Статор электрической машины переменного тока Советский патент 1981 года по МПК H02K1/12 H02K3/42 

Изобретение относится к электри ческим машинам переменного тока, в частности к мощным турбогенераторам характеризующимися значительными электромагнитными и тепловыми нагру ками торцовых элементов сердечника статора. Известна конструкция статора электрической машины переменного тока с шихтованным магнитопроводом и нажимными плитами, выполненными из текучего изоляционного материала с вкладками из стеклоткани и армированными металлическими вставками для увеличения прочности, в которой с целью защиты торцовой части сердечника применяются экраны или шунты в виде дискретных элементов. Для этого в нажимные плиты включается металлическая решетка из электропро водного материала, либо магнитный шунт в виде намотанной магнитной ленты . Однако такая конструкция является сложной по технологии и обладает недостаточной : прочностью для мощных электрических машин переменного тока. Наиболее близка по технической сущности к изобретению конструкция статора электрической машины перемен ного тока, например турбогенератор, содержащая щихтованный магнитопровод с установленными массивными нажимными плитами и электропроводньгми экранами. Экраны представляют собой медные кольца,располагае ые на поверхностях плит, обращенных к магнитопроводу, и устанавливаются для защиты крайних лакетов сердечника статора от переменных потоков рассеяния лобовых частей обмоток машины 2 J. Данная конструкция имеет следукяций принципиальный недостаток: токи, протекающие в тангенциальном направлении по внутренним кромкам экранов и плит и дрстигаклцие в мощных турбогенератоpax весьма больших значенийэявляются мощными вторичными источниками horjH, которое неблагоприятно влияет на. крайние пакеты серцечгшка вызывая в них дополнительные местньге потери и усложняя охлаждение. Это связано с тем, что экраны являются ограниченными в радиальном направлении и вследствие проявления краевого эффекта они не в равной мере экранируют торцовуто поверхность крайних пакетов от проникновения магнитного потока. Э(})фективно экранируется область спинк сердечника и малоэффективно - зубцова зона и область дна паза, расположенная в зоне влияния конценшрирован Л1х на кромке экранов тангенциальных токов. При сближеьгни кромки экрана и области дна паза крайних пакетов в связи с увеличением нор-мальной составляющей магнитной индукции локальный нагрев последних повьшается. В результате снижается нагрузочная способность и надежность работы электрических мапшн,

Цель изобрете шя - повышение нагрузочной способности (расширеияе диапазона нагрузок, повышение мощности) и повышение надежности машин путем увеличения эффективности равно мерного экранирования крайних пакетов сердечника статора от проникновения в них магнитного потока рассея1-шя обмоток машин.

Указанная цель достигается тем, :что в статоре электрической малины :переменного тока, например.турбогенератора, содержащем шихтованный магни топровод, по торцам которого установлены нажимные плиты и электропроводные экраны, расположенные магнитопроводом и нажимными плитами, экраны со, стороны, обращенной к магнитопроводу, имеют радиальные пазы, глубина которых увеличивается от боковой поверхности экрана к его внутреннему торцу.

Пазы могут быть заполнень магнитным материалом.

Нажимные плиты со стороны, обращенной к экрану, также могут быть выполнены с радиальными пазами,глум бияа которых увеличивается от боково поверхности к внутреннему шорцу. На фиг.I показана торцовая часть

статора турбогенератора; на фнг.2 то же, с пазами в экране, заполненьшми маг штным - атериапом; на фиг.З то же, с нажимной плитой, имеющей пазы.

Статор содержит шихтованный магнитопровод 1 с нажимной плитой 2, электропроводным экраном 3, которьп крепится к нажимной плите. В экране выполнены радиальные пазы 4. Пазы 4 заполняются слоем из магнитного материала (.фиг.2. В области кромки плиты 2 выполнены радиальные пазы 5 (фиг.З, Нажимные плиты 2 предназнчены для прессовки шихтованного сердечника. На их поверхностях, обращенных к магнитопроводу статора, устнавливаются электропроводные экраны 3, которые экранируют торцовую часть магнитопровода от перемен -1ьгх магнитных потоков обмоток машин. Пазы выполняются переменной глубины, которая увеличивается к краю экрана. Для обеспечения необходимого экранирования зубцовой зоны сердечника статора глубина пазов на краю экрана выбирается равной, например, размеру не большему половины толщины экрана. Глубина пазов в экране уменьшается по Л1- нейному закону до нуля на боковой поверхности на высоте, равной половине радиального размера,где нагрев крайних пакетов значительно понижается. Радиальные пазы 4 и 5 равномерно расположены по окружности экрана с шагом равным, например,зубцовому шагу сердечника статора. Пазы 5 в нажимных плитах вьтолняются также переменной глубины. Глубина определяется для конкретной машины из условия достаточной механической проности. Уменьшение последней может быть восполнено известньми конструктивными мероприятиями, например, применением ребер жесткости на противоположной по отношению к пазам поверхности плит. Конкретные геометрческие размеры пазов экранов и плит расчитываются для рабочего проекта электрической машины nepeNseHHoro тока конкретного назна ершя и конкретной единичной мощности. Покрытие с.ао магнитного материала, например слоем магнитной стали (ферромагнетики, магнитодиэлектрики, выполняется точечной сваркой либо другими известными способами, в виде шихтованных пластин, намотанной ма1нитной ленты.

Такое вьтолнение пазов, с одной CTOpoiibi, перераспределяет на бежевой

поверхности экрана, обращенной к магнитопроводу, тангенциальные токи в радиальном направлении, удаляя их от зубцовой зоны крайних пакетов, а с другой - уменьшает упомянутые токи вследствие наличия непроводящих промежутков (радиальных пазов в тангенциальном направлении, В результате достигается более равномерное экранирование крайних пакетов от проникновения магнитного потока. Уменьшаются нормальная составляющая магнитной индукции, потери и температура в зоне максимального нагрева край них пакетов Сдно паза магнитопровода. Выполненные пазы покрываются слоем магнитного материала. Это обеспечивает отклонение магнитного потока выпучивания, которым является часть рабочего потока, вытесненного иэ воздушного зазора, от зубцовой зоны магнитопровода. Часть его замыкается на экране, другая часть-- на спинке магнитопровода, где нагрев незначительный и не ограничивает допустимую нагрузку. Тепловое воздействие отклоненного магнитного потока на массив экрана легко устраняется отводом дополнительного тепла в охлаждающую Ьреду вследствие высокой теплопроводности экрана и ребристости его охлаждающей поверхности.

В результате уменьшения локальных потерь и снижения максимальных температур в крайних пакетах сердечника статора достигается увеличение

нагрузочной способности и повышение надежности машин.

Формула изобретения

1. Статор электрической машины переменного тока, например турбогенератора, содержащий шихтованный магнйтопровод, па торцам которого установлены нажимные плиты, и электропроводные экраны, расположенные между магнитопроводом и нажимными плитами, отличающийся тем, что, с целью повыщения нагрузочной способности и надежности, экраны со стороны, обращенной к магнитопроводу,имею радиальные пазы, глубина которых увеличивается от боковой поверхности экрана к его внутреннему торцу.

2.Статор ПОП.1 отличающийся тем, что пазы заполнены магнитным материалом.

3.Статор по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что нажимные плиты со стороны, обращенной к экрану, выполнены с радиальными пазами, глубина которых увеличивается от боковой поверхности к внутреннему торцу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1.080.674, кл. 2ld 45, 1957,

2.Титов В.В. и др. Турбогенераторы, Л., Энергия, 1967, с.776.