Ротор электрической машины Советский патент 1980 года по МПК H02K3/24 H02K3/52 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к роторам тяговых синхронных генераторов, устанавливаемых на тепловозах.

Известен ротор электрической машины с когтеобразными полюсами и обмоткой, охлаждаемой в осевом направлении 1 .

Указанная конструкция обеспечивает разгрузку полюса в механическом отношении, однако она характеризуется низкой надежностью закрепления обмотки от проворачивания за счет сил адгезии или выступов в каркасе обмотки и малой эффективностью охлаждения обмотки.

Известна также электрическая машина, содержащая обмотку, выполненную в виде дисков, и расположенные между ними распорные элементы из непроводящего материала с радиальными каналами 2. Однако эта конструкция не удовлетворяет требованиям, позволяющим использовать ее для тяговых генераторов, ограниченных в .аксиальных размерах и работающих в условиях резких динамических усилий и повышенных тепловых нагрузок обмотки ротора.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем улучшения закрепления и охлаждения.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве распорные элементы выполнены в виде дисков с гофрированной в тангенциальном направлении поверхностью, выполняющих роль вентилятора. Каналы образованы

10 поверхностями гофр и дисков обмотки.

Амплитуда гофр распорного элемента на наружной повер-хности превышает амплитуду гофр на внутренней поверхности d целью компенсации раз15ности в моментах инерции отдельных витков обмоткиf имеющих разные диаметры .

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого ротора; на фиг. 2 - распооный элемент.

Ротор содержит ярмо 1 с выполненными в нем вентиляционными.отверстиями. 2, четыре, полюсных сердечника 3

25 с приваренными к ним когтеобразными наконечниками 4, четыре диска 5 об. мотки возбуждения , закрепленные с помощью гофрированного в тангенияальном напра влении . распорного элемента б, выполненного из непроводящего материала.

Амплитуда гофр АН на наружной поверхности, с диаметром А, больше, чем амплитуда гофр Ав на внутренней поверхности с диаметром Др.

Устройство работает следующим образом.

Охлаждающий воздух поступает через отверстие 2 в ярме 1 в радиальный канал 7, образованный поверхностями гофр и дисками обмотки возбуждения 5. При этом выходной канал подачи охлаждающего воздуха с отверстием 2 плавно переходит в канал 7, не вызывая значительной потери аэродинамического напора на рааиирение.

Поскольку данный канал вращается вокруг горизонтально расположенной оси ротора, то по каналу происходит движение воздуха в радиальном направлении (вентиляторный эффект) согласно уравнению

H--2p(irnf

кг/м

где .Н 1- давление воздуха, ,-1 .

П - частота вращения, с р - плотность воздуха.

Центробежные усилия обмотки возбуждения воспринимаются наконечником 4 через дополнительный бандаж из стеклоленты. Для закрепления дисков обмотки возбуждения от проворачивания гофрированный элемент выполнен, например, из формовочной стеклоткани с толщиной стенки около 3 мм и шагом гофра мм.

Амплитуда гофр на наружной поверности Aj в несобранном состоянии больше, чем расстояние между дисками обмотки-возбуждения-на 6-7 мм, амплитуда гофр на внутренней поверхности А„ имеет натяг на 1-2 мм меньше.

За счет -податливости распорного элемента б при закреплении дисков создается распорное усилие, удерживающее диски 5 обмоткк возбуждения при разгоне и остановке дизель-генератора.

Распорное усилие за счет разности амплитуд гофр А0 и Aj изменяется в зависимости от радиуса положения, тем самым компенсируется разница В моментах инерции (GD) отдельных витков, имекицих разные диаметры, и обеспечивается одинаковая надежность их закрепления от проворачивания.

Гофрированный элемент 6 изготавливается с помощью специальных

пресс-форм из формовочной стеклоткани типа ПСС-ИФ/ЭП-ЭС.

Диски обмотки возбуждения 5 формируются в процессе намотке плашмя голого медного провода вместе со стеклолентой, после чего монтируется на роторе, пропитываются в современных видах изоляции (например Монолит-2) и запекаются для получения монолитной конструкции.

Так как проводники, обмотки возбуждения со стороны канала 7 не изолированы, то эффективность охлаждения весьма высока.

Ребра пружинного гофрированного в тангенциальном направлении элемента 6, выполняя роль лопаток радиального вентилятора, усиливают , эффективность охлаждения и понижают гидравлическое сопротивление ротора в целом.

0 П1: оизведенные расчеты и конструктивные разработки показывают, что для тягового генератора мощностью 2400 кВт и частотой f 100 Гц вес ротора предлагаемой конструкции менье ше по сравнению с весом ротора, имеющего ишхтованные полосы, на 1015%. Расход меди на обмотку возбуждения меньше на 35%, КПД генератора в целом выше на 0,1%.

Формула изобретения

1. Ротор электрической мащины, в частности высокочастотного тягового генератора, с когтеобразными

полюсами, содержащий обмотку, выполненную в виде дисков, и расположенные между HHNQi распорные элементы из непроводящего материала с радиальными каналами, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатёщионной надежности путем закрепления и охлаждения, распорные элементы выполнены.в виде дис5 ков с гофрированной в тангенциальном направлении поверхностью, выполняющих роль вентилятора, и каналы образованы поверхностями гофр и дисков обмотки.

02. Ротор по п. 1, отличающий с я тем, что гофры распорных элементов имеют fia наружной поверхности большую амплитуду, чем на внутренней.

сеИсточники информации,

принятые во внимание при. экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 420053, кл. Н 02 К 3/46, 1974.

2.Патент ФРГ № 2205413, кл. Н 01 F 27/08, 1976.