电机转子的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电机的转子的槽楔，其包括周向外表面,所述周向外表面界定所述槽楔从所述槽楔的第一轴端延伸到所述槽楔的第二轴端的径向伸长。多个周向延伸的凹槽从所述周向外表面向内径向延伸达凹槽深度。所述多个凹槽沿所述第一轴端与所述第二轴端之间的槽楔长度轴向分开。所述凹槽之间的轴向间隔大于每个凹槽的轴向宽度。相邻凹槽之间的中间表面具有和所述第一轴端与最靠近所述第一轴端的第一凹槽之间的第一端表面相同的径向位置。两个平坦侧表面周向限定所述周向外表面且从所述周向外表面向内径向延伸。
【专利说明】电机转子
【技术领域】
[0001] 本文公开的主题一般涉及电机。更具体地说，本公开涉及电机的转子槽楔。
[0002] 诸如发电机的电机通常包括具有多个励磁线圈或绕组的转子总成。转子至少部分 由包括多个定子绕组的定子围绕。转子通过(例如）连接到转子转轴的涡轮机绕转子轴旋 转。在旋转时，转子会在定子绕组中生成电流。
[0003] 在发电机的操作期间，由于高地心引力作用于励磁线圈上，使用转子槽楔来将励 磁线圈固定且支撑在转子处。转子槽楔然后又通常由常由一堆铁芯片形成的转子铁芯固定 并支撑，从而使铁芯片中产生大量应力。在支撑转子槽楔时大量应力通常推动铁芯片材料 选择和几何形状配置，从而造成转子的磁性性质的折损。此外，典型的槽楔诱发转子中产生 大量涡电流损耗并减小总的发电机效率。
[0004] 概述 根据一个实施方案，一种电机的转子的槽楔包括：周向外表面，其界定从所述槽楔的第 一轴端延伸到所述槽楔的第二轴端的所述槽楔的径向伸长。多个周向延伸凹槽从所述周向 外表面向内径向延伸达凹槽深度。所述多个凹槽沿所述第一轴端与所述第二轴端之间的槽 楔长度轴向分开。所述凹槽之间的轴向间隔大于每个凹槽的轴向宽度。相邻凹槽之间的中 间表面具有与所述第一轴端与最靠近所述第一轴端的第一凹槽之间的第一端表面相同的 径向位置。两个平坦侧表面周向限定所述周向外表面且从所述周向外表面向内径向延伸。
[0005] 根据另一实施方案，一种发电机的转子总成包括：多个励磁线圈；和转子铁芯，其 居中于转子轴且支撑所述多个励磁线圈。转子总成还包括多个转子槽楔。每个转子槽楔被 组装成所述转子铁芯且邻接所述多个励磁线圈中的励磁线圈以将所述励磁线圈支撑并固 定在所述转子铁芯处。每个转子槽楔包括：周向外表面，其界定从所述槽楔的第一轴端延伸 到所述槽楔的第二轴端的所述槽楔的径向伸长。多个周向延伸凹槽从所述周向外表面向内 径向延伸达凹槽深度。所述多个凹槽沿所述第一轴端与所述第二轴端之间的槽楔长度轴向 分开。所述凹槽之间的轴向间隔大于每个凹槽的轴向宽度。相邻凹槽之间的中间表面具有 和所述第一轴端与最靠近所述第一轴端的第一凹槽之间的第一端表面相同的径向位置。两 个平坦侧表面周向限定所述周向外表面且从所述周向外表面向内径向延伸。
[0006] 结合附图从以下描述中将显而易知这些和其它优点和特征。
[0007] 附图简述 在说明书结束时的权利要求中尤其指出并不同地陈述被视为本发明的主题。结合附图 从以下详细描述中将显而易知本发明的前文和其它特征和优点，其中： 图1是电机的实施方案的截面图； 图2是电机的转子的实施方案的截面图； 图3是转子槽楔的实施方案的透视图； 图4是转子槽楔的实施方案的截面图；且 图5是转子槽楔的实施方案的另一截面图。
[0008] 详细描述连同优点和特征一起通过实例方式参考附图解释本发明的实施方案。
[0009] 发明详述 图1中不出了电机(在本案中为发电机10)的实施方案。在一些实施方案中，发电机10 是额定在120 kVA的四极转子发电机。发电机10包括位于转子轴14处且可绕其旋转的转 子12。定子16径向地位于转子12外侧且至少部分围绕转子12,从而在转子12与定子16 之间界定气隙18。定子16包括配置在定子铁芯22处的多个定子绕组20。定子绕组20与 配置在转子12处的多个励磁线圈24交互，使得当转子12绕转子轴14旋转时，定子绕组20 中生成电流。
