TW201319380A

TW201319380A - 減少發電機旋轉系統振動之方法、裝置及系統

Info

Publication number: TW201319380A
Application number: TW101120566A
Authority: TW
Inventors: Nobert Seitz
Original assignee: Carnehammar Lars Bertil
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-05-16
Also published as: TW201303183A; TW201314057A

Abstract

一種在發電機的旋轉系統中減少振動的方法，包含平衡所述旋轉系統，其特徵在於，提供包含腔室的旋轉元件，該腔室在所述旋轉元件的旋轉軸上具有支點，該腔室包含周邊平衡區域，且以一數量的觸變性平衡物質部分填充。一種相應的裝置以及系統。

Description

減少發電機旋轉系統振動之方法、裝置及系統

本文中所描述的本發明的具體實施例大致上有關於減少振動，且更特別的是有關於一種用於在發電機，例如電力發電機的旋轉系統中減少振動的方法、裝置以及系統。

發電機是一種用於從一種能量形式產生另一種能量形式的機器，例如從化學能或機械能產生電能，即電力。化學能可從燃燒燃料，例如氣體(例如天然氣或沼氣)、油以及煤來釋放。機械能可作為位能(例如蓄水池中的水的形式)或動能(例如風的形式)。因此，發電機可直接或間接地操作，例如燃燒燃料以產生蒸汽，且該蒸汽驅動發電機以產生電力。功率產生，即能量產生，是功率的轉換，即能量的轉換。
發電機可包含在外殼內，例如箱子或建築物，例如工廠。發電機可包含在系統中，例如功率儲存系統，用於接收並在過度供應的期間儲存過多的功率，以及在尖峰需求期間釋放並傳輸功率。
發電機可包含轉子。為了產生具有50 Hz頻率的電力，該轉子可以每秒50轉數來旋轉，即每分鐘3000轉數（rpm）。為了產生具有60 Hz頻率的電力，該轉子可以每秒60轉數來旋轉，即每分鐘3600轉數（rpm）。該發電機可產生範圍在數瓦特（W）或千瓦（KW）至數百萬瓦特（MW）或數千兆瓦特（GW）的電力。
振動是發電機中的主要因素。振動負面地影響耐久性，即服務間隔與壽命，安全性以及舒適度。關於安全性，振動對於穩定性具有直接的影響，且可導致材料的疲勞以及損害。關於舒適度，振動對於噪音具有直接的影響，且可增加噪音的程度。此外，振動所產生的噪音可被包含該發電機的系統放大。
振動的主要來源是發電機的旋轉系統，包含，驅動單元以及發電單元。該旋轉系統可包含軸、軸承、轉子或其組合。振動可包含旋轉速度依賴的振動，該振動一般源自該旋轉系統。振動可損害滾動元件軸承或密封件，例如用以作為軸承的，例如，球軸承或滾動軸承。
為了減少振動，可在生產旋轉系統的期間，藉由從該旋轉系統的旋轉元件來選擇性地移除材料而在一開始平衡該旋轉系統，使得其重心（CofG）移動至為支點的其旋轉中心（CofR）。移除材料可包含從該旋轉元件擦掉(例如磨掉)材料或在該旋轉元件中鑽洞，或其組合。然而，該移除步驟在生產中(特別在大量生產中是額外的步驟)需要時間，且增加成本。
此外，由於旋轉系統的磨損以及破裂，或在轉子上的顆粒(例如灰塵)堆積，發電機中的振動通常隨時間增加。更詳細來說，由於旋轉元件的磨損以及破裂，其CofG隨著時間而移動遠離CofR，導致造成振動的不平衡。
在風力渦輪發電機（WTG）中，旋轉系統更包含葉片。該葉片可包含，例如，木頭或複合材料，例如玻璃纖維強化的材料或或碳纖維強化的材料。該葉片隨時間改變，且它們在使用時傾向變得更重。由於硬的顆粒，例如砂子，會有葉片的磨損或腐蝕。此外，由於該葉片的輕量結構，該葉片中的氣房可能填充有水，特別是該葉片表皮變得有孔的地方。這已知為進水或殘留水的問題。此外，可在葉片的壽命期間修復它們。因此，葉片的重心（CofG）隨時間移動。一般而言，比起翼弦（chord）重心，即該葉片的前緣至尾緣方向，對於跨度（span）重心，即該葉片的輪轂至葉片端方向，該移動越大且因此越嚴重。當該翼弦CofG位在理想的CofG之後時，轉動力矩位在該理想的CofG之後。當該翼弦CofG位在該理想的CofG之前時，該轉動力矩位在該理想的CofG之前。因此，該旋轉系統中的振動增加。
DE 198 57 646揭露了一種藉由在輪胎內導入平衡物質而平衡輪胎的方法，包含在該輪胎內放置具有明確特性、形狀、幾何學以及重量的物質，並藉由旋轉該輪胎來移動不平衡點。
WO 2010/003988揭露了一種用於在飛行工具(例如飛機或旋翼飛機，例如直升機)的旋轉系統中減少振動的方法。
WO 2011/061228揭露了一種在船隻(例如貨船)的旋轉系統中減少振動的方法。
WO 2011/061227揭露了一種在機動車(例如汽車)的旋轉系統中減少振動的方法。
WO 2009/140022揭露了一種機器，包含：磁性推力軸承，包含：轉子部分；靜子部分；以及實質上圍繞所述靜子部分以及所述轉子部分的外殼；所述轉子部分包含推力盤，該推力盤適於周邊附接至轉子，並與該轉子旋轉，所述推力盤定義出推力盤第一側以及推力盤第二側，所述第一側相對於所述第二側。
WO 2010/006859揭露了一種軸承配置以及軸承塊，由磁力徑向軸承構成，用於旋轉機器的旋轉軸的非接觸式支持，以及由安全軸承構成，用於抓住該旋轉軸。因此，兩個軸承都永久地以軸向校直的方式連接至彼此，且兩個軸承關於軸承罩、機器外殼或該旋轉機器的基座為彈性懸掛的。
為了這些以及其他原因，有如同下述具體實施例中所提出的本發明的需要。

