本發(fā)明涉及一種電氣設(shè)備，例如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或變壓器，更具體地涉及一種固定所述設(shè)備的鐵芯的技術(shù)。

背景技術(shù)：

諸如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或變壓器的電氣設(shè)備具有作為供磁通通過(guò)的磁路工作的鐵芯。鐵芯典型地通過(guò)層疊薄電工鋼板(電磁鋼板)而形成。以下給出的專利文獻(xiàn)1示出了一種將通過(guò)層疊電工鋼板(1’)而形成的鐵芯(定子芯)固定在外殼(5)上的技術(shù)。該鐵芯具有沿電工鋼板的層疊方向貫通的孔(1e)。鐵芯利用插入到各孔中的螺栓(6)被固定地夾持在外殼上。帶括弧的標(biāo)號(hào)是專利文獻(xiàn)1中使用的標(biāo)號(hào)并且與在本專利申請(qǐng)的實(shí)施方式的說(shuō)明中使用的附圖標(biāo)記無(wú)關(guān)。

引用清單

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：jp2013-128339a

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

當(dāng)鐵芯利用插入到貫通鐵芯的孔中的螺栓被固定時(shí)，在緊固螺栓時(shí)位于鐵芯各端的電工鋼板常常由于螺栓頭部的旋轉(zhuǎn)而被拖曳并變形。

本發(fā)明的目的在于防止當(dāng)螺栓被緊固時(shí)否則會(huì)發(fā)生的電工鋼板的變形。

問(wèn)題的解決方案

在本發(fā)明的電氣設(shè)備中，帶凸緣的套管從鐵芯的供夾持螺栓插入穿過(guò)的端面插入到設(shè)置在鐵芯中并且供夾持螺栓插入的螺栓孔中。鐵芯利用夾持螺栓經(jīng)由帶凸緣的套管被夾持(夾緊)。帶凸緣的套管具有凸緣和筒部，并且筒部插入到螺栓孔中以便與兩塊以上的電工鋼板接合。帶凸緣的套管的筒部和螺栓孔的與筒部接合的部分具有用于阻止相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)阻止結(jié)構(gòu)。

通過(guò)緊固夾持螺栓而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力傳遞到帶凸緣的套管并且從套管的筒部進(jìn)一步傳遞到兩塊以上的電工鋼板。由于螺栓的旋轉(zhuǎn)力傳遞到兩個(gè)以上的電工鋼板，所以施加在一塊電工鋼板上的力減小，這進(jìn)而阻止電工鋼板的變形。

旋轉(zhuǎn)阻止結(jié)構(gòu)能被實(shí)施為使帶凸緣的套管的筒部與螺栓孔過(guò)盈配合的結(jié)構(gòu)。這種情況下，帶凸緣的套管的筒部和螺栓孔具有圓形的截面廓形。

旋轉(zhuǎn)阻止結(jié)構(gòu)能被實(shí)施為帶凸緣的套管的筒部和螺栓孔具有非圓形的截面廓形的結(jié)構(gòu)。這種情況下，截面廓形可以是例如多邊形。

帶凸緣的套管能由非磁性材料制成。

鐵芯可以是作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)中的任一者或兩者工作的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的鐵芯。這種情況下，鐵芯將被固定在其上的對(duì)象可以是用于收納電動(dòng)發(fā)電機(jī)的外殼。

本發(fā)明的有利效果

由夾持螺栓在緊固動(dòng)作時(shí)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力經(jīng)由帶凸緣的套管傳遞到兩塊以上的電工鋼板，由此施加在一塊電工鋼板上的力減小，這進(jìn)而抑制了電工鋼板的變形。