[0010] 现在参考图2,示出了转子12的实施方案的截面图。转子12包括转子铁芯26,在 一些实施方案中，转子铁芯26由沿转子轴14堆叠的多个转子铁芯片28形成。励磁线圈24 配置在转子铁芯26中的励磁线圈开口 30中，其中槽楔32位于励磁线圈24附近以定位并 支撑励磁线圈24。槽楔32具有槽楔外表面34,其具有与转子铁芯26的外表面36实质上 相同的径向位置。槽楔32的侧表面38从槽楔外表面34向内延伸且一般是平坦的。侧表 面38被定向以随着相距转子轴14的径向距离降低而靠拢。侧表面38邻接励磁线圈24。 槽楔32及因此励磁线圈24是通过围绕转子铁芯26和槽楔32的转子套筒40而固定在转 子铁芯26中。通过利用转子套筒40来径向固定槽楔32而不是出于这个目的而利用转子 铁芯26,转子铁芯26的配置不限于固定槽楔32的需要(如典型的转子配置中）。
[0011] 现在参考图3,更详细示出了槽楔32的实施方案。在一些实施方案中，槽楔32是 由诸如铝或铝合金的金属材料形成。槽楔32包括第一端42和第二端44。槽楔外表面34 从第一端42轴向延伸到第二端44。槽楔外表面34中配置有多个凹槽46。凹槽46实质上 周向延伸且相互轴向分开。凹槽46用来减小涡电流损耗并改善发电机10的效率。参考图 4,凹槽46具有凹槽宽度48且在相邻凹槽46之间具有凹槽间隔50。在一些实施方案中，凹 槽宽度是.060''且凹槽间隔是.09Γ '。凹槽宽度48与凹槽间隔50的比介于0. 6与0. 7 之间。在一些实施方案中，从第一端42到最靠近第一端42的第一凹槽46a的第一凹槽距 离52是0. 575' '，而从第二端44到最靠近第二端44的最后一个凹槽46η的第二凹槽距离 54不等于第一凹槽距离52或在具有6. 48' '的槽楔长度56的槽楔32中约为0. 496' '。在 一些实施方案中，第二凹槽距离54与第一凹槽距离52的比不大于0.87。凹槽46的深度可 以由凹槽底部60相距转子轴14的径向距离58定义。在一些实施方案中，径向距离58在 转子12中是2. 560''，其中槽楔外表面34具有2. 640''的半径。在其它实施方案中，定义 为凹槽底部60相距槽楔外表面的距离的凹槽深度是0. 080' '。因此，在一些实施方案中， 凹槽深度与槽楔外表面34半径的比介于0. 02与0. 04之间。在一些实施方案中，径向距离 58与槽楔外表面34半径的比介于0. 95与0. 97之间。连续凹槽46之间的中间表面70具 有与从第一端42延伸到第一凹槽46a的第一端表面72相同的径向位置，和与从第二端44 延伸到最后一个凹槽46η的第二端表面74相同的径向位置。
[0012] 如图5中示出，槽楔32-般是三角形形状，且居中于对应于转子轴14的发电点 60。每个侧表面38的位置是通过发电点60由水平轴界定。槽楔角度62是由水平轴与被 设置平行于槽楔角度62的与水平轴相距槽楔距离64的侧表面38界定。在一些实施方案 中，槽楔角度62是45度且槽楔距离64是1. 325' '。在一些实施方案中，槽楔距离64与槽 楔外表面34半径的比介于0. 45与0. 55之间。在相距发电点60的底座距离68处截断槽 楔底座66,在一些实施方案中，底座距离68是1.98''。底座距离68与槽楔外表面34半径 的比介于0.7与0.8之间。
[0013] 虽然只结合有限数量的实施方案详细描述本发明，但是应容易了解本发明不限于 这些公开的实施方案。事实上，可修改本发明以并有在此之前并未描述但与本发明的精神 和范围相称的任何数量的变动、更改、替代或等效配置。此外，虽然已描述本发明的各个实 施方案，但是应了解本发明的各个方面可以只包括一些所描述的实施方案。因此，不应认为 本发明限于前文描述，而应认为本发明只限于随附权利要求的范围。
