专利名称：定子绕组的振动控制系统的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种振动控制系统，该振动控制系统用于使定子绕组的特征频率足够高，以保持在机械能转变成电能的装置的工作频率之上，该装置中的绕组是被固定的，以便防止潜在的破坏性振动的发生。
在机械能转变为电能的装置例如透平发电机中，定子绕组像绝大多数机械对象那样具有其特征固有频率，在这一频率它们将会产生振动。如果这一特征频率接近于机器运行时传递给绕组的振动输入频率，在绕组内将可能形成危险的振动。这可能缩短绕组的寿命，导致过早的失效。绕组失效会带来发电机损坏，造成昂贵的停机，并需要更换绕组这种费用十分昂贵的作业过程。
通常，定子绕组是在绕组支承板、垫片和绕组支架的负载压力作用下。绕组支承板支承定子绕组。绕组支承支架固定在定子芯上。然后将绕组支承板强有力地沿远离绕组支承支架的方向压向绕组的端部。在绕组支承板仍然被压向绕组时，随即将垫片放在支承板与支承支架之间。随后将压力释放，而支承板仍然被压向绕组，这是由于垫片的缘故。此压向绕组的压缩力倾向于将绕组的特征频率提高至大于安装绕组的装置的特征固有频率。
然而，不幸地是，当机械能转变为电能的装置运行时，绕组支承支架将离开绕组支承板。这种运动的产生是由于安装绕组支承支架的定子收缩(Contract)。由于定子芯在工作状态下收缩，绕组支承支架于是远离绕组而运动。因此，从支承板传递给绕组的压缩力减小。由于此压缩力减小，绕组的特征频率将降低，在某些情况下趋近于装置的共振频率。如上所述，当这种情况发生时，绕组由于过度振动而失效。如果有较大的力能保持作用在绕组上，绕组的特征频率将不致接近装置的固有频率。此外，通过保持特征频率充分高于装置的固有频率，绕组的寿命将延长，类似的失效会减至最小。
因此，显然在现有技术中，对于一种系统，存在一种长远的而又尚未满足的需求，要求提供一种振动控制系统，以保持定子绕组的特征频率，在装置运行时，能远离安装绕组的装置的固有频率。发明概述因此，本发明的目的之一在于提供一种振动控制系统，保持定子绕组的特征频率远离安装绕组的装置的固有频率，从而最大限度地减小绕组的振动、延长绕组的寿命和防止绕组失效。
为了达到本发明的上述目的及其他目的，用于在机械能转变为电能的装置中的一种定子绕组振动控制系统包括绕组支承板，该支承板安装在定子上；推块，该推块安装在绕组与绕组支承板之间；控制装置，该控制装置安装在所述推块和所述绕组支承板之间，用于调节定子绕组的特征频率。
根据本发明的第二方面，用于定子绕组的振动控制系统包括绕组支承支架，该绕组支承支架固定在定子上；绕组支承板，该绕组支承板安装在绕组支承支架上，在绕组支承板与绕组支承支架之间装有垫片；推块，该推块被压缩在支承板与绕组之间；填充材料，该填充材料被压缩在推块与绕组之间；和弹簧，该弹簧安装在推块与绕组支承板之间，用于调节绕组的特征频率。
根据本发明的第三方面，弹簧是一种波形弹簧。波形弹簧安装在支承板的凹槽中，并通过推块向绕组向上传递力，以调节绕组的特征频率。
表征本发明新颖性的这样和那样的特点和优点，在所附之权利要求中详细指明并构成权利要求的一部分。不过，为了对本发明更好地理解，对于本发明的优点和使用本发明所达到的目的，应参考附图及其说明，附图构成了本发明的另一部分，附图及说明中具有本发明推荐实施例的图解说明与说明。
附图简介
图1为根据本发明推荐实施例所设计的定子绕组振动控制系统的示意图；图2为图1所述实施例中，用以描述振动控制系统装置示意图的横截面示意图；图3为根据本发明第二推荐实施例所设计的定子绕组振动控制系统的示意图；图4为沿图3中4-4剖切的剖面图；图5为根据本发明第三推荐实施例所设计的定子绕组振动控制系统的示意图；和图6为沿图6中5-5剖切的剖面图。
推荐实施例的详细说明现在参看附图，附图中相同的数字表示在各附图中的相同的结构，特别要参看图1和图3，机械能转变为电能的装置例如发电机的定子60的绕组14的振动控制系统10包括绕组支承板12，该绕组支承板以传统的方式安装在定子60上；推块18，该推块设置在绕组14与绕组支承板12之间；控制装置16，该控制装置设置在推块18与绕组支承板12之间，用于调节定子绕组14的特征频率。
正如在图1和图3中所能看到的那样，推荐将玻璃垫片56安放在绕组支承板12与绕组支承支架58之间，该绕组支承支架安装在定子60上。为了装卸包括弹簧50的压缩弹簧装置，将玻璃垫56移去。正如上面所论及并为现有技术所了解的那样，玻璃垫片56的作用在于对绕组14施加一力，以提高绕组的特征频率。
