Статор электрической машины с жидкостным охлаждением Советский патент 1991 года по МПК H02K1/18 

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкциям статоров электрических машин с жидкостным охлаждением.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения вибрации в различных режимах.

На фиг.1 представлен статор в статике, в установившемся режиме номинальной нагрузки; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З-тоже, что на фиг.1, в динамике, дано внезапное короткое замыкание - режим наиболее возможного нагрева.

Статор электрической машины с жидкостным охлаждением содержит обмотку статора 1, электроизоляционный каркас 2 с выступами, ферромагнитный сердечник 3 с аксиальными лазами 4, гофрированные пружины 5 и нажимные плиты б, имеющие на внутренних сторонах ниши 7. совмещенные с пазами 4 и образующие герметичные полости 8, заполненные ферромагнитной жидкостью (ФМЖ) 9. Гофрированные пружины

5 размещены в полостях 8 с опорой на торцы ниш 7.

В установившемся режиме номинальной нагрузки предлагаемое устройство работаетследующимобразом. Вибровозмущающие с мы, действующие на обмотку статора 1 и ферромагнитный сердечник 3, будут возбуждать вибрацию низких и высоких частот, имеющую три составляющие - радиальную, аксиальную и тангенциальную,Указанная вибрация будет передаваться на гофрированные пружины 5, жесткость которых определяется числом выступов (гофр) пружины 5, жесткость которых определяется числом выступов (гофр) пружины на ее длине. При заданном режиме работы жесткости радиальная составляющая вибрации будет демпфироваться как на низких, так и на высоких частотах При этом низкочастотный спектр будет демпфироваться пружинами 5, а высокочастотный спектр - ФМЖ 9, дросселирующей между герметическими стенками полости 8 и гофрированной пружиной 5.

|СЛ

С

сь

v| 00 Сл)

Аксиальная составляющая вибрации будет демпфироваться гофрированной пружиной 5, упирающейся своими концами в торцы ниш 7. При этом низко- и высокочастотный спектры аксиальной составляющей демпфируются так же, как и для радиальной составляющей вибрации.

Тангенциальная составляющая вибрации демпфируется за счет материала герметика стенок полостей 8.

В динамическом режиме (внезапное короткое замыкание) из-за существенного возрастания вибровозмущающих сил, действующих на элементы конструкции статора машины, необходимы дополнительные мероприятия, обеспечивающие снижение уровня вибрации обмотки статора 1 и электроизоляционного каркаса 2. Таким мероприятием будет являться увеличение жесткости гофрированных пружин 5, что достигается за счет увеличения количества выступов (гофр) на порядок при соответствующем изменении формы пружины, как показано на фиг.2. Величина, на которую необходимо увеличить жесткость гофрированных пружин 5 в динамическом режиме, а следовательно, и требуемое для этого число выступов (гофр), задается, исходя из того, что вибрация обмотки статора 1 и электроизоляционного каркаса 2 в рассматриваемом режиме внезапного короткого замыкания не должна превышать уровня, имевшего место в установившемся режиме номинальной нагрузки, При этом для каждого из указанных режимов решаются уравне- ния, связывающие вибрацию, обусловленную вибровозмущающими силами, с параметрами инерционности, жесткости и диссипации элементов конструкции статора и представимые в матричной форме следующим образом: л л

Аmq + Bq + Cq Q,

где m - диагональная матрица параметров инерционности;

В - матрица параметров диссипации;

б - вектор-столбец виб рвозмущающих сил, действующих в рассматриваемом режиме на элементы конструкции статора;

С -.матрица параметров жесткости;

q, q, q - векторы-столбцы, составленные соответственно из вибросмещений, виброскоростей и виброускорений элементов конструкции статора.

Возможность изменения (увеличение) жесткости гофрированных пружин 5 достигается тем, что последние изготавливаются из материала, например из сплава на основе никелида титана ТН-1 К. Усиление эффекта может быть достигнуто за счет покрытия пружины 5 слоем, обладающим nosbiuiejHными потерями на вихревые токи в переменных магнитных полях.

Характерная особенность названных пружин состоит в том, что они обладают

способностью изменять свою форму как при нагреве, так и охлаждении, что технологически достигается после многократного охлаждения под нагрузкой.

Изменение формы гофрированных пружин 5 происходит при их наиболее возможном для предлагаемой конструкции статора нагреве после достижения так называемой температуры мартенситного превращения. Если в установившемся режиме номинальной нагрузки нагрев пружины 5 для этого недостаточен, то в динамическом режиме (внезапное короткое замыкание (КЗ) происходит наиболее возможный нагрев, и температура гофрированной пружины 5 достигает

величины, при которой наступает изменение ее формы. Режим наиболее возможного нагрева при КЗ обусловливается существенным возрастанием магнитных потоков, замыкающихся через статор, которые наводят

вихревые токи в пружинах 5 и их покрытии, например ферритовом, имеющим большие потери на вихревые токи.

Таким образом, рассматриваемый динамический режим характеризуется существенным возрастанием магнитных потоков, вызывающим максимально возможный нагрев пружин 5 и одновременное изменение их формы, приводящее к усилению жесткости последних и к соответствующему снижению уровня вибрации статора электрической машины с жидкостным охлаждением. При этом в динамическом режиме будут демпфироваться все основные составляющие вибрации (радиальная и тангендиальная) без аксиальной, так как пружина 5 не соприкасается с торцами ниш 7, как это имело место в установившемся режиме номинальной нагрузки.

При снижении температуры (после КЗ)

гофрированные пружины 5 восстанавливают исходную форму и тем самым их жесткость уменьшается до прежнего значения, соответствующего установившемуся режиму работы.

Преимущество предлагаемого изобретения состоит в том, что оно позволяет снизить вибрацию в номинальном режиме и в режиме КЗ, что достигается за счет изменения (увеличения) жесткости крепления обмотки статора к ферромагнитному сердечнику. При этом для обеспечения регулирования указанной жесткости не требуется установки системы автоматического регулирования и связанных с ней дополнительных затрат, а также дополнительного расхода электроэнергии.

Формула изобретения Статор электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащий обмотку, помещенную в электроизоляционный каркас, имеющий выступы, ферромагнитный сердечник с аксиальными пазами, упругие элементы, расположенные в аксиальных пазах и выполненные в виде гофрированных пружин, нажимные плиты.на торцах сердечника, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения

0

вибрации R различных режимах, на внутренних сторонах нажимных плит выполнены ниши, совмещенные с аксиальными пазами и образующие герметичные полости, заполненные ферромагнитной жидкостью, в которых размещены гофрированные пружины с опорой на торцы ниш, при этом пружины изготовлены из материала, обладающего обратным эффектом памяти формы и обеспечивающего увеличение жесткости за счет увеличения по крайней мере на порядок количества гофр в режиме наиболее возможного нагрева.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем снижения вибрации в различных режимах. Статор электрической машины содержит ферромагнитный сердечник, гофрированные пружины в его аксиальных лазах и нажимные плиты. Пружины изготовлены из материала, обладающего образным эффектом памяти формы, и расположенные в герметичных заполненных ферромагнитной жидкостью нишах, размещенных в нажимных плитах. 3 ил.

3

сриг.1