Полюс синхронной явнополюсной электрической машины Советский патент 1992 года по МПК H02K3/22 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к явнополюсным синхронным электрическим машинам, в частности ктяго- вым синхронным генераторам.

Известны полюсы электрических машин, содержащие катушки возбуждения, которые собираются на изолированном металлическом каркасе совместно с нижней и верхней изоляционными рамками, пропитываются в эпоксидном компаунде (типа композиции Монолит-2), запекаются и как готовый узел надеваются на полюсный сердечник с установкой распорных элементов между металлическим каркасом катушки и сердечником.

В изоляционных рамках под съемным башмаком имеются пазы, образующие совместно с зазорами между полюсными сердечниками и внутренними каркасами катушек единый воздушный канал для охлаждения катушек возбуждения по внутреннему контуру каркаса,

Недостатком такой конструкции является значительный температурный перепад

по внутреннему периметру узла катушки через слой изоляции металлического каркаса.

Известен также полюс гидрогенератора, в котором вентиляционный канал между магнитопроводом и катушкой возбуждения образован при помощи изоляционных распорок, снабженных со стороны сердечника полюса выступом, например, Т-образной формы, входящим в соответствующий паз сердечника.

Такое закрепление катушки с обеспечением зазора между катушкой и сердечником, включающее большое число деталей, трудоемкое в изготовлении и требует индивидуальной подгонки. Конструкция полюса получается недостаточно компактной и требует повышенных затрат при изготовлении.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и снижение себестоимости полюса.

Сущность изобретения заключается в том, что в изоляционных рамках со стороны полюсных башмаков выполнены выступы, а в прилегающих местах башмаков - впадисл С

XI

vj

00

со х|

ны, при этом выступы изоляционных рамок входят во впадины башмаков. Между катушкой и изоляционными бандажами, скрепляющими витки катушки со стороны полюсного сердечника, могут быть установлены изоляционные прокладки.

Выступы в изоляционной рамке и впадины в полюсном башмаке позволяют надежно закрепить катушку относительно башмака и обеспечить необходимое расстояние между полюсным сердечником и внутренней поверхностью катушки. Надежное закрепление катушки без элементов поджа- тия ее к башмаку обеспечивается установкой между катушкой и изоляционными бандажами со стороны полюсного сердечника изоляционных прокладок.

На фиг.1 показан поперечный разрез явнополюсного ротора электрической машины (сечение катушки показано в месте установки изоляционного бандажа); на фиг.2 - катушка полюсная с изоляционными рамками, имеющими пазы, и установленными изоляционными бандажами, стягивающими рамки с катушкой совместно (сечение катушки показано в месте установки изоляционного бандажа); на фиг.З - поперечный разрез полюса с указанием направления движения охлаждающего катушку воздуха (сечение катушки показано в месте расположения паза в верхней изоляционной прокладке); на фиг.4 - поперечный разрез полюса (сечение катушки показано по выступу в изоляционной рамке и впадине в башмаке); на фиг.5 - изоляционная рамка с выступами; на фиг.6 - поперечный разрез полюса (сечение катушки показано в месте установки изоляционного бандажа и выступов изоляционных рамок, выходящих в зазор между рамкой и сердечником полюсным); на фиг.7 - вид сверху на катушку и сердечник полюсный (башмак снят, вид- на место с установленным изоляционным бандажом, ограниченное выступами изоляционной рамки, выходящими в зазор между катушкой и сердечником полюсным, и распорная стальная пружина); на фиг.8 - вид в двух проекциях распорной стальной пружины; на фиг.9 - вид сверху на катушку и полюсный сердечник (башмак снят, видно место, где между выступами изоляционной рамки пространство между катушкой и. полюсным сердечником заполнено изоляционным бандажом); на фиг. 10 - поперечный разрез полюса (сечение катушки в месте, где между катушкой и изоляционным бандажом установлена изоляционная прокладка). Явнополюсный ротор (фиг, 1,3) электрической машины включает полюсные сердечники 1, катушки 2 с изоляционными рамками 3 и 4, установленные с зазором 5 относительно полюсных сердечников, полюсные башмаки 6.

5В изоляционных рамках (фиг.2) выполнены пазы 7. В нескольких пазах 7 по длине катушки установлены изоляционные бандажи 8, стягивающие катушку совместно с рамками. В изоляционных рамках (фиг.4, 5)

0 выполнены выступы 9, а в башмаках 6 - впадины 10, выступы 9 рамок входят во впадины 10 башмаков.

При втором варианте исполнения (фиг.6) в изоляционных рамках 3 и 4 выпол5 нены выступы 11 в районе пазов с установленными изоляционными бандажами 8, между выступами 11 в зазоре 5 установлены распорные стальные пружины 12 (фиг.7, 8). В сочетании с выступами 9 рамок и впади0 нами 10 башмаков эта конструкция обеспечивает надежное закрепление катушки на сердечнике полюсном.

