旋转电机的端板装置和旋转电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通常用于工业应用的电机领域，其中，电机例如为用于在运输业内使用的、在能源业内例如在风力涡轮机中使用的、在加工业和制造业内使用的马达及发电机，更具体地，本实用新型涉及旋转电机的端板装置以及旋转电机。
【背景技术】
[0002]在工业中旋转电机用于不同的应用，比如用于在运输业内使用的、在加工业和制造业内使用的以及在能源业内例如在风力涡轮机中使用的电动马达及发电机。发电机将机械能转化为电能。马达将电能转化为机械能。马达和发电机通常归为旋转电机的种类。
[0003]在各种应用比如各种工业应用中使用电动马达，尺寸和特性高度标准化的小型及中型工业马达向额定功率通常从一千瓦及以上的范围开始的工业用途提供便利的机械动力。大型电动马达用于管道压缩机、用于额定功率为几百万瓦的水栗，并且在航运业的船舶推进单元应用中用于船舶的推进。
[0004]发电机是在发电中使用的将机械能转化为电能的装置。发电机迫使电子通常所带的电荷流动经过外部电路。机械能的来源可以是风力涡轮机或往复运动式发动机、蒸汽涡轮发动机、跌落穿过涡轮机或水轮机的水、内燃机，或者机械能的任何其它来源。
[0005]能够用机械术语来描述旋转电机的两个主要部分。转子是电机的旋转部分，定子是电机的固定部分。转子轴是用于传递扭矩和旋转的机械部件。转子轴承载扭矩；转子轴受到扭转和剪切应力(等于输入扭矩与负载之间的差值)的作用。因此，转子轴的强度必须足够大以便承受应力，同时避免过重的额外重量，这种额外重量会增大转子轴的惯性。
[0006]下面将参照图1至图3的附图描述现有技术，在附图中:
[0007]图1示出了根据现有技术的电机的一个实施方式的结构；以及
[0008]图2示出了根据现有技术的旋转电机的端板装置。
[0009]图1示出了根据现有技术的电机的一个实施方式。根据现有技术的电机包括框架I以及装配在发电机框架I内部的定子2。该电机还包括装配在定子2内部的转子3。根据现有技术的电机还包括装配至框架I两端的端板4、5。电机的端板4、5还为转子3的转子轴提供支撑。
[0010]旋转电机的转子轴具有轴承装置，比如滚动轴承装置。滚动轴承装置是通过在两个圈元件之间具有圆形滚动元件而承载负载的轴承。转子轴相对于电机定子的相对运动使滚动元件滚动。旋转电机的轴承装置不只是包括滚动轴承，而是还包括与轴承相关联的部件，比如轴和壳体。轴承润滑剂是轴承装置的非常重要的组成部分，因为轴承润滑剂必须防止轴承磨损并且保护轴承免受腐蚀，使得轴承能够完全发挥其性能。轴承装置密封件和旋转电机端板装置同样是非常重要的组成部分，轴承装置密封件和旋转电机端板装置的性能对于润滑剂的清洁而言至关重要。清洁对轴承寿命有深远的影响。
[0011]图2示出了根据现有技术的旋转电机端板装置。根据现有技术的旋转电机端板装置包括端板内圈6和端板外圈7。此外，该端板装置包括绝缘环8，绝缘环8切断了从定子经由轴承到达转子的导电路径并且防止轴承电流流动经过轴承。滚动轴承用数字9标记。端板内圈6、端板外圈7、绝缘环8以及滚动轴承均装配成抵靠位于端板的电机上的轴板，其中，所述轴板用数字10标记。在根据现有技术的旋转电机端板装置的另一侧上附接有滚动轴承紧固部件、润滑及密封部件11至12。端板外圈7固定至电机的壳体13。
[0012]在旋转电机中，轴承电流和轴电压已被认为是对旋转电机造成损害、特别是对旋转电机的滚动轴承造成损害的问题。在旋转电机中，由电流造成的轴承电流损害的特征是在轴承座圈中烧灼形成凹陷或者横向凹痕。电点蚀一直持续到轴承失去其摩擦系数，从而进一步增大损耗并且破坏轴承表面。
[0013]轴电压的大小将决定在大部分时间为粗糙接触的低质量轴承或者使用低阻润滑剂的高质量轴承中存在的轴承电流。高的轴电压使电流增大并且导致凹陷或凹坑形成，因为轴承电流流动经过多个位置。加热会发生在点接触时，以致材料熔化形成凹坑，因而将磨损的金属颗粒释放到润滑剂中。低的轴电压具有较低的电流幅值，但已经发现，由于润滑脂分解，低的轴电压仍会造成腐蚀型的凹陷。