在推荐实施例中，控制装置16包括至少一个弹簧39，该弹簧安装在推块18与绕组支承板12之间。在图1和图2所描述的推荐实施例中，弹簧39是圆锥弹簧。如图1和图2所示，弹簧39安装在这样的空间内，该空间的一部分由推块18上面向下的凹穴22所限定，一部分是由绕组支承板12上相对应的凹槽24所限定。作为另一种方案，弹簧39也可以抵靠在推块18的表面而不必深入推块18的凹穴。
正如还可以从图2中看出的那样，控制装置16还包括销36。该销从推块18穿过锥形弹簧39中心的孔，向下延伸至支承板12上凹槽24的底部40。销36的上部最好粘接在推块18上，并可延伸进入推块18内部所设置的圆环42，以便有助于在销36与推块18之间获得坚固的机械连接。
正如可以进一步从图2中所看到的，在推块18与绕组支承板12之间限定了间隙28。间隙28的尺寸和销36相对于由凹穴22与凹槽24一起所限定的垂直空间的尺寸确定了向下变形量，该向下变形量允许反抗弹簧39的压缩影响。由弹簧26通过推块18施加在定子绕组14上的压缩力的大小取决于弹簧39的数目和弹簧的特征。
在将绕组14放在规定位置前，支承板12用夹具(图中未示出)压向绕组14。然后，将垫片56塞入支承板12与支承支架58之间。正如前面所讨论过的那样，在使用过程中定子60有可能收缩，倾向于将支承支架58与支承板12拉向离开绕组14。没有振动控制系统10时，随着支承板12离开，作用在绕组14上的力减小，绕组的特征振动频率下降。振动控制系统10的作用在于防止压缩力的减小或使压缩力的减小最小，从而使绕组14的特征频率保持在安装该绕组14的机械能转变为电能的机器(图中未示出)的运行频率之上。系统10是按如下方式进行的。当支承支架58和支承板12要离开绕组14运动时，压缩弹簧39伸长并以一力向上推推块18。推块18于是将这一力传递到绕组14上。由于有这种力的作用，绕组14的特征频率保持在机器运行频率之上。
振动控制系统10还可包括填料46、48，该填料设置在推块18和绕组14之间；填料盖52，其安装在推块18上；第三填料层64，其设置在推块18与填料盖52之间。正如在图1、图3、图4中所图解说明的那样，填料46、48、填料盖52和第三填料层64的功能是将推块18所作用的力传递给绕组14。填料46、48可以由第一填料层46和第二填料层48所组成。最好第一填料层46是用Dacron毡或类似材料制成。与之类似，第二填料层48则含有一层橡胶，该橡胶支撑在Dacron毡上，并以橡胶面贴附绕组14。第三填料层也可用Dacron毡或类似材料制成。
本发明的第二推荐实施例如图3和图4所示。可从图3和图4中看出，弹簧39可替换为波纹形弹簧，该弹簧设置在推块18与绕组支承板12之间。最好，波形弹簧50或者由模制环氧树脂或者由玻璃纤维制成。在此实施例中，支承板上的凹槽24制成槽形，该槽沿支承板12的长度延伸。波形弹簧39放在槽形凹槽24内。
如图3、图4所示，在第二实施例中，控制系统10还包括限位销66，该限位销设置在凸块70上面，位于推块18的两侧，挡块68设置在绕组支承板12的凹槽24的两端。在此实施例中，推块18被限位销限制在凹槽24中。更特别地是，限位销66固定在凹槽24中，设置在凸块70之上面，位于推块18的两端。因此，推块18被限制了向上方向的运动。
图3和图4还表明，推块挡块68设置在推块18的两端。推块挡块68可防止波形弹簧39从槽24中脱落。
第二实施例以类似于第一实施例的方式工作。当控制系统10装配完成时，弹簧39被压缩在凹槽24内。工作过程中定子60应当与支承支架58接触，支承板12就离开绕组14。如果这种情况发生，波形弹簧39将对推块18施加一向上的推力，此力将通过填料层46、48、64和填料盖52传递到绕组14。当此力作用在绕组14上时，绕组14的特征频率则保持在高于安装该绕组的机器的运行频率。
图5和图6描述了本发明的第三实施例，在此实施例中，振动控制系统10还包括支承环72，并可能具有支承条74。支承环72和支承条74是在现有技术领域为人们所熟知的，本发明并未特别涉及它们，不过是使用它们作为控制装置16，以最大限度地减小绕组14的振动。
正如在现有技术中所知，支承环72可能被支承条74绑扎在绕组14上。特别是将支承条74缠绕成数层，环绕在绕组14和支承环72的外周边。由于支承条74最好是由灌注环氧树脂的织制玻璃复合材料制成，支承条74可手工缠绕并自行固定。既然支承环72和支承条74是现有技术领域众所周知的，就不再讨论其细节。
