Статор электрической машины переменного тока

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В о

О

О

О

СO

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738570/07 (22) 31.07.89 (46) 07,11.91. Бюл. ¹ 41 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) А.И,Титко и С,С.Кушнир (53) 621.313,713 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 4026169, кл. Н 02 К 3/42, 1987.

Поляк Н.А,. Современные крупные двухполюсные турбогенераторы. — Энергия, 1972, с.13.

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 нажим н ых пал ьцев.

Известен статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный сердечник с пазами, выполненными. Ж 1690084 А1 (si)s Н 02 К 1/06, 1/12, 3/42, 1/20 (54) CTATOP ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) 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 s торцовой части сердечника имеют переменную по длине ширину, обеспечивается достижение поставленной цели. 4 з.п,ф-лы, 3 ил. 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 на1690084 расточке, что приводит к выравниванию и: 30 снижению величины потока. При этом улучшаются механическая прочность и надеж35

55 дежность и повышает трудоемкость изготовления статора.

Цель изобретения — повышение надежности 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 ность-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 паза 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.3 — вид 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, установленных 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.

5 .10

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 предохранения 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 вентиляционные каналы, Статор работает следующим образом, Обмотками ротора (не показаны) и статора создается суммарный радиальный рабочий магнитный поток, Часть этого потока 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 торцах 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 стержнем велико, поэтому магнитный поток рассеяния отклоняется в радиальном направлении от расточки и перераспределяется в область спинки сердечника. Это приводит к уменьшению осевой составляющей 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 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.

Уменьшение осевой составляющей электромагнитного поля рассеяния в зубцовой зоне торца сердечника статора приводит к снижению электромагнитных потерь тепловых и механических нагрузок в листах сердечника, Это повышает нагрузочную способность и надежность электрической машины.

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

1б90084 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 5 действуют электромагнитные силы периодического характера, которые приводят к колебаниям стержней, В предлагаемой конструкции свободное плечо стержня между закрепленной его областью в пазу с нор- 10 мальной шириной и местом крепления лобовой части увеличено. Возможность колебаний стержня устраняют специальными клиньями 7, повторяющими форму паза, вставленными между торцами и стержнями 15 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- 20 ет охлаждающий газ и охлаждает сердечник статора и стержни обмотки, Снижение механических колебаний и улучшение температурного режима в зубцовой зоне позволяет повысить нагрузочную 25 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 30 нажимных пальцах, увеличить нагруэочную способность электрической машины в режи. мах с потреблением реактивной мощности, что позволяет повысить использование машины в режимах с переменными графиками 35 нагрузок, повысить надежность электрической машины за счет снижения температурной нагрузки изоляции в области дна паза, повысить надежность электрической машины эа 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 нагруэочной 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, о т л и ч а юшийся тем, что в пазах между стержнем и сердечником установлены дополнительные клинья.

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

1690084

Составитель А. Титко

Техред М,Моргентал

Редактор Н. Тупица

Корректор М. Демчик

Производственно-издатеакскии комбинат (Татент", г. ужгород, уп.Гагарина, 101

Заказ 3821 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5