МАГНИТНЫЙ КЛИН-ОХЛАДИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K3/493 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к узлам крепления обмоток статоров - клиньям-охладителям магнитным.

Известна конструкция магнитного клина, состоящего из тонколистовых изолированных пластин стали с высокой магнитной проницаемостью, причем в плоскости пластин выполнено отверстие, которое при изготовлении клина заполняется диэлектриком вместе с диэлектрической оболочкой по периметру клина и дистанционными диэлектрическими вставками между пакетами пластин и щеками и образует единый диэлектрический монолит, скрепляющий ферромагнитную часть и диэлектрическую в один монолит.

К недостаткам этой конструкции магнитного клина относятся следующие: диэлектрическая опрессовка произведена по всему периметру клина и прикрывает воздушный зазор высоким тепловым сопротивлением диэлектрика теплоотводу потерь, возникших в клине; для механической прочности диэлектрический стержень должен быть довольно большого сечения, что увеличивает раскрытие паза и ослабляет эффект магнитности клина; наличие дистанционных диэлектрических распорок клина в аксиальном направлении повышает магнитное сопротивление зазора и увеличивает ток возбуждения; oпрессовка по гладкому периметру диэлектриком не в состоянии создать прочного сцепления между диэлектриком и пластинами клина, что при магнитных тяжениях пластин клина в поле высокой интенсивности не способствует высокой прочности клина; клин не охлаждает зазора и коронок зубцов; клин имеет высокую трудоемкость изготовления из-за необходимости монолитной опрессовки по периметру, со щеками и аксиальными дистанционными прокладками.

Целью предлагаемого изобретения является следующее: упрощение конструкции магнитного клина путем использования металлического стержня, изолированного от пластин, с резьбовыми концами и нажимными гайками; повышение надежности работы конструкции клина путем его стяжки в аксиальном направлении гайками, навинченными на стержень, и опрессовкой диэлектриком с запрессовкой его в пазы пластин; выполнение клина охладителем путем встраивания полого стержня из коррозионно-стойкой стали; расширение предела применения конструкции клина-охладителя и для машин большой мощности путем герметизации стыков соседних клиньев с помощью трубчатых вставок и герметизатора в виде полимеризующейся смолы.

На фиг.1 представлена конструкция клина-охладителя магнитного 1, содержащего магнитопровод 2 из листовых пластин 3 ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, например электротехнической стали или стали ст. 3, изолированных друг от друга лаком 4 и через отверстие 5 в которых проходит металлический трубчатый элемент 6, изолированный диэлектриком 7 от пластин 3, причем он может быть изготовлен из ферромагнитной коррозионно-стойкой стали, например 98-20 Х 13, а по концам 8 и 9 трубчатого элемента 6 выполнена резьба 10, на которую навинчиваются гайки 11 и 12, стягивающие магнитопровод 2 аксиально. На конец 11 надевается накидная гайка 13 и стопорится гайкой 14, при аксиальном сопряжении двух клиньев 1а и 1б конец 12 клина 1б заходит в отверстие 14 трубчатого элемента 6 клина 1а и стык 15 стягивается накидной гайкой 13, наворачиваемой на резьбу 10 конца 12 клина 1б. Через отверстие 16 в накидной гайке 13 в стык 15 подается герметизатор 17, после полимеризации которого стык 15 водоплотен.

На фиг.2 представлен клин 1 в поперечном сечении, по боковым 18 и нижней 19 граням которого в пазах 21 выполнена диэлектрическая опрессовка 20.

Конструкция клина-охладителя работает следующим образом. Поток жидкости 22 через арматуру 23 поступает в гидравлический канал 24 трубчатых элементов 6 и, проходя по ним, отводит тепловые потери из магнитопроводов 2 клиньев 1а, 1б, ...,1n через стенки трубчатых элементов 6, через слои диэлектрика 7 от пластин 3 магнитопроводов 2 и через диэлектрик 20 из коронок зубцов 25. В качестве охлаждающей жидкости могут быть применены, например, дистиллят, техническая вода, масло или магнитная жидкость, которые, пройдя гидравлические каналы 24, выходят в гидравлическую перемычку 26 для возврата через обратный контур в сливной коллектор. Поверхность 27 клиньев 1а,. ..,1n охлаждает за счет отсутствия диэлектрической опрессовки 20 и воздушный зазор. Магнитный клин 1 воспринимает основной магнитный поток Ф_о, ответвляющийся из воздушного зазора, и магнитный поток рассеяния нагрузки Ф_о, проходящий в радиальном направлении через зубцы и тангенциальном направлении через клин 1. При охлаждении магнитопроводов 2 магнитной жидкостью магнитные потоки Ф_о и Ф_р проходят и через магнитную жидкость, что увеличивает сечение магнитного клина и уменьшает раскрытие паза статора, что снижает зубцовые пульсации.

