Статор электрической машины Советский патент 1985 года по МПК H02K1/18 H02K5/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяжелом машиностроении, например в двухполюсных турбогенераторах и малошумных электродвигателях.

В современных турбогенераторах боль1пой и Г1)едельной мощностей с частотой вращения 3000 (3600) об/мин каждая точка спинки сердечника статора с соединенными с ней элементами совершает в эксплуатации движение по эллипсу с радиальным вибрационным размахом порядка 40-80 мкм и с тангенциальным вибрационным размахом порядка 14-25% радиального. Вследствие этого применяют эластично-жесткое или упругое закрепление (промышленное название подвеска) сердечника статора в корпусе, что и обеспечивало предотвращение разрушения статора.

Известна конструкция статора, в которой применена подвеска сердечника, содержащая аксиально протяженные размещенные попарно вдоль ребер статора пружинные элементы, закрепленные консольно концами к корпусу статора, а серединами - к стяжным стержням сердечника, т.е. симметричноконсольно 1.

Известна также конструкция, где применена сосредоточенная аксиально-консольная подвеска, которая значительно затрудняет протекание энергии радиальной и тангенциальной составляющих вибрации сердечника на корпус статора посредством упругой деформации пружинного элемента,каждого пружинного участка, функционирующего аналогично двум консолям с соединенными свободными концами. Статическая вертикальная осадка аксиально-консольной подвески, являющейся по действию упругоупругой составляет величину порядка 1,10- 1,25 мм в турбогенераторах типа ТВВ-800-2, ТЗВ-800-2. Коэффициент виброизолирования - отношение размаха радиальной составляющей вибрации сердечника и корпуса статора - составляет величину порядка 4,0-16 2.

Однако в этих конструкциях имеет место нежелательное пропускание подвеской относительно больщого потока энергии радиальной составляющей вибрации при значительной трудоемкости ее изготовления.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является конструкция статора электрической мащины, которая содержит опорные балки с сердечником в каркасе и элементы крепления с корпусом. Тангенциальные полосы имеют статическую вертикальную деформацию, т.е. осадку сердечника с обмоткой в корпусе статора или осадку статора обмотанного относительно лап корпу„а, величиной порядка 0,04-0,01 мм и ее тангенциальная жесткость больше на 2-3 порядка жесткости в радиальном направлении, поэтому она практически не затрудняет протекание вибрационной энергии тангенциальной составляющей вибрации спинки сердечника и каркаса на корпус или от сердечника и корпуса на лапы 3. Однако увеличение Биброизолируюших свойств известной конструкции практически невозможно, поскольку увеличение податливости аксиальных пружинных элементов ограничено условием прочности при восприятии ударов внезапного короткого

замыкания.

Цель изобретения - уменьщение передачи тангенциальной составляющей вибрации от сердечника на корпус.

5 Указанная цель достигается тем, что в статоре электрической машины, содержащем корпус, на боковых сторонах которого по длине установлены элементы подвески для закрепления сердечника, имеющие тангенциальные полосы, каждая из которых имеет в своей средней части на поперечной оси симметрии отверстие, по обе стороны .которого выполнены по два щлица, образуюших шейки на продольной оси симметрии, при этом между каждой из концевых частей полосы и

5 шейкой имеется отверстие, диаметр которого не меньше ширины шейки, а ширина шейки меньше длины отверстия в средней части полосы.

При этом число тангенциальных полос на боковых сторонах сердечника может от0 личйться одно от другого по крайней мере на одну.

На фиг. 1 показан статор, частичный продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - тангенциальная полоса, вид спереди; на фиг. 4 - то же,

вид сбоку.

В корпусе 1 электрической машины, имеющем внутри продольно размещенные опоры 2 с тангенциальными углублениями 3 прямоугольного профиля поперечного сечения и

0 плоским дном, закреплен сердечник 4, имеющий две балки-упоры 5 с тангенциальными углублениями 6, например с прямоугольным профилем поперечного сечения, с помощью одинарных тангенциальных полос 7 с прямоугольным профилем поперечного сечения.