В третьем варианте исполнения между выступами 11 изоляционных рамок 3,4 про5 странство между полюсной катушкой 2 и сердечником 1 заполнено изоляционным бандажом 8, что в сочетании с выступами 9 рамок и впадинами 10 башмаков также обеспечивает надежное закрепление ка0 тушки на сердечнике (фиг.9).

В четвертом варианте исполнения между катушкой 2 и изоляционным бандажом 8, со стороны полюсного сердечника 1 установлены изоляционные прокладки 13

5 (фиг. 10).

Изготовление и сборка ротора выполняется следующим образом: катушка 2 без корпусной изоляции совместно с рамками 3 и 4 скрепляется в нескольких местах изоля0 ционными бандажами 8 через лазы 7, пропитывается в эпоксидном компаунде (типа композиции Монолит-2). В изолировочных рамках 7 выполнены выступы 9, а в башмаках 6 впадины 10. (Не исключается вариант

5 пропитки после посадки катушек). При сборке катушки на полюсном сердечнике 1 выступы 9 рамки устанавливают во впадины 10 башмаков б, надежно закрепляя катушку относительно башмака и обеспечивая необхо0 димое расстояние между полюсным сердечником и внутренней поверхностью катушки. Затем выполняется окончательная установка болтового либо пружинного под- жатия катушки к башмаку.

5 При втором варианте исполнения с установкой распорных стальных пружин 12, обеспечивающих совместно с выступами 9 и впадинами 10 четкое расположение катушек 2 относительно сердечника 1, в рамках 3,4 имеются выступы 11, выходящие в зазор

между изоляционной катушкой и полюсным сердечником. В образовавшиеся зазоры между выступами 11, сердечником 1 и изоляционным бандажом 8, устанавливаются распорные стальные пружины 12.

Таким образом, с помощью выступов 9 (соответственно впадин 10) и пружин 12 катушка надежно закреплена на полюсном сердечнике.

При третьем варианте исполнения в дополнение к выступам 9 и впадинам 10 соот- ветственно в рамках 3 и башмаках б между выступами 11 изоляционных рамок 3,4 пространство между катушкой 2 и полюсным сердечником 1 заполнено изоляционным бандажом 8.

Таким образом достигается надежное закрепление катушки на сердечнике, особенно при варианте пропитки катушки после установки на сердечник.

При третьем варианте исполнения меж- ду катушкой 2 и изоляционным бандажом 8 со стороны полюсного сердечника устанавливаются изоляционные прокладки 13, что снижает расход материала и трудоемкость изготовления изоляционного бандажа

Во всех указанных вариантах между катушкой и полюсным сердечником обеспечивается необходимой величины воздушный промежуток 5, позволяющий отказаться от внутренней корпусной изоляции катушки и совместно с пазами 7 верхней рамки образующий единый воздушный канал для непосредственного охлаждения внутренней поверхности катушки полюсной.

Таким образом, из приведенного в каче- стве примера конструктивного исполнения изобретения видно, что четкое фиксирование катушек с изоляционными рамками, скрепленными совместно изоляционными бандажами, с помощью выступов в полюс-

ных рамках и впадин в башмаках обеспечивает возможность аннулировать корпусную изоляцию полюсных катушек и эффективно охлаждать их по внутренней поверхности (фиг.З), что позволяет увеличить удельные токовые нагрузки обмотки ротора, улучшить массогабаритные показатели электрической машины, снизить себестоимость изготовления ротора.

Использование предлагаемого полюса ротора для тягового синхронного генератора ГС 501А объемной мощностью 4822 кВА для тепловозов 21 3-116 взамен применяемой в настоящее время конструкции позволит снизить мощность на возбуждение генератора на 7-8%, либо соответственно снизить расход меди обмотки ротора на 20- 25 кг, что позволит снизить себестоимость изготовления генератора.

Формула изобретения

1.Полюс синхронной явнополюсной электрической машины, содержащий маг- нитопровод с сердечником и башмаком полюса и отделенную от башмака изоляционной рамкой катушку возбуждения, витки которой стянуты изоляционными бандажами, а катушка зафиксирована на полюсе посредством выступов в изоляционных элементах катушки, входящих в пазы магнитопровода с образованием вентиляционных каналов между магнитол роводом и катушкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабэритных показателей и снижения себестоимости упомянутые выступы выполнены в изоляционной рамке со стороны башмака, а соответствующие пазы - в башмаке.

2.Полюс по п.1,отличающийся тем, что между катушкой и изоляционными бандажами со стороны сердечника установлены изоляционные прокладки.

Сущность изобретения: явнополюсный ротор электрической машины включает сердечники полюсные и катушки с изоляционными рамками. Катушки установлены с зазором относительно сердечника, В рамках выполнены пазы, в которых размещены изоляционные бандажи, выступы, а в башмаках - впадины. Выступы рамок входят во впадины башмаков. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

J-/

фие.2

Фиг.З

Фиг. 7

Фи г 9

Редактор

Фи s. №

Составитель С.Флоринская Техред М.Моргентал

Корректор М,Петрова