Статор электрической машины переменного тока Советский патент 1991 года по МПК H02K1/06 H02K1/12 H02K3/42 H02K1/20 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам и может быть использовано в мощных турбогенераторах.

Известен статор электрической машины переменного тока, причем крайние листы статора выполнены с переменным диаметром расточки таким образом, что они образуют скос к торцам сердечника. Эта конструкция позволяет снизить величину электромагнитных потерь в области торцов сердечника и повысить надежность электрической машины.

Однако данная конструкция не увеличивает нагрузочную способность и надежность электрической машины в режимах с переменными графиками нагрузок. Кроме того, снижается надежность крепления крайних листов сердечника с помощью нажимных пальцев.

Известен статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный сердечник с пазами, выполненными

с постоянной глубиной и постоянным диаметром расточки на всей длине сердечника. Однако при эксплуатации такой конструкции в режимах с переменными графиками нагрузки, особенно в режимах с потреблением реактивной мощности, на торцах сердечника в оГласти дна паза значительно возрастает величина поля рассеяния. Это поле включает в себя аксиальную составляющую выпучивания из паза. Увеличение аксиальной составляющей поля приводит к возрастанию электромагнитных потерь, а соответственно, и к повышенному нагреву элементов торцовой зоны статора, ограничивающему срок службы изоляции, что в свою очередь снижает использование электрической машины по активной мощности и ее надежность. Уменьшить данный эффект возможно путем выполнения специальных шлицев, однако это повышает трудоемкость изготовления и снижает надежность статора. Кроме того, для снижения потерь требуется выполнение шлицев в нажимных пальцах, что также снижает наю

С

о о о о

00 4

дежность и повышает трудоемкость изготовления статора.

Цель изобретения - повышение надёжности и нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что в статоре электрической машины переменного тока, содержащем шихтованный сердечник и обмотку, уложенную в пазы и закрепленную клиньями, пазы у торцов сердечника статора выполнены с переменной глубиной, возрастающей к торцу. При этом в области дна паза сопротивление магнитному потоку рассеяния лобовых частей и выпучивания из зазора возрастает, что ведет к его (потока) снижению, а соответственно, к повышению нагрузочной способности статора. В случае, когда пазы выполнены с переменной шириной, возрастающей к торцу, увеличивается магнитное сопротивление потоку рассеяния в пазу, что препятствует выпучиванию потока в области торца сердечника.

Магнитное поле рассеяния в пазу распределено вдоль торца таким образом, что оно возрастает к расточке. В пазу статора, в котором разность ширины паза у расточки и у его дна увеличивается к торцу сердечника, сопротивление магнитному потоку рассеяния также увеличивается от дна паза к расточке, что приводит к выравниванию и снижению величины потока. При этом улучшаются механическая прочность и надежность зубцов в области дна паза. В случае значительной протяженности от торца сердечника области с переменной глубиной и шириной паза возможно ослабление крепления и увеличение вибрации стержней, что устраняется в конструкции статора с клиньями, повторяющими форму паза. Для улучшения охлаждения области пазз у торца сердечника, а следовательно, для повышения нагрузочной способности статора, клинья выполнены с радиальными вентиляционными каналами,

На фиг. 1 изображена часть зубцовой зоны торца сердечника статора с исполнением формы паза согласно предлагаемому изобретению; на фиг.2 - вид А на фиг. 1: на фиг.З - вщ В на фиг.2.

Предлагаемый статор состоит из сердечника 1, набранного из листов 2 электротехнической стали, которые имеют пазы с уложенными в них стержнями обмотки 3. Края листов со стороны расточки запрессованы с помощью нажимных пальцев 4, уста- новленных на каждом зубце, которые прижаты фланцами 5. Паз выполнен с переменной глубиной и шириной, увеличивающимися к торцу сердечника так, что разность этих размеров возрастает к торцу.

Стержни обмотки закрепляются специальными клиньями 6, повторяющими форму паза. Клинья выполнены из текстолита либо изоляционного материала с аналогичными

механическими свойствами. Они могут быть выполнены в виде отдельных конструктивных элементов либо как единое целое с пазовыми коробками (не показаны), применяемыми в крайних пакетах для пре0 дохранения корпусной изоляции стержней от истирания, либо как единое целое с крайними пазовыми клиньями 7, Для охлаждения стержней обмотки и зубцов с их стороны в клиньях выполнены радиальные

5 вентиляционные каналы.

