[发明专利]一种流体机械转动部件应力自适应结构

说明书

本发明公开了一种流体机械转动部件应力自适应结构，所述流体机械转动部件包括连接圆盘、连接在圆盘中心的转动轴、圆筒状的磁轭圈，所述连接圆盘的边缘连接在磁轭圈内侧轴向的中间位置，在磁轭圈的两端与连接圆盘之间设有应力补偿机构，当流体机械转动部件转动时，所述应力补偿机构对磁轭圈的任意一个端部产生一个朝向磁轭圈轴线的补偿作用力，所述补偿作用力对磁轭圈端部形成一个向内翻转的补偿扭矩。本发明在不明显增加磁轭圈重量和制造成本的基础上，可有效地提升磁轭圈的抗弯强度，确保转子和定子之间的磁隙均匀一致。

技术领域

本发明涉及水轮发电机技术领域，具体涉及一种流体机械转动部件应力自适应结构。

背景技术

随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电机械、以及高温环境冷却液输送泵等大型流体机械正在大力发展。其中，常见的贯流式水轮机组，抽水蓄能机组等发电用定子、转子同心装配，旋转流体动力装备转子通常包括设置在转轴上的连接圆盘、设置在连接圆盘边缘圆筒状的磁轭圈，圆筒状的磁轭圈的内侧中间与连接圆盘相连接，从而使转子的轴向截面呈工字型磁轭圈与定子之间具有磁隙。当机组运行时，转子会高速转动，而磁轭圈由于具有极大的重量，因而会产生极大的离心力，磁轭圈悬空的两端在离心力作用下，会向外倾斜翻转，健儿导致磁隙的改变，严重时甚至会导致磁轭圈与定子产生摩擦干涉。

为了避免磁轭圈的弯曲变形，人们通常采用的技术手段有：第一种方案是增加磁轭圈的尺寸以增加其强度和刚性，但是该方案存在着重量和成本增加、以及离心力增加的缺陷；第二种方案是在连接圆盘和磁轭圈的连接处设置加强筋片以提升其抗弯强度，该方案则存在如下缺陷：可以理解的是，加强筋片主要是对连接圆盘和磁轭圈的连接处有增加强度的作用，而对于远离连接处的磁轭圈两端来说，其提升强度的作用及其微小，而磁轭圈的两端确是最易产生弯曲的部位，因此，该方案难以有效地消除磁轭圈的两端弯曲变形、进而导致转子和定子之间的磁隙改变的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的灯泡贯流式水轮机所存在的转子的磁轭圈容易因离心力而弯曲变形、进而导致转子和定子之间的磁隙难以均匀一致的问题，提供一种流体机械转动部件应力自适应结构，在不明显增加磁轭圈重量和制造成本的基础上，可有效地提升磁轭圈的抗弯强度，确保转子和定子之间的磁隙均匀一致。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种流体机械转动部件应力自适应结构，所述流体机械转动部件包括连接圆盘、连接在圆盘中心的转动轴、圆筒状的磁轭圈，所述连接圆盘的边缘连接在磁轭圈内侧轴向的中间位置，在磁轭圈的两端与连接圆盘之间设有应力补偿机构，当流体机械转动部件转动时，所述应力补偿机构对磁轭圈的任意一个端部产生一个朝向磁轭圈轴线的补偿作用力，所述补偿作用力对磁轭圈端部形成一个向内翻转的补偿扭矩。

需要说明的是，本发明的流体机械转动部件优选地是指水轮发电机的转子，和现有技术相类似地，流体机械转动部件包括外围的磁轭圈、连接在磁轭圈内侧中间位置的连接圆盘（连接支架）、连接在连接圆盘（连接支架）中心的转动轴。当水轮机通过转动轴带动转子转动时，即可实现水力发电。

由于磁轭圈具有较大的半径和质量，因此，当转子高速转动时，磁轭圈悬空的前后两端会产生径向向外的离心力，该离心力会形成使磁轭圈外端向外弯曲翻转的弯曲扭矩，继而影响转子和定子之间的磁隙。

本发明在磁轭圈的两端与连接圆盘之间设置应力补偿机构，这样，当流体机械转动部件（即转子）高速转动、并形成巨大的离心力时，应力补偿机构可对磁轭圈的任意一个端部产生一个朝向磁轭圈轴线的补偿作用力，该补偿作用力对磁轭圈端部形成一个向内翻转的补偿扭矩，以有效地抵消磁轭圈自身的离心力所形成的弯曲扭矩，进而避免磁轭圈两端的外翻和弯曲变形。