СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК H02K1/18 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к статорам машин переменного тока.

Известна конструкция статора электрической машины, в корпусе которой закреплен сердечник статора с уложенной в пазы М-фазной обмоткой статора, закрепленной в пазах клиньями, причем аксиально сердечник статора сжат нажимными плитами, по периферии которых установлены опорные болты, каждый из которых подпружинен упругими элементами, например пластинчатыми пружинами, размещенными в стакане, который закреплен на плите гайкой, а под каждой стяжной шпилькой на нажимной плите закреплена шайба, входящая в непосредственный контакт с прилегающей к ней шайбой, установленной под каждую стяжную гайку, причем контактная поверхность осуществляется по криволинейной поверхности: выпуклой у одной шайбы и вогнутой у другой шайбы.

Недостатки конструкции следующие. Соотношение плеч от шайб к зазору и от шайб к болтам примерно 1,5:1 и 2:1,2, что при подпружинивании усиливает эффект расширения сердечника, требуя увеличения упругости пружины и, следовательно, ее габаритов или удорожания из-за применения более дорогого материала или конструкции. Сила трения в шайбе дополнительно увеличивает упругость пружины и этим должна быть повышена упругость пружины ее габариты или стоимость. Помимо аксиального расширения существует радиальное расширение сердечника и корпуса, которые по величине различны из-за различных нагревов, а опорный болт даже с пружиной в стакане за счет допусков имеет радиальную податливость, соизмеримую с относительными перемещениями корпуса и сердечника статора, что может нарушить аксиальную устойчивость пружины и снизить ее упругие, пружинящие аксиальные усилия. Кроме того, стяжные шпильки, зафиксированные на более холодном корпусе, защемляют выпукло-вогнутые шайбы, предотвратив их шарнирное перемещение, и этим снижается компенсирующее действие подпружинивания.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности конструкции сердечника статора, его обмотки за счет снижения аксиальных расширений и от этого ослабления запрессовки, уменьшения вибрационных воздействий торцовых потоков на зубцы крайних пакетов путем установки фиксаторов положения зубцов в виде цельнометаллических клиньев обмотки статора с цилиндрическими концами с нарезанной резьбой, на каждый из которых надеты накладки, опертые на нажимные пальцы и закрепленные гайками, повышение надежности и долговечности конструкции сердечника статора, его обмотки за счет компенсации разницы термического расширения в зубцах и спинке сердечника статора путем установки под гайку на накладку упругого элемента, а под шайбу гайки каждой стяжной шпильки упругих пружин дополнительно к упругим элементам на периферии спинки.

Сущностью изобретения является следующее. Дополнительно к упругим элементам по периферии нажимных плит зубцовая зона сердечника статора скреплена аксиально с помощью клиньев обмотки статора, изготовленных цельными из высокорезистивного металла с изоляцией заплечиков от сердечника, причем на обоих концах каждого клина, выполненных цилиндрическими, нарезана резьба, концы клиньев выступают за нажимные пальцы и на каждый из концов клиньев надета накладка, опирающаяся на прилегающие нажимные пальцы, а поверх накладки установлена стопорящая шайба и навинчена гайка. Между гайкой со стопорящей шайбой и накладкой для длинных сердечников размещены упругие элементы: пружины, изготовленные из высокорезистивного металла, как клинья, шайбы и гайки. Дополнительно к упругим элементам в зубцовой зоне и по периферии нажимных элементов на стяжные элементы надеваются на каждый упругие элементы в виде пружин, которые одной стороной опираются на нажимные плиты, а другой на шайбы, поверх которых навинчиваются гайки. Упругие элементы по периферии нажимных плит выполняются в виде пружин, установленных между нажимной плитой и полкой корпуса с центральным элементом в виде шпильки, ввинченной в полку корпуса и проходящей насквозь нажимную плиту через отверстие в ней. Упругости пружинных элементов, установленных в зубцовой зоне, на стяжных элементах и под нажимными элементами скоординированы так, что ими компенсируется неравномерность термического расширения зубцовой зоны и зоны спинки сердечника статора.