本發明的目的是提供一種用於在發電機的旋轉系統中減少振動的方法、裝置以及系統。
本發明的一方面是一種在發電機100的旋轉系統120、130、140、150中減少振動的方法，包含平衡所述旋轉系統120、130、140、150，其特徵在於提供旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200，其包含在所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200的旋轉軸240上具有支點的腔室210，腔室210包含周邊平衡區域220，並部分填充了一數量的觸變性平衡物質230。
本發明的另一方面是一種方法，更包含繞著旋轉軸240旋轉所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200，使得所述觸變性平衡物質230液化並沿著周邊平衡區域220分散其本身，以及所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200的不平衡被減少。
本發明的另一方面是一種方法，其中所述旋轉軸240被水平地定向；或所述旋轉軸240被垂直地定向。
本發明的另一方面是一種方法，其中所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200是所述旋轉系統120、130、140、150的原始元件、所述旋轉系統120、130、140、150的替代元件或所述旋轉系統120、130、140、150的補充元件；所述旋轉元件130是中空軸或管狀軸；所述旋轉元件130是活動關節軸，例如萬向軸；或其組合。
本發明的另一方面是一種方法，其中該補充元件是圓盤狀；或該補充元件是環狀。
本發明的另一方面是一種方法，其中所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200是軸130；所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200是所述發電機100的轉子144；所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200是齒輪；所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200是軸承135；或其組合。
本發明的另一方面是一種方法，其中所述腔室210是輪狀或環狀，或圓筒狀；所述腔室210具有長方形、正方形、半圓形、鐘形或圓形的橫截面；所述腔室210具有在接近0.005 m以及接近2 m之間、或在接近0.01 m以及接近1 m之間、或在接近0.02 m以及接近0.5 m之間、或在接近0.05 m以及接近0.2 m之間、或接近0.1 m的直徑；所述腔室210具有在接近0.01 m以及接近1 m之間、或在接近0.02 m以及接近0.5 m之間、或在接近0.05 m以及接近0.2 m之間、或接近0.1 m的長度；或其組合。
本發明的另一方面是一種方法，其中所述觸變性平衡物質230的所述數量是在接近0.001 kg以及接近1000 kg之間、或在接近0.002 kg以及接近500 kg之間、或在接近0.005 kg以及接近200 kg之間、或在接近0.01 kg以及接近100 kg之間、或在接近0.02 kg以及接近50 kg之間、或在接近0.05 kg以及接近20 kg之間、或在接近0.1 kg以及接近10 kg之間、或在接近0.2 kg以及接近5 kg之間，或在接近0.5 kg以及接近2 kg之間、或接近1 kg；所述腔室210以在接近1％以及接近90％之間、或在接近10％以及接近80％之間、或在接近25％以及接近75％之間、或接近50％的數量的所述觸變性平衡物質230填充；或其組合。
本發明的另一方面是一種用於在發電機100的旋轉系統120、130、140、150中減少振動的裝置，其特徵在於旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200包含在所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200的旋轉軸240上具有支點的腔室210，腔室210包含周邊平衡區域220，且以一數量的觸變性平衡物質230來部分填充。
本發明的再另一方面是一種發電機100的旋轉系統120、130、140、150，用於在所述旋轉系統120、130、140、150中減少振動，其特徵在於旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200包含在所述旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200的旋轉軸240上具有支點的腔室210，腔室210包含周邊平衡區域220，且以一數量的觸變性平衡物質230來部分填充。