附圖說(shuō)明

[圖1]圖1是示出用于固定電動(dòng)發(fā)電機(jī)的鐵芯的結(jié)構(gòu)的分解透視圖。

[圖2]圖2是電動(dòng)發(fā)電機(jī)在從其中心軸線的方向看去時(shí)的視圖。

[圖3]圖3是沿圖2所示的線a-a截取的剖視圖。

[圖4]圖4是示出示例性的帶凸緣的套管的透視圖。

[圖5]圖5是示出帶凸緣的套管的另一個(gè)例子的透視圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在下文中，以作為能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能變換為電能且反之亦然的電氣設(shè)備的電動(dòng)發(fā)電機(jī)為例說(shuō)明該實(shí)施方式。然而，本發(fā)明也適用于將動(dòng)能變換為電能的發(fā)電機(jī)和將電能變換為動(dòng)能的電動(dòng)機(jī)。此外，運(yùn)動(dòng)體不限于旋轉(zhuǎn)，并且本發(fā)明也適用于沿直線或任意曲線移動(dòng)的所謂的直線電機(jī)等。此外，本發(fā)明還適用于變壓器的鐵芯。

圖1是示出用于固定電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子的鐵芯10的結(jié)構(gòu)的視圖。圖2是從圖1中的上方并且在其中心軸線的方向上示出電動(dòng)發(fā)電機(jī)的視圖。以下將電動(dòng)發(fā)電機(jī)的中心軸線簡(jiǎn)稱為中心軸線。鐵芯10使用帶螺紋的夾持螺栓14固定在固定對(duì)象上；例如，用于收納電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子的外殼12。在外殼12中形成有螺孔16，并且?jiàn)A持螺栓14上的螺紋與螺孔16螺紋接合，由此固定地緊固鐵芯10。盡管鐵芯10在卷繞有線圈的狀態(tài)下固定在外殼12上，但為了簡(jiǎn)潔從圖1和2中省略了線圈。

鐵芯10呈大致環(huán)狀并且沿其內(nèi)周具有沿周向排布的齒18。齒18卷繞有引線，由此形成線圈。鐵芯10通過(guò)沿中心軸線的方向?qū)盈B薄電工鋼板20而形成。各電工鋼板20具有與鐵芯10的正交于其軸線的截面相同的形狀，并且具有一定厚度的鐵芯10通過(guò)層疊電工鋼板而形成。在各電工鋼板20的表面上形成有絕緣層，由此電工鋼板20彼此絕緣。層疊的電工鋼板20通過(guò)沿層疊方向焊接其外周而一體化。通過(guò)對(duì)鐵芯10采用層疊結(jié)構(gòu)而抑制了否則將由于磁通從鐵芯10內(nèi)通過(guò)而產(chǎn)生的渦電流，由此降低鐵損。

在鐵芯10的外周上形成有平行于中心軸線延伸的脊突22。在各脊突22中形成有沿中心軸線的方向延伸并且貫通鐵芯10的螺栓孔24。夾持螺栓14插入到各螺栓孔24中。為了防止供磁通通過(guò)的磁路變窄，優(yōu)選將螺栓孔24形成為配合在脊突22內(nèi)。然而，螺栓孔也可部分或完全形成在鐵芯的環(huán)形部分中。螺栓孔24能等間隔地設(shè)置在沿周向的多個(gè)位置處。在本實(shí)施方式中，螺栓孔24等間隔地設(shè)置在三個(gè)位置處。

如圖2所示，在環(huán)形鐵芯10的內(nèi)側(cè)配置有轉(zhuǎn)子26。轉(zhuǎn)子26與轉(zhuǎn)子軸28一體化并且與轉(zhuǎn)子軸28一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸28在電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)工作時(shí)用作輸出軸并且在電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)用作輸入軸。

外殼12收納構(gòu)成電動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子。外殼12也可將電動(dòng)發(fā)電機(jī)的構(gòu)成元件與其它設(shè)備的構(gòu)成元件一起收納。例如，外殼也可收納變速器的變速機(jī)構(gòu)。