在现有技术中，支承环72被压缩于支承板12和绕组14之间。在机器运行过程中，支承环72施加一力于绕组14上，以支承绕组14。由于有这一作用力，绕组14的振动最小。为了传递此力，将填料76设置在支承环72与绕组14之间和支承环72与支承板12之间，该填料推荐用由环氧树脂处理的聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate)纤维或类似材料制成。
如上所述，当安装着定子的机械能转变为电能的机器运行时，定子60收缩。当定子60收缩时，如上所述，支承板12与定子一起移动。当这种情况发生时，作用在绕组14上的压力减小。这可能导致绕组14的特征频率降低和振动加剧。
为了将振动减至最小，在本发明的此实施例中，控制装置16和推块18设置在支承环72与支承板12之间。控制装置16最好包括一个或更多的弹簧39。最好弹簧39是锥形弹簧。弹簧可以是玻璃纤维制成的Belleville式碟形弹簧(Belleville type spring washer)。正如在推荐实施例中所示，两碟形弹簧39设置在支承板12与推块18之间。对于本领域的技术人员而言，所用弹簧39的数目可以改变，以保证所需的压力，这将是显而易见的。此外，由弹簧39所作用的力，可以通过改变弹簧39彼此间的方向来改变，对于本领域的技术人员而言，也是显而易见的。
这些弹簧39均压缩在推块18和支承环72之间。当支承板12如上所述从绕组14离开时，弹簧39作用力于绕组14和支承板12上。这个由弹簧39所作用的力将绕组14的振动减到最低限度，这种振动是由于定子60和支承板12的运动所引起的。结果，绕组14的特征频率得以保持。
如图5所示，控制装置16还可以包括一保持销78。保持销78最好用粘接或类似的固定方法，固定在推块18上的孔80处。从推块18的孔80处，保持销78穿过锥形弹簧39的中心，延伸进入支承板12上的开口82。在机器运行过程中，保持销的功能在于最大限度地减小弹簧39的运动，并使弹簧保持在支承板12与推块18之间的位置。
然而，可以理解，尽管本发明的种种特征与优点在上述说明中连同本发明的功能与结构细节给予了介绍，但所公开的仅仅是图解说明，在所附权利要求所表述的本发明的原理之内，在广泛的一般意义所表述的全部范围内，可以作细节上的改变，特别是在形状、尺寸和各部分的布局方面。
权利要求
1.一种振动控制系统，用于机械能转变为电能装置的定子绕组，所述控制系统包括绕组支承板，该绕组支承板安装在定子上；推块，该推块被压缩在绕组与绕组支承板之间；第一弹簧，该弹簧设置在所述推块与所述绕组支承板之间，用于调节绕组的特征频率；第一支承环，该支承环位于邻近推块的一端，设置在绕组与绕组支承板之间；和第二弹簧，该弹簧设置在绕组支承板与第一支承环之间。
2.如权利要求1所述的系统，其中，第二弹簧是锥形弹簧。
3.如权利要求1所述的系统，还包括一间隙，该间隙是由所述推块的底面与所述绕组支承板的顶面所限定。
4.如权利要求1所述的系统，还包括填料，该填料设置在所述绕组与所述推块之间。
5.如权利要求1所述的系统，其中，第一弹簧是被压缩在推块上的凹穴与支承板的凹槽之间。
6.如权利要求1所述的系统，其中，第一弹簧包括波形弹簧。
7.如权利要求8所述的系统，还包括填料盖和第三可压缩材料层，设置在推块与绕组之间。
8.如权利要求1所述的系统，还包括第二支承环，该支承环设置在绕组与推块之间；和第三弹簧，该弹簧设置在绕组支承板与第二支承环之间；所述第一与第二支承环设置在所述推块的相反两侧。
9.如权利要求9所述的系统，还包括波形弹簧，该弹簧安装在支承板凹槽中；和挡块，该挡块安装在支承板纵向相反的两端，用以使波形弹簧保持在凹槽内。
10.如权利要求1所述的系统，还包括限位销，该限位销横穿所述凹槽并设置在凹槽纵向的相反两端，限位销安装在推块凸台之上，以制止推块脱离凹槽的运动。
全文摘要
振动控制系统(10),用于控制定子绕组(14)的振动,该控制系统包括:绕组支承支架,该支架固定在定子(60)上;绕组支承板(12),该支承板安装在绕组支承支架(58)上,垫片(56)设置在绕组支承板(12)与绕组支承支架(58)之间;推块(18),该推块设置在绕组(14)与绕组支承板(12)之间;和控制装置(39),用于控制定子绕组的振动。
文档编号H02K3/50GK1244309SQ9718111
公开日2000年2月9日 申请日期1997年11月24日 优先权日1996年12月30日
发明者伦纳特·S·尼尔森, 查尔斯·M·罗, 唐·雅斐 申请人:西门子西屋动力公司