在具體實施例的詳細描述中，參照了伴隨的圖式，該圖式關於此點形成了一部分，並藉由描繪的方式示出了其中可實施本發明的特定具體實施例。為了最清楚地示出該具體實施例的結構，本文中所包括的圖式是具創造性物件的概略呈現。因此，所製造出結構的實際外觀可顯露出不同，但仍併入了具體實施例的必要結構。此外，該圖式只顯示了為了了解該具體實施例所需的結構。未包括本技術領域已知的額外結構，以維持該圖式的清楚。也要了解的是，為了簡化以及容易了解的目的，本文中所描繪的特徵及/或元件是以相對於彼此的特定尺寸描繪，且實際的尺寸可實質上不同於本文中所描繪的尺寸。在圖式中，在從頭到尾的數個視野中，相似的元件符號描述了大體上相似的元件。該具體實施例意欲以足夠的細節描繪本發明的數個方面，以能夠讓本領域的技術人員來實施本發明。可使用其他的具體實施例，且可做出其結構性的、邏輯上的或電力上的改變或其組合，而不悖離本發明的範圍。此外，要了解的是，本發明的各種具體實施例雖然不同，但不一定是互相排除的。例如，在一個具體實施例中所描述的特定元件、特色、結構、特徵、整體或步驟，或元件、特色、結構、特徵、整體或步驟的群組可被包括在其他的具體實施例內。此外，要了解的是，可使用不同的技術來實施本發明的具體實施例。同樣地，用語「示範性」僅意指作為範例，而非最佳的或最理想的。因此，詳細的描述不以限制的意義來採納。