На фиг. 1 изображена торцовая зона сердечника статора, продольный разрез; на фиг. 2 показан элемент крепления зубцовой зоны; на фиг. 3 элемент крепления зубцовой зоны с упругим элементом, продольный разрез; на фиг. 4 на упругий элемент крепления зубцовой зоны; на фиг. 5 показано сечение клина обмотки статора.

На фиг. 1 сердечник 1 статора, который закреплен в корпусе 1, состоит из средних пакетов 3 и крайнего пакета 4, сжатых нажимными элементами 5, имеющими нажимные пальцы 6 и нажимную плиту 7. Обмотка 8 статора закреплена в пазах с помощью металлических клиньев 9, имеющих резьбовые цилиндрические выступы 10, на которые надеты накладки 11 и шайбы 12 и навинчены гайки 13, причем клинья 9, накладки 11, шайбы 12 и гайки 13 изготовлены из немагнитного высокорезистивного металла. В полку 14 корпуса 2 ввернуты шпильки 15, проходящие сквозь отверстие 16 в нажимной плите 7, а на шпильку 15 надеты упругие элементы 17 в виде пружин. На каждый стяжной элемент 18, выступающий за нажимную плиту 7, надеты упругие элементы 19, пружины, которые зафиксированы с помощью шайб 20 и гаек 21. Шпильки 15 в пределах нажимных плит 7 покрыты эластичным покрытием 22.

На фиг. 2 крепление 23 зубцовой зоны 24 сердечника 1 статора состоит из клина 9 с цилиндрическим резьбовым концом 10, выступающим за нажимной палец 6, на который надета накладка 11, поверх которой установлена шайба 12 и навернута гайка 13.

На фиг. 3 представлен узел 25 крепления зубцовой зоны, в котором в отличие от узла 23 крепления между накладкой 11 и шайбой 12 установлен упругий элемент 26, надетый на резьбовой конец 10 с целью разгрузки клина 9 при аксиальном расширении сердечника 1 в зубцовой зоне 24 длинных сердечников 3,5-8 м.

На фиг. 4 показано расположение крепления 25 относительно нажимных пальцев 6. Подобное расположение имеет и крепление 23 без упругого элемента 26.

На фиг. 5 клин 9 от зубцов 24 изолирован в заплечиках 27 диэлектриком 28.

Статор работает следующим образом.

При термическом расширении сердечника статора в аксиальном направлении крепление 23 препятствует распушовке зубцовой зоны ослаблению ее запрессовки за счет передачи растягивающего усилия в каждом зубце 24 на клинья 9 через нажимные пальцы 6, накладки 11, шайбы 12 и гайки 13. Поэтому сердечник в зубцовой зоне при ее аксиальном расширении от температурных процессов спрессовывается плотней, увеличивается теплопередача между листами пакетов 3 и 4. Тепловое расширение зоны спинки компенсирует подпружинивание с помощью упругих элементов 17 периферии нажимных плит 7 и упругие элементы 19: первые сжимают зубцовую зону 24, а вторые выдерживают давление зоны спинки. Радиальная неравномерность термического расширения сердечника 1 и корпуса 2 компенсируется возможностью поворота тарельчатых пружин 17 и 19 и взаимным проскальзыванием.

Узел 25 крепления по фиг. 3 работает при растяжении клиньев 9 от термического расширения зубцовой зоны 24, которое компенсируется с помощью упругого элемента 26, установленного под шайбой 12, и этим напряжения растяжения в клиньях 9 снижаются и несколько выравнивается радиальная неравномерность аксиального расширения сердечника 1 в зонах спинки и зубцовой зоне 24 для длинных сердечников 3,5-8 м. При снижении температуры сердечника упругие элементы 26 сжимают зубцовую зону, сохраняя в ней примерно постоянное давление. Упругие элементы 19 сжимают сердечник 1 в зоне спинки при остывании и сохраняют давление в нем постоянным, а упругие элементы 17 подпружиниванием корректируют положение нажимных элементов 5 относительно сердечника 1, поджимая их к крайним пакетам 3 и при расширении сердечника, и при его сжатии.

