专利名称：悬架结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及悬架结构，具体涉及用于支撑旋转电机(例如马达或发电机)的定子的结构。
背景技术：
用于旋转电机的定子组件通常会安装至外部支撑框架。作用在定子组件上的磁致伸缩力产生径向方向上的振动模式(有时称作“定子电磁力)，该振动模式可能导致大的力传递至支撑框架。这些振动转而导致支撑框架发出噪声。在许多情形中，期望将定子组件发出的噪声的水平最小化。例如，游轮可能希望行 进至环境敏感区域，且环境考察船、渔业考察船或海军舰艇等可希望总是能将噪声最小化。可通过使用弹簧将定子组件与支撑结构分离使得传递至支撑结构的振动量最小化。然而，使用弹簧的支撑结构的现有设计常常是效率低的、复杂的、制造昂贵，并难于装配。因此存在对于改进的支撑结构的需求。夹层防振底座对于工业应用是公知的。例如，夹层防振底座可位于柴油发动机或发电机组下方，以提供弹性悬架。典型的夹层底座由一个或多个位于两个刚性端板之间的由橡胶或聚合物制成的弹性层组成。在一些情形中，刚性板交插在相邻的弹性层之间，以增大负载能力。夹层底座可被用在压缩或切变中，或者二者的结合。US 6107705公开了用于旋转电机的定子的支撑结构，其中安装在外部支撑框架的附接点和定子之间的附接元件是夹层底座。
发明内容
本发明提供一种用于旋转电机的定子的改进的支撑结构，其包括外部支撑框架；以及至少一个夹层防振底座，其位于所述外部支撑框架和所述定子的一个部件之间，以使得所述夹层防振底座在所述旋转电机运行期间受到在所述定子的基本切线方向上的压缩载荷以及在所述定子的基本径向方向上的径向剪切载荷；其中所述夹层防振底座具有压缩载荷的刚度特性Kc和径向剪切载荷的刚度特性Krs ;以及其中所述夹层防振底座基本沿着其压缩轴线预加载一预定的压缩载荷，以使得所述径向剪切载荷的刚度特性Krs基本为零或为负值。所述夹层防振底座具有一根压缩轴线和一对正交的剪切轴线，压缩载荷的一个分量沿着该压缩轴线施加。根据支撑结构的整体设计，剪切载荷的一个分量可沿着所述剪切轴线中的一根或两根施加至所述夹层防振底座。在所述夹层防振底座由与刚性板交插的多个弹性层组成的情况中，压缩轴线通常基本垂直于各个弹性层和交插的刚性板的平面，剪切轴线通常基本平行于各个弹性层和交插的刚性板的平面。
所述夹层防振底座优选地被放置为使得其压缩轴线与所述定子的切线基本对准，且剪切轴线中的一根与所述定子的半径基本对准，可选择地与所述定子的几何中心基本对准。与所述定子的半径基本对准的剪切轴线被称作径向剪切轴线，且径向剪切载荷的一个分量会沿着该径向剪切轴线施加至所述夹层防振底座。在所述支撑结构包括两个或更多个夹层防振底座的情形中，夹层防振底座的剪切轴线中的对应一个优选地与所述定子的半径基本对准，可选择地与所述定子的几何中心基本对准。这将包括所述安装位置或每个安装位置包括一对共同放置的夹层防振底座的情形，如下文更详细地讨论的。换句话说，当所述一对共同放置的夹层防振底座周向地间隔开时，其对应的径向剪切轴线将不平行，而是各自优选地与所述定子的半径对准。所述定子优选地通过围绕定子周线的多个间隔开的安装位置处的至少一个夹层防振底座间接连接至所述外部支撑框架。根据所述电机和/或所述支撑结构的设计，所述安装位置可围绕述定子周线均匀或不均匀地间隔开。在 一个典型的支持结构中，所述定子可在两个、三个或四个间隔开的安装位置处被固定至外部支撑框架，每个安装位置具有至少一个夹层防振底座。所述夹层防振底座具有压缩载荷的刚度特性Kc和径向剪切载荷的刚度特性Krs，其中Kc Krs的刚度比大于或等于约16 I。如果Krs为零或负值，则该刚度比可被认为是无穷大。图I示出了夹层防振底座的固有频率比(扭转径向)随刚度比如何变化。固有频率的下限约为4，这通常可由定子直径和长度的比以及可用于夹层防振底座的安装位置。(例如已发现很难为非常短(约300mm)以及大直径(约1500mm)的定子提供可工作的悬架，因为压缩刚度太小，不能控制扭矩，且在不借助于难以实现的大底座设计情况下不能保持足够高的径向固有频率以提供稳定性。)