Электрическая машина

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

2O7I49

Сома Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от №

Кл. 21d, 50

21 d>, 51

Заявлено 07.111.1964 (№ 885825/24-7) с присоединением заявки ¹

МПК Н 02k

Н 02k

УДК 621.313.3.043.3 (088.8) Приоритет

Опубликовано 08.Х11.1967. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 22.11.1968

Комитет па делам иаобретеиий и открытий ори Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Иностранец

Кристиан Даал Мадсен (Швеция) Иностранная фирма «Альменна Свенска Электриска Актиеболагет» (Швеция) Заявитель

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Электрические машины, в которых обмотка якоря расположена на роторе, представляющем собой конструкцию беспазового бара банного якоря, были известны еще в конце Х1Хв.

На смену им пришли машины, в которых якорная обмотка располагалась в аксиальных обмоточных пазах. Эта конструкция явилась новой ступенью развития по сравнению с беспазовым якорем и получила преимущесгвенное распространение и до настоящего времени. Сра внительно небольшой действующий воздушный зазор в пазовой конструкции позволил значительно уменьшить размеры системы возбуждения. Вместе с тем применение якоря с пазами решает проблему получения надежной механической передачи силы между железным сердечником якоря и размещенными на нем активными проводниками.

В последнее время было обнаружено, что некоторые специальные машины могут быть с успехом выполнены с беспазовым якорем.

Так, например, в турбогенераторах обычной конструкции обмотка якоря может быть целиком уложена на окружающем ротор и закрепленном на статоре полом цилиндре, выполненном из изоляционного материала. Полый цилиндр удерживается на статоре с помощью аксиальных пазов, не являющихся, однако, в обычном понимании пазами обмотки.

Такие малины предназначены для тех случаев, когда для обеспечения стабильности необходимы машины с очень большим воздушным зазором.

Известен сервомотор постоянного тока, ротор которого выполнен в виде беопазового барабанного якоря. Так как упомянутый двигатель рассчитан на мощность менее 60 квт и выполнен с большим отношением длины якоря к его диаметру, то центробежные силы, дейст10 вующие на обмотку, невелики. Обмотка якоря вместе с изоляцией и крепящими элементами заливается на сердечнике эпоксидной смолой, образуя монолитный пакет, обеспечивающий достаточную механическую связь между об15 моткой и сердечником якоря.

Однако эта конструкция пр именима только для небыстроходных машин с относительно небольшим диаметром якоря. Необходимым условием для применения беспазового ротора

20 в качестве якоря и при больших мощностях и большой скорости является достаточно прочная механическая связь между обмоткой и цапфами вала.

Предметом изобретения является электри25 ческая машина, например, синхронный генератор, рассчитанный на мощность свыше

100 квт, с обмоткой возбуждения на статоре и с якорной обмоткой на беспазовом цилиндрическом роторе, закрепленной посредством бан30 дажа, выполненного в виде полого цилиндра

207149

65 из немагнитного материала с высоким удельным сопротивлением. Для увеличения механической связи обмотки с валом, бандаж жестко соединен с цапфами вала посредством элементов, аксиально расположенных вне зоны лобовых частей обмотки. Таким образом, бандаж служит не только для удержания обмотки от перемещения под воздействием центробежных сил, но и передает полностью или частично вращающий момент на вал машины.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез предлагаемой машины; на фиг. 2 — ее общий вид с частичным разрезом по оси; на фиг. 3 и

4 — вариант выполнения машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения.

Статор 1 машины снабжен двухполюсным индуктором 2, обмотка которого состоит из седлообразной катушки 8 для каждого полюса. Катушки окружены оболочками 4, предназначенными для подачи в них охлаждающего агента. Железный сердечник 5 ротора 6 не имеет пазов в площади воздушного зазора, выполнен из листового материала и снабжен центральным осевым каналом для циркуляции охлаждающего агента. Сердечник не имеет непосредственного соединения с цапфами 7 и

8 вала ротора, каждая из которых укреплена в подшипниках 9 и 10 статора.

Обмотка якоря Il машины расположена на роторе в виде трехфазной обмотки, соединенной звездой. Штрих-пунктирными линиями FF на фиг. 1 отмечен сектор, заключающий в себе одну половину активных проводников одной из трехфазных обмоток ротора. Другая, не показанная на чертеже, половина расположена диаметрально противоположно. Активные проводники в фазной обмотке располагаются радиальными слоями, изолированными между собой посредством промежуточного изоляционного слоя 12. Все проводники в слое размещены по периферии сердечника рядом друг с другом, а радиальноидущие слои образуют части обмотки, следующие друг за другом в такой же последовательности, как в схеме обмотки. Благодаря этому нейтральная точка трехфазной обмотки находится в самом верхнем слое. Обмотка намотана на сердечник ротора таким образом, что концы катушек вне сердечника якоря образуют расположенные в осевом направлении слои толщиной, равной толщине проводника, причем под толщиной проводника принят его диаметр вместе с изоляцией. Слои изолированы друг от друга изоляционными шайбами 18, помещенными в радиальной плоскости.

