Устройство для крепления лобовой части обмотки ротора Советский патент 1984 года по МПК H02K3/51 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано преимущественно в асинхронизированных синхронных машинах,например,для электромеханических преобразователей частоты,связывагагдах электрические системы с отличающимися частотами.

Известно устройство для крепления лобовой части обмотки ротора турбогенератора от действия центробежных механических и электромагнитных сил, в котрром лобовые части обмотки размещены в выточке вала ротора и охватываются массивными и цилиндрическими бандажами, при этом их торцовые части оказываются закрытыми бочкой ротора и центрирующим кольцом. Между стержнями устанавливаются расклинивающие изоляционные распорки.

Охлаждение лобовой части обмотки в устройстве осуществляется за счет теплопередачи по медным проводникам ее стержней в охлаждаемую, а следовательно, менее нагретую пазовую часть обмотки, находящуюся в пазах бочки ротора l.

Недостатком указанного устройства является отсутствие обдува лобовой части обмотки охлаждающим газом, что обусловливает ее повышенный нагрев. Поэтому использование устройства возможно только в машинах небольшой мощности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для крепления лобовой части обмотки ротора, содержащее обмоткодержатель, бандажное и центрирующее кольца, между которыми расположена лобовая часть обмотки, и распорные элементы, размещенные между .стержнями с образованием каналов для хладагента 2 .

Известное устройство характеризуется отсутствием непосредственного охлаждения радиальных наиболее развитых поверхностей стержней газом, а также увеличением среднего радиуса от оси вращения лобовой части обмотки ротора из-за наличия кольцевого канала под ней. Это обусловливает дополнительный нагрев обмотки и повышает величину центробежных сил, действующих на стержни и бандаж. ,

Цель изобретения - улучшение охлаждения лобовой части обмотки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве длят крепления лобовой части обмотки ротора, содержащем обмоткодержатель, бандажное и центрирующее кольца, между которыми расположена лобовая часть обмотки, и распорные элементы, размещенные между стержнями с образованием каналов для хладагента, каждый распорный элемент имеет радиалы ную стойку и тангенциальную полку, причем между стержнями расположены обращенные друг к другу радиальные

стойки распорных элементов, а их тангенциальные полки установлены с упором на стержни, каналы расположены вдоль стержней и образованы торцами радиальных стоек и стержнями,

торцами тангенциальных полок, стержнями и бандажным кольцом, торцами тангенциальных полок, стержнями и обмоткодержателем.

Такое выполнение позволяет обеспечить непосредственный теплосъем газом со значительной поверхности стержней.

Каждый распорный элемент может быть выполнен например, Т-образной

формы. Радиальные стойки распорных элементов плотно вставлены в промежуток между стержнями до упора в тангенциальные полки, при этом радиальные стойки распорных элементов в радиальном направлении обращены друг к другу. Суммарная высота радиальных стоек двух противоположных pacпop: ыx элементов меньше высоты стержня, поэтому межДУ торцами (основаниями) радиальных стоек и широкими гранями соседних стержней образуются вентиляционные каналы вдоль осей стержней. Ширина тангенциальной полки

меньше расстояния между радиальными осями симметрии поперечных сечений соседних стержней (шаг по окружности) , .поэтому между торцами тангенциальных полок соседних распорных элементов и узкими гранями стержней (либо поверхностями бандажного кольца, либо обмоткодержателем) также образуются вентиляционные каналы вдоль осей стержней. Таким образом, в общем случае каждый стержень с четырех сторон обдувается охлаждающим газом по четырем каналам вдоль его оси. В результате теплосъем со стержней лобовой части обмотки ротора существенно повышается по сравнению с известными устройствами. В то жевремя положение каждого стержня надежно зафиксировано от перемещений четырьмя распорными элементами, охватывающими его боковые ребра. Размеры вентиляционных каналов определяются размерами стоек и полок распорных элементов наряду с линейными размерами поперечных сечений стержней и

их взаимным расположением. Они зависят от конкретных технических и конструктивных данных электрической машины, допустимых температур нагрева лобовой части обмотки, а