在此說明書的從頭到尾，用字「包含（comprise）」或變化，例如「包含（comprises）」或「包含（comprising）」，將被理解為用以暗示包括所指定的元件、整體或步驟，或元件、整體或步驟的群組，但不排除任何其他的元件、整體或步驟，或元件、整體或步驟的群組。
在描述以及申請專利範圍中，可使用用語「包括」、「具有（have）」、「具有（with）」或其其他的變化。要了解的是，這種用語意欲以類似於用語「包含」的方式而為包括在內的。
在描述以及申請專利範圍中，可使用用語「耦合」與「連接」以及衍生用語，例如「通訊耦合」。要了解的是，這些用語不意欲作為彼此的同意字。更確切而言，在特定的具體實施例中，「連接」可用以指出二或更多個元件彼此處於直接的物理或電接觸。然而，「耦合」也可意指二或更多個元件彼此不直接接觸，但仍彼此合作或交互作用。
在描述以及申請專利範圍中，例如「上」、「下」、「第一」、「第二」等等的用語可能只用於描述的目的，且不被理解作為限制。可在許多位置以及方位中製造、使用或運送本文中所描述的裝置或物件的具體實施例。
第1圖顯示了本發明可應用至的發電機100的示意圖。該發電機100可包含外殼110。該外殼110可為箱子或建築物，例如工廠。該發電機100包含用於在軸130處提供旋轉能量的驅動單元120，該軸130在旋轉軸240上具有支點。如第1圖中所指出的，該驅動單元120可包含具有一、二、三個或更多個渦輪124且存放在渦輪機外殼122中的渦輪機，以及耦合至該渦輪機外殼122並延伸穿過該外殼110的排氣管126。該渦輪機可典型地由氣體(例如天然氣或沼氣)或蒸氣來提供動力。然而，該驅動單元120可由其他動力來源來提供動力，包含，例如，水力、氣動力或風力。該驅動單元120可包含內燃機，該內燃機由，例如氣體(例如天然氣或沼氣)、油、汽油或柴油來提供動力。該發電機100更包含耦合至該驅動單元120的發電單元140，用於接收旋轉能量並發電，例如電力。如第1圖中所指出，該發電單元140可包含存放在靜子142中並連接至該軸130的轉子144。該發電機100可包含一、二、三個或更多個支撐元件180，該支撐元件180具有軸承135，且沿著該軸130被配置，用於支撐該軸130。該發電機100的旋轉元件，例如渦輪124、軸130、軸承135以及轉子144形成該發電機100的旋轉系統。該發電機100的旋轉系統可隨選地包含配置在該驅動單元120以及該發電單元140之間用於耦合該驅動單元120以及該發電單元140的變速箱150。該變速箱可為索引變速箱，即為換檔變速箱。該變速箱150可將該驅動單元120的轉速轉換成發電單元140的轉速。該變速箱150可增加或減少該轉速。該變速箱150可以或不可以改變旋轉的方向。該變速箱150可將旋轉能量重新導向另一個方向。該變速箱150可在一、二、三個或更多個驅動單元120以及一、二、三個或更多個發電單元140之間分配該旋轉能量。
可水平地、垂直地或以任何適合的角度來定向發電機100。
發電機100產生電功率，即電力，例如以交流電壓以及交流電流的形式，例如具有50 Hz或60 Hz的頻率的交流電壓以及交流電流。為了產生具有50 Hz的頻率的電力，軸130以及轉子144可以每秒50轉數來旋轉，即每分鐘3000轉數（rpm）。為了產生具有60 Hz的頻率的電力，該軸130以及轉子144以每秒60轉數來旋轉，即每分鐘3600轉數（rpm）。該發電機100可在數瓦特（W）至數千兆瓦特（GW）的範圍中發電，例如在數千瓦特（KW）至數百萬瓦特（MW）。
發電機100可將初級能量(即輸入能量)直接轉換成次級能量(即輸出能量)。或者，該發電機可將該初級能量間接地，即經由一、二、三種或更多種中間能量，而轉換成該次級能量。
驅動單元120可由作為初級能量的化學能來驅動。
渦輪機122、124是由作為中間能量攜帶者的流體，即液體或氣體(例如空氣或蒸汽，即氣體以及水蒸氣的組合)來驅動。該渦輪機122、124可由藉由燃燒燃料而煮沸水而產生的蒸汽、藉由使用在地熱能轉換中來自地面在壓力下出現的蒸汽、藉由使用太陽能拋物線槽或太陽能塔來聚集陽光以加熱熱轉移流體(例如熔鹽)或藉使用海洋熱能轉換（OTEC）中較冷深海水以及較暖表面海水之間的小差異來驅動，該燃料包含氣態、液態以及固態燃料，例如化石燃料，包含碳氫化合物，例如氣體(包含瓦斯)、油(包含油頁岩渣以及瀝青岩)或煤，以及沼氣以及生物質，例如作物，木頭(包含木屑)以及廢料，包含汙水或藉由核分裂或核融合的核燃料。該渦輪機122、124、126可為直接由燃燒氣體或油，例如天然氣或沼氣而產生的氣體來驅動的熱氣渦輪機。該發電機100可為複循環發電機，其中氣體渦輪機122、124、126是由氣體驅動，以及蒸汽渦輪機（未示出）是由來自燃燒氣體的餘熱所驅動，用於產生額外的電力。
驅動單元120可由作為初級能量的物理能量來驅動。該驅動單元120可，例如，由旋轉質量的旋轉能量、壓縮氣體(例如空氣)的壓縮能量或電力來驅動。
渦輪機122、124可由再生能源來驅動。在水力發電機100中，該渦輪機可由，例如河流或廢水系統的流動水、海洋的潮水或例如水庫的落水來驅動，該水庫包含水壩、洞穴以及山洞。
在WTG中，渦輪機可由天然產生的風來驅動。在太陽能上升氣流塔中，渦輪機可由以陽光加熱的煙囪內人造產生的風來驅動。
當初初級能量為可得且次級能量將被消耗完時，發電機100可從該初級能量立即產生該次級能量。例如，該發電機100的驅動單元120可產生若干量的壓縮空氣，以驅動將產生電能的渦輪機122、124以及發電單元140。
在初級能量已為可得之後，且次級能量將被消耗完時，發電機100可產生從該初級能量延遲的次級能量。例如，當初級能量為可得或較不昂貴時，該發電機100的驅動單元120可使用該初級能量產生並儲存若干量的壓縮空氣在儲存單元中（未示出），且當電能將被消耗完時，該若干量的壓縮空氣可驅動該渦輪機122、124以及該發電單元140，以產生電能。
