Ротор электрической машины

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности - к роторам крупных электрических машин, например турбогенераторов. Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, состоит в повышении надежности ротора электрической машины путем обеспечения дополнительного снижения знакопеременных напряжений в зоне посадки бандажных колец на сердечник ротора. Сущность изобретения состоит в том, что в роторе электрической машины, содержащем массивный сердечник с катушечной обмоткой, закрепленной в лобовых частях в радиальном направлении с помощью массивных металлических бандажных колец, надетых одной стороной на торцовые части сердечника, а другой стороной - на цилиндрическую поверхность центрирующих колец, поперечное сечение последних имеет Z-образную форму, при этом внутренняя поверхность центрирующих колец соединена с концевыми частями вала ротора, причем в зоне одной из упомянутых поверхностей сопряжения с валом ротора или с бандажным кольцом каждого из центрирующих колец, равномерно по окружности последних, в тангенциальном направлении выполнены два ряда прорезей, которые в упомянутых рядах расположены друг относительно друга в шахматном порядке. Причем один ряд упомянутых прорезей в упомянутых зонах может быть выполнен в центрирующем кольце, а другой ряд прорезей, например в виде вентиляционных каналов, на поверхности вала ротора, сопрягаемой с центрирующим кольцом. 2 ил.

 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к роторам крупных электрических машин, например к турбогенераторам.

Известен ротор электрической машины с обмоткой, закрепленной в лобовой части массивными металлическими бандажными кольцами, надетыми одной стороной на торцовые части сердечника ротора горячей посадкой, а другой тыльной стороной, через эластичные центрирующие кольца с тангенциальными прорезями, на концевые части вала ротора. [1]. Однако использование этого изобретения лишь уменьшает знакопеременные напряжения в зоне посадки бандажных колец на сердечник ротора, возникающие при прогибе вала ротора в процессе эксплуатации электрической машины, за счет высокой гибкости эластичных элементов в радиальном направлении. Наиболее близким аналогом-прототипом изобретения является другая известная конструкция ротора электрической машины [2] с двухпосадочным исполнением бандажного узла, в которой бандажные кольца закрепляются с тыльной стороны через центрирующие кольца, в поперечном разрезе Z-образной формы, которые выполняют функцию эластичных элементов. Однако такая форма эластичных элементов, обеспечивая хорошую податливость бандажного узла в аксиальном направлении, не обеспечивает его достаточной гибкости в радиальном направлении.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, - это повышение надежности ротора электрической машины за счет дополнительного снижения знакопеременных напряжений в зоне посадки бандажных колец на сердечник ротора, как результат использования положительных качеств двух видов эластичных элементов: центрирующих колец Z-образной формы и эластичных элементов с тангенциальными прорезями.

На Фиг.1 изображен ротор электрической машины, содержащей массивный сердечник (1) с катушечной обмоткой (2), закрепленной в лобовых частях (3) в радиальном направлении с помощью массивных металлических бандажных колец (4), надетых одной стороной на торцовые части сердечника горячей посадкой, а другой, тыльной, частью через центрирующие кольца (5) с эластичными элементами (6), на концевые части вала (7) ротора, в которых выполнены вентиляционные каналы (8). Обозначения: υ_макс. - максимальный статический прогиб вала ротора в центральной части сердечника.

На Фиг.2 приведен поперечный разрез центрирующего кольца с комбинированным эластичным элементом в виде дугообразных рессор, образованных двумя рядами сквозных прерывистых прорезей (б), расположенных тангенциально равномерно по окружности, в шахматном порядке и в центрирующем кольце, поперечное сечение которого имеет Z-образную форму (а).

Бандажный узел, являющийся наиболее нагруженным в механическом отношении узлом ротора электрической машины, удерживает лобовые части обмотки, закрепленные на вращающемся сердечнике, в радиальном направлении от действия центробежных сил за счет бандажного кольца, а в осевом направлении - от действия сил, возникающих в результате теплового расширения обмотки, с помощью центрирующего кольца.

В двухпосадочном исполнении бандажного узла, с закрепленными с обеих сторон бандажными кольцами, наиболее опасны знакопеременные напряжения, которые возникают в процессе эксплуатации электрической машины, от прогиба вала ротора в зоне посадки бандажных колец на сердечник, величина которого достигает максимального значения в срединной части ротора (υ_макс.).

Устранить или, по крайней мере, максимально снизить эти знакопеременные напряжения в зоне посадки бандажных колец на сердечник ротора - цель изобретения.

Это достигается тем, что в центрирующем кольце, поперечное сечение которого имеет Z-образную форму, в зоне одной из поверхностей сопряжения центрирующего кольца с валом ротора или бандажным кольцом выполняются дополнительные эластичные элементы в виде двух рядов прорезей, размещенных в тангенциальном направлении равномерно по окружности центрирующего кольца и расположенных друг относительно друга в шахматном порядке. При этом в центрирующем кольце можно ограничиться выполнением только одного ряда тангенциальных прорезей с тем, чтобы второй ряд расположенных в шахматном порядке прорезей был выполнен на сопрягаемой поверхности вала ротора. В этом случае в качестве второго ряда расположенных в шахматном порядке прорезей могут быть использованы, например, вентиляционные каналы в концевой части вала ротора, проходящие под центрирующим кольцом.

Источники информации

1. Авторское свидетельство, на изобретение СССР "Ротор электрической машины" №792491, 01.09.1980 г.

2. Титов В.В. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Л.: Энергия, 1959 г., с.18, рис.1-10 (б). 895 с.

Ротор электрической машины, содержащий массивный сердечник с катушечной обмоткой, закрепленной в лобовых частях в радиальном направлении с помощью массивных металлических бандажных колец, надетых одной стороной на торцовые части сердечника, а другой стороной - на цилиндрическую поверхность центрирующих колец, поперечное сечение которых имеет Z-образную форму, при этом внутренняя поверхность центрирующих колец соединена с концевыми частями вала ротора, отличающийся тем, что в зоне одной из упомянутых поверхностей сопряжения с валом ротора или с бандажным кольцом каждого из центрирующих колец равномерно по окружности последних в тангенциальном направлении выполнены два ряда прорезей, которые в упомянутых рядах расположены друг относительно друга в шахматном порядке.