如上所述，鐵芯10通過(guò)使夾持螺栓14與外殼的螺孔16螺紋接合而被固定地夾持。當(dāng)夾持螺栓14被緊固時(shí)，螺栓頭部30旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)傳遞到電工鋼板20時(shí)，例如拖曳電工鋼板20的力作用在電工鋼板20上。該力有時(shí)可使電工鋼板20變形。當(dāng)螺栓頭部30與電工鋼板20直接接觸時(shí)，來(lái)自?shī)A持螺栓14的旋轉(zhuǎn)力作用在電工鋼板20上。此外，即使當(dāng)有墊圈介設(shè)在螺栓與電工鋼板之間時(shí)，來(lái)自?shī)A持螺栓14的旋轉(zhuǎn)力也經(jīng)由墊圈作用在電工鋼板20上。如果電工鋼板20由于被螺栓頭部30拖曳而變形，則電工鋼板之間的附著性將降低，這樣電工鋼板的一部分將自行升起；換言之，電工鋼板的一部分中將出現(xiàn)間隙。如果緊固有夾持螺栓的電工鋼板中存在升起部分，則電動(dòng)發(fā)電機(jī)的使用將伴隨著升起部分的塌縮，這又會(huì)減小夾持螺栓的軸向拉力。例如，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間鐵芯10被加熱并膨脹，并且膨脹力作用在電工鋼板的升起部分上而引起塌縮。這些動(dòng)作的重復(fù)導(dǎo)致升起部分的塌縮、鐵芯直徑的縮小和螺栓的軸向拉力的下降。螺栓的軸向拉力的下降可能導(dǎo)致鐵芯10的固定不良。

在本實(shí)施方式中，要插入到螺栓孔24中的帶凸緣的套管32可防止電工鋼板20的變形。

圖3是沿圖2中的線a-a截取的剖視圖，而圖4是示出單體形式的帶凸緣的套管32的圖。帶凸緣的套管32具有筒部34和凸緣36，還包括沿套管32的中心軸線的方向延伸并且貫通套管32的通孔38。筒部34插入到螺栓孔24中，由此帶凸緣的套管32被裝配到鐵芯10中。筒部34從鐵芯10的供夾持螺栓14插入的端面插入到螺栓孔24內(nèi)，直至凸緣36與鐵芯10的端面相接觸。筒部34的長(zhǎng)度為電工鋼板20的厚度的兩倍以上；例如，相當(dāng)于10塊電工鋼板以上。凸緣36夾在螺栓頭部30與鐵芯10之間，由此阻止螺栓頭部30與電工鋼板20之間的直接接觸。凸緣36的外徑能以使得電工鋼板20不會(huì)由于通過(guò)夾持螺栓14的夾持動(dòng)作所產(chǎn)生的軸向拉力而塌縮的程度被設(shè)定。凸緣36的大的外徑有助于軸向拉力在寬范圍上的分散，由此防止電工鋼板20的塌縮和變形。通孔38的內(nèi)徑能被設(shè)定為比夾持螺栓14的軸的直徑和螺紋部的直徑大的直徑以便使得夾持螺栓14容易插入。

筒部34的與筒部34的延伸方向垂直的截面廓形是圓形，并且螺栓孔24也具有圓形的截面廓形。筒部34與螺栓孔24之間的配合是過(guò)盈配合。具體地，在帶凸緣的套管32尚未配合在鐵芯10中的狀態(tài)下，筒部34的外徑大于螺栓孔24的內(nèi)徑。當(dāng)帶凸緣的套管32裝配在鐵芯10上時(shí)，筒部34對(duì)螺栓孔24施力，由此擴(kuò)寬螺栓孔24。借助于該力，筒部34與螺栓孔24緊密接合。

該過(guò)盈配合可通過(guò)壓配合地裝配帶凸緣的套管32來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘撸撆浜弦部山柚谑湛s配合來(lái)實(shí)現(xiàn)；即，通過(guò)加熱鐵芯10、在保持螺栓孔24擴(kuò)張的同時(shí)將筒部34插入到螺栓孔24內(nèi)并且隨后消除溫差的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

帶凸緣的套管32通過(guò)使帶凸緣的套管32與螺栓孔24過(guò)盈配合而與鐵芯10的螺栓孔24接合，由此阻止相對(duì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)夾持螺栓14被緊固時(shí)，螺栓頭部30與帶凸緣的套管的凸緣36接觸，由此力作用在凸緣上，從而使凸緣36旋轉(zhuǎn)。借助于帶凸緣的套管的筒部34，該力也不僅傳遞到位于鐵芯的端面上的一塊電工鋼板20，而且傳遞到與筒部34接合的多塊電工鋼板。因此，夾持螺栓14的旋轉(zhuǎn)力分散在多塊電工鋼板20上，使得作用在一塊電工鋼板20上的力變小。由此抑制了電工鋼板20、特別是位于鐵芯的端面上的電工鋼板20的變形。