當有剩餘或過量的次級功率，或次級功率較不昂貴時，發電機100可接收並儲存次級能量，以及當該次級能量將被消耗完或較昂貴時，發電機100可產生並傳輸該次級能量。例如，當電能為可得的或較不昂貴時，該發電機100的驅動單元120可使用該電能產生並儲存若干量的壓縮空氣於儲存單元（未示出）中，以及當該電能將被消耗完或較昂貴時，該若干量的壓縮空氣可驅動將產生電能的該渦輪機122、124以及該發電單元140；或當電能為可得的或較不昂貴時，該驅動單元120可使用電能而將若干量的水從地面下的儲存單元（未示出）打至地面上的儲存單元（未示出）中，以及當電能將被消耗完或較昂貴時，該若干量的水可落回該地面下的儲存單元（未示出）中，藉此驅動該渦輪機122、124以及該發電單元140以產生電能。因此，該發電機100可形成能量儲存系統的一部分。該能量儲存系統接收並傳輸相同類型的能量，例如電能，且可在尖峰需求期間產生功率。
發電機100可為靜止的。
發電機100可為電廠，且可耦合至供應柵，例如國家供應柵。該發電機100可形成熱電共生單元（CHP）(即總能量單元)的一部分。
此外，發電機100可為可攜式。
因此，可於家裡、辦公室、商業、商店或工作室使用。
此外，可移動使用發電機100。
發電機100可用於車輛中，例如地面車輛，例如有輪子的車輛，特別是腳踏車、汽車、貨車、卡車或摩托車，履帶式車輛或軌道式車輛，特別是火車；飛行工具，例如飛機；太空船；或船隻，例如船艦。該發電機100可為用於充電電池的發電機，例如可充電電池或車輛的汽車電池，例如汽車，或腳踏車的發電機。該發電機100可形成煞車系統的一部分，用於藉由將動能轉換成電能而恢復，即再生煞車能量。該發電機可產生在接近1 W至接近100 KW的範圍中的功率，例如在接近10 W至接近10KW的範圍中，例如在接近100 W至接近1 KW的範圍中。
因此，在其他的事情之中，可使用發電機100以產生以及儲存能量，例如電能，即電力。
根據本發明的具體實施例，發電機100的一、二、三個或更多個旋轉元件120、124、130、135、140、144、150包含一、二、三個或更多個在旋轉軸240上具有支點的腔室210，腔室210包含周邊平衡區域220且以一數量的觸變性平衡物質230部分填充。包含一、二、三個或更多個腔室210的該一、二、三個或更多個旋轉元件120、124、130、135、140、144、150可包含金屬(例如鋼鐵、鈦、銅或鋁)或複合材料(例如玻璃纖維強化的材料或碳纖維強化的材料)或合成材料(例如塑膠或樹脂玻璃)。包含一、二、三個或更多個腔室210的該一、二、三個或更多個旋轉元件120、124、130、135、140、144、150可取代旋轉系統的原始旋轉元件120、124、130、135、140、144、150。包含一、二、三個或更多個腔室210的該一、二、三個或更多個旋轉元件120、124、130、135、140、144、150可為該旋轉系統的補充元件。
可在旋轉元件，例如轉子144或齒輪中挖鑿出腔室210。該腔室210可位在軸130中，例如中空軸或管狀軸，並沿著該中空軸或管狀軸部分地或完全地延伸，例如實質上完全延伸。
周邊平衡區域220可包含奈米結構，用於改善觸變性平衡物質230的移動性以及流動，所述奈米結構由，例如包含奈米顆粒的材料(例如亮光漆)形成，或壓印在所述周邊平衡區域220上。
觸變性平衡物質230在腔室210中作用。由於振動，該觸變性平衡物質230沿著該周邊平衡區域220分散其本身，使得CofG 250朝向例如軸130的旋轉元件120、124、130、135、140、144、150；200的旋轉軸240(其為CofR)移動，且減少或最小化或消除了該振動。
對於本發明的較佳具體實施例，第2圖顯示出了當觸變性平衡物質230部分填充腔室210時，在時間的起始點時圓筒狀腔室210的截面圖。如第2圖中所示，可將該觸變性平衡物質230沿著周邊平衡區域220均勻地分散。對於垂直的旋轉軸240，該觸變性平衡物質230可部分填充該腔室210至垂直於旋轉軸240的均勻程度。對於水平的旋轉軸240，可沿著該旋轉軸240而將該觸變性平衡物質230部分地填充該腔室210至均勻的程度。然而，可使用任何其他方式來將該觸變性平衡物質230部分地填充該腔室210。由於旋轉元件200或旋轉系統的不平衡，CofG 250從為CofR的旋轉軸240偏離。
對於本發明的較佳具體實施例，第3圖顯示出了當沿著腔室210的周邊平衡區域220分散觸變性平衡物質230，使得振動減少的時間點上，圓筒狀腔室210的截面圖。當旋轉元件200繞著旋轉軸240旋轉時，由於旋轉系統中的振動，該觸變性平衡物質230液化並將其本身沿著該腔室210的周邊平衡區域220分散，以減少該旋轉元件200的不平衡，並因此減少了振動。CofG 250朝向為CofR的該旋轉軸240移動。當振動減少時，該觸變性平衡物質230可固化並維持其在該周邊平衡區域220上的位置以及分佈。因此，在該旋轉系統的操作期間，其平衡被持續地調整。
觸變性平衡物質230的量可在接近0.001 kg以及接近1000 kg之間，或在接近0.002 kg以及接近500 kg之間，或在接近0.005 kg以及接近200 kg之間，或在接近0.01 kg以及接近100 kg之間，或在接近0.02 kg以及接近50 kg之間，或在接近0.05 kg以及接近20 kg之間，或在接近0.1 kg以及接近10 kg之間，或在接近0.2 kg以及接近5 kg之間，或在接近0.5 kg以及接近2 kg之間，或接近1 kg。可使用在接近1％以及接近90％之間，或在接近10％以及接近80％之間，或在接近25％以及接近75％之間，或接近50％的所述觸變性平衡物質230的數量來填充該腔室210。

