带阻尼装置的电的制造方法
【专利摘要】一种电机，包括支架(6)、外转子(2)、定子(4)和阻尼装置，外转子(2)和定子(4)支承至支架(6)，阻尼装置适于对外转子的振动进行阻尼。外转子(2)包括环形端板(28)，阻尼装置包括第一阻尼器(10；10’；”)，该第一阻尼器具有第一约束元件(12；12’；12”)和设置在该第一约束元件(12；12’；12”)的表面上的第一粘弹性层(14；14’；14”)，第一约束元件(12；12’；12”)通过第一粘弹性层(14；14’；14”)连接至环形端板(28)。
【专利说明】带阻尼装置的电机
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及旋转电机中的振动限制。
[0002]旋转电机的振动可以有多个不同的来源，诸如:转子中的不平衡；由于不完善的磁设计而产生的磁力；外部激励；或因旋转电机的外转子的外悬与引力相结合而造成的气隙异常所引起的磁力。
[0003]在已知的旋转电机中，振动导致重大问题。振动可能导致噪音过度。振动还可能缩短旋转电机的工作寿命。
【背景技术】
[0004]本发明利用约束层阻尼技术，例如，在以下文献中对该约束层阻尼技术进行了描述。
[0005]【1】Cremer, L.&Heckl, M.&Ungar, E.E., 1987.“ Structure-Borne Sound (结构所传播的声音)”.2nd ed.Berlin:Springer Verlag0
[0006][2]Ewins,D0 J., 2001.“Modal Testing, Theory, Practice, and Application (模态实验、理论、实践和应用)”.2nd ed.Hertfordshire, England:Research Studies Pressltd.[0007]【3】 Garibaldi, L.&0nah, H.N.,1996。“Viscoelastic Material DampingTechnology (粘弹性材料阻尼技术)”。Torino:Becchis Osiride.[0008]存在用于描述材料的阻尼机制的大量数学公式。本文中，使用了滞后阻尼模型。该滞后阻尼模型也称为结构阻尼模型。对于滞后阻尼各向同性材料，复数杨氏模量E*和复数剪切模量G*被限定为
[0009]E*=E(l+jn)
[0010]G*=G(1 十 jn)
[0011]其中，E为有效杨氏模量，G为有效剪切模量，并且η为材料损耗因子。以上定义可参见参考文献【3】中的第30页。
【发明内容】
[0012]本发明的目的为提供外转子电机以便减轻以上振动问题。本发明的目的通过以独立权利要求1中所述的内容为特征的电机来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。
[0013]本发明基于下述理念，即，提供一种电机的外转子，该电机的外转子带有连接至该外转子的环形端板的一个或更多个阻尼器，所述一个或更多个阻尼器利用了约束层阻尼技术。
[0014]本发明的优点为可抑制外转子电机的振动由此减小噪音并延长电机的工作寿命。【专利附图】
【附图说明】[0015]下面将参照附图通过优选实施方式更详细地描述本发明，在附图中:
[0016]图1示出了根据本发明的实施方式的电机的截面图；
[0017]图2A示出了图1中的电机的阻尼装置；
[0018]图2B示出了根据本发明的另一实施方式的电机的阻尼装置；以及
[0019]图2C示出了根据本发明的又一实施方式的电机的阻尼装置。
【具体实施方式】
[0020]图1示出了一种电机，其包括支架6、外转子2、定子4、和阻尼装置。外转子2和定子4支承至支架6。定子4固定地支承至支架6，而外转子2可旋转地支承至支架6。阻尼装置适于对外转子的振动进行阻尼。在本文中，外转子指的是位于比电机的定子在径向上距离电机的中心线更远的转子。
[0021]图2A为示出了图1中的电机的阻尼装置的放大图。该阻尼装置包括第一阻尼器10，该第一阻尼器10具有第一约束元件12和设置在第一约束元件12的表面上的第一粘弹性层14，第一约束元件12通过第一粘弹性层14连接至外转子。第一阻尼器10适于对外转子2的径向振动进行阻尼。第一约束元件12为呈环形圈形式的整体元件。第一粘弹性层14也呈环形圈形式。第一约束元件12可由例如钢或铝制造。在不能将第一约束元件构造成整体元件的实施方式中，第一约束元件的零件应被刚性地接合在一起。
