用于发电机组件的减振降噪结构及发电机组件、发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电机领域，尤其设及一种发电机组减振降噪控制技术，本发明特别提 供一种电机减振降噪结构及具有该减振降噪结构的发电机。
【背景技术】
[0002] 直驱风力发电机组由于其大尺寸且薄壁结构特点所限存在与电磁力相位相近的 模态特征，而由此产生的中高频段振动噪声的解决方法为两类，即改变结构特征和改变电 磁力的激励。通常来说改变电磁力激励的方法不会增加结构成本，但其会增大发电发热损 失W及对于中高频段不宜稳定控制等缺点。
[0003] 对于运类问题的处理方法上，现有技术一采用一种带阻尼装置的电机，是设及基 于结构阻尼技术的改进，但该方法存在对于阻尼层的材料参数的控制要求很高，工程设计 有一定难度W及阻尼特性随时间衰变等问题。现有技术二提到采用吸声材料W及弹性支承 等方法降低高频振动，对于直驱机组来说运两种方法实现都有一些难度，如吸声材料不易 施工，弹性支承对于结构布置困难等问题。
【发明内容】
[0004] 针对于发电机组的振动噪声问题，本发明旨在从结构上做出改进，提供一种用于 发电机组件的减振降噪结构及发电机组件、发电机，用W解决运一类问题。
[0005] 本发明提供一种用于发电机组件的减振降噪结构，所述发电机组件包括发电机的 转子或定子，所述转子或定子上包括薄壁圆筒，本发明所述减振降噪结构垂直设置于所述 薄壁圆筒的外壁上，所述减振降噪结构为减振降噪环，所述减振降噪环的轴向与所述薄壁 圆筒的轴向一致。
[0006] 进一步地，所述减振降噪环为圆环状。
[0007] 再进一步地，所述减振降噪环为分段结构，每段圆弧长2~3.5m，段与段之间紧密 相接。
[000引进一步地，所述减振降噪环包括主环和辅助环，平行设置于薄壁圆筒的外壁上。
[0009] 再进一步地，所述主环与所述辅助环的间距为160~200mm，且所述主环距离发电 机组的轮穀轴向外端为500~900mm，所述辅助环更靠近发电机组的轮穀。
[0010] 再进一步地，所述主环厚度为40~80mm，所述辅助环厚度为20~50mm，所述主环和 所述辅助环的高度都为110~140mm。
[0011] 进一步地，所述减振降噪环与所述薄壁圆筒在连接的根部为双面取点焊接，且双 面焊接点为错位布置。
[001^ 再进一步地，所述减振降噪环同一面相邻两焊接点之间的间距为90~150mm;且每 一处焊接点的长度在90~150mm，宽度在3~10mm。
[0013]再进一步地，所述主环和所述辅助环在与所述薄壁圆筒连接的根部均为双面取点 交错焊接，且所述主环和所述辅助环两者的焊接点之间也为交错布置。
[0014] 进一步地，所述减振降噪环上设有通风孔。
[0015] 本发明还提供一种发电机组件，所述发电机组件包括发电机的转子或定子，所述 转子或定子上包括薄壁圆筒，在所述薄壁圆筒上设置有上面所述的减振降噪结构。
[0016] 本发明还提供一种发电机，包括上面所述的发电机组件。
[0017] 进一步地，所述发电机包括:外转子内定子式风力发电机或者外定子内转子式风 力发电机。
[0018] 本发明通过上述技术方案，可获得具体的如下有益效果：
[0019] 1、本发明针对直驱风力发电机组的薄壁结构处易受振变形的缺陷，根据其花瓣形 振型模态，通过在其结构外缘上设置减振降噪环，可消除其花瓣形径向振态，有效抑制了径 向振动并降低了其结构噪声。
[0020] 2、在垂直于圆筒型薄壁轴线方向上设置减振降噪环，对于合理增强其局部刚度最 为有效。
[0021] 3、减振降噪环与筒壁的大圆方向一致，相对简单并可W作用于多个频段范围模态 振型。
[0022] 4、在仿真效果中发现，设置一个主环，花瓣形模态的筒壁振型最大位移的位置向 轮穀侧移动约150~210mm，故在距离主环160~200mm位置设置辅助环，可提高其高频抗振 能力。同时辅助环结构形式与主环除厚度外其它可一致，降低了加工成本和制造的复杂性。
[0023] 5、减振降噪环分段拼接而成，其圆度易于控制，通过分段可将圆度误差带来的焊 接与结构配合尺寸要求的施工难度降低。
[0024] 6、减振降噪环在两侧根部都与薄壁圆筒焊接，可降低一定的残余变形，且两侧取 点交错焊接，可W保证减振降噪环的连接强度，并达到所设计的减振降噪效果情况下，减小 焊接量，节省施工成本。
[0025] 7、在减振降噪环中部添加通风孔，可提高圆筒通风性能，减小噪声。
[0026] 总之，本发明通过合理修改局部结构，可W长期有效的改变直驱风力发电机组结 构在中高频段与电磁力相位相近而产生的振动噪声，同时增加发电机结构成本约为总成本 的1/300。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中可变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
【附图说明】