对于大于约4的固有频率，从图I中可看出，Kc Krs的刚度比大于或等于约16 I。因此该特定刚度比表示对于大多数定子设计的实际最小值。所述夹层防振底座会限制定子的切线变形，同时仍实现径向方向上的小刚度的悬架。换句话说，所述夹层防振底座不会定子的径向变形限制到任何实用程度，因此使得从定子传递至外部支撑框架的力最小。在电机运行期间施加至所述夹层防振底座的压缩载荷通常是基本恒定的静态压缩载荷的结合和可变化的动态压缩载荷。任何静态压缩载荷的结合都会有效地提供在夹层防振底座的整个工作寿命期间施加至所述夹层防振底座的稳态压缩载荷。动态压缩载荷可导致在任何特定时间施加至夹层防振底座的总的压缩载荷大于或小于所述稳态压缩载荷，其原因在下文详细说明。施加的压缩载荷中超过稳态压缩载荷的任何增大进一步压缩夹层防振底座的弹性层，以使得刚性端部支撑构件移动更加靠近到一起。在施加的压缩载荷小于稳态压缩载荷的情形中，弹性层未被压缩，刚性端部支撑构件移动进一步分开。在电机运行期间，夹层防振底座的刚性端部支撑构件由此关于稳态位置移动更加靠近一起和移动进一步分开，这由任何静态压缩载荷的结合所确定。所述夹层防振底座预加载一预定的压缩载荷。可施加至所述夹层防振底座的任何额外的压缩载荷优选地不超过该预载荷的约60%。换句话说，预载荷Fp总体是夹层防振底座的整个工作寿命期间施加至夹层防振底座的主导的压缩载荷。预载荷是静态压缩载荷，并可通过任何合适的机械装置施加，例如贯穿螺栓或定形的支架。预载荷沿着所述夹层防振底座的压缩轴线施加。预载荷的施加压缩所述夹层防振底座的弹性层，并使得刚性端部支撑构件移动更靠近到一起。预加载所述夹层防振底座通过不允许夹层防振底座在正常运行条件下经历零应力而延长了其使用寿命，并总体增大了压缩刚度特性Kc。这意味着定子由于扭矩、冲击等引起的变形减少。预加载还意味着夹层防振底座的性能基本独立于定子质量，从而使得标准的夹层防振底座可被用于任何特定定子。这使得能够模块化设计夹层防振底座，该夹层防振底座制造成本经济，并可简单容易地安装至任何定子支撑件或框架。由于欧拉屈曲效应，预加载所述夹层防振底座还帮助减小径向剪切刚度特性Krs。换句话说，随着底座变得不稳定，径向剪切刚度特性Krs会根据压缩载荷的量而减小，直到其基本为零，甚至负值。因此，其径向剪切刚度特性与压缩载荷成回归关系以及由此具有沿径向剪切方向的不稳定性的夹层防振底座提供了明显更好的振动隔离。夹层防振底座的物理设计可在实现预期的径向剪切刚度特性( 如下文描述的)时起到作用，但是由于预载荷是在其运行寿命期间施加至底座的主导的压缩载荷，因此通常预载荷的量被选为提供基本为零或负值的径向剪切刚度特性。由于已知会出现内在不稳定性，这种径向剪切刚度特性通常被常规夹层防振底座主动避免了，所述常规夹层防振底座例如为被设计为位于柴油发动机或发电机组下方以提供弹性悬架的那类夹层防振底座。过量的预载荷也通常被主动避免，这是因为其可导致蠕变、沉降和错位等问题。在本发明的情形中，因具有接近零或为负值的径向剪切刚度特性而引起的不稳定性被特意利用以最小化在定子和外部支撑框架之间的振动传递。图2A示出了夹层防振底座的典型的线性和非线性压缩刚度曲线。刚度曲线表示对于具有线性和非线性特性的底座，夹层防振底座在响应施加的压缩载荷时如何变形。图2B示出了当夹层防振底座响应施加的压缩载荷而变形时径向剪切刚度特性Krs如何变化。在该情形中，底座被认为具有线性特性。示出了两个径向剪切刚度特性，一个是对于带有两个交插刚性板的底座，一个是对于具有四个交插刚性板的底座。对于施加IOkN的压缩载荷而产生的0.01mm变形，具有四个交插刚性板的夹层防振底座具有的剪切刚度特性Krs为60. 6kN/mm,具有两个交插刚性板的夹层防振底座具有的剪切刚度特性Krs为88. 4kN/mm。重要的是注意到径向剪切刚度特性Krs随着压缩刚度特性Kc的增加而减小，且在一些情形中变为负值。对于任意给定的压缩变形，增加交插刚性板的数量通常也会产生减小径向剪切刚度特性Krs的影响。