Каждая полоса 7, функционирующая как шатун, имеет концевые части 8, размещенные в углублении 3 опоры 2 и в углублении 6 балки 5. К концевым частям 8 примыкают пружинные щарниры 9, изгибаемые попеQ речно при эксплуатации. Размещенная между шарнирами 9 утолщенная средняя часть 10 полосы 7 на широкой грани у каждого пружинного шарнира 9 имеет отверстие 11. Центр части 10 имеет поперечное радиально направленное отверстие 12 Ш,елевидной формы, по обе стороны которого выполнены четыре краевых шлица 13 радиально направленных, например, подтреугольной формы, образующие с отверстием 12 две щейки 14, две балки 15 и две перемычки 16, и с отверстиями 11 - по два суженных участка 17, функционирующих как балки. Отверстия 11 предназначены для уменьшения концентрации механических напряжений в серединах шарниров 9 напротив шеек 14. Среди размеш,енных между каждой опорой 2 и упором 5 полос 7 не меньше двух из них взаиморасположены под углом в диапазоне 60-120° и под углом в диапазоне 30-60° к оси статора. Наклонное размеаХение пар полос 7 нужно для восприятия ими монтажно-транспортных эксплуатационных водействий. Для уменьшения поперечного смешения сердечника 4 при эксплуатационном воздействии ротора, ось симметрии которого практически эксцентрична оси сердечника 4, в корпусе 1 опоры 2 с концами 8 полос 7 взаимно сближают.

С целью уравнивания эксплуатационных механических напряжений число тангенциальных полос на боковых сторонах сердечника различно по крайней мере на одну.

Статор электрической машины функционирует следуюшим образом.

Масса обмотанного сердечника сжимает полосы 7 и создает статическую деформацию (осадку) подвески, например, турбогенератора мощностью 800 МВт величиной в диапазоне 0,25-0,4 мм. Радиальная составляюшая вибрации создает в каждой полосе 7 колебательные поворотные перемещения его тела между шейками шарнирами 9. Тангенциальная составляющая вибрации создает в каждой полосе 7 поперечные колебательные изгибные деформации балок 15 и 17, каждая из которых функционирует аналогично четырем консолям, соединенным попарно вершинами. Эти колебательные перемещения частей полос 7 препятствуют протеканию по ним вибрационной энергии на корпус, обусловливая этим увеличение коэффициента виброизолирования до величины порядка 10-32.

Технические преимущества изобретения в сравнении с известной машиной состоят 5 в уменьшении в 10-100 раз протекающего на корпус или лапы статора потока вибрационной энергии вследствие увеличения коэффициента виброизолирования до величины порядка 10-32, что обеспечивает практически безвибрационное состояние турбогенераторной зоны фундамента турбоагрегата, причем ожидаемое вибрационное состояние фундамента лучше, чем состояние фундамента под турбогенераторами типа ТВВ с аксиально-консольными подвесками; уве5 личенин резонансной частоты сердечника изза предельного ослабления кинематической вибрационной связи между ним и корпусом и отсутствия радиального обжатия сердечника; отсутствие каркаса и возможности уменьщения площадей поперечных сечений коль0 цевых стенок корпуса и стяжных стержней сердечника.

Ожидаемый экономический эффект, который может быть получен в результате использования предлагаемого технического

5 решения: ослабление кинематической вибрационной связи в статоре турбогенератора позволяет осушествить обоснованное уменьшение наружного диаметра и массы его сердечника с соответствующим удешевлением изготовления на величину порядка 4,00 6,3%; уменьшение протекания вибрационной энергии к корпусу статора обуславливает расчетное уменьшение расхода толстолистовой стали и объема весьма трудоемких машинных и ручных сварочных швов с удешевлением изготовления на величину порядка 10%;

предельное уменьшение притекающей к фундаменту турбоагрегата вибрационной энергии от сердечника статора уменьшает величину и ускоряет возникновение стабилизированного состояния осадки фундамента на неплотных или обводненных грунтах.

1. СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий корпус, на боковых сторонах которого по длине установлены элементы подвески для закрепления сердечника, имеющие тангенциальные полосы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения вибрации, передаваемой от сердечника на корпус, каждая тангенциальная полоса имеет в своей средней части на поперечной оси симметрии отверстие, по обе стороны которого выполнены по два щлица, образующих шейки на продольной оси симметрии, при этом между каждой из концевых частей полосы и шейкой имеется отверстие, диаметр которого не меньше ширины шейки, а ширина шейки меньше длины отверстия в средней части полосы. 2. Статор по п. 1, отличающийся тем, что число тангенциальных полос на боковых сторонах сердечника отличается одно от другого по крайней мере на одну. О5 оо 4; 1C