СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК H02K9/00 H02K1/20 

Изобретение относится к электромашиностроению и касается обмотки статора электрической машины. Как известно, зависимость температуры в пазу на длине пакета статора имеет параболическую зависимость.

Наиболее близкой к изобретению взятой за прототип, является конструкция статора электрической машины, который содержит сердечник с пазами и уложенной в них стержневой обмоткой, закрепленной пазовыми клиньями. Максимальная температура находится приблизительно в центре пакета статора, а минимальная температура по краям пакета на границе с лобовыми частями обмотки. Неравномерность распределения температуры в стержне обмотки статора (ротора), уложенной в пазу, приводит к неравномерным температурным расширениям проводников, а в результате к повреждению изоляции, пробою обмотки статора (ротора) и выходу электрической машины из строя.

Задача изобретения состоит в обеспечении равномерной температуры обмотки в пазу на всей длине пакета статора.

Поставленная задача достигается за счет того, что в статоре электрической машины, содержащем сердечник с пазами и уложенной в них обмоткой, закрепленной пазовыми клиньями, высота дна каждого паза выполнена прямо пропорциональной толщине изоляции и обратно пропорциональной коэффициенту теплопроводности изоляции обмотки в пазу.

На дне паза установлены ступенчато выступающие по краям прокладки, имеющие разный коэффициент теплопроводности, причем прокладки имеют максимальную толщину по краям паза, а минимальную в точке расчетного максимального значения температуры.

Паз может быть выполнен со скосом дна, направленным к середине, минимальной высотой дна в точке расчетного максимального значения температуры, а скос заполнен изоляционным материалом.

Новизна данного технического решения состоит в новой совокупности известных признаков.

Изобретательский уровень подтверждается тем, что взаимодействие между собой признаков новой сувокупности позволяет получить новое свойство, выраженное в обеспечении равномерной температуры по длине пакета статора.

На фиг. 1 изображен статор электрической машины, продольный разрез; на фиг. 2 узел I на фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 3 узел I на фиг. 1, выполненный по второму варианту.

Статор электрической машины содержит сердечник 1 с пазами и уложенной в них обмоткой 2, закрепленной пазовыми клиньями 3. Фактическая высота паза выполнена больше расчетной. Высота дна паза выполнена прямо пропорциональной толщине изоляции и обратно пропорциональной коэффициенту теплопроводности изоляции обмотки в пазу. Наименьшая высота паза приходится на точку с наибольшей температурой, а наибольшая расположена по краям паза (см. фиг. 2 и 3). Дно паза переменной высоты можно получить двумя вариантами. Между стержнем обмотки 2 и дном паза от сердечника 1 уложены ступенчато выступающие по краям изоляционные прокладки 4, имеющие коэффициент теплопроводности меньше, чем коэффициент теплопроводности железа сердечника 1 статора (например, слюда λ0,46 (Вт/м ˙К); железо λ64 (Вт/м ˙К).

Прокладка 4 установлена в точке с максимальной температурой обмотки статора в пазу на расстоянии, равном например, одной штукe, а далее по направлению к краям паза количество прокладок 4 увеличивается по мере убывания температуры. Таким образом обеспечивается ступенчатое выравнивание температуры обмотки в пазу на всей длине пакета статора (см. фиг. 2).

Прокладки 4 выполнены выступающими из паза по длине и служат изолятором, защищающим от пробоя на железо сердечника.

Перепад температуры ( Δ θ_из) в изоляции пазовой части равен
Δθ_из= где C_п1 односторонняя толщина изоляции в пазу статора.

λ_экв коэффициент теплопроводности изоляции в пазу.

(Кацман М. М. Расчет и конструирование электрических машин. М. 1984, с. 120).

На практике конкретно определение числовых значений температуры в пазу возможно путем установки термопар на дне паза сердечника на опытной машине.

По второму варианту на дне паза выполняют скос от краев паза к середине. Наибольшая высота паза по краям, наименьшая в точке с расчетного максимального значения температуры (см. фиг. 3). Разница в высоте выравнивается слоем изоляционного состава, например лака 5. Коэффициент теплопроводности лака λ= 0,29 (Вт/м ˙К). Он также меньше, чем коэффициент теплопроводности железа пакета статора 1. Лак 5 наносят таким образом, чтобы обеспечить одинаковую высоту паза по всей длине пакета статора 1.

Преимущество предложения состоит в том, что при данной конструкции удается выравнить температуру по всей длине пакета статора.

Использование: электромашиностроение. Сущность изобретения: статор электрической машины содержит сердечник с пазами 1 и уложенной в них обмоткой 2, закрепленной пазовыми клиньями 3. Дно каждого паза выполнено переменной высоты, причем наименьшая высота дна паза приходится на точку с максимальной температурой, а наибольшая высота дна паза выполнена по краям паза. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий сердечник с пазами и уложенной в них обмоткой, закрепленной пазовыми клиньями, отличающийся тем, что высота дна каждого паза выполнена прямо пропорциональной толщине изоляции и обратно пропорциональный коэффициенту теплопроводимости изоляции обмотки в пазу. 2. Статор по п.1, отличающийся тем, что на дне паза установлены ступенчато выступающие по краям прокладки, имеющие разный коэффициент теплопроводности, причем прокладки имеют максимальную толщину по краям паза, а минимальную в точке расчетного максимального значения температуры. 3. Статор по п.1, отличающийся тем, что паз выполнен со скосом дна, направленным к середине, и минимальную высоту дна имеет в точке расчетного максимального значения температуры, а скос заполнен изоляционным материалом.