ДИНАМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ВКЛИНЕННЫМИ СТЕРЖНЯМИ ОБМОТОК Российский патент 2008 года по МПК H02K3/487 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технической области динамоэлектрических машин. В частности, оно относится к динамоэлектрической машине, охарактеризованной в ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Предшествующий уровень техники

Из предшествующего уровня техники известно большое количество решений, в которых описано, как стержни обмотки, имеющиеся в обмотке генератора, можно вклинить по месту в пазах, предусмотренных с этой целью в статоре. Примеры таких вклиненных компоновок, как эти, можно найти в документе US-A-3976901 или US-A-4369389.

В частности, доказана полезность вклиненных компоновок с промежуточными волнистыми пружинами, такими как те, которые уже были описаны в документе US-A-3949255 и изображены в виде деталей на фиг.1 и 2. Как показано на фиг.1 и 2, известные динамоэлектрические машины 10 имеют двойной слой стержней 13 обмотки, которые расположены в пазах 12 (открытых сверху) в статоре 11. Пазы 12 закрыты посредством системы наклонных или параллельных клиньев, причем эта система содержит (верхний) закрывающий клин 17 и (нижний) противолежащий клин 15. Между закрывающим клином 17 и противолежащим клином 15 вставлены в качестве упругих прокладок волнистые пластинчатые пружины 16 из эпоксидной смолы, армированной волокнами. Под каждым противолежащим клином 15 предусмотрены разные количества заполняющих полос 14, чтобы компенсировать отклонения размеров стержней обмотки.

Закрывающие клинья 17 снабжены по бокам прорезями 19, которые расположены таким образом, что при вставлении закрывающего клина они выравниваются с прорезями 18 охлаждения, предусмотренными в шихтованном магнитопроводе статора, что обеспечивает попадание охлаждающего воздуха в прорези 18 охлаждения. Использование волнистых пластинчатых пружин 16 приводит к получению "автоматически регулируемой системы". Таким образом, в общем случае нет необходимости в повторном вклинивании по месту по истечении некоторого периода эксплуатации. Дополнительное преимущество этой вклинивающей системы состоит в том, что закрывающий клин 17 не движется относительно боковых стенок паза 12 при вклинивании по месту.

Вместе с тем недостатком вклинивающей системы, показанной на фиг.1, являются значительные затраты времени на изготовление всей системы.

Сущность изобретения

Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы разработать систему для вклинивания по месту стержней обмотки в динамоэлектрической машине, позволяющую избежать недостатков известных систем и отличающуюся, в частности, значительным уменьшением времени, необходимого для изготовления этой системы.

Решение этой задачи целиком обеспечивается отличительными признаками, приведенными в п.1 формулы изобретения. Сущность изобретения состоит в расположении противолежащих клиньев между закрывающими клиньями и волнистыми пластинчатыми пружинами, а также в обеспечении в конкретных точках регулировочных элементов, которые находятся в фиксированных положениях и посредством которых можно изменять расстояние между закрывающими клиньями и противолежащими клиньями. Во избежание необходимости предварительного механического напряжения волнистых пружин посредством клиньев клинья в новой системе прежде всего вставлены без какого-либо предварительного механического напряжения волнистых пластинчатых пружин или лишь при очень малой величине предварительного механического напряжения, а необходимое предварительное механическое напряжение в этом случае прикладывается просто за счет работы регулировочных элементов и посредством изменения связанного с этим промежутка между клиньями.

В соответствии с одним предпочтительным усовершенствованием согласно изобретению регулировочные элементы могут поворачиваться вокруг оси поворота, имеющей фиксированное положение, а расстояние между закрывающими клиньями и противолежащими клиньями можно изменять путем поворота регулировочных элементов вокруг оси поворота, имеющей фиксированное положение. Регулирование такого типа, как это, можно осуществить, легко реализовав его в конкретном варианте.

В частности, регулировочные элементы установлены в закрывающих клиньях таким образом, что они могут поворачиваться и опираются на противолежащие клинья посредством поверхности, обращенной в направлении от закрывающих клиньев, причем каждый из регулировочных элементов предпочтительно имеет болтовую часть, посредством которой их устанавливают в отверстии в закрывающем клине таким образом, что они могут поворачиваться.