图2A和2B仅用于示出典型的夹层防振底座的刚度特性之间的关系，不应认为将本发明限制为任何具体设计、布置或刚度特性范围。根据其安装位置，额外的静态压缩载荷可以惯性载荷Fm的形式被施加至夹层防振底座。换句话说，作用在定子上的重力的向下分力可以沿着夹层防振底座的压缩轴线施加至夹层防振底座。预载荷和惯性载荷的结合会共同提供一个总的静态压缩载荷，如果整个支撑结构保持静止且电机不在运行，则该总的静态压缩载荷表示施加至夹层防振底座的稳态压缩载荷。夹层防振底座通常也会受到因在电机运行期间由电机产生的扭矩而产生的动态压缩载荷。所述扭矩沿着定子的切线作用，扭矩的一个分量通常会沿着夹层防振底座的压缩轴线施加至夹层防振底座。如果电机的转子总是在相同的方向上旋转，则扭矩载荷Ft仅在定子的一个切线方向上施加。在该情形中，定子固定至外部支撑框架的安装位置或每个安装位置仅需要包括单个夹层防振底座，该夹层防振底座在电机运行时由于扭矩而受到额外的压缩载荷；应理解，在一些情形中，仍需要一对夹层防振底座以接收其他压缩载荷。如果电机的转子可在两个相反方向上旋转(例如对于船用推进马达，其可能需要在两个方向上旋转螺旋桨轴，以提供前向推进和反向推进)，则安装位置或每个安装位置会优选地包括一对夹层防振底座，一个底座在电机的转子在一个方向旋转时受到一扭矩载荷Ft，另一个底座在电机的转子在相反方向旋转时受到一扭矩载荷。应理解，当施加至一对夹层防振底座中的一个的总压缩载荷因额外的扭矩载荷Ft大于稳态压缩载荷时,则同时施加至另一个夹层防振底座的总压缩载荷小于稳态压缩载荷。换句话说，该对夹层防振底座中的一个的弹性层被进一步压缩一定量，而另一个夹层防振底座的弹性层被解压缩一定量。该对夹层防振底座优选地共同位于安装位置或每个安装位置。然而，对于支撑结构，还可行的是包括具有夹层防振底座的一个或多个 安装位置，其中当电机的转子在一个方向旋转时，所述夹层防振底座由于扭矩受到增大的压缩载荷；以及具有夹层防振底座的一个或多个安装位置，其中当电机的转子在相反方向旋转时，所述夹层防振底座由于扭矩受到增大的压缩载荷。换句话说，替代于该对夹层防振底座被共同放置，该对夹层防振底座可位于围绕定子周长间隔开的不同安装位置。该对夹层防振底座可具有相同或不同的构造，包括它们的刚度特性Kc和Krs。例如，对于船用推进马达，当转子在一个方向上旋转以提供前向推进时会受到增大的压缩载荷的夹层防振底座可被设计为比如下夹层防振底座接受更大的压缩载荷该夹层防振底座当转子在相反方向上旋转以提供反向推进时会受到增大的压缩载荷；应理解，在前向推进期间施加的扭矩载荷Ft通常大于反向推进期间施加的扭矩载荷。例如由于转轨或海运移动引起的未预期的冲击，可向夹层防振底座施加进一步动态压缩载荷(例如冲击载荷Fs)。概括地说，在任意特定时间施加至夹层防振底座的总压缩载荷Fe可由下式表示
Fe = Fp + Fm + Ft + Fs
静态载荷动态载荷根据转子旋转的方向，以及旋转方向导致施加至夹层防振底座的压缩载荷增加还是减小，扭矩载荷Ft可以是正值(+ve)或负值(-ve)。在实际中，即使扭矩载荷Ft是负的，夹层防振底座会因为预载荷Fp继续受到压缩载荷，负的扭矩载荷的施加仅导致底座受到的总压缩载荷Fe减小。在任意特定时间施加至夹层防振底座的径向剪切载荷取决于因定子电磁力导致的定子的径向变形，还可能取决于任意冲击载荷Fs的分量。合适的夹层防振底座可能受到的典型压缩载荷以两个电机实施例给出。下文各个表格中给出的值都不应该被认为将本发明局限于任何具体设计或布置。第一电机Exl旨在表示的例如可能适合作为船用推进马达的大体积机器，其具有下列设计参数
额定功率 5MW
权利要求
1.一种用于旋转电机的定子(I)的支撑结构，其包括 外部支撑框架￠);以及 至少ー个夹层防振底座(14a、14b)，其位于所述外部支撑框架(6)和所述定子的ー个部件(28)之间，以使得所述夹层防振底座(14a、14b)在所述旋转电机运行期间受到在所述定子的基本切线方向上的压缩载荷以及在所述定子的基本径向方向上的径向剪切载荷； 其中所述夹层防振底座(14a、14b)具有压缩载荷的刚度特性Kc和径向剪切载荷的刚度特性Krs ；以及 其中所述夹层防振底座(14a、14b)基本沿着其压缩轴线(Ac)预加载一预定的压缩载荷，以使得所述径向剪切载荷的刚度特性Krs基本为零或为负值。
