径向向内迁徙的实践方法是把叠片10装配得可使燕尾槽16与锁紧杆17的燕尾形部分相啮合然而，即使利用了这种燕尾形装置，实验证明在某些电机中产生的各种力足以使叠片10划有楔形榫键槽16的部分弯曲，结果最后促使隔离片23和24以及叠片10径向向内迁徙，并且/或者促使隔离片23和24以及焊有这些隔离片的支撑着的邻接叠片10径向向内迁徙叠片和/或隔离片23和/或24的移动最后可促使叠片的边缘和/或隔离片的边缘切入置于定子铁心槽中的线圈20或导电条，从而损害其绝缘层的电绝缘完整性参考图3，它示出图2的一部分的放大图为了保证进一步防止隔离片23和24的径向向内迁徙，在外部隔离片23和24同邻接的法兰22之间利用了键与键槽装置为了避免重复和易于了解起见，下面的描述将仅对隔离片24而言应当知道除另加注明外，所有说明是同样适用于隔离片23的图中示出分别设置在隔离片24和法兰22的相对的邻接面中的一对可对齐的键槽25和26当隔离片24与法兰22装配合适时，隔离片24的键槽25是与法兰22的键槽26相对地对齐的，以便在隔离片24和法兰22间形成一个键槽在组装好后，键槽25和26是面对面的，并确定一个横跨或桥接隔离片24和法兰22的邻接面之间的界面上的键槽在键槽25和26中嵌入键27，使得它仅占键槽25的部分容积，并从而伸越或桥接隔离片24和法兰22的邻接面之间的界面最好是使键27成为环状构件的一部分，同时具有矩形横断面，以便例如通过压配就可使之牢固地卡紧在环形延伸的键槽26中，因此该环状构件在组装期间就由各隔离片23(图1)与24中的键槽25所容纳另一种方式是键27和/或该环状构件可以构成整个法兰22键27的宽度，即在装入键槽后的径向尺寸要显著地小于键槽25的宽度;而其长度，即在装入键槽后的轴向尺寸是要足以至少骑跨键槽25和26的一部分而与键27在键槽中的方位无关为了有利于法兰22和隔离片24的组装，并考虑到由于制造误差所造成的潜在性安装误差;这样的键27和键槽25的尺寸关系是必要的在键27部分地寓于各相对的键槽25和26中，并在隔离片24和法兰22之间的界面上穿过的情况下，隔离片24不会在图3中箭头所示的径向向内方向上作无限制的自由迁徒运动在隔离片24中的键槽25的一个侧壁将最后压靠在键27上，该键27又将最后压靠在法兰22中的键槽26的一个侧壁上，从而在隔离片24已经移动一个预定的径向向内的距离后阻止隔离片24再进一步作径向向内的滑动然而，在键槽25和26以及键27中的那种初始的组装关系可能会使上述限制运动的机构要到已经出现一个大于隔离片24的某一所需径向向内的行程才生效由于人们已经决定要在新组装的电动发电机和现用的电动发电机之间维持结构的统一性，所以限制隔离片移动的解决办法不仅要求对现有的生产实践不加约束，而且要求易于运用到现有电机上去现在参考图4，它示出一个无磁性的控制器，即夹子件28，它一般包括一个拥有与底壁31相连的一对扶手壁29和30的U形体在扶手壁29和30之间互相向内凸起的调整凸块32和33被分别联接到扶手壁29和30的外端扶手壁29和30是具有平行而同平面的长边缘34和35的扁平矩形构件调整凸块32和33在扶手壁29和30的外端处是与夹子件28的平行边缘34和35齐平的，并且从横边缘36和37，沿着边缘34和35对应地向底壁31延展一段预定距离，并沿着横边缘36和37分别从夹子件28的边缘35和34延展一段预定距离同时，调整凸块32和33分别从扶手壁29和30作相对而又被隔开的凸起扶手壁29和30是有弹性而可互相面对地压到调整凸块互相接触为止的同样，扶手壁29和30还可进一步互相拉开以便在不超过扶手壁29和30的弹性系数下、在调整凸块32和33之间形成一预定延伸距离，因此在去除变形力时，扶手壁29和30就可回复到它们的预应力的结构形状现在回到图3，夹子件28是装在隔离片24上的，以便扶手壁29和30可骑跨在隔离片24的径向外端上隔离片24被示为一个宜于插入于定子铁心端部的法兰22与铁心叠片之间的相当窄的矩形实心金属块，以便隔离片可处于贴着轴端的叠片10的径向位置，例如图1所示那样夹子件28在扶手壁29和30之间的距离大致与隔离片24的宽度相同，因此当夹子件28在隔离片24被以箝套的关系插入于扶手壁29和30之间的方式进行有效地装配以后，扶手壁29和30就处于紧贴或邻接隔离片24的侧面，此时调整凸块32和33被配置于键27和隔离片24的键槽25的径向外侧壁之间未被占据的空间在键27和键槽25的径向外壁之间的间距，在组装以后的实际尺寸取决于电机设计和电机在组装过程中的累计总容差夹子件28上向内凸出的调整凸块32与33的预定尺寸应能装入键槽25的一端，并应基本上全部占据在键27和键槽25的径向外部侧壁之间的键槽25的径向空间也就是说，应适当地形成凸块32和33沿着边缘34和35的长度，以提供用于基本上占据在键27和键槽25的径向外侧壁之间的键槽25的径向宽度所需要的尺寸同样，应适当地形成凸块32和33沿着边缘34和35的长度，以便为已在运行的电机提供所需要的改装方位扶手壁29和30的长度应预先确定得可使调整凸块32和33最好在夹子件28的底壁31与隔离片24的径向外部表面邻接的同时达到隔离片24中的键槽25的端部在将夹子件28装入定子12以后，当隔离片24企图径向向内移动时，调整凸块32和33就被压紧在键27和键槽25的径向外侧壁之间以防止隔离片再进一步作径向向内的移动在本发明的一个实施例中，夹子件28是用一种包在某种型芯上的、浸有树脂的玻璃纤维布以形成一个具有若干层的和具有夹子件28的总的最后形状的超过尺寸的构件制成的该超过尺寸的构件经过处理以后就被从型芯上取下，并被加工成所需尺寸可适用的树脂有聚酯树脂和有弹性的环氧树脂制造夹子件28的材料应选用至少高达大约130℃仍可维持其回弹能力的，并且在以氢为电动发电机的冷却流体时就要选用一种惰性的或对氢不太会起化学作用的材料夹子件28的调整凸块32与33可通过修刮，例如切割或磨掉，成为适于装入键27和键槽25的径向外表面之间的任何剩余空位中的尺寸当应用本发明时，调整凸块32和33应是受到压力而不是剪切力，因而可以抵抗很大的松脱力而不致产生有害的机械变形这样就已对限制电动发电机定子中的隔离片移动的控制器进行了说明与描述，其中该控制器的结构可由定子铁心中的现有空位所容纳，并且可很容易地改装到现有电机上去虽然只是本发明的某些最佳特征通过实例作了说明，但是本专业的技术人员可发现许多改进和改变应该清楚，所附权利要求书是打算包罗所有属于本发明的实际精神和范围内的改进和改变