Первый предпочтительный конкретный вариант осуществления усовершенствования отличается тем, что болтовая часть регулировочного элемента имеет внешнюю резьбу, и тем, что отверстие в закрывающем клине выполнено в виде резьбового отверстия, сопрягаемого с упомянутой внешней резьбой. Таким образом, в зависимости от шага резьбы поворот регулировочного элемента приводит к большему или меньшему изменению расстояния между клиньями.

Второй предпочтительный конкретный вариант осуществления усовершенствования отличается тем, что каждый регулировочный элемент имеет дисковую часть, которая находится между закрывающим клином и противолежащим клином и соосна с болтовой частью, и тем, что верхний торец и нижний торец дисковой части, а также нижний торец закрывающего клина и верхний торец противолежащего клина скомпонованы в зоне дисковой части таким образом, что расстояние между закрывающим клином и противолежащим клином изменяется при повороте дисковой части. Это обеспечивает достижение конкретных возможностей регулирования, в процессе которого взаимосвязь между углом поворота и изменением расстояния оказывается нелинейной, что будет иметь место в случае с резьбой.

В частности, такое нелинейное регулирование обеспечивается за счет того, что на противоположных торцах дисковой части и двух клиньев предусмотрены вырезы и выступы, которые выступают из поверхности и сопрягаются с вырезами, причем упомянутые выступы входят в зацепление с вырезами и выходят из зацепления с ними в зависимости от положения дисковой части при повороте.

Регулировочные элементы можно привести в действие очень легко, если, как заявляется применительно к еще одному усовершенствованию в соответствии с изобретением, отверстие в закрывающем клине выполнено в форме сквозного отверстия и если на верхнем торце болтовой части предусмотрена выемка, в которую можно вставить инструмент для приведения регулировочного элемента в действие.

Характеристики дополнительных вариантов осуществления изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

В нижеследующем тексте приводится более подробное описание изобретения со ссылками на возможные конкретные варианты осуществления и на чертежи, при этом

на фиг.1 показано изображение с пространственным разделением деталей вклинивающей системы в динамоэлектрической машине в соответствии с известным уровнем техники;

на фиг.2 - деталь полностью вклиненной машины, изображенной на фиг.1; и

на фиг.3 - изображение с пространственным разделением деталей вклинивающей системы в соответствии с одним предпочтительным возможным вариантом осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг.3 показано изображение с пространственным разделением деталей вклинивающей системы для динамоэлектрической машины 20 в соответствии с одним предпочтительным возможным вариантом осуществления изобретения. Пазы (которые не показаны) с находящимися в них стержнями 13 обмотки закрыты системой параллельных клиньев, которая содержит (верхний) закрывающий клин 23 и находящийся под ним противолежащий клин 21. Оба клина 23 и 21 следуют непосредственно друг по другу. Под противолежащими клиньями 21 расположены волнистые пластинчатые пружины 16 из эпоксидной смолы, армированной волокнами, а под волнистыми пластинчатыми пружинами 16 расположены заполняющие полосы 14. Функция волнистых пластинчатых пружин является такой же, как в случае вклинивающей системы, соответствующей известному уровню техники.

В отличие от уже известной вклинивающей системы локальные регулировочные элементы 22 теперь - в соответствии с изобретением - предусмотрены в предварительно определенных местах между клиньями 23 и 21, и посредством этих элементов можно быстро и легко изменять расстояние между клиньями 23, 21. Таким образом, это желательное предварительное механическое напряжение волнистых пластинчатых пружин можно приложить путем регулирования регулировочных элементов без какой бы то ни было необходимости утомительного перемещения клиньев 23, 21 друг относительно друга.

В возможном конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг.3, единственный регулировочный элемент 22 выполнен в виде элемента, который расположен в фиксированном положении и может поворачиваться вокруг (вертикальной) оси поворота. Регулировочный элемент 22 состоит из (верхней) цилиндрической болтовой части 27 и (нижней) круглой дисковой части 31. Обе части 27, 31 соосны с осью поворота. Регулировочный элемент 22 установлен в отверстии 24 в закрывающем клине 23 таким образом, что может поворачиваться посредством болтовой части 27. Своей дисковой частью 31 регулировочный элемент 22 находится между двумя клиньями 23 и 21 и опирается, в частности, нижним торцом 33 дисковой части 31 на верхний торец противолежащего клина 21. Регулировочный элемент 22 предпочтительно выполнен цельным и изготовлен из немагнитного материала. Регулировочный элемент 22 регулируется путем поворота на некоторый конкретный угол вокруг оси поворота.