[0022]外转子2包括环形端板28，第一阻尼器10连接至该环形端板28。环形端板28可由钢或铝制成。环形端板28的对称轴与外转子2的旋转轴线重合。因此，由环形端板28限定的平面垂直于外转子2的旋转轴线延伸。
[0023]外转子2仅在一个端部处由位于外转子2的相对于环形端板28的相反端部处的轴承8支承至支架6。轴承8可包括一个或更多个轴承单元。轴承单元可包括例如滚珠轴承或滚柱轴承。
[0024]环形端板28和轴承8沿外转子电机的轴向方向间隔开。当沿轴向方向观察时，外转子2和定子4的活性零件均位于环形端板28与轴承8之间，所述活性零件为适于在电机的运行期间磁性地相互作用的部件。
[0025]用于针对温度和频率优化阻尼能力的也被称为“利用国际制图的主曲线规程(Master Curve Procedure using International Plot) ” 的适当的设计方法在参考文献【3】中的第101至110页中进行了详尽地说明。在发明背景部分中指出的参考文献【3】公开了材料损耗因子具有在某个温度和频率上达到最大值的特性。换言之，材料损耗因子为关于温度和频率的函数。
[0026]为确保第一阻尼器10的足够的阻尼能力，第一粘弹性层14的最大损耗因子ηfved-max大于或等于0.7。第一约束元件12的最大损耗因子ηfce-max与外转子2的最大损耗因子ηvpcmax均明显小于第一粘弹性层14的最大损耗因子ηfvel-max。
[0027]在替代性实施方式中，第一粘弹性层的最大损耗因子大于或等于0.9。基本上，粘弹性层的最大损耗因子 越高，阻尼越有效。
[0028]在图1中示出的实施方式中，外转子2为一件式部件，环形端板28为外转子2的一体的部分。第一约束元件12仅通过第一粘弹性层14连接至外转子2。不存在将第一约束元件12连接至外转子2的螺栓、螺钉或其它刚性颗粒。第一粘弹性层14为一件式层。[0029]图2B示出了根据本发明的另一实施方式的电机的阻尼装置。在图2B中，外转子包括第一部分271’和第二部分272，第一阻尼器10’位于外转子的第一部分271’与外转子的第二部分272’之间，使得第一阻尼器10’将外转子的第一部分271’与外转子的第二部分272’分开，外转子的第二部分272’通过第一粘弹性层14’连接至第一约束元件12’。外转子的第一部分271’包括圆筒形本体。第一约束元件12’例如通过焊接或通过螺钉刚性地接合至外转子的第一部分271’。替代性地，第一约束元件12’可为外转子的第一部分271’的一体的部分。外转子的第二部分272’包括环形端板28’。
[0030]图2C示出了根据本发明的又一实施方式的电机的阻尼装置。图2C的阻尼装置包括连接至外转子的环形端板28”的第一阻尼器10”和第二阻尼器20”。第一阻尼器10”包括第一约束元件12”和设置在第一约束元件12”的表面上的第一粘弹性层14”，第一约束元件12”通过第一粘弹性层14”连接至环形端板28”。第二阻尼器20”包括第二约束元件22”和设置在第二约束元件22”的表面上的第二粘弹性层24”，第二约束元件22”通过第二粘弹性层24”连接至外转子。第一约束元件12”与第二约束元件22”均为大致环形部件。环形端板28”被夹在第一阻尼器10”与第二阻尼器20”之间。
[0031]第一粘弹性层14”的最大损耗因子Jlfvel 2max与第二粘弹性层24”的最大损耗因子打十均大于或等于。.？。第一约束元件12”的最大损耗因子η^ 2max、第二约束元件22”的最大损耗因子η__2以及外转子的最大损耗因子11_ 2_各自均明显小于0.7。
[0032]第一阻尼器10”对于第一温度T1和第一频率Π进行优化。第二阻尼器20”对于第二温度T2和第二频率f2进行优化。第二温度T2与第一温度T1不同，且第二频率f2与第一频率fi不同。在本文中，如果阻尼器的粘弹性层的材料损耗因子在某个温度和频率处达到其最大值，即认为该阻尼器对于所述温度和所述频率进行优化。
[0033]包括多个阻尼器的阻尼装置可构造成使得每个阻尼器对于与其余的阻尼器不同的温度-频率对进行优化。由此，可拓宽阻尼装置的最大阻尼范围。
[0034]在图1的实施方式中，外转子电机构造成风力发电站的发电机。外转子2适于与周围的空气直接接触。风力涡轮机的叶片35位于外转子2的与轴承8所在的端部相同的端部处。在图1中，仅部分地描绘了叶片35。在替代性实施方式中，根据本发明的电机构造成适于在重型钢铁产业中使用的皮带滚轮马达。
