Способ регулирования зазора между статором и ротором в закрытой электрической машине и устройство для измерения зазора Советский патент 1984 года по МПК H02K15/16 

Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехническо , автотракторной, авиационной и других отраслях машиностроения, а именно для обеспечения повышенной точности номинала и равномерности воздушного зазора ротор-статор в ациационных и автомобильных генераторах и агрегатах, при сохранении существующих допусков и параметров точности.

Известен способ контроля неравномерности воздушного зазора электрической машины и устройство для реяли зации этого способа,заключаюш 1йся в сборке электрической машины, установке собранной машины в приспособление и измерении воздушного зазора между статором и ротором с помощью контактного метода, например измерительными стержнями. Устройство для реализации способа содержит регистрирующий прибор, корпус, в котором расположены измерительные стержни, связанные с регистрирующим прибором, и механизм фиксации статора l.

Однако известный способ зависит от точности выполнения сборочных единиц и конструктивных особенностей электрической машины. Для большинства конструкций этот способ оказывается неприемлем, например для автомобильных генераторов переменного тока, имеющих сложную наружную конфигурацию корпуса. Кроме того, этот способ не предусматривает регулировку зазора, а конструкция устройства не обеспечивает точного базирования электрической машины при измерении воздушного зазора.

Целью изобретения является повышение КПД электрической машины путем обеспечения минимального и равномерного зазора между статором и рото ром и обеспечение его постоянства пр эксплуатации машины, а также повышение точности измерения путем уменьшения погрешности базирования электрической машины при измерении зазора.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу регулирования воздушного зазора между статором и ротором в закрытой электрической машине, включающему сборку электрической машины, установку собранной машины в приспособление и измерение воздушного зазора между статором и ротором

с помощью контактного метода, например измерительными стержнями, перед сборкой в статоре вьшолняют радиальные, диаметрально расположенные отверстия, в процессе сборки между статором и крьш1ками устанавливают пружинные кольца, в местах контактирования статора с крышками и расположения пружинных колец наносят термореактивный материал, обладающий адгезией к материалам статора и крьпики, а между крышкой и наружным кольцом подшипника со стороны коллектора устанавливают упругий элемент, а после установки собранной машины в приспособление ее фиксируют, например, в призматических тисках, измерение величины зазора осуществляют введением стержней в отверстие статора до контакта их с поверхностью ротора, а зазор устанавливают дозатяжкой соответствующих стяжных болтов, после этого машину помещают в сушильную камеру для полимеризации термореактивного материала.

Устройство для измерения зазора между статором и ротором в закрытой электрической машине, содержащее регистрирующий прибор, корпус, в котором расположены измерительные стержни, связанные с регистрирующим прибором, и механизм фиксации статора, содержит опорные, подпружиненные к корпусу стержни, количество которых равло количеству измерительных стержней, каждый из которых снабжен приводом осевого перемещения и механизмом для регулирования усилия сжатия пружины и установлен на кронштейне, четко связанном с корпусом, а форма их рабочей поверхности соответствует наружной, цилиндрической поверхности статора, корпус выполнен в виде кольца с радиальными отверстиями для прохода измерительных стержней, отверстиями, параллельными радиальным, для размещения опорных стержней и радиальными пазами для установки механизма фиксации статора, а каждый измерительный стержень связан с опорным стержнем и подпружинен к нему.

На фиг. 1 изображена предлагаемая электрическая машина, в разрезе; на фиг. 2 - устройство с установленной в нем электрической машиной; на фиг. 3 - устройство для реализа3 .

ции предлагаемого способа; на фиг.4 узел 1 на фиг., 3; на фиг. 5 - узел Ji на фиг. 1.

Способ регулирования зазора между статором и ротором осуществляется следующим образом.

В процессе сборки в мест.ах контактирования статора 1 с крышками 2 и 3 электрической машины наносят термореактивный материал, обладающий адгезией к материалу статора и крышек, устанавливаются пружинные колъца 4 и 5 тарельчатой формы, определенной осевой жесткости, которые могут деформироваться в осевом направлении пропорционально усилиям затяжки стержня болтов 6, при условии предварительной замкнутости шайб 7 Гравера под головками стяжных болтов 6,

Между крышкой 2 и наружным кольцом 8 подшипника устанавливают упругий элемент 9 для обеспечения определенного поджатия в осевом направлении и исключения влияния люфтов в системе: кольцо подшипника - тело качения - вал ротора, причем его осевая жесткость и возможная деформация подбираются из условия обеспечения беззазорного контакта тел качения и беговых дорожек колец в течение расчетного срока эксплуатации. В статоре выполняют радиальные, диаметрально расположенные отверстия в измеряемой плоскости сечения, например четыре (фиг. 2, А, Б, В,Г).