Поворот регулировочного элемента 22 связан с изменением расстояния между двумя клиньями 23 и 21. В этом случае существует линейная зависимость между углом поворота и промежутком, когда - в соответствии с одним предпочтительным усовершенствованием согласно изобретению - болтовая часть имеет внешнюю резьбу, посредством которой регулировочный элемент 22 можно ввинчивать в отверстие 24, которое выполнено в форме резьбового отверстия. Когда во время поворота регулировочный элемент затем вывинчивают из резьбового отверстия 24, расстояние между двумя клиньями 23 и 21 увеличивается, а волнистая пластинчатая пружина 16, которая находится под противолежащим клином 21, сжимается в большей степени и вследствие этого подвергается предварительному механическому напряжению в большей степени. Регулировочный элемент 22 в этом случае должен регулироваться посредством инструмента, который можно вставлять сверху через отверстие 24 в выемку 26, которая для этой цели предусмотрена в болтовой части 27, например, в форме внешней шестиугольной или подобной ей выемки, таким образом, что упомянутый элемент и инструмент поворачиваются вместе.

Для регулировочного элемента 22 можно предусмотреть и механизмы регулирования других типов, осуществляя специальное профилирование противолежащих торцов 25, 32 и 33, 30 дисковой части 31 и клиньев 23, 21. В возможном конкретном варианте осуществления, который изображен на фиг.3, на верхнем торце 30 противолежащего клина 21 предусмотрены два удлиненных выреза 29, которые расположены в виде креста и имеют полукруглый профиль поперечного сечения. Соответствующий полуцилиндрический выступ 28 выступает из поверхности нижнего торца 33 дисковой части 31. В четырех положениях поворота регулировочного элемента 22 (каждое из которых отстоит от другого на угол 90°), в которых выступ 28 входит в зацепление в одном из вырезов 29, нижний торец 33 дисковой части 31 прилегает к верхнему торцу 30 противолежащего клина 21, и это приводит к минимальному расстоянию между двумя клиньями 23, 21. Если регулировочный элемент 22 повернут из одного из этих положений, то выступ 28 и вырезы 29 выведены из зацепления друг с другом, а расстояние между двумя клиньями 23, 21 увеличено на высоту выступа 28. Эта похожая на характеристику переключения нелинейная регулировочная характеристика регулировочного элемента 22 обеспечивает очень быструю и эффективную интенсификацию предварительного механического напряжения волнистой пластинчатой пружины 16.

Конечно, на верхнем торце 32 дисковой части 31 и на нижнем торце 25 закрывающего клина 23 можно также предусмотреть другие, совместимые формы поверхностей. Точно так же можно реализовать другие формы, например остроугольные формы поверхности для получения специфических регулировочных характеристик. Критической особенностью при этом является то, что обязательного предварительного механического напряжения волнистых пластинчатых пружин 16 можно достичь с помощью регулировочных элементов. В рамках объема притязаний изобретения также можно предусмотреть один или более регулировочных элементов для каждого закрывающего клина 23.

Перечень и расшифровка обозначений, приведенных на чертежах

10, 20 - динамоэлектрическая машина;

11 - статор (шихтованный магнитопровод);

12 - паз;

13 - стержень обмотки;

14 - заполняющие полосы;

15, 21 - противолежащий клин;

16 - волнистая пружина;

17, 23 - закрывающий клин;

18 - прорезь охлаждения;

19 - прорезь;

22 - регулировочный элемент;

24 - отверстие (резьбовое отверстие);

25 - нижний торец (закрывающего клина);

26 - выемка;

27 - болтовая часть;

28 - выступ;

29 - вырез;

30 - верхний торец (противолежащего клина);

31 - дисковая часть;

32 - верхний торец (дисковой части);

