Ротор неявнополюсной электрической машины Советский патент 1983 года по МПК H02K3/50 

Изобретение относится, к турбогенераторостроению.

Известен ротор неявнополюсной электрической машины, в котором консольно посаженные бандажные кольца удерживаются от осевых смещений с помощью зубчатой шпонки, входящей в канавки, выполненные соответственно в бандажном кольце и бочке ротора 1.

Недостатком указанного ротора является неудовлетворительная ремонтноспособность этого узла: при про тёкании.вихревых токов в несимметричных и других анормальных эксплуатационных режимах шпонка приваривается к зубцг1М ротора, а ее поворот для снятия бандажного кольца затруднен и может оказаться невозможным, так как этот поворот должен производиться специальными клиньями за опрёде-. ленный выступ шпонки под бандажным кольцом вслепую, т.е. без непосредственного доступа к шпонке в различных местах- по окружности ротора. Кроме того, специальные пазы в бочке ротора с подвижными клинья-. ми, перемещающими шпонку, требуют наличия на роторе свободных от пазов с обмоткой широких (больших)

зубцов, в синхронных турбогенераторах такие зубцы на полюсах имеются, а в ас инхронных, турбогенераторах, в которых обмотка рОтора должна быть распределена в пазах равномерно по его окружности, большие зубцы отсутствуют и применение зубчатой шпонки вообще невозможно.

Известен также ротор неявнополюсtoной электрической машины, в частности турбогенератора, содержащий бочку с обмоткой возбуждения, закрепленной в лобовых частях бандажными кольцами, консольно посаженными на бочку

15 ротора и фиксированными от Осевого смещения с помощью разрезной шпонки, входящей одной частью в кольцевую канавку на внутренней расточке бандажного кольца, а другой - в канавку

20 на роторе, снабженной кол1 цевой полкой, направленной аксиально в сторону носика бандажного кольца 2.