также допустимых механических нагрузок, выдерживаемых изоляцией стержней и распорными элементами. На фиг.1 изображено устройство для крепления лобовой части двухсло ной обмотки ротора-, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на .фиг,1; на фиг.З - вид по стрелке Б фиг,2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1 на фиг,5 - вид по стрелке Г на фиг,4 на фиг,б - нижний слой обмотки с Г-образными распорными элементами сечение.. Устройство для крепления лобовой части ротора содержит остов 1 ротора, с которым соединены приставные концы 2 вала ротора. На остове 1 ротора шихтуется обод, ротора , состоящий из пакетов 3 железа, между которыми имеются каналы для прохода охлаждающего газа, Обод ротора опрессован с помощь стяжных шпилек (не показаны), нажимных плит 5 и нажимных пальцев б В пазы обода ротора уложена обмотк ротора, состоящая из стержней 7 вку реннего слоя обмотки и стержней 8 наружного слоя обмотки,. На выходе стержней обмотки из паза установле изоляционные прокладки 9, стержни обмотки удерживаются в пазу клиньями 10,. В лобовой части ротора стержни нижнего слоя обмотки уложены на обмоткодержатель 11, между стержнями 7 установлены изолирующие рас порные элементы 12(фиг,2 и б). Ка дый распорный элемент 12 имеет радиальную стойку 13 и тангенциальную полку 14. При этом радиальные стойки 13 находятся между соседними в слое стержнями 7 и 8 и обращены друг к другу в радиальном направлении. Тангенциальные полки 14 установлены на стержни с упором, В результате вдоль стержней образованы каналы 15 торцами (основаниями) противостоящих радиальных стоек 13 и каждой парой соседних стержней 7 (8), а также торцами тангенциальных полок 14 и стерж нями 7 и 8, соседними в радиальном направлении, либо торцами тангенциальных полок 14 и стержнями 7 внутреннего сдоя обмотки и обмотко держателем 11, либо торцами танген циальных полок 14, стержнями 8 наружного слоя обмотки и бандажным к цом 16. Один ряд распорных элементов опирается на обмоткодержатель 11, другой ряд установлен сверху. Затем изолирующие распорные элемен ты и стержни 7 стянуты промежуточным бандажом 17, Поверхностям полок 14, выступающим в радиальном направлении за стержни 7, придана механической обработкой правильная цилиндрическая форма. Совокупность обработанных поверхностей полок изолирующих распорных элементов представляет собой по форме правильный цилиндр и используется как обмоткодержатель для укладки лобовой части стержней 8 верхнего слоя обмотки. Стержни 8 верхнего слоя обмотки уложены аналогично стержням 7 нижнего слоя обмотки и стянуты промежуточным бандажом 18 (фиг, 5), Элект рические стержни 7 нижнего слоя обмотки и стержни 8 верхнего слоя обмотки соединены наконечником 19, После наложения бандажа 18 поверхностям полок 14, выступающим в радиальном направлении за стержни 8, механической обработкой придается правильная цилиндрическая форма и насаживается бандажное кольцо 16 с центрирующим кольцом 20 (фиг.1 и 4), Центрирующее кольцо 20 имеет болты 21, которьтми посредством прокладак 22 и 23 обмотка ротора поджимается в осевом направлении. Изолирующие распорные элементы 12 могут быть выполнены Т-образными (фиг,2) или Г-образными (фиг,6. Устройство работает следующим образом, . Через отверстия в ободе ротора (фиг,1) охлаждающий газ поступает внутрь ротора, где разделяется на два потока. Один поток течет в направлении, затем распредел-; ется по каналам 4 для охлаждения пакетов 3 сердечника. Другой поток охлаждающего газа поступает в пространство 24 между обмоткодержателем 11 и центрирующим кольцом 20, где распределяется по каналам 15, образованным стержнями обмотки, изолирующими распорными элементами, а также обмоткодержателем и бандажным кольцом (фиг.4), а затем выходит из-под бандажа в кольцевой промежуток 25 между бандажным кольцом и ободом ротора, С использованием предлагаемого устройства улучшается охлаждение лобовой части обмотки ротора вследствие того, что распорные элементы указанной конструкции обеспечивают бразование вентиляционных каналов ВДОЛЬстержней, подводящих газ непосредственно к открытой поверхности стержней. При этом выполняется хорошее механическое крепление стержней от взаимных перемещений.. Вентиляционные каналы имеют гладкие стенки и.одинаковое сечение по всей их длине, что обеспечирает идеальные условия для равномерного течения потоков охлаждающего газа вдоль стержней и интенсивного TenjrooTBOа.

Расположение вентиляционных каналов со всех сторон стержня, кроме интенсивности теплоотвода, обеспечивает также и равномерность охлаждения стержней обмотки. В предлагаемой конструкции вентиляционные каналы проходят и вдоль поверхностей бандажного кольца и обмоткодержателя, что способствует их охлаждению.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЛОБОВОЙ ЧАСТИ ОБМОТКИ РОТОРА, содержащее обмоткодержатель, бандажное и центрирующее кольца, между которыми расположена лобовая часть обмотки, и распорные элементы, раз10 3 7 9 3 3 25 , J2 12 iZ 76 Zf i ( V / f мещенные между стержнями с образованием каналов для хладагента, отличающееся тем, что, с целью улучшения охлаждения лобовой части обмотки-, каждый распорный элемент имеет радиальную стойку и тангенциальную полку, причем между стержнями расположены обращенные друг к другу радиальные стойки распорных элементов, а их тангенциальные полки установлены с упором на стержни, каналы р сположены вдоль стержней и образованы торцами радиальных стоек и стержнями, торцами тангенциальных полок, стержнями и бандажным кольцом, торцами г тангенциальных полок, стержня1 и и обмоткодержателем. (Л |4. О) СП СО Jf Фаг. 1

8 f6

n 12

фш.В