Цилиндр 14 вы полнен из стеклопластика и содержит предварительно напряженные, в основном проходящие по периферии стеклянные волокна. Действующая на волокна сила предварительного напряжения больше ценгробежных сил, действию которых могли бы подвергаться .волокна. Предварительное напряжение способствует механической связи между цилиндром и фланцами 15 и lб. Кроме того, механическая связь между цилиндром и фланца5

50 ми усилена посредством охватьввающих фланцы стальных колец 17 и 18, насаженных в горячем состоянии на цилиндр 14. Последний на внешней стороне снабжен не показанным на чертеже проводящим слоем с высоким удельным сопротивлением электрически соединенHbIM с фланцами.

Обмотка ротора пропитана;под вакуумом пластичеакой массой, что создает жесткое соединение между проводниками, а также между проводниками и изоляционным слоем. Каждая из концевых точек фазы обмотки соединена с контактным кольцом 19 посредством помещенного внутри вала изолирующего проводника

20. Контактные кольца помещены на выполненном из изоляционного материала удлинения 21 вала,ротора.

В машинах, имеющих сверхпроводящюю оомотку возбуждения на статоре, предложенная конструкция ротора является особенно целесообра зной, так как силы, действующие между цапфами вала и обмо.пкой ротора, становятся в этом случае особенно большими. Такая машина предста.влена на фиг. 3 и 4.

Статор снабжен сверхпроводящей обмоткой возбуждения 22. Ротор 28 в основном выполнен таким же образом, как и в описанной выше машине, только вместо цилиндра с отдельно изготовленными фланцами и цапфами вала применен корпус, изготовленный в виде цельной конструкции из эпоксидной смолы, армированной слоистым стеклянным волокном.

Данное изобретение допускает несколько возможных вариантов выполнения. В частности, цилиндр 14 может быть выполнен целиком из немагнитното сплава с высоким электрическим удельным сопротивлением или из пластической массы, армированной слоистым стекловолокном. Цилиндр может быть изготовлен и из немагнитного провода, например, изолированного провода из нержавеющей стали, или из стекловолокна, навитого в один или несколько слоев вокруг обмотки по винтовой линии, При этом каждый слой провода может иметь направление навивки, обратной предыдущему, а концы проводов закрепляются нажимными поверхностями фланцев. Оптимальный угол навивки определяется в зависимости от длины, диаметра, скорости вращения и т. д.

Предмет изобретения

1. Электрическая машина, например, синхронный генератор, с обмоткой возбуждения на статоре и с якорной обмоткой на беспазовом цилиндричеаком роторе, закрепленной посредством бандажа, выполненного в виде полого цилиндра из немагнитного материала с (высоким удельным электрическим сопроти влением, отличающийся тем, что, с целью увеличения механического сцепления обмотки с валом, указанный бандаж жестко соединен посредством расположенных аксиально вне зоны

207149

5 лобовых частей элементов с цапфами вала.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что элементы, связывающие бандаж с ца пфами вала, выполнены в виде металлических фланцев, связанных с бандажом, и стальных колец, охватывающих указанный бандаж в месте стыков с фланцами и .проваренных к фланцу, 3. Машина по пп. 1 и, 2, отличающаяся тем, что якорная обмотка выполнена многофазной, 1причем каждая фаза обмотки образована рядом витков, уложенных, по крайней мере, в один слой, стороны которых расположены по окружности ротора под углом 180, и изолирована от смежных фаз продольными изоляционными перемычками.

4. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся гем, что бандаж выполнен из пластмассы, армированной предварительно напряженным стекловолокном.

5 5. Машина по пп. 1, 2 и 4, отличающаяс:t тем, что бандаж выполнен из одного или нескольких слоев нема гнитной проволоки, навитой вокруг обмотки по винтовой линии, причем каждый слой имеет направление навивки, 10 обратное предыдущему, а концы проволоки закреплены нажимными поверхностями фланцев.

6. Машина по пп. 1, 2, 3 и 5, отличающаяся тем, что в качестве немагнитной проволоки

15 применен изолированный провод из нержавеющей стали.

207149

Составитель Г. Бокман

Редактор Л. Л. Кречетова Техред А. А. Камышникова Корректоры: Л. В. Наделяева и В. Г. Ионова

Заказ 4697/12 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, и р. Сапунова, 2