СТАТОР МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H02K1/12 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к статорам электрических машин.

Известна конструкция сердечника статора мощного турбогенератора, который закреплен в корпусе на клиньях и с помощью нажимных элементов и стяжных элементов спрессован аксиально, причем нажимные плиты сжимают сердечник статора из пакетов, шихтованных из тонколистовой электротехнической стали с установленными между пакетами охладителями, в зоне спинки, а нажимные пальцы опираются на зубцы крайних пакетов, причем в зоне, близкой к воздушному зазору, крайние пакеты имеют возрастающую вглубь сердечника высоту зубцов до высоты, равной высоте зубца среднего пакета. В радиальные пазы сердечника статора уложена обмотка статора, закрепленная в них клиньями, а в зонах крайних пакетов с помощью специальных тяг, закрепленных в нажимной плите. Подобная конструкция статора описана в сборнике: "Электросила", N 33, стр. 32-36, рис. 5, л. 1.

К недостаткам описанной конструкции статора относятся следующие: с помощью традиционной конструкции аксиального крепления сердечника статора в аксиальном направлении при большой его длине свыше 4-5 м трудно обеспечить надежную и долговечную запрессовку, ослабление которой приводит к ухудшению теплопередачи, к шумовым и вибрационным явлениям.

При традиционной конструкции аксиального крепления сердечника статора с крайними пакетами ступенчатой формы (со скосом) обеспечивать их аксиальное сжатие, особенно в коронках зубцов, практически не возможно, что приводит к распушовке зубцов крайних пакетов и ухудшению радиального крепления обмотки статора на выходе из паза, что снижает надежность сердечника статора и его обмотки.

Рассмотренная конструкция статора является прототипом изобретению.

Целью изобретения является: повышение надежности статора путем установки дополнительных стяжных элементов внутри расточки статора; повышение надежности дополнительных стяжных элементов путем установки на их резьбовых частях между выступами нажимных элементов и стяжными гайками упругих элементов; повышение надежности дополнительных стяжных элементов путем разгрузки их от термических деформаций за счет выполнения их полыми с коррозионно-стойкими стенками гидравлических каналов, по которым циркулирует жидкий хладагент.

Сущностью изобретения является следующее:
Нажимные пальцы нажимных элементов выполняются в зоне расточки статора конфигурацией, повторяющей контур огибающей крайних пакетов, и имеющими выступы внутрь расточки статора, в которых выполнены отверстия, через которые проходят резьбовые концы дополнительных стяжных элементов, закрепленные с помощью навинченных гаек. Между гайками дополнительных стяжных элементов и выступами нажимных пальцев установлены упругие элементы. Дополнительные стяжные элементы в зонах вентиляционных каналов имеют обтекаемую форму. Дополнительные стяжные элементы выполнены с гидравлическими каналами вдоль их оси, по которым циркулирует жидкий хладагент.

На фиг. 1 изображен продольный разрез половины статора; на фиг. 2 - вид по стрелке А на зубцовую зону торца статора; на фиг. 3 - узел I (зона вентиляционного канала статора); на фиг. 4 - сечение Д-Д (вариант 1), участок дополнительного стяжного элемента; на фиг. 5 - сечение Д-Д (вариант 2), участок дополнительного стяжного элемента; на фиг. 6 - узел II (зона выступа нажимного пальца).

На фиг. 1 представлен продольный разрез половины статора 1, содержащего магнитопровод 2 из тонколистовой электротехнической стали, закрепленный на клиньях корпуса 3 с помощью стяжных элементов 4 и гаек 5, которые стягивают нажимные элементы 6, имеющие нажимные пальцы 7, повторяющие конфигурацию зубцов 8 крайних пакетов магнитопровода 2 и которые изолированы от них термостойким диэлектриком 9. Нажимные пальцы 7 выполнены с выступами 10 внутрь расточки статора 1. В радиальных пазах магнитопровода 2 закреплена обмотка статора 11 с помощью клиньев 12. По расточке статора 1 вдоль зубцовой зоны расположены дополнительные стяжные элементы 13, изготовленные из высокопрочного немагнитного металла с высоким электрическим сопротивлением, резьбовые части 14 которых входят в отверстия выступов 10 нажимных пальцев 7 в обоих торцах магнитопровода 2, на которые навинчены гайки 15, опирающиеся на упругие элементы 16 и шайбы 17, причем все они изготовлены из немагнитного высокорезистивного металла.

На фиг. 2 представлен вид по стрелке А на зубцовую зону магнитопровода 2, из которого видно взаимное расположение выступов 10 к расточке статора.

На фиг. 3 представлен узел I с расположением против вентиляционного канала 18 дополнительного стяжного элемента 13.