Собранную электрическую машину помещают в кольцеобразный корпус 10 устройства с опорой на подвижный в горизонтальной плоскости центр Т1 валом ротора 12 (его центровым отверстием) и закрепляют электрическую машину в механизме фиксатора, выполненном в виде призматических тисков 13. Ось центра 11 в нейтральном положении и ось отверстия корпуса 10 совпадают.

После закрепления статооа в тисках центр 11 функциональной нагрузки не несет, так как служит лишь для исходного базирования и опоры ротора электромашины при снятой крьш1ке 14 со стороны коллектора. Для угловой ориентации статора в тисках v служит технологический предельный паз 15, выполненный на наружной поверхности пакета статора.

Неподвижная губка 16 призматических тисков 13 имеет прбфиль, соот51714

ветствующий профилю статора, а подвижная губка 17 установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси на угол 10-15.Упоры 18 служат для 5 ограничения угла поворота губки 17.

Измерение величины зазора производится в тисках, находящихся в непосредственной близости от стержня болтов 6 с помощью, нагтример, четьфех

10 идентичных устройств, расположенных равномерно по дуге окружности через угол местах расположения радиальных отверстий А, Б, В, Г.

Устройство для измерения зазора

15 устанавливают на корпусе Ю. Корпус установлен подвижно на продольных направляющих неподвижной губки 16 тисков 13 с возможностью перемещения в направлении схождения губок. Пру20 жина 19 служит для установки корпуса 10 в нейтральное положение. Каждое из измерительных устройств базируется на опорном стержне 20, на котором параллельно ему подвижно установлен

25 измерительный стержень 21, стержень 20 проходит через соленоид 22 с реостатом 23 и соединен с пружиной 24, с помощью которой осуществляется перемещение к центру опорного и изме2Q рительного стержней. Кронштейн 25 служит для центрирования опорного стержня.

Для обеспечения контакта опорного стержня 20 с наружной поверхностью статора 1 конец опорного стержня имеет профиль наружной цилиндрическо поверхности статора. Для плавного перемещения опорного стержня 20 включение и выключение соленоида 22 производится через реостат 23.

При настройке устройства на номинал неподвижное калиброванное сопло 26 выставляется относительно плоской настроенной пластины 27 на расстоянии, равном номинальному размеру за зора электрической машины с помощью известных метрологических средств, а подвижное измерительное калибрование сопло 28 крепится на консоли 29 с помощью винта и гайки, причем консоль 29 может перемещаться вдоль опорного стержня 20. Сопла 28 выставляют на размер относительно пластины 30, укрепленной на верхнем конце измерительного стержня 21, при наличии в устройстве эталонной мапмны или настроечной модели 31} имеющей номинальный размер зазора статор-ротор. и стопорятвинтом в нужном положении НК обоим соплам по известной схеме подводится сжатый воздух от пневмоэлектроконтактных датчиков, включенных по дифференциальной схеме. Устройства считаются готоЪыми для измерения зазора, если при установке эталонной машины рассогласование показаний, например, четырех датчиков не превышает допустимой погрешности этих приборов. При плавном выключении обмоток соленоидовПосредством реостатов 20 измерительные стержни 21 начинают плавно, под действием пружины 24, перемещаться к центру окружности. При этом измерительные стержни через пазы в корпусе 10 входят в сквозные радиальные отверстия в статоре до упора в наружную поверхность ротора а опорные стержни, пройдя в отверстия корпуса, будут базироваться по наружному диаметру статора, обеспечивая концентричность наружного диаметра закрепленного статора и внутреннего диаметра корпуса 10. При этом между измерительным соплом 28 и пластиной 30 образуется зазор, практически равный измеряемо му, которьй в совокупности с постоя ным, настроенным зазором сопла 26 дает возможность зафиксировать откл нение от номинальной величины зазора. Это отклонение фиксируется реги стрирующим прибором. Совокупность показаний четырех таких приборов позволяет судить о положении оси ро тора относительно статора, о величи не и колебаниях воздушного зазора по дуге окружности. Если ротор электрической машины имеет прерывистую форму, то возможен вариант, когда измерительные стержни попадают в выемки. Тогда зн чительное перемещение подпружиненных измерительных стержней приводит к зашкаливанию регистрирукицих прибо ров. При этом выводят систему стерж ней в исходное положение, проворачи вают .ротор на угол, определяемый ко струкдией ротора, и повторяют измерение. После одновременного измерения з зоров с помощью, например, четырех устройств и фиксирования по шкалам датчикбв различных величин воздушных зазоров в четырех точках по дуге окружности, производят установку зазора до затяжки; стяжных болтов 6 до выравнивания указанных зазоров в четьфех точках. Это достигается за счет превьппения момента затяжки, прикладываемого к стяжным болтам и устанавливаемого по осевому усилию, требующемуся для закрытия (посадки) шайб Гровера и несимметричной деформации пружинных колец 4 и 5. При этом дополнительным моментом затягивается тот болт гене ратора, в зойе которого воздушный зазор больше. Жесткость пружинных колец 4 и.5 подбирается такой, что до посадки шайб 7 под болтами 6 кольца 4 и 5 практически не деформируются. Абсолютная величина дополнительного крутящего момента незначима для точности регулирования, поэтому дозатяжка болтов с целью исправления положения оси ротора относительно статора может производится либо вручную, либо с помощью известных систем гайковертов, основанных на принципе автоматического регулирования по параметру рассогласования - разнице измеренных зазоров. Наблюдая, за показаниями датчиков или за картиной на экране дисплея, отражающей положение ротора относительно статора-, затягивается стяжной болт описанным способом, добавляются положения, когда разница показаний четьфех приборов станет близка к нулю, т.е. наружный диаметр ротора и внутренний диаметр статора станут концентричны. Регулирование величин момента окончательной затяжки каждого из четьфех болтов позволяет изменять пространственное положение крьш1ек 2, 3 и, следовательно, и положение ротора относительно статора в радиальном и угловом направлениях, что в конечном итоге обеспечивает вьфавнивание радиального Зазора при непрерывном его измерении в, например, четырех точках. По окончании регулировки воздушного зазора через реостаты запитывают обмотки соленоидов и опорного и измерительного стержней, которые плавно вьгеодятся из измерительной позиции, преодолевая усилия пружины 24, в исходное положение. Затем электрическую машину извлекают из устройства, четыре измерительных радиальных отверстия в статоре

