Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором



Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором
Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором
Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором
Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором
Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором
Электрическая машина с одним ротором и одним статором и устройством контроля воздушного зазора между ротором и статором

 


Владельцы патента RU 2543971:

АЛЬСТОМ Риньюэбл Текнолоджиз (FR)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к асинхронным или синхронным электрическим машинам (10) с диапазоном мощности в несколько МВА, и предназначено для обнаружения критических изменений геометрии воздушного зазора. Электрическая машина содержит выполненный с возможностью вращения вокруг оси (18) ротор (19) с пакетом листов ротора (12), который концентрично окружен пакетом листов статора (14) и отделен от него посредством кольцевого воздушного зазора (21). Для обеспечения безаварийной работы предусмотрены проходящие в осевом направлении сквозь воздушный зазор средства (23) контроля воздушного зазора (21), с помощью которых обнаруживают изменение геометрии ротора и/или проникновение примесей в воздушный зазор (21). 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области электрических машин. Изобретение относится к электрической машине в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения.

Асинхронные электрические машины двойного питания в диапазоне мощности от 20 МВА до 500 МВА могут применяться для выработки энергии с переменной частотой вращения ротора. Данные машины отличаются распределенной трехфазной обмоткой на роторе. Обмотка ротора состоит из отдельных стержней, которые уложены в пакете листов ротора в пазы. В лобовой части обмотки отдельные стержни соединяются в обмотку. Стержневые соединения равномерно распределены по окружности. В результате вращения ротора лобовые части обмоток подвержены воздействию центробежных сил, от которых они должны быть механически защищены посредством систем укладки лобовой части обмотки. Принципиально сегодня известны три вида систем укладки лобовой части обмоток:

1. Соединение посредством стального стакана, как это выполнено в турбогенераторах.

2. Закрепление, при котором вся лобовая часть обмотки обматывается стальным кабелем, проволокой или пластиковой пленкой.

3. Фиксация посредством болтов, винтов или U-образных скоб.

На фиг.1 в разрезе в упрощенном виде представлена подобная асинхронная электрическая машина 10. Она содержит вращающийся вокруг оси 18 ротор 19, который концентрично окружен статором с пакетом листов статора 14 с соответствующей обмоткой статора и лобовой частью обмотки статора 17. Ротор 19 содержит центральный пакет 11, который на концах переходит в вал 11'. Центральный пакет 11 окружен пакетом листов ротора 12, в котором проходит обмотка ротора 13. На одном из валов 11' расположены контактные кольца 15, которые обеспечивают подачу электричества на обмотку ротора 13. Между пакетом листов ротора 12 и пакетом листов статора 14 предусмотрен цилиндрический воздушный зазор 21, который проходит в осевом направлении сквозь машину.

Воздушный зазор может иметь на разных этапах работы в зависимости от температуры, числа оборотов и других изменяющихся параметров разную геометрию. Эти изменения не существенно влияют на работу машины. Однако может случиться, что недопустимым способом необратимо меняется геометрия ротора или что в воздушный зазор попадают примеси. Для предотвращения вытекающих отсюда неполадок в работе и для проведения заблаговременного осмотра машины существует необходимость своевременно обнаруживать такие изменения в воздушном зазоре.

Поэтому задачей изобретения является усовершенствование упомянутого вначале вида электрической машины таким образом, чтобы своевременно обнаруживать критические изменения геометрии воздушного зазора.

Задача решена посредством технического решения, охарактеризованного признаками п.1 формулы изобретения. Характерным для решения в соответствии с изобретением является то, что предусмотрены проходящие в осевом направлении сквозь воздушный зазор средства контроля воздушного зазора, с помощью которых можно обнаружить изменение геометрии ротора и/или проникновение примесей в воздушный зазор.

Предпочтительным является то, что средства контроля содержат проходящую в осевом направлении сквозь воздушный зазор линию контроля.

Предпочтительно линия контроля проходит параллельно осям.

Линия контроля сформирована, по меньшей мере, посредством одной натянутой проволоки.

В частности, в данном случае предусмотрены средства контроля механического напряжения проволоки.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения линия контроля сформирована, по меньшей мере, посредством одного светового луча.

В частности, в данном случае предусмотрены средства для контроля непрерывности светового луча.

Для достижения лучшего разрешения предпочтительно, если несколько параллельных световых лучей через толщину воздушного зазора отдельно образуют линию контроля.

По меньшей мере, одна проволока может быть закреплена посредством подвесов на роторе.

Однако, по меньшей мере, одна проволока может быть закреплена и посредством подвесов на статоре.

Соответствующим способом, по меньшей мере, один световой луч может быть соединен с ротором без возможности поворота.