第4圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在旋轉元件200、204中的腔室210的截面圖。在該旋轉元件200、204，例如飛輪、齒輪或額外的元件，例如容器或器皿中挖出該腔室210。該腔室210是輪狀或環狀。該腔室210可具有長方形、正方形（未示出）、半圓形（未示出）、鐘形（未示出）、圓形（未示出）或諸如此類的橫截面。
第5圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在旋轉元件200、204中的腔室210的截面圖。參照第4圖，該旋轉元件200、204包含中心孔260。該中心孔260可為圓形、正方形（未示出）、六角形（未示出）或諸如此類。該旋轉元件200、204的該中心孔260可容納用於將該旋轉元件200、204耦合至旋轉系統的軸。
旋轉元件200、204可包含發電機的轉子（未示出），且該中心孔260覆蓋軸（未示出）。在一個較佳具體實施例中，該旋轉元件200、204可在一、二、三個或更多個部分中被射出成形，且可藉由密封元件來密封腔室210。該密封元件可為卡入或扣上的密封元件。在另一個較佳具體實施例中，該旋轉元件200、204可為發電機100的旋轉元件的一部分，例如該渦輪124，軸130或該轉子144，以及可藉由密封元件密封該腔室210。可例如使用摩擦力焊接、雷射焊接或超音波焊接來將該密封元件焊接至該旋轉元件。
第6圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在另一個旋轉元件200、206中的腔室210的截面圖。在該另一個旋轉元件200、206，例如飛輪、齒輪或額外的元件，例如容器或器皿中挖出該腔室210。該腔室210是圓筒狀。該腔室210可具有長方形、正方形（未示出）、半圓形（未示出）、鐘形（未示出）、圓形（未示出）或諸如此類的橫截面。
第7圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在旋轉元件200、204中的另一個腔室210的截面圖。參照第4圖，該旋轉元件200、204包含開口270，其提供至該腔室210的入口。該開口270可圍繞四周。將該開口位在例如使平衡物質230包含並維持在該腔室210中的位置。
第8圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在旋轉元件200、204中的另一個腔室210的截面圖。參照第5圖，該旋轉元件200、204包含如關於第7圖所討論的開口270，其提供至該腔室210的入口。
旋轉元件200、204可包含如關於第5圖所描述的發電機100的旋轉元件。
第9圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在旋轉元件200、204中的再另一個腔室210的截面圖。參照第5圖，該旋轉元件200、204包含含如關於第7和8圖所討論的開口270，其提供至該腔室210的入口。
旋轉元件200、204可包含如關於第5圖所描述的發電機100的旋轉元件。
第10圖顯示了根據本發明的再另一個具體實施例在旋轉元件200、206中的另一個腔室210的截面圖。參照第6圖，該旋轉元件200、206包含如關於第7圖所討論的開口270，其提供至該腔室210的入口。
觸變性平衡物質230可為EP專利申請案編號0 281 252以及相應的US專利編號4,867,792中所揭露的觸變性輪胎平衡組成物，其全部內容併入於此以作為參考。該觸變性輪胎平衡組成物具有在1 Pa以及260 Pa之間的屈服應力值，當該輪胎的重點碰撞到路面時，藉由能在所誘導出的振動的影響下流動，而能夠平衡輪胎。
觸變性平衡物質230可為歐洲專利編號0 557 365以及相應的US專利編號5,431,726中所揭露的輪胎膠體平衡組成物，其全部內容併入於此以作為參考。該輪胎膠體平衡組成物具有在3000以及15000 Pa之間的儲存模數以及在-20以及+90°C之間的溫度範圍中小於1000 kg/m³的比重，較佳地，其儲存模數為約9000 Pa，藉由能在由輪組中的不平衡所造成的振動下流動，而能夠平衡輪胎。該組成物較佳包含下述的混合物：1）石蠟油、聚丁烯油、多元醇酯或多元醇醚；2）疏水性或親水性燻矽；3）聚甲基丙烯酸烷酯，苯乙烯-乙烯-丙烯塊狀共聚物或聚羥基羧酸衍生物；以及隨選的腐蝕抑制劑以及抗氧化劑。
觸變性平衡物質230可為歐洲專利編號1 196 299 B1以及相應的US公開案編號US 2005-0159534 A1以及US 2010-0252174 A1中所揭露的輪胎平衡組成物的其中之一，其全部內容併入於此以作為參考，該輪胎平衡組成物具有改善的平衡特性，並包含黏塑性膠體以及具有平均最小尺寸在0.5-5 mm範圍中的固態本體；平均最小尺寸較佳為1-4 mm，更佳為大約3 mm。當塗佈一層至汽車輪胎內時，該組成物藉由允許該固態本體移動穿過該膠體而作用，並濃縮在區域中以抵消不平衡。該固態本體較佳具有α<=2的在它們的最小以及它們的最大尺寸之間的平均α比，較佳為α <=1.5，尤其是大約1。該黏塑性膠體在22°C下較佳具有在1000 Pa以及25000 Pa之間的儲存模數（G'）、小於該儲存模數的耗損模數（G''）以及在22°C時在3 Pa以上的臨界屈服應力。可將該本體塑形為扁長的或扁圓的橢圓球、圓筒、長方形的平行六面體或球體，或這種本體的混合物；它們可具有在500-3000 kg/m³的範圍中的明顯比重，較佳為600-2000 kg/m³，特別是700-1000 kg/m³，尤其是800-900 kg/m³；它們可由聚烯烴、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺、橡膠或玻璃來製成。該固態本體以及該膠體之間的重量比為從10：1至1：10，較佳為從5：1至1：5，特別是從2：1至3：1，例如從1：1至1：2。
觸變性平衡物質230可為國際專利申請案WO 2010/055097中所揭露的黏彈性輪胎平衡組成物的其中之一，其全部內容併入於此以作為參考，包含1）85至97％重量的乙二醇醚成分，該乙二醇醚包含下述通用分子式的一或更多種乙醇/丙二醇共聚物醚：（I）或通用（II）或其混合物R-O{[CH(C_1-13)CH₂-O ]_m[CH2-CH2-O ]_n}H（I）R’-(O- {[CH(CHOCH₂-O ]_m[CH₂-CH₂-O ]_n}H)₂（II），其中R是氫或2-8個碳原子的烷基；R’是2-8個碳原子的亞烴基基元，其中兩個取代基不由相同的碳原子攜帶；m是該乙二醇/丙二醇共聚物基元中丙二醇的莫耳百分比；以及n是該乙二醇/丙二醇共聚物基元中乙二醇的莫耳百分比，其中比例n：m是在35：65至80：20的範圍中；每個乙二醇共聚物化合物具有範圍為2000-10000的平均分子量；以及2）3至15％重量的燻矽膠體發泡劑；所述平衡組成物為黏彈性，且在22℃下具有在1500 Pa以及5000 Pa之間的儲存模數（G'）、小於高達至10-40 Hz的交換頻率的儲存模數的耗損模數（G"）以及超過2 Pa的臨界屈服應力。
觸變性平衡物質230可為國際專利申請案編號WO 2011/042549中所揭露的用於平衡旋轉系統的組成物，其全部內容併入於此以作為參考，該組成物包含一數量的觸變性平衡物質；其特徵在於分散於所述數量的所述觸變性平衡物質中一數量的疏水性顆粒或奈米顆粒。
觸變性平衡物質230可包含多個球。該球可包含金屬，例如鋼鐵、鈦、銅或鋁，複合材料，例如氧化鋁或陶瓷，或塑膠。可將該球拋光或塗層，例如聚四氟乙烯-（PTFE）塗層。該球可具有在接近1 mm以及接近50 mm之間的直徑，例如接近15 mm。
本發明的具體實施例包含可執行該方法的相應裝置。
本發明的具體實施例包含可執行該方法的相應系統，可能橫跨一些裝置。
雖然在本文中已說明並描述了特定的具體實施例，本領域具一般技藝的技術人員將領略到，對於所示出的特定具體實施例，可取代預計用以實現相同目的的任何配置。要了解的是，上述描述意欲為說明性的，且不為限制性的。此申請案意欲涵蓋任何本發明的改變或變化。在閱讀並了解上述描述之後，上述具體實施例以及許多其他具體實施例的組合對於本領域的技術人員而言將為顯而易見的。本發明的範圍包括任何其他其中可使用上述結構與方法的具體實施例以及應用。因此，本發明的範圍只被附帶申請專利範圍與這種申請專利範圍所享有的均等物的全部範圍所定義。