закрьгеают заглушками в виде запленок, герметизируют корпус.

После этого электрическую мапшну помещают в сзшмльную камеру (не показана) для полимеризации термореактивного материала, для повьппения жесткости конструкции электрической машины и искренияразрегулировки положения ее крышек.

Предлагаемый способ и устройство позволяют повысить КПД электрической машины за счет уменьшения номинальной

величины воздушного зазора; снизить процент брака, который имеет место, за счет несоответствия механических характеристик электрических машин техническим условиям (повьш1енный шум, вибрации, цепление ротора за статор, повьш1енный осевой люфт в шарикоподшипниках); .значительно уве личить ресурс работы электрической машины, практически до ресурса рабо ты подшипниковой пары в расчетных условиях.

1. Способ регулирования зазора между статором и ротором в закрытой электрической машине, включающий .сборку электрической машины, установку собранной машины в приспособление и измерение воздушного зазора между статором и ротором с помощью контактного метода, например измерительными стержнями, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД машины путем обеспечения минимального и равномерного зазора между статором и ротором и обеспечения его постоянства при эксплуатации, перед сборкой в статоре выполняют радиальные, диаметрально расположенные отверстия, в процессе сборки между статором и крышками устанавливают пружинные кольца, в местах контактирования статора с крьпиками и расположения пружинных колец наносят термореактивный материал, обладающий адгезией к материалам статора и крьшки, а между крьщжой и наружным кольцом подшипника со стороны коллектора устанавливают упр.угий элемент. а после установки собранной машины в приспособление ее фиксируют,например,в призматических тисках, измерение величины зазора осуществляют введением стержней в отверстие статора до контакта их с поверхностью ротота,а зазор устанавливают дозатяжкой соответствующих стяжных болтов, посде этого машину помещают в сушильную камеру для полимеризации термореактивного материала. 2. Устройство для измерения зазора между статором и ротором в закрытой электрической машине, содержащее регистрирующий прибор, корпус, в котором расположены измерительные стержни, связанные с регистрирующим прибором, и механизм фиксации статора, отличаю щееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения погрешности базирования электрической машины при измерении зазора, оно содержит опорные, подпружиненные к корпусу стержни, количество которых равно количеству измерительных стержней, каждый из 01 которых снабжен приводом осевого перемещения и механизмом для регулич рования усилия сжатия пружины и установлен на кронштейне, жестко связанном с корпусом, а форма их рабочей поверхности соответствует наружной цилиндрической поверхности статора, корпус выполнен в виде кольца с радиальными отверстиями для прохода измерительных стержней, отверстиями, параллельными радиаль ным, для размещения опорных стержней и радиальными пазами для установки механизма фиксации статора, а каждый измерительный стержень связан с опорным стержнем и подпружинен к нему.

E3D

Фи1.

Фиг.5