【权利要求】
1. 一种电机的转子的槽楔，其包括： 周向外表面，其界定所述槽楔的从所述槽楔的第一轴端延伸到所述槽楔的第二轴端的 径向伸长； 多个周向延伸凹槽，其从所述周向外表面向内径向延伸达凹槽深度，所述多个凹槽沿 所述第一轴端与所述第二轴端之间的槽楔长度轴向分开，所述凹槽之间的轴向间隔大于每 个凹槽的轴向宽度，相邻凹槽之间的中间表面具有与所述第一轴端与最靠近所述第一轴端 的第一凹槽之间的第一端表面相同的径向位置；和 两个平坦侧表面，其周向限定所述周向外表面且从所述周向外表面向内径向延伸。
2. 根据权利要求1所述的槽楔，其中槽楔轴向宽度与槽楔轴向间隔的比介于0. 6与 0. 7之间。
3. 根据权利要求1或2所述的槽楔，其还包括在所述两个侧表面之间延伸且界定所述 槽楔的径向向内伸长的周向内表面。
4. 根据权利要求3所述的槽楔，其中所述周向内表面是平坦的。
5. 根据权利要求3所述的槽楔，其中所述周向外表面的外曲率半径与从所述槽楔的曲 率中心到所述周向内表面的法向距离的比介于0. 7与0. 8之间。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的槽楔，其还包括从第二轴端延伸到最靠近所述 第二轴端的最后一个凹槽且具有与所述中间位置相同的径向位置的第二端表面。
7. -种发电机的转子总成，其包括： 多个励磁线圈； 转子铁芯，其居中于转子轴且支撑所述多个励磁线圈； 多个转子槽楔，每个转子槽楔被组装成所述转子铁芯且邻接所述多个励磁线圈中的励 磁线圈以将所述励磁线圈支撑并固定在所述转子铁芯处，每个转子槽楔包括： 周向外表面，其界定从所述槽楔的第一轴端延伸到所述槽楔的第二轴端的所述槽楔的 径向伸长； 多个周向延伸凹槽，其从所述周向外表面向内径向延伸达凹槽深度，所述多个凹槽沿 所述第一轴端与所述第二轴端之间的槽楔长度轴向分开，所述凹槽之间的轴向间隔大于每 个凹槽的轴向宽度，相邻凹槽之间的中间表面具有和所述第一轴端与最靠近所述第一轴端 的第一凹槽之间的第一端表面相同的径向位置；和 两个平坦侧表面，其周向限定所述周向外表面且从所述周向外表面向内径向延伸。
8. 根据权利要求7所述的转子总成，其中槽楔轴向宽度与槽楔轴向间隔的比介于0. 6 与0. 7之间。
9. 根据权利要求7或8所述的转子总成，其中所述槽楔还包括在所述两个侧表面之间 延伸且界定所述槽楔的径向向内伸长的周向内表面。
10. 根据权利要求9所述的转子总成，其中所述周向内表面是平坦的。
11. 根据权利要求9所述的转子总成，其中所述周向外表面的外曲率半径与从所述槽 楔的曲率中心到所述周向内表面的法向距离的比介于〇. 7与0. 8之间。
12. 根据权利要求7至11中任一项所述的转子总成，其中所述槽楔还包括从第二轴端 延伸到最靠近所述第二轴端的最后一个凹槽且具有与所述中间位置相同的径向位置的第 二端表面。
13. 根据权利要求12所述的转子总成，其中第一端表面轴向长度与第二端表面轴向长 度的比不大于0. 87。
14. 根据权利要求7至13中任一项所述的转子总成，其中所述转子铁芯包括沿所述转 子铁芯堆叠的多个转子铁芯片。
15. 根据权利要求7至14中任一项所述的转子总成，其还包括围绕所述转子铁芯和所 述多个转子槽楔的转子套筒以将所述转子槽楔固定在所述转子铁芯处。
【文档编号】H02K3/487GK104104171SQ201410134699
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2013年4月4日
【发明者】D.R.霍赫斯特特勒, T.R.威尔希, J.H.阿贝尔斯 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司