Однако, по меньшей мере, один световой луч может быть выполнен неподвижным.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - разрез асинхронной электрической машины с обмоткой статора и ротора и воздушным зазором между ротором и статором в соответствии с уровнем техники;

фиг.2 - асинхронная машина по фиг.1 с закрепленной на стороне ротора линией контроля в соответствии с первым примером выполнения изобретения;

фиг.3 - аналогичная фиг.2 компоновка синхронной машины с закрепленной на стороне ротора линией контроля в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения изобретения;

фиг.4 - асинхронная машина по фиг.1 с закрепленной на стороне статора линией контроля в соответствии с третьим предпочтительным вариантом выполнения изобретения;

фиг.5 - аналогичная фиг.4 компоновка синхронной машины с закрепленной на стороне статора линией контроля в соответствии с четвертым предпочтительным вариантом выполнения изобретения; и

фиг.6 - аналогичная фиг.4 компоновка асинхронной машины с образованной несколькими световыми лучами, закрепленной на стороне статора оптической линией контроля с более высоким пространственным разрешением.

Основная идея настоящего изобретения заключается в том, чтобы с помощью линии контроля в виде натянутой проволоки или оптических средств (лазера) заблаговременно обнаруживать проникновение примесей в воздушный зазор или изменение геометрии ротора. Генерируемый соответствующим устройством контроля сигнал может использоваться с целью защиты или только контроля. При этом различают установленную на роторе без возможности поворота систему, которая служит для контроля статора, и закрепляемую на статоре систему, которая служит для контроля ротора. Однако подобная система может применяться предпочтительно не только в асинхронных машинах, но и в обычных синхронных машинах.

На фиг.2 и 3 показан первый предпочтительный вариант выполнения системы контроля в соответствии с изобретением для асинхронной машины согласно фиг.1 (фиг.2) и для синхронной машины (фиг.3), причем ось машины в отличие от фиг.1 представлена здесь в вертикальном положении. В обоих случаях линия контроля 23 проведена параллельно оси сквозь воздушный зазор 21 между пакетом листов ротора 12 и пакетом листов статора 14. Как уже было упомянуто, линия контроля 23 может образовываться находящейся под механическим напряжением проволокой или световым лучом, который проходит между соответствующим оптическим передатчиком и приемником и который ослабляется или полностью прерывается, если в воздушном зазоре на световой луч влияют примеси или изменения геометрии.

Пример выполнения изобретения по фиг.2 исходит из линии контроля в виде проволоки 23. Состоящая из подходящего материала (перлон, кевлар, алюминий и т.д.) проволока монтируется с помощью подвесов 22 таким образом на роторе 12, что в воздушном зазоре 21 она проходит параллельно оси машины 18. При этом опоры могут быть закреплены на ободе ротора или размещаться непосредственно на торцевых полюсных пластинах. Механическое напряжение в проволоке контролируется. К тому же на подвесе 22 или на самой проволоке (представлено пунктирной линией) расположен датчик механического напряжения 26, который измеряет механическое напряжение в проволоке и передает соответствующие сигналы в блок предварительной обработки данных 27.

На фиг.3 показано аналогичное расположение для синхронной машины 20 с пакетом листов статора 12' и подвесом 22'. Для упрощения представления средства контроля 26, 27 здесь опущены.

Вместо проволоки здесь также может использоваться оптическая система, например лазер и соответствующий приемник. Оптика работает как фотоячейка.

Если на статоре расшатываются детали (например, распорные перемычки вентиляционных панелей) или существенно изменяется геометрия статора, то вращающаяся с ротором проволока соприкасается и соответственно разламывается вращающаяся с ротором фотоячейка.

Два других варианта выполнения изобретения, которые соответствуют фиг.2 и 3, представлены на фиг.4 и 5. В данном случае проволока или фотоячейка (линия контроля 23) закрепляется на статоре. При этом необходимые для этого подвесы 24 или 24' могут размещаться непосредственно на нажимных пальцах, на воздушной обшивке или же (не показан) в корпусе статора. Принцип действия соответствует принципу работы установленной на роторе системы контроля на фиг.2 или 3. Если на роторе расшатываются детали или значительно изменяется геометрия ротора, то проволока соприкасается и соответственно разламывается фотоячейка.

У синхронных машин 20 (фиг.5) описанная система контроля может фиксировать изменение геометрии ротора, например изменение радиального положения полюса, неодинаковое удлинение обода ротора, а также и деформации межполюсных соединений возбудителей и демпферной обмотки.

У асинхронной электрической машины двойного питания (фиг.4) помимо круглости пакета листов ротора, в частности, может контролироваться устройство укладки лобовой части обмотки.

Во всех описанных случаях согласно фиг.6 фотоячейку в форме луча можно заменить на несколько параллельно проходящих световых лучей 23а, 23b и 23с с соответствующим оптическим передатчиком/приемником 25. В данном случае изменение геометрии воздушного зазора и/или нежелательное проникновение примесей может фиксироваться ступенчато. Это может использоваться, например, на первом этапе только для включения сигнализации, и если ситуация обостряется - для остановки машины в соответствии с аварийным случаем. Если сигналы установленной в соответствии с фиг.6 на статоре системы синхронизируются с сигналом датчика вращения, то обработка данных допускает учет радиального положения каждого отдельного полюса. Дополнительно может контролироваться удлинение ротора при разных режимах работы (холостой ход, полная нагрузка, …).