[0014]旋转电机端板装置的一个作用是用于覆盖旋转电机的电气部件并且用于防止灰尘和杂质进入旋转电机内部。
[0015]在旋转电机中，轴承绝缘对于轴承装置的正常工作而言极为重要。在根据现有技术的旋转电机中，在轴承出现故障的情况下，需将整个端板装置与轴承一起更换。因为端板外圈通常很大并且很重，所以难以进行维修装配过程。此外，例如在风力涡轮机的情况下的维修条件可能要求较高，这会加大更换轴承和端板装置的负担。
[0016]在根据现有技术的旋转电机中，绝缘环8的蠕动是造成轴承故障的问题。蠕动是固体材料在应力的影响下永久变形的趋势。蠕动的发生是长期受到高水平应力(低于材料的屈服强度)作用的结果。蠕动程度随温度升高而增大，并且蠕动在长期受热的材料中更为严重。该变形的速率是材料性质、承受时间、承受温度和所施加的结构载荷的函数。根据所施加的应力的大小及其持续作用时间，变形可能会很大使得部件不再能够发挥其作用。
[0017]在根据现有技术的旋转电机中，绝缘环8的蠕动使绝缘环8松动约其厚度的10 %，这对轴承装置的绝缘性能有不良影响，并且最终导致旋转电机出现轴承故障。而且，旋转电机中的轴承绝缘件的蠕动会对旋转电机造成有害的额外间隙和偏心。轴承绝缘件的蠕动会影响气隙并因此影响旋转电机的效率。而且，旋转电机中的轴承绝缘件的蠕动会引起干扰和磨损，并且会影响旋转电机的使用寿命。
[0018]市场上需求能够克服由轴承绝缘材料的蠕动引起的一些问题，能够缓解由轴承绝缘材料的蠕动造成的弊端并因此能够提高旋转电机中的轴承装置的绝缘性能的旋转电机端板装置和旋转电机。
[0019]在如今的需求环境下，旋转电机的制造商在制造过程方面以及在维修过程方面不断地寻求改进和成本节约。市场上需求与当前的现有技术方案相比能够长期节约成本的用于制造旋转电机端板装置的方法。而且，市场上需求用于能够节约成本且有益处并且与当前的现有技术方案相比易于维修的旋转电机端板装置和旋转电机的方法。
【实用新型内容】
[0020]因而，本实用新型的目的在于提供一种方法以及一种实施该方法的装置，以克服上述问题并且缓解上述弊端。
[0021]通过一种用于制造旋转电机端板装置的方法来实现本实用新型的目的，所述方法包括以下步骤:
[0022]-制造端板外圈，
[0023]-制造可更换的端板组件，所述端板组件包括:
[0024]-端板内圈，以及
[0025]-绝缘环；
[0026]端板组件制造成装配在旋转电机的转子轴的轴承单元与端板外圈之间或者装配在旋转电机的转子轴的轴承单元与旋转电机的端架之间，所述端板装置还制造成包括固定元件，固定元件将端板内圈和绝缘环固定至端板外圈或者固定至旋转电机的端架，并且固定元件制造成使得当绝缘环的厚度减小时，固定元件分别拧紧。
[0027]优选地，绝缘环具有V形截面，其中，一部分具有径向厚度，另一部分具有轴向厚度。优选地，端板组件设置成能够进行更换。
[0028]此外，通过旋转电机的端板装置来实现本实用新型的目的，所述旋转电机包括端板外圈以及端板组件，所述端板组件包括:
[0029]-端板内圈，以及
[0030]-绝缘环；
[0031]端板组件能够装配在旋转电机的转子轴的轴承单元与端板外圈之间或者装配在旋转电机的转子轴的轴承单元与旋转电机的端架之间，所述端板装置还包括固定元件，固定元件将端板内圈和绝缘环固定至端板外圈或者固定至旋转电机的端架，并且固定元件设置成使得当绝缘环的厚度减小时，固定元件分别拧紧。
[0032]优选地，在端板装置中，绝缘环具有V形截面，其中，一部分具有径向厚度，另一部分具有轴向厚度。替代性地，绝缘环具有弯曲截面。进一步优选地，绝缘环的弯曲截面以圆形弯曲或者以椭圆形弯曲。
[0033]优选地，端板外圈具有内支撑表面，内支撑表面具有圆形部分和锥形部分，并且端板内圈具有外支撑表面，外支撑表面具有圆形部分和锥形部分，并且绝缘环分别具有圆形部分和锥形部分。
[0034]优选地，所述端板组件包括端板紧固环，端板紧固环安置在背向旋转电机的一侧。
[0035]优选地，所述固定元件为螺栓。优选地，所述固定元件被