[发明专利]用于旋转电机的端部保持环组件

说明书

本发明涉及保持环，特别是涉及用例如环氧树脂和石墨复合材料做成的保持环，它用于支持如发电机，电动机和电容器等旋转电机上转子的磁场端绕组。

本发明涉及的保持环系统在本人的美国专利US-4，912，354号（1990年3月27日颁发）中有描述。

一个发电机，电动机，电容器或其他旋转电机的磁场端绕组通常由一个装配在转子端部的钢保持环所支承。保持环的内径比转子的外径小40至50密耳（1.016至1.27毫米）。为了将保持环固定在转子端上，将保持环加热，然后冷缩套在转子端上。但是，将保持环加热冷缩，可能破坏磁场端绕组或保持环本身或二者的绝缘性。然后将一个对中环装入保持环离开加热冷缩配合一端的中心孔中。保持环和转子不能互相用键固定，因为保持环不能承受用键配合时产生的应力。

当一个旋转电机拆卸进行保养或维修时，保持环必须加热以便从转子上拆下。由于保持环装在转子端上时要用很大的冷缩量，拆卸时所需供给的热量是很费事和昂贵的。在此过程中绕组的绝缘也可能被破坏。若加热过量，保持环本身也可能破坏。在现有技术中，当一个保持环由于应力侵蚀而部分破坏，就将一个圆柱形的中间垫环插入在重用保持环和转子之间。但是由于与保持环，圆柱形中间垫环和转子相关的装配问题，往往将保持环用一个新的保持环换掉而不重用。而且，由于转子端部公差的变化，保持环往往要重新定做。还有，由于装拆都需要对保持环加热，在遥远的地方例如在海上的船只上修理旋转电机就特别难于进行。

在我的上述专利中，提出了一种系统用于将端部保持环装在转子端部上或从其上拆下而不用加热冷缩的技术。在该系统中，提出了一个置于转子体上并具有外斜面的副环。在保持环的一端具有一个互补的斜面，使保持环端可以置于副环的斜面上。副环包括一个流体管线，管线有流体入口和流体出口，出口开口在副环上环绕外斜面的环形槽里，从而流体可流至斜面之间。通过流体管线将高压流体供至斜面之间，在副环上装拆保持环就能有利地进行而不用加热和冷缩的技术。

本发明和我的上述专利都是有关取消加热冷缩技术而解决现有技术中的有关问题。而且，两者都允许将旋转电机的端部保持环卸下简易地进行修理，例如海上发电机的修理，两者都能显著降低装拆的费用和时间并避免转子端绕组外面绝缘性的破坏。但是，尽管我的现有专利是非常有用和实际的，仍然存在应力侵蚀产生裂纹的危险，较高的制造和更换保持环费用，以及用于直径很大的旋转电机例如发电机时其他的实际问题。本发明则特别适用于大直径的发电机，因为其保持环的材料消除了应力侵蚀问题并提供了将要论述的其他优点。

因此，本发明的主要目的是提供一种用于例如发电机的旋转电机的新颖和改进的端部保持环组件，其中保持环用一种高强度，高刚度，价廉，低密度的复合材料制成，它可避免对应力侵蚀裂纹的敏感并可消除使用加热冷缩技术将其在旋转电机上装拆的需要。

根据本发明，已经发现用一种高强度，高刚性，价廉，低密度，重量轻的复合材料的保持环去取代昂贵的非磁合金钢保持环是有利的。特别是，其磁场端绕组支承系统应用一个主保持环，一个副环和一个内保持环。更具体地说，本发明的主保持环用一种环氧树脂和石墨复合材料制成，最好将石墨纤维斜绕在一个心轴或模子上形成一个大致为圆柱形的壳体，其一端开口另一端封闭。当制造主保持环时，副环与其做成一体并围绕其开口端。这样带着浸渍树脂的石墨纤维绕在心轴或模子上，最好是斜绕，整体地将主保持环开口端附近的副环结合在一起。副环有一个环形内斜面，它与内保持环的外表面上的互补斜面配合。内保持环有一个用于轻压配合在转子体上的内径，并复盖在转子体端部上的径向向外开口的槽上，磁场端绕组通过转子体的该端伸出。这样，内保持环支承槽中的绕组，而由此伸出的绕组由主复合保持环支承。

由树脂和石墨制成的复合材料保持环本身并不是新的。例如，用这种复合材料制成的保持环在J.F.Meier博士的一篇题为“用于发电机的缩小模型石墨树脂保持环的制造和评价”的文章中讨论过。但是，以往在发电机保持环上应用复合材料的企图由于要求将保持环锁定在发电机转子上以防止轴向移动而变得复杂化和受到阻挠。

根据本发明将主保持环在转子端上装拆，在副环上做出流体管线，流体管线有一个接受高压流体的流体入口。该入口的位置可以使其从转子的外面接受流体，也可以从端绕组的里面，即转子轴线附近，接受流体。副环和内保持环的互补斜面具有轴向间隔开的密封，在它们之间限定一个环形槽，与内保持环上的流体管线的流体出口连通。结果，通过对保持环间的互补斜面施以高压流体，主保持环和副环的整体复合组件可以很容易地相对于内保持环装或卸。