33 - нижний торец (дисковой части).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в динамоэлектрических машинах. Технический результат состоит в сокращении времени изготовления. Динамоэлектрическая машина имеет вставленные в пазы стержни обмотки. Каждый паз закрыт закрывающими клиньями. Между закрывающими клиньями и стержнями обмотки, находящимися под ними, размещены волнистые пластинчатые пружины, предварительно механически напряженные посредством противолежащих клиньев, расположенных между закрывающими клиньями и стержнями обмотки, находящимися под ними. Быстрое и простое вклинивание возможно за счет того, что противолежащие клинья расположены между закрывающими клиньями и волнистыми пластинчатыми пружинами и за счет находящихся в фиксированном положении регулировочных элементов, посредством которых можно изменять расстояние между закрывающими клиньями и противолежащими клиньями. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Динамоэлектрическая машина (20), содержащая стержни (13) обмотки, которые вставлены в пазы (12), при этом каждый паз (12) закрыт закрывающими клиньями (23), а между закрывающими клиньями (23) и стержнями (13) обмотки, находящимися под ними, предусмотрены волнистые пластинчатые пружины (16), которые предварительно механически напряжены посредством противолежащих клиньев (21), отличающаяся тем, что она содержит находящиеся в фиксированном положении регулировочные элементы (22) для изменения расстояния между закрывающими клиньями (23) и противолежащими клиньями (21), причем противолежащие клинья (21) расположены между закрывающими клиньями (23) и волнистыми пластинчатыми пружинами (16).2. Динамоэлектрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что регулировочные элементы (22) выполнены с возможностью поворота вокруг зафиксированной оси, причем при указанном повороте регулировочных элементов (22) изменяется расстояние между закрывающими клиньями (23) и противолежащими клиньями (21).3. Динамоэлектрическая машина по п.2, отличающаяся тем, что регулировочные элементы (22) установлены в закрывающих клиньях (23) с возможностью поворота и с опорой на противолежащие клинья (21) своей поверхностью, обращенной в направлении от закрывающих клиньев (23).4. Динамоэлектрическая машина по п.3, отличающаяся тем, что каждый из регулировочных элементов (22) имеет болтовую часть (27), посредством которой их устанавливают в отверстии (24) в закрывающем клине (23) таким образом, что они могут поворачиваться.5. Динамоэлектрическая машина по п.4, отличающаяся тем, что болтовая часть (27) регулировочного элемента (22) имеет внешнюю резьбу, а отверстие (24) в закрывающем клине (23) выполнено резьбовым, сопрягаемым с упомянутой внешней резьбой.6. Динамоэлектрическая машина по п.4, отличающаяся тем, что каждый регулировочный элемент (22) выполнен с дисковой частью (31), размещенной между закрывающим клином (23) и противолежащим клином (21) и соосной с болтовой частью (27), при этом верхний торец (32) и нижний торец (33) дисковой части (31), а также нижний торец (25) закрывающего клина (23) и верхний торец (30) противолежащего клина (21) скомпонованы в зоне дисковой части (31) таким образом, что расстояние между закрывающим клином (23) и противолежащим клином (21) изменяется при повороте дисковой части (31).7. Динамоэлектрическая машина по п.6, отличающаяся тем, что на противоположных торцах дисковой части (31) и закрывающего (23) и противолежащего (23) клиньев предусмотрены вырезы (29) и выступы (28), выступающие из их поверхности и сопрягающиеся с вырезами, причем упомянутые выступы входят в зацепление с вырезами и выходят из зацепления с ними в зависимости от положения дисковой части (31) при повороте.8. Динамоэлектрическая машина по любому из пп.4-7, отличающаяся тем, что отверстие (24) в закрывающем клине (23) выполнено сквозным, а на верхнем торце болтовой части (27) выполнена выемка под инструмент для приведения регулировочного элемента (22) в действие.9. Динамоэлектрическая машина по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что для каждого закрывающего клина (23) предусмотрены два или более регулировочных элементов (22).10. Динамоэлектрическая машина по п.8, отличающаяся тем, что для каждого закрывающего клина (23) предусмотрены два или более регулировочных элементов (22).11. Динамоэлектрическая машина по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что регулировочные элементы (22) состоят из немагнитного материала.12. Динамоэлектрическая машина по п.8, отличающаяся тем, что регулировочные элементы (22) состоят из немагнитного материала.13. Динамоэлектрическая машина по п.9, отличающаяся тем, что регулировочные элементы (22) состоят из немагнитного материала.14. Динамоэлектрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что регулировочные элементы (22) состоят из немагнитного материала.