Герметическая электрическая машина

 

Изобретение относится к машиностроению. Целью изобретения является повышение надежности работы электрической машины путем обеспечения работоспособности тонкостенного экрана в условиях действия на него наружного давления со стороны полости статора.Сущность изобретения: асинхронная электрическая машина содержит тонкостенный экран 1, установленный в расточке статора 2 и закрепленный по концам на корпусе 3. Благодаря тому, что металлический экран 1 приклеен на длине магнитопровода статора 4 через изолирующую стеклоткань к статору 2, а по концам приварен к корпусу статора 3, обеспечивается достижение поставленной цели. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению.

Известна электрическая машина, содержащая корпус, ротор, магнитопровод с обмоткой (статор), закрепленный на статоре герметичный экран, отделяющий полость статора от полости ротора, которая заполнена охлаждающей средой [1] Благодаря абсолютной герметичности применение таких приводов особенно целесообразно при работе с токсичными, взрывоопасными и радиоактивными средами.

Экран изготавливается из немагнитных материалов с большой пластичностью и большим омическим сопротивлением (например, нихром). Экран является основной частью конструкции герметичной электрической машины, определяющей ее надежность в эксплуатации по одному из главных требований герметичности.

Во время работы электрической машины в токопроводящем металлическом экране вращающимся магнитным потоком статора наводится электродвижущая сила. Наличие ЭДС в экране приводит к циркуляции в нем электрических токов и, следовательно, к потерям мощности. Величина этих потерь находится в прямой зависимости от толщины экрана. Стремление иметь высокий КПД электрической машины приводит к уменьшению толщины экрана, которая составляет обычно 0,4-0,5 мм.

Недостатком такой конструкции является то, что во избежание продавливания тонкостенного экрана в сторону роторной полости электрической машины эксплуатация последней при избыточном давлении среды со стороны статорной полости не допускается.

Кроме того, необходимо учесть, что благодаря экрану зазор между статором и ротором фактически увеличивается на его толщину, что ухудшает характеристики электрической машины.

Известна электрическая машина, содержащая экран, состоящий из чередующихся в поперечном и осевом направлениях магнитных и немагнитных участков (а. с. СССР, N 1145415, кл. Н 02 К 5/12, 1983; N 565350, кл. Н 02 К 5/12, 1973; N 229665, кл. Н 02 К 1/08, 1968).

Элементы экрана выполняются из немагнитного материала, например, из порошка стали типа 12Х18Н10Т, и магнитопроводящего материала, например, из порошка электротехнической стали, которые спекаются методом горячего динамического прессования.

Элементы экрана могут быть выполнены и из других разнородных материалов, например, немагнитные элементы из пластмассы, керамики и т.п. в зависимости от требующейся стойкости к рабочей среде, и герметично соединяться с магнитопроводящими путем прессования, склеивания, пайки и т.д.

Увеличение толщины подобного экрана практически не увеличивает воздушный зазор между статором и ротором, и поэтому он может быть выполнен любой необходимой толщины.

Недостатком такой конструкции является то, что прочность и надежность таких экранов значительно ниже, чем у сплошных гильз, особенно при воздействии на экран наружного давления со стороны полости статора. Следует также иметь в виду, что изготовление экранов подобной конструкции вызывает значительные сложности.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы электрической машины путем обеспечения работоспособности тонкостенного экрана в условиях действия на него наружного давления со стороны полости статора.

Эта цель достигается тем, что в герметичной электрической машине, содержащей тонкостенный экран, установленный в расточке статора и закрепленный по концам на корпусе, последний приклеен на длине магнитопровода статора через изолирующую стеклоткань к статору, а на неприклеенных концах экрана выполнены гофры, входящие в соответствующие впадины корпуса.

При приклеивании экрана к статору во внутренней полости экрана создается давление, которое вызывает в нем напряжения выше предела текучести материала экрана и создает определенное усилие прижатия, необходимое для склеивания.