100．．．發電機

110．．．外殼

120．．．驅動單元

122．．．渦輪機外殼

124．．．渦輪

126．．．排氣管

130．．．軸

135．．．軸承

140．．．發電單元

142．．．靜子

144．．．轉子

150．．．變速箱

180．．．支撐元件

200、204、206．．．旋轉元件

210．．．腔室

220．．．周邊平衡區域

230．．．觸變性平衡物質

240．．．旋轉軸

250．．．重心(CofG)

260．．．中心孔

270．．．開口

雖然本說明書以特別指出且清楚地宣稱這被視為本發明的申請專利範圍做出結論，將參照其特定的具體實施例提供本發明更特定的描述，該具體實施例被描繪在附帶的圖式中，以說明獲得本發明具體實施例的方式。了解到該圖式只描繪了本發明的典型具體實施例，該圖式不一定按比例繪製，且因此將不被視為限制其範圍，將經由使用伴隨的圖式而以額外的明確性以及細節來描述以及解釋具體實施例，其中：
第1圖顯示了本發明可應用至的發電機的示意圖；
第2圖顯示了，用於本發明的較佳具體實施例，在時間起始點的圓筒狀腔室的截面圖；
第3圖顯示了，用於本發明的較佳具體實施例，在當觸變性平衡物質沿著腔室的周邊平衡區域被分散時的時間點的圓筒狀腔室的截面圖；
第4圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的旋轉元件中腔室的截面圖；
第5圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的旋轉元件中腔室的截面圖；
第6圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的另一個旋轉元件中腔室的截面圖；
第7圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的旋轉元件中另一個腔室的截面圖；
第8圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的旋轉元件中另一個腔室的截面圖；
第9圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的旋轉元件中再另一個腔室的截面圖；以及
第10圖顯示了根據本發明再另一個具體實施例的另一個旋轉元件中另一個腔室的截面圖。

200．．．旋轉元件

220．．．周邊平衡區域

230．．．觸變性平衡物質

240．．．旋轉軸

250．．．重心(CofG)