[0035]风力发电机的外转子的环形端板可配备有用于制动外转子的制动盘。第一阻尼器可位于比制动盘沿径向方向的更外侧。在一些情况下，能够将根据本发明的第一阻尼器改造为现有的风力发电机的外转子的环形端板。
[0036]对于本领域的技术人员而言，明显的是，本发明的原理可以多种方式进行实施。本发明及其实施方式不限于以上描述的示例，而是可在权利要求的范围内变化。
【权利要求】
1.一种电机，包括支架(6)、外转子(2)、定子(4)和阻尼装置，所述外转子(2)和所述定子(4)支承至所述支架(6)，所述阻尼装置适于对所述外转子的振动进行阻尼，其特征在于，所述外转子(2)包括环形端板(28)，所述阻尼装置包括第一阻尼器(10;10’ ；10”)，所述第一阻尼器(10 ;10’ ；10”)具有第一约束元件(12 ;12’ ；12”)和设置在所述第一约束元件(12;12’ ；12”)的表面上的第一粘弹性层(14;14’ ； 14”)，所述第一约束元件(12 ;12’ ；12”)通过所述第一粘弹性层(14;14’ ；14”)连接至所述环形端板(28)。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述外转子(2)仅在一个端部处通过位于所述外转子(2)的相对于所述环形端板(28)的相反的端部处的轴承(8)支承至所述支架(6)。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述第一粘弹性层(14;14’； 14”)的最大损耗因子Ufvel_max)大于或等于0.7。
4.根据权利要求1、2或3所述的电机，其特征在于，所述第一约束元件(12;12’；12”)的最大损耗因子(Hfrejiax)明显小于所述第一粘弹性层(14;14’ ；14”)的最大损耗因子(^ fvel—max) °
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述外转子的最大损耗因子(nvp。—_)明显小于所述第一粘弹性层(14;14’ ；14”)的最大损耗因子(nfvel—_)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述第一约束元件(12;12’ ；12”)为整体元件。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述第一约束元件(12;12”)仅通过所述第一粘弹性层(14 ;14”)连接至所述外转子。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的电机，其特征在于，所述外转子包括第一部分(271’ )和第二部分(272’)，所述第一阻尼器(10’ )位于所述外转子的所述第一部分(271’)与所述外转子的所述第二部分(272’)之间，使得所述第一阻尼器(10’)将所述外转子的所述第一部分(271’)与所述外转子的所述第二部分(272’)分开，所述外转子的所述第二部分(272’ )通过所述第一粘弹性层(14’ )连接至所述第一约束元件(12’)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述阻尼装置还包括第二阻尼器(20”)，所述第二阻尼器(20”)具有第二约束元件(22”)和设置在所述第二约束元件(22”)的表面上的第二粘弹性层(24”)，所述第二约束元件(22”)通过所述第二粘弹性层(24”)连接至所述外转子。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述第一阻尼器(10”)对于第一温度(T1)和第一频率(f\)进行优化，并且所述第二阻尼器(20”)对于第二温度(T2)和第二频率(f2)进行优化，所述第二温度(T2)与所述第一温度(T1)不同，并且所述第二频率(f2)与所述第一频率(f\)不同。
11.一种用于将风能转换为电能的风力发电站，所述风力发电站包括发电机，其特征在于，所述发电机为根据权利要求1至10中的任一项所述的电机。
【文档编号】F03D11/00GK103891101SQ201280051140
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2011年10月17日
【发明者】扬内·罗伊瓦伊宁, 尤哈尼·曼特雷, 阿伦·胥奇 申请人:Abb技术有限公司