На фиг. 4 изображено сечение Д-Д (вариант 1), изображающее цилиндрическую обтекаемую форму выступа 19 дополнительного стяжного элемента 13, расположенного напротив вентиляционного канала 18.

На фиг. 5 изображено сечение Д-Д (вариант 2) обтекаемой крыловидной формы выступа 19 дополнительного стяжного элемента 13.

На фиг. 6 представлен узел II, на котором изображено взаимное расположение выступа 10 нажимного пальца 7 и дополнительного стяжного элемента 13, выполненного с гидравлическим каналом 20 с коррозионностойкими стенками и навинченной на резьбовой конец 14 арматурой 21 подачи жидкого хладагента.

Статор 1 по фиг. 1-6 работает следующим образом.

Стяжные элементы 4 и гайки 5 через нажимные плиты 6 сжимают магнитопровод 2 аксиально в зоне спинки магнитопровода 2, а нажимные пальцы 7 с выступами 10 и дополнительными стяжными элементами 13 сжимают зубцовую зону 8 с помощью гаек 15, навернутых на резьбовые концы 14 дополнительных стяжных элементов 13 с обоих торцов статора 1, что не позволяет распушовываться зубцам и ослабевать запрессовке магнитопровода 2. Термическое расширение магнитопровода 2 в зубцовой зоне компенсируется с помощью упругих элементов 16, установленных под шайбами 17 и гайками 15 и опирающимися на выступы 10. Гидравлический канал 20 при циркуляции по нему жидкого хладагента позволяет снять термические напряжения с дополнительных стяжных элементов 13 и охладить воздушный зазор, а также коронки зубцов статора 1.

К преимуществам изобретения по сравнению с прототипом относятся следующие: дополнительные стяжные элементы обеспечивают стабильную во всех режимах (стационарных и переходных) запрессовку магнитопровода в зубцовой зоне магнитопровода, за счет чего стабильна аксиальная теплоотдача в магнитопроводе, отсутствует распушовка крайних пакетов в зубцах, нет необходимости в запечке крайних пакетов и пакетной их сборке увеличивающей потери в них.

Дополнительные стяжные элементы с промежуточными упругими элементами на их резьбовых концах позволяют улучшить стабильность запрессовки магнитопровода, особенно в резко-переменных режимах, например: в ударных генераторах, или пиковых газотурбогенераторах, пиковых и насосно-аккумулирующих гидрогенераторах, пусках синхронных двигателей и мотор-генераторов 3. Охлаждение дополнительного стяжного элемента позволяет снизить температуру коронок зубцов и воздушного зазора, что повышает надежность магнитопровода.

Изобретение может быть использовано в мощных электрических машинах переменного тока: турбо- и гидрогенераторах, синхронных компенсаторах ударных генераторах, мотор-генераторных установках насосно-аккумулирующих станций, синхронных электродвигателях. (56) Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Л. : Энергия, 1967, с. 120-130.

Сущность изобретения: статор машины переменного тока содержит нажимные элементы с нажимными пальцами, огибающими конфигурацию торцовых пакетов сердечника статора в зубцовой зоне, и со стороны воздушного зазора выполненными с выступами, располагающимися в воздушном зазоре. Выступы имеют отверстия, через которые проходят резьбовые концы шпилек. На последние навинчены гайки, стягивающие сердечник аксиально и предотвращающие распрессовку зубцовой зоны. Под гайки возможна установка упругих элементов, снижающих термические напряжения в шпильках. Шпильки могут быть выполнены с центральным гидравлическим каналом, по которому циркулируют жидкий хладагент. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. СТАТОР МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий корпус, в котором на клиньях закреплен магнитопровод с вентиляционными каналами, стянутый в зоне спинки резьбовыми и нажимными элементами, нажимные пальцы которых выполнены опирающимися на зубцы крайних пакетов, имеющие возрастающую от торца высоту, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными резьбовыми элементами, а нажимные пальцы выполнены с отверстиями контакта по огибающей зубцов крайних пакетов и изолированы от зубцов термостойким диэлектриком, причем нажимные пальцы изготовлены с выходящими за пределы магнитопровода со стороны воздушного зазора выступами, имеющими отверстия, в которых расположены упомянутые дополнительные резьбовые элементы, стягивающие магнитопровод при помощи гаек. 2. Статор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные резьбовые элементы напротив вентиляционных каналов выполнены обтекаемой формы. 3. Статор по п. 1, отличающийся тем, что между гайками и выступами нажимных пальцев установлены упругие элементы. 4. Статор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что дополнительный резьбовой элемент выполнен с продольным гидравлическим каналом со стенками из коррозионно-стойкого материала.