由于電工鋼板20的變形被抑制，所以能抑制螺栓的軸向拉力的下降。此外，能防止否則會(huì)由電工鋼板20的變形引起的鄰接鋼板間的絕緣層的破壞。此外，由于施加在一塊電工鋼板20上的力變小，所以能使電工鋼板20的厚度更薄。只要使電工鋼板20更薄，由于渦電流而引起的損失就將降低，從而效率將改善。

帶凸緣的套管32能由非磁性材料制成。具體地，能使用非磁性金屬，特別是非磁性的不銹鋼，例如奧氏體不銹鋼。由于帶凸緣的套管32與鐵芯10緊密接觸，所以從鐵芯10通過(guò)的磁通的一部分可從帶凸緣的套管32通過(guò)。然而，通過(guò)由非磁性材料制造帶凸緣的套管32來(lái)減少?gòu)膸咕壍奶坠芡ㄟ^(guò)的磁通的量，這能抑制渦電流的發(fā)生。通過(guò)減小渦電流，能抑制鐵損的惡化。

通過(guò)采用帶凸緣的套管32，能提高夾持螺栓14與帶凸緣的套管32之間存在的摩擦系數(shù)。夾持螺栓14有時(shí)能涂覆有摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑以便穩(wěn)定摩擦系數(shù)。通過(guò)施加摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑，能將摩擦系數(shù)在各個(gè)夾持螺栓之間的變動(dòng)穩(wěn)定在窄范圍內(nèi)。為了抑制鐵芯10沿正交于中心軸線的方向的移動(dòng)，夾持螺栓14和鐵芯10之間的較高摩擦系數(shù)是優(yōu)選的。同時(shí)，如果摩擦系數(shù)高，則通過(guò)緊固夾持螺栓14而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力將容易傳遞到位于鐵芯的端面上的電工鋼板20，這將易于引起電工鋼板20的變形。通過(guò)采用帶凸緣的套管32可提高對(duì)電工鋼板20的變形的耐性，這樣能采用具有更高摩擦系數(shù)的摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑。通過(guò)采用具有高摩擦系數(shù)的摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑，能提高抑制鐵芯10的移動(dòng)的效果。

帶凸緣的套管32借助于過(guò)盈配合與螺栓孔24接合，由此阻止其間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。夾持螺栓的旋轉(zhuǎn)力傳遞到下層的電工鋼板20以及在頂部的電工鋼板20。除此之外，還存在其它用于阻止帶凸緣的套管和螺栓孔24之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。例如，使帶凸緣的套管的筒部的截面廓形和螺栓孔的截面廓形為非圓形；優(yōu)選地，使這些截面廓形彼此相同，由此能阻止它們之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。作為具體的截面廓形，可提及橢圓形、多邊形等。多邊形包括頂角小于180°的凸多邊形和至少一個(gè)頂角大于180°的凹多邊形。

圖5示出包括具有多邊形截面廓形的筒部的帶凸緣的套管40。帶凸緣的套管40具有筒部42和凸緣44，并且還具有供夾持螺栓14穿過(guò)的通孔46。帶凸緣的套管40除筒部42的截面廓形上的差異之外具有與帶凸緣的套管32相似的結(jié)構(gòu)。筒部42的垂直于軸線的截面廓形為正方形。帶凸緣的套管的將與筒部42接合的至少一部分被賦予具有與筒部42大致相同的尺寸的正方形截面廓形。借助于具有正方形截面廓形的筒部42和螺栓孔，阻止了筒部42和螺栓孔之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。因此，不是必須將筒部42通過(guò)過(guò)盈配合嵌合在螺栓孔內(nèi)。帶凸緣的套管40也能由非磁性材料、特別是非磁性不銹鋼制成。

附圖標(biāo)記列表

10鐵芯

12外殼

14夾持螺栓

16螺孔

20電工鋼板

24螺栓孔

32帶凸緣的套管

34筒部

36凸緣

40帶凸緣的套管

42筒部

44凸緣