Таким образом, после приклеивания экрана устраняется монтажный зазор между экраном и расточкой статора, а экран оказывается в условиях, подобных свободно натянутой струне, что значительно уменьшает напряжения, возникающие в экране при работе электрической машины.

В связи с высокой удельной тепловой нагрузкой и малой тепловой инерцией экрана при работе электрической машины может возникнуть значительная разность тепловых расширений экрана и статора. При таком состоянии появляются осевые силы, сжимающие экран, что может привести к недопустимому короблению поверхности экрана и возникновению значительных сдвиговых напряжений в клеевом соединении.

По этой причине экран приклеивается к статору только на длине магнитопровода статора, а для компенсации тепловых деформаций корпуса и экрана на неприклеенных концах экрана выполнены гофры, входящие в соответствующие впадины корпуса. Устойчивость экрана при воздействии на него наружного давления со стороны полости статора на длине магнитопровода обеспечивается клеевым соединением, а на неприклеенных участках экрана гофрами.

Авторы не обнаружили технических решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими предлагаемое решение от прототипа как наиболее близкую к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту.

На фиг.1 схематично изображена электрическая машина, общий вид; на фиг.2 выносной элемент I на фиг.1.

Асинхронная электрическая машина трехфазного переменного тока содержит тонкостенный экран 1, установленный в расточке статора 2 и закрепленный по концам на корпусе 3. Металлический экран 1 приклеен на длине магнитопровода статора 4 через изолирующую стеклоткань к статору 2, а по концам приварен к корпусу статора 3. На неприклеенных концах L экрана 1 выполнены гофры 5, входящие в соответствующие впадины корпуса 3.

Экран 1 герметически разделяет полости 6 статора и 7 ротора. Статор "сухой" и может находиться под атмосферным или избыточным давлением воздуха или инертного газа.

Ротор 8 вращается в рабочей жидкости (воде), опираясь на подшипники 9, 10, выполненные из специальных антифрикционных материалов и смазываемые и охлаждаемые той же жидкостью (водой).

При работе электрической машины в условиях превышения давления среды в полости 6 статора над давлением среды в полости 7 ротора, т.е. во внутренней полости экрана 1, устойчивость экрана обеспечивается за счет приклеивания его в средней части на длине магнитопровода статора 4 к расточке статора 2 и формирования на неприклеиваемых концах экрана гофр 5, увеличивающих жесткость экрана в радиальном направлении.

Гофры 5 выполняют одновременно роль компенсаторов осевых деформаций, возникающих из-за разности температурных расширений корпуса 3 и экрана 1.

В процессе приклеивания тонкостенного экрана 1 к расточке статора 2 происходит устранение монтажного зазора между экраном и расточкой статора под воздействием давления среды, действующего на экран со стороны роторной полости и создающего необходимое для приклеивания усилие прижатия; экран находится и работает в условиях, подобных свободно натянутой струне, что значительно уменьшает напряжения, возникающие в экране.

Предложенная конструкция электрической машины позволяет повысить надежность работы электрической машины путем обеспечения работоспособности тонкостенного экрана в условиях действия на него наружного давления со стороны полости статора.

Кроме того, необходимо отметить, что благодаря приклеиванию экрана 1 к расточке статора 2, повышается устойчивость экрана 1 и появляется возможность выполнения его минимальной толщины, что в свою очередь улучшает электрические характеристики машины, в частности, увеличивает КПД.

Формула изобретения

ГЕРМЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая гофрированный тонкостенный металлический экран, установленный в соответствующие канавки в расточке статора и закрепленный по концам, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе электрической машины в условиях действия на экран наружного давления со стороны полости статора, экран приклеен по длине магнитопровода статора через изолирующую стеклоткань к статору, а гофры выполнены на неприклеенных концах экрана и входят в соответствующие впадины корпуса электрической машины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2