Изобретение по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами. Обеспечивается стабильное давление в сердечнике при его нагревании и охлаждении и в зубцовой зоне, и в спинке за счет крепления, содержащего клинья, накладки и гайки, установленные в зубцовой зоне, и упругих элементов поверх нажимных плит и по периферии нажимных плит, что позволяет снизить температуру нагрева сердечника и обмотки за счет лучшей теплопередачи поперек пакетов, повысить надежность за счет обеспечения фиксации зубцов крайних пакетов и исключения влияния на них вибраций от аксиального торцового магнитного поля. Обеспечивается равномерность термического расширения сердечника большой длины и стабильность давления в нем при расширении и сжатии за счет установки упругих элементов в креплениях зубцовой зоны. Обеспечивается компенсация радиальной неравномерности расширения и сжатия сердечника и корпуса за счет имеющейся степени свободы в упругих элементах, установленных на стяжных шпильках, и в элементах подпружинивания по периферии спинки нажимных элементов. За счет скоординированности упругостей упругих элементов возможно обеспечение выполнения сердечников статоров длинной 7-10 м, т.е. фактически повышение предельной мощности турбогенераторов при высоких надежностных характеристиках. За счет установки каскада упругих элементов в зубцовой зоне, поверх нажимных плит и по их периферии возможно снижение технологического давления опрессовки до 10-15 кг/см², что позволяет уменьшить добавочные потери в сердечнике статора, вызванные повышенным давлением, а этом уменьшит нагревы, повысит КПД.

Изобретение может быть использовано в машинах переменного тока: асинхронных и синхронных двигателях, в турбо- и гидрогенераторах, синхронных компенсаторах и генераторах и особенно в областях высоких мощностей.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к статорам машин переменного тока. Сущность изобретения: сердечник статора электрической машины закреплен в корпусе 2 и состоит из средних и крайних пакетов, сжатых аксиально нажимными элементами 5 с нажимными пальцами 6 и нажимными плитами 7. В пазы сердечника уложена обмотка 8, закрепленная металлическими клиньями 9, имеющими на цилиндрических концах 10 резьбу. На концы клина надеты накладки 11, шайбы 12 и гайки 13. Под шайбу 12 может быть установлен упругий элемент. На стяжные шпильки 18 установлены пружины 19, опирающиеся на внешнюю поверхность плиты 7. По ее периферии установлены пружинящие элементы 17, надетые на шпильки 15. Изобретение позволяет повысить надежность за счет стабильного давления запрессовки сердечника при его расширении и при сжатии. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий корпус, в котором закреплен сердечник, состоящий из пакетов, в пазах которого уложена и закреплена клиньями обмотка статора и которые аксиально скреплены нажимными элементами, стяжными шпильками и гайками с шайбами, а по периферии нажимных элементов размещены упругие элементы в виде пружин, опирающиеся на крайние полки корпуса, отличающийся тем, что клинья обмотки статора выполнены цельнометаллическими, изолированными от сердечника диэлектриком, нанесенным на боковые грани, а оба конца каждого клина выполнены с цилиндрической резьбой, выступающей за нажимные пальцы, и на каждый конец клина надета накладка, опирающаяся на прилежащие к пазу нажимные пальцы и закрепленная с помощью шайбы и навинченной гайки, причем под шайбы стяжных элементов в зоне спинки установлены упругие элементы, опирающиеся на внешнюю поверхность нажимных элементов. 2. Статор по п.1, отличающийся тем, что между накладками и шайбами гаек установлены пружинные элементы. 3. Статор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пружины по периферии нажимных элементов установлены на шпильках, ввинченных в крайние полки корпуса. 4. Статор по пп.1 3, отличающийся тем, что для вертикальных машин упругие элементы всех типов установлены только сверху сердечника.