Claims

一種在一發電機的一旋轉系統中減少振動的方法，包含：
-平衡所述旋轉系統，
其特徵在於，
-提供包含一腔室的一旋轉元件，該腔室在所述旋轉元件的一旋轉軸上具有一支點，該腔室包含一周邊平衡區域，並以一數量的一觸變性平衡物質部分填充。
如申請專利範圍第1項所述的方法，更包含：
-繞著該旋轉軸旋轉所述旋轉元件，使得所述觸變性平衡物質液化並沿著該周邊平衡區域分散其本身，並減少所述旋轉元件的一不平衡。
如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中：
-所述旋轉軸被水平地定向；或
-所述旋轉軸被垂直地定向。
如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中：
-所述旋轉元件是所述旋轉系統的一原始元件、所述旋轉系統的一替代元件或所述旋轉系統的一補充元件；
-所述旋轉元件是一中空軸或管狀軸；
-所述旋轉元件是一活動關節軸，例如一萬向軸；或
-其組合。
如申請專利範圍第4項所述的方法，其中：
-該補充元件是圓盤狀；或
-該補充元件是環狀。
如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中：
-所述旋轉元件是一軸；
-所述旋轉元件是所述發電機的一轉子；
-所述旋轉元件是一齒輪；
-所述旋轉元件是一軸承；或
-其組合。
如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中：
-所述腔室是輪狀或環狀，或圓筒狀；
-所述腔室具有長方形、正方形、半圓形、鐘形或圓形的一橫截面；
-所述腔室具有在0.005 m以及2 m之間，或在0.01 m以及1 m之間，或在0.02 m以及0.5 m之間，或在0.05 m以及0.2 m之間，或為0.1 m的一直徑；
-所述腔室具有在0.01 m以及1 m之間，或在0.02 m以及0.5 m之間，或在0.05 m以及0.2 m之間，或為0.1 m的一長度；或
-其組合。
如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中：
-所述觸變性平衡物質的所述數量在0.001 kg以及1000 kg之間，或在0.002 kg以及500 kg之間，或在0.005 kg以及200 kg之間，或在0.01 kg以及100 kg之間，或在0.02 kg以及50 kg之間，或在0.05 kg以及20 kg之間，或在0.1 kg以及10 kg之間，或在0.2 kg以及5 kg之間，或在0.5 kg以及2 kg之間，或為1 kg；
-以該數量的所述觸變性平衡物質填充所述腔室至1％以及90％之間，或10％以及80％之間，或25％以及75％之間，或至50％；或
-其組合。
一種在一發電機的一旋轉系統中用於減少振動的裝置，其特徵在於：
-包含一腔室的一旋轉元件，該腔室在所述旋轉元件的一旋轉軸上具有一支點，包含一周邊平衡區域，並以一數量的一觸變性平衡物質部分填充。
如申請專利範圍第9項所述的裝置，其中所述發電機是一：
　　　 - 蒸汽發電機，
　　　 - 氣體渦輪發電機，
　　　 - 水力發電機，
　　　 - 內燃機，或
　　　 - 其組合。
如申請專利範圍第9或10項所述的裝置，其中
-所述觸變性平衡物質的所述數量在0.001 kg以及1000 kg之間，或在0.002 kg以及500 kg之間，或在0.005 kg以及200 kg之間，或在0.01 kg以及100 kg之間，或在0.02 kg以及50 kg之間，或在0.05 kg以及20 kg之間，或在0.1 kg以及10 kg之間，或在0.2 kg以及5 kg之間，或在0.5 kg以及2 kg之間，或為1 kg；
-以該數量的所述觸變性平衡物質填充所述腔室至1％以及90％之間，或10％以及80％之間，或25％以及75％之間，或至50％；或
-其組合。
一種一發電機的旋轉系統，用於在所述旋轉系統中減少振動，其特徵在於：
-包含一腔室的一旋轉元件，該腔室在所述旋轉元件的一旋轉軸上具有一支點，該腔室包含一周邊平衡區域，並以一數量的一觸變性平衡物質部分填充。
如申請專利範圍第12項所述的旋轉系統，其中
-所述觸變性平衡物質的所述數量在0.001 kg以及1000 kg之間，或在0.002 kg以及500 kg之間，或在0.005 kg以及200 kg之間，或在0.01 kg以及100 kg之間，或在0.02 kg以及50 kg之間，或在0.05 kg以及20 kg之間，或在0.1 kg以及10 kg之間，或在0.2 kg以及5 kg之間，或在0.5 kg以及2 kg之間，或為1 kg；
-以該數量的所述觸變性平衡物質填充所述腔室至1％以及90％之間，或10％以及80％之間，或25％以及75％之間，或至50％；或
-其組合。
如申請專利範圍第9項所述的旋轉系統，其中所述發電機是一：
　　　 - 蒸汽發電機，
　　　 - 氣體渦輪發電機，
　　　 - 水力發電機，
　　　 - 內燃機，或
　　　 - 其組合。