1. Электрическая машина (10, 20) с диапазоном мощности в несколько МВА, в частности асинхронная или синхронная машина, содержащая выполненный с возможностью вращения вокруг оси (18) ротор (19) с пакетом листов ротора (12, 12'), который концентрично окружен пакетом листов статора (14) и отделен от него посредством кольцевого воздушного зазора (21), отличающаяся тем, что содержит проходящие в осевом направлении сквозь воздушный зазор средства (23; 23 a, b, c) контроля воздушного зазора (21), предназначенные для обнаружения изменения геометрии ротора и/или проникновения примесей в воздушный зазор (21), причем линия (23) контроля сформирована, по меньшей мере, посредством одной натянутой проволоки.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что средства контроля содержат проходящую в осевом направлении сквозь воздушный зазор (21) линию (23) контроля.

3. Электрическая машина по п.2, отличающаяся тем, что линия (23) контроля проходит параллельно осям.

4. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средства (26, 27) контроля механического напряжения проволоки.

5. Электрическая машина по п.3, отличающаяся тем, что линия (23) контроля сформирована, по меньшей мере, посредством одного светового луча (23 a, b, с).

6. Электрическая машина по п.5, отличающаяся тем, что она содержит средства (25) контроля непрерывности светового луча (23 a, b, c).

7. Электрическая машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что множество параллельных световых лучей через толщину воздушного зазора (21) отдельно образуют линию (23) контроля.

8. Электрическая машина по п.1 или 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна проволока закреплена посредством подвесов (22, 22') на роторе (19).

9. Электрическая машина по п.1 или 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна проволока закреплена посредством подвесов (24, 24') на статоре.

10. Электрическая машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один световой луч (23 a, b, c) соединен с ротором (19) с фиксацией от поворота.

11. Электрическая машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один световой луч (23 a, b, c) сформирован неподвижным.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам и предназначено для контроля теплового состояния обмоток электродвигателей постоянного тока в процессе их эксплуатации в целях защиты от аварийных режимов, в том числе и на железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к сенсорному устройству для монтирования на вал электрической машины с регистрирующим устройством для регистрации тока подшипника электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вращающихся электрических машинах. Техническим результатом является повышение технологичности электрической машины.

Изобретение относится к области электрических машин Качество заземления электрической машины должно контролироваться более эффективно. Поэтому предложена электрическая машина, содержащая статор (1), ротор (2), вал (3), на котором закреплен ротор (2), и устройство (5) заземления для заземления вала (3), которая дополнительно содержит измерительное устройство (6) для измерения тока заземления устройства (5) заземления и для обеспечения соответствующего измеренного значения.

Изобретение относится к вращающимся механизмам, а более конкретно к установкам для мониторинга вибраций обмотки статора. Установка для мониторинга вибрации обмотки статора вращающегося электрического механизма (100) содержит по меньшей мере один датчик (102), содержащий по меньшей мере одну токопроводящую сенсорную антенну (122), нанесенную на лицевую сторону по меньшей мере одного слоя подложки печатной платы и обращенную к обмотке статора, а также непроводящий экран (126), установленный на обратной стороне указанной подложки (124) и обращенный в сторону от обмотки статора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вращающихся электрических машинах. Техническим результатом является повышение технологичности.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. В предлагаемом электродвигателе с редуктором в монтажном узле (26d) держателей щеток корпуса редуктора (26) поочередно расположены две плоские поверхности (19b) и две изогнутые поверхности (26b) таким образом, чтобы они образовывали эллипс.

Изобретение относится к области электротехники и касается вращающихся электрических машин, в частности электрических двигателей со встроенной электронной схемой управления.

Изобретение касается способа эксплуатации и системы, снабженной электрической машиной, которая включает в себя статор (4) и ротор (1), а также инфракрасным температурным сенсором, при этом поле детекции инфракрасного температурного сенсора ориентировано по поверхности корпуса ротора.

Изобретение относится к силовому узлу для электрической системы рулевого управления, к способу сборки такого силового узла и к стыковочному устройству для силового узла.

Изобретение относится к способу контроля функционирования вращающейся электрической машины, в частности асинхронной машины двойного питания с диапазоном мощности 20-500 МВА. Техническим результатом является обеспечение надежного контроля изоляции стяжных болтов непрерывно во время работы вращающейся электрической машины. Предложен способ контроля функционирования вращающейся электрической машины, которая содержит: ротор, вращающийся вокруг оси и концентрично окруженный статором; ротор и статор содержат многослойный элемент ротора и многослойный элемент статора соответственно, собранные из уложенных слоями листов и спрессованные в осевом направлении с образованием слоистого материала и сжатые с помощью электрически изолированных стяжных болтов, проходящих через многослойный элемент ротора и многослойный элемент статора в осевом направлении и изолированных относительно многослойных элементов, причем на каждый