[0027] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图 中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0028] 图1为本发明实施例的发电机转子结构侧视示意图；
[0029] 图2为本发明实施例的发电机转子结构正面示意图；
[0030] 图3为本发明实施例的圆筒壁高阶花瓣形模态振型示意图；
[0031] 图4为本发明实施例的图2中的A向视图，主要展现焊点布置；
[0032] 图5为本发明实施例的减振降噪环上的通风孔的布置图。
[0033] 各附图中的标号说明：1-主环，2-辅助环，3-转子连接轴，4-转子法兰，5-转子支 架，6-侧立板，7-薄壁圆筒。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明。
[0035] 对于直驱风力发电机组来说，其发电机结构特性存在与发电机电磁力相近频率与 相位特征。本发明从结构设计与仿真分析的角度出发，设计一种新型结构固定于发电机转 子薄壁结构外壁上W使发电机转子结构特性避开其电磁力相近中高频段与相位特征，进而 降低发电机在中高频段的结构噪声。
[0036] 本发明根据发电机定子、转子结构仿真，分析其结构模态与发电机电磁力相位相 近的阶次，进而在可实现的部件上添加特殊结构改变其局部结构模态，使其避开其与发电 机电磁力相位相近。
[0037] 具体措施如下：
[0038] 在发电机组的薄壁结构的最外壁上添加垂直于外缘的减振降噪结构。
[0039] -般情况下考虑最大限度提高机械能转化为电能，发电机转子部分或定子部分都 设计有薄壁结构，W减小重量降低机械消耗。但是薄壁部分也是最易受振动的部分，所W针 对直驱风力发电机组的发电机结构为大尺寸薄壁结构的特点，在发电机转子薄壁结构的最 外壁添加垂直于外壁的减振降噪结构。
[0040] 对于发电机尤其是风力发电机，其薄壁结构多设计为转子或定子上的薄壁圆筒。 W转子为例，如图1、图2所示，对于风力发电机组的发电机，其转子的结构件包括转子连接 轴3、转子法兰4、转子支架5、侧立板6、薄壁圆筒7,转子最外围大圆为薄壁圆筒7。所W设置 于薄壁圆筒7上是减振降噪结构为减振降噪环(实施例中包括主环1和辅助环2)。减振降噪 环垂直于薄壁圆筒7的外壁，且与薄壁圆筒7有相同的径向走向和轴向走向，即减振降噪环 的轴向与转子或定子的轴向一致。
[0041] 由于圆筒型薄壁结构(如薄壁圆筒7)中间局部刚度相对较小，故更容易变形，而又 受轴线方向尺寸较小的影响W及端部结构刚度增强，故容易出现中部凸凹的花瓣形阵型， 图3所示为圆筒型薄壁结构轴线方向视图，其中花瓣形振型为实线部分，虚线为原始不变形 形状。由于圆筒型薄壁结构存在花瓣形模态振型，而该振型位移最大幅值为圆筒薄壁结构 的径向方向，该径向方向与发电机电磁力的径向激励力方向一致，且径向电磁激励存在与 圆筒型结构的花瓣形模态振型的频率接近时，根据机械结构振动理论，对于单自由度，即只 考虑径向方向的强迫振动系统方程为：
[0042]
[0043] 公式中，m是质量，C是结构阻尼，k是结构刚度，X是结构位移，F是激励力幅值，ω是 激励力频率，t是激励力作用时间。
[0044] 振动响应幅值为：
[0045]
份 P
[0046] 其中/'=----为激励频率与结构频率之比，= 一为等效静位移，ξ为阻尼比。 树" k
[0047] 提供运个方程是想说明机械结构振动原理与本发明结构设计的关系，说明本设计 原理上是符合基本机械结构振动规律的，而并非来源于主观臆想。当结构阻尼一定的情况 下，结构模态与外激励的频率和振型接近，即上式频率比r=l时，振动响应幅值为随时间发 散无限增大，对圆筒型薄壁结构来说其径向将发生较大振动。
[0048] 为此对于直驱风力发电机组的发电机薄壁结构，改变该类型花瓣形径向模态振 型，则可W有效抑制其径向振动并降低其结构噪声。根据花瓣形模态的振型形态，对其设置 垂直于圆筒型结构轴线方向的减振降噪环合理增强其局部刚度最为有效。
[0049] 虽然可W设置平行于圆筒型结构轴线的加强结构，但其方法会导致结构的花瓣形 振型模态频率漂移进而出现其它频率段的振动噪声问题。另外对于花瓣形模态也可W采用 施加多个垂直外壁的结构阻尼调整器，但其结构设计较复杂，阻尼调整范围要求较高。故本 发明采用减振降噪环，方向与筒壁的大圆方向一致结构(环的径向方向与圆筒径向一致)相 对简单并可W作用于多个频段范围模态振型。
[0050] 将减振降噪环分为两组，分别称为主环和辅助环，其结构形式除厚度外其它可W 完全一致。
[0051] 目前采用减振降噪环方向与薄壁圆筒的大圆方向一致的结构可W作用于多个频 段范围，但对于直驱发电机转速范围内仍然需要设置辅助环的方式来提高其结构在高频段 的抗振能力，如图1中所示的两组减振降噪环，就是一个为主环1，一个为辅助环2,平行设 置。同时为降低加工制造的复杂性，辅助环结构形式与主环除厚度外其它可一致，辅助环的 厚度比主环小；且考虑运输条件边部可去除超宽尺寸，图1所示的减振降噪环两侧的切除 区。