Недостатком данного ротора является то, что кольцевая полка шпонки

25 размещена в канавке ротора, глубина которой должна быть достаточной для отжа-гия шпонки книзу при сборке и разборке узла, а ширина этой канавки ротора в связи с размещением в ней упомянутой кольцевой полки типонки увеличена. Увеличение ширины канавк в роторе заметно снижает прочность концевых пазовых клиньев. Кроме того, выполнение силового пояса для упора шпонки со стороны, обраще ной к торцу бочки ротора, приводит к ступенчатой форме посадочного мес та бандажного кольца, что серьезно ухудшает технологичность конструкци Цель изобретения - повышение надежности и ремонтопригодности ротора. .- Указанная цель достигается тем, что в известном роторе неявнополюсной электрической машины кольцевая полка расположена в средней в радиальном направлении части шпонки, а на.внутренней поверхности бандажн го копьца со стороны его носика выполнена проточка, диаметр которой превышает наружный диаметр бочки ротора, по крайней мере, на двойную толщину кольцевой полки, причем коль цевая полка шпонки расположена между бандажным кольцом и наружной поверхностью бочки ротора. Канавка на роторе, в которую вхо дит шпонка, может быть смещена в осе вом направлении по отношению к канав ке на внутренней расточке бандажного кольца. Шпонка может быть выполнена соста ной, так что одна ее часть с кольцевой полкой и выступом/ входящим в канавку в бандажном кольце, оперта своей торцовой поверхностью со сторо ны, обращенной к торцу бочки ротора в другую часть, входящую в канавку на роторе. На фиг.1 изображена концевая зона предлагаемого ротора с канавками под шпонку, расположенными в одной поперечной плоскости, продольный разрез; на фиг.2 - то же, с канавками, смещенными в осевом направлении, продольный разрез; на фиг.З ротор, в зоне шпонки, поперечный разрез; на фиг.4 - то же, в варианте зубчатой шпонки и байонетным соединением ее с бочкой ротора, продольный разрез; на фиг.З - то же, в зоне шпонки по варианту на фиг.4, поперечный .разрез) на фиг.6 - то же в варианте составной шпонки, продоль ный разрез. Обмотка Г возбуждения закреплена в лобовых частях бандажными кольцами 2, консоль нопосаженнымн на бочку 3 ротор и фиксированными от осевого смещения с помощью шпонки 4, которая своей частью 5 входит в коЛьцевую канавку 6 на внутренней расточке бандажного кольца 2, а другой частью 7 - в кана ку 8 на роторе. Шпонка 4 снабжена кольцевой полкой 9, направленной аксиально в сторону носика 10 бандажного, кольца 2. Кольцевая полка 9 рас положена в средней в радиальном напИ равлении части шпонки 4, т.е. ниже, чем выступающая в канавку бандажного кольца часть 5 шпонки, и вьвае, чем входящая в канавку на роторе часть 7 шпонки. Поперечное сечение шпонки 4 имеет Т-образную {фиг.1 и 4) или Z-образную (фиг.2) форму. На внутренней поверхности бандажного кольца 2 со стороныего носика 10 выполнена проточка 11, диаметр которйй превышает наружный диаметр бочки 3 ротора, по крайней мере, на двойную толщину кольцевой полки 9. В образованной полости между бандажным кольцом 2 и цилиндрической наружной поверхностью бочки 3 ротора размещена кольцевая полка ,9 шпонки 4. Последняя может быть разрезной по окружности. При необходимости увеличения запаса прочности в носике бандажного кольца диаметр проточки 11 и соответственно диаметр канавки 6 могут быть уменьшены почти на двойную ширину зазора между кольцевой полкой 9 и цилиндрической поверхностью бочки 3ротора. Для этого часть 7 шпонки 4, входящая в канавку 8 на роторе, может быть выполнена с зубцсхмн 12, а сопряжение шпонки 4 с ротором выполняется байонетного типа. В рабочем состоянии шпонка 4 с зубцами 12 Занимает такое положение в канавке 8, что ее зубцы 12 расположены напротив зубцов 13 ротора. Сдвиг канавок Под шпонку 4 в осевом направлении и применение шпонки 4Z-образной форлфл позволяет сместить канавку 8 на роторе в сторону середины бочки ротора и даже вынести ее из-под бандажного кольца. При этом упрощается конфигурация посадочного места бандажного кольца, повышается надежность и технологичность этого узла, а также увеличивается длина посадочного места. Для упрощения технологии сборки бандажных колец с ротором целесообразно уменьшить жесткость шпонки 4, что и достигается в предлагаемом конструктивном варианте с составной итонкой. Одна ее часть с кольцевой полкой 9 и выступом 5, входящим в канавку б в бандажном кольце 2, опирается своей торцовой поверхностью 14 со стороны, обрсцценной к краю бочки ротора, в другую часть (разрезное кольцо) 15, входящую в канавку 8 на роторе. Кольцевая полка 9, как и в варианте с цельной шпонкой, расположена в средней в радиальном направлении части составной шпонки, т.е. ниже, чем выступающая в канавку бандажного кольца часть 5 шпонки, и выше, чем размещенная в канавке ротора часть 7 кольца 15. На внутренней поверхности бандажного кольца

2 со стороны его носика 10 вьшолнена проточка 11, диаметр которой гпревышает наружный дис1метр бочки 3 ротора, по крайней мере. На величину, равную сумме удвоенной толщины кольцевой полки и удвоенной высоты выст-упа 5 итонки, входящего в канавку б в бандажном кольце 2. В образованной полости между бандажнымiкольцом 2 и цилиндрической наружной поверхностью бочки 3 ротора размещена кольцевая полка 9 составной шпонки.