К преимуществам предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом относятся следующие: упрощается конструкция пресс-формы и удешевляется этим изготовление магнитных клиньев за счет исключения диэлектрического стержня, дистанционных прокладок и выполнения пазов в магнитопроводе клина под опрессовку; аксиальный стержень с резьбовыми концами, на которые навинчены гайки, стягивающие магнитопроводы и предотвращающие их распрессовку, позволяет повысить надежность и долговечность магнитного клина; выполнение трубчатого элемента стрежня ферромагнитным позволяет увеличить магнитное сечение клина и улучшить снижение зубцовых пульсаций в магнитном поле воздушного зазора; применение для охлаждения магнитных клиньев магнитной жидкости позволяет улучшить синусоидальность напряжения в обмотке статора за счет снижения зубцовых пульсаций; применение трубчатого элемента в качестве стержня при циркуляции по нему жидкого хладагента позволяет отвести потери из клина и коронок зубцов, существенно уменьшив их температуру; исключение диэлектрической опрессовки поверхности клина, обращенной к воздушному зазору, при жидкостном охлаждении клин позволяет улучшить тепловой баланс и воздушного зазора; применение для стыковки гидравлических трактов соседних отрезков клиньев с помощью накидных гаек и герметизатора позволяет использовать клинья-охладители для длинных машин большой мощности с высокой степенью надежности.

Сущностью изобретения являются следующие конструкторские решения: применение для стяжки магнитопроводов клиньев аксиального стержня с резьбовыми концами и навинченными на них гайками; использование для стержня ферромагнитной стали с изолировкой его от магнитопровода позволяет увеличить проходное сечение для магнитного потока, замыкающегося через магнитный клин; применение для охлаждения активной зоны сердечника статора в коронках зубцов полого стержня с циркулирующей по нему жидкостью позволяет снизить температуру зубцов, клина и воздушного зазора, а также и обмотки статора; применение для стыковки соседних клиньев по гидравлическим трактам накидных гаек с заполнением полостей герметизирующим полимером позволяет повысить надежность гидравлических цепей; использование для охлаждения технической воды позволяет уменьшить эксплуатационные расходы по системе водоподготовки и снизить температуру зубцов; применение для охлаждения клиньев магнитной жидкости позволяет снизить зубцовые пульсации в воздушном зазоре от насыщения магнитных клиньев.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в синхронных и асинхронных генераторах и двигателях.

Сущность изобретения: магнитный клин-охладитель состоит из магнитопровода 2 из листовых пластин 3, изолированных друг от друга и с помощью диэлектрика изолированных от коронок зубцов, которые аксиально стянуты с помощью трубчатых элементов 6 с резьбовыми концами 7 и 8. На последние навинчены гайки 11 и 12. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. МАГНИТНЫЙ КЛИН-ОХЛАДИТЕЛЬ, состоящий из магнитопровода из листовых изолированных пластин, опрессованных по внешнему периметру диэлектриком, которые скреплены аксиальным стержнем, отличающийся тем, что аксиальный стержень выполнен полым с гидравлическим каналом, по которому циркулирует охлаждающая жидкость, причем стержень изолирован от магнитопровода, а его концы выполнены с резьбой, на которую навернуты гайки, сжимающие пластины магнитопровода. 2. Клин-охладитель по п. 1, отличающийся тем, что аксиальный стержень клина выполнен из ферромагнитного коррозионностойкого металла. 3. Клин-охладитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он с соседними клиньями состыкован по гидравлическим трактам с помощью накидных гаек, закрепленных на одном из резьбовых концов аксиального стержня с помощью стопорных гаек и навинченных на другой конец аксиального стержня соседнего клина, а полость между внутренней поверхностью гайки и внешней поверхностью концов стержней заполнена полимеризующимся герметиком, залитым через радиальное отверстие в гайке. 4. Клин-охладитель по пп.1-3, отличающийся тем, что по его гидравлическому каналу циркулирует ферромагнитная жидкость.