2.根据权利要求I所述的支撑结构，其中Kc Krs的比值大于或等于约16 I。
3.根据权利要求I或2所述的支撑结构，其中所述夹层防振底座(14a、14b)由与刚性板(34)交插的多个弹性层(32)组成。
4.根据权利要求3所述的支撑结构，其中所述弹性层(32)和交插刚性板(34)位于多个刚性端部支撑构件(36、38 ; 18a、18b、26)之间。
5.根据权利要求4所述的支撑结构,其中一个端部支撑构件(26)被机械固定至所述定子的所述部件(28)，另ー个端部支撑构件(18a、18b)被机械固定至所述外部支撑框架(6)。
6.根据权利要求3所述的支撑结构，其中一个端部支撑构件(38)位于在所述定子的所述部件(28)处形成的落座(26)，且另ー个端部支撑构件(36)位于在所述外部支撑框架(6)处形成的落座(18a、18b)。
7.根据权利要求3到6中任一项所述的支撑结构，其中所述夹层防振底座(14a、14b)的剪切轴线(Ars)与所述多个弹性层(32)和交插的刚性板的平面基本平行。
8.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其中所述夹层防振底座(14a、14b)的剪切轴线(Ars)与所述定子的半径基本对准，优选地与所述定子的几何中心基本对准。
9.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其中所述定子(I)通过安装位置(12a-12d)处的至少ー个夹层防振底座(14a、14b)间接连接至所述外部支撑框架(6)。
10.根据权利要求I到8中任一项所述的支撑结构，其中所述定子(I)通过围绕所述定子周线的多个间隔开的安装位置(12a_12d)处的至少ー个夹层防振底座(14a、14b)间接连接至所述外部支撑框架(6)。
11.根据权利要求9或10所述的支撑结构，其中每个所述安装位置(12a-12d)包括一对共同放置的夹层防振底座(14a、14b)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，还包括至少ー个额外的夹层防振底座，其固定在所述外部支撑框架和所述定子的ー个部件之间，以使得所述至少ー个额外的夹层防振底座在所述定子的轴向方向上受到压缩载荷。
13.根据权利要求12所述的支撑结构，其中每个所述额外的夹层防振底座的剪切轴线与所述定子的半径基本对准，并优选地与所述定子的几何中心基本对准。
14.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，还包括止挡件，用于防止所述定子相对于所述外部支撑框架轴向变形。
全文摘要
一种支撑结构用来安装旋转电机(例如马达或发电机)的定子。所述支撑结构包括刚性外部支撑框架(6)。为使得由定子电磁力引起的并传递进外部支撑框架(6)的振动最小，至少一个夹层防振底座(14a)被固定在外部支撑框架(6)和所述定子的一个部件(28)之间。底座(14a)相对于定子被取向为使得其在所述旋转电机运行期间受到在所述定子的基本切线方向上的压缩载荷以及在所述定子的基本径向方向上的径向剪切载荷。所述夹层防振底座(14a、14b)基本沿着其压缩轴线(Ac)预加载一预定的压缩载荷。所述底座(14a)具有大的压缩载荷的刚度特性Kc和基本为零或为负值的径向剪切载荷的刚度特性Krs。因此所述底座(14a)限制定子的切线变形，同时仍在径向方向实现小刚度的悬架。
文档编号H02K5/24GK102804554SQ201080028207
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月21日 优先权日2009年6月24日
发明者S·I·布兰德里, G·D·雷弗雷姆 申请人:科孚德机电技术有限公司