Статор работает следующим образом, Обмотками ротора (не показаны) и статора создается суммарный радиальный рабочий магнитный поток. Часть этого потока

0 на торце сердечника выпучивается из воздушного зазора и стремится проникнуть в сердечник в осевом направлении. Кроме того, обмоткой 3 статора в пазах создаются потоки пазового рассеяния, которые на тор5 цах сердечника также выпучиваются и стремятся проникнуть в сердечник статора через зубцы в осевом направлении. Однако магнитное сопротивление среды в области дна паза за счет зазора между дном паза и

0 стержнем велико, поэтому магнитный поток рассеяния отклоняется в радиальном направлении от расточки и перераспределяется в область спинки сердечника. Это приводит к уменьшению осевой составляю5 щей потока рассеяния,а соответственно, и потерь в области дна паза. Если паз имеет переменную ширину, увеличивающуюся к торцу сердечника, то к торцу сердечника возрастает магнитное сопротивление среды

0 потоку пазового рассеяния за счет увеличения воздушного пути силовых линий. Это приводит к снижению величины электромагнитного поля выпучивания из паза, и осевой составляющей этого поля,

5 Уменьшение осевой составляющей электромагнитного поля рассеяния в зубцовой зоне торца сердечника статора приводит к снижению электромагнитных потерь тепловых и механических нагрузок в листах

0 сердечника. Это повышает нагрузочную способность и надежность электрической машины.

Если разность ширины паза у расточки и его дна возрастает к торцу сердечника, то

5 магнитное сопротивление среды потоку пазового рассеяния к расточке будет возрастать. Величина пазового рассеяния также возрастает к расточке, поэтому по своему эффекту данная конструкция аналогична конструкции, где разность ширины паза у

расточки и его дна равна нулю, однако ширина зубца у дна паза выше, а соответственно, выше прочность и надежность конструкции зуба.

В процессе работы на стержни обмотки действуют электромагнитные силы периодического характера, которые приводят к колебаниям стержней. В предлагаемой конструкции свободное плечо стержня между закрепленной его областью в пазу с нор- мальной шириной и местом крепления лобовой части увеличено. Возможность колебаний стержня устраняют специальными клиньями 7, повторяющими форму паза, вставленными между торцами и стержнями обмотки. Для улучшения температурного режима в зубцовой зоне с клиньями, материал которых обычно имеет большое тепловое сопротивление, в клиньях выполнены радиальные каналы, по которым циркулиру- ет охлаждающий газ и охлаждает сердечник статора и стержни обмотки.

Снижение механических колебаний и улучшение температурного режима в зубцовой зоне позволяет повысить нагрузочную способность и надежность статора.

Таким образом, использование предлагаемого статора по сравнению с известным позволяет снизить потери на вихревые токи в крайних листах сердечника статора и в нажимных пальцах, увеличить нагрузочную способность электрической машины в режимах с потреблением реактивной мощности, что позволяет повысить использование машины в режимах с переменными графиками

нагрузок, повысить надежность электрической машины за счет снижения температурной нагрузки изоляции в области дна паза, повысить надежность электрической машины за счет улучшения прочности характеристик листов в области дна паза и снижения возможности распушевки в районе коронки зубца.

Формула изобретения

1.Статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный сердечник и обмотку, уложенную в пазы и закрепленную концевыми клиньями, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и нагрузочной способности, пазы в торцовых частях сердечника выполнены шириной, переменной по длине сердечника, возрастающей к его торцам, а форма концевых клиньев по ширине повторяет форму паза.

2.Статор по п. 1,отличающийся тем, что пазы выполнены глубиной, переменной по длине сердечника, возрастающей к его торцам.

3.Статор по п. 1,отличающийся тем, что пазы выполнены шириной, пере-, менной по высоте паза.

4.Статор по п.п. 1-3,отличаю- щ и и с я тем, что в лазах между стержнем и сердечником установлены дополнительные клинья.

5.Статор по п.п. 1 -4, отличающийся тем. что клинья выполнены с вентиляционными каналами.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повышение надежности и нагрузочной способности. Статор электрической машины содержит сердечник 1 с пазами и обмотку 3, закрепленную в пазах концевыми клиньями 6. Благодаря тому, что пазы в торцовой части сердечника имеют переменную по длине ширину, обеспечивается достижение поставленной цели. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Фиг.

ВидА

Фиг.2

Вид Б