При сборке ротора со шпонкой Т-образной или 2-06разной формы, не имеющей зубцов, шпонка 4 должна бытЪ отжата до упора кольцевой полки 9 в поверхность бочки 3 ротора. После посёщкинагорячо бандажного кольца шпонка 4 занимает рабочее положение, входя своей частью 5 в кольцевую канавку б. Если шпонка 4 выполнена с зубдами 12, т.о при одевании на бочку ротора бандажного кольца 2 шпонка 4 предварительно фиксируется в канавке б бандажного кольца причем бандажное кояьцо 2 со шпонкой 4 ориентируется таким образом, чтобы зубцы 12 . оказались между зубцами 13 ротора. .Когда бандажное кольцо 2 занимает рабочее пЬложенйе, шпонку 4 с зубцами 12 сдвигают в тангенциальном направлении на половину пазового деления ротора так, чтобы зубцы 12 в канавке 8 оказались напротив зубцов 13 ротора.

При сборке ротора с указанной составной шпонкой на роторе в канавке 8 предварительно устанавливают часть 15 шпонки, одевают бандажное кольцо 2 и, когда оно занимает рабочее положение, в кольцевую полость заводят другую часть шпонки, так что выступ 5 входит в канавку 6 в бандажном кольце 2. При работе турбогенератора вследствие небольшого аксиального размера канавки 8 в potope усилия от содержимого паза и собственно клина воспринимают соседние по длине с канавкой 8, части клина. Благодаря улучшению конфигурации посадочного места бандажного кольца 2 (в варианте со шпонкой 4 .Z-образной формы} Облегчается обеспечение одйой и той же величины натяга по nocafl04Hoi iy месту бандажного кольца на роторе, что улучшает распределение вихревых токов в этой зоне работе турбогенератора в несиь4метричных .режимах и повышает надежность ротора.

Преимущество предла аемого ротора по сравнению с известным состоит в том, что ширина канавки 8 на роторе уменьшена в несколько раз, так как кольцевая полка 9 вынесена а сторону большого диаметра и размещена Иад поверхностью цилиндрического

ротора. При.этом практически снимается вопрос о недопустимом местном снижении прочности пазового клииа. Деформация дна канавки 8 при ее уменьшенной ширине также исключается,

что повышает технологичность и равотоспособ ность конструкций.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого ротора по сравнению с известньм состоит в том, что

достигается повышение надёжности и технологичности одного из наиболее важных узлов ротора электрической машины.

5

Формула изобретения

1.Ротор неявнополюсиой электрической машины, в частности турбоге20 нератора, содержащий бочку с обмот- . кой возбуждения, закрепленной в лобовых частях бандажными колсьцами, консоль но посаженными на бочку ротора и фиксированными от осевого о ещеиия

25 с помощью разрезной шпонки входящей одной частью в кольцевую канавку на внутренней расточке бандажного кольца, а другой - в канавку на ро-. торе, снабженной кольцевой полкой,

3Q направле.нной- аксиально в сторону носика бандажного кольца, отличающийся тем, что, с цепью повышения Надежности, кольцевая полка расположена в средней в радиальном

«j направлении части шпонки, а на внутренней поверхности бандажного кольца со стороны его носика выполнена проточка, которой прмгшлаает наружный Диаметр бочки poTQpav по край..J ней мере, на двойную толщину колыде вой полки, причем кольцевая полка шпонки расположены между бандажным кольцом и наружной поверхностью бочки ротора.

2.Ротор по П.1, о тли ч а ю щ и и с я тем, что канавка на. роторе

в которую входит шпонка, смещена в осевом направлении по отношению к канавке на внутренней расточке бандажного кольца.

50 3. Ротор по пп. 1и2, отл ичающийся тем, что шпонка выполнена составной, так . одна ее часть с кольцевой полкой и выступом, входящим в канавку в бандажном

55 кольце, оперта своей торцовой поверхностью со стороны, обращенной к торцу бочки ротора в другую часть, входящую в канавку на роторе.

60 Источники информации,

принятые во вниманиеПри экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 146649, кл. Н 02 К 3/50, 1962.

2.Патент ФРГ 2040926, кл. Н 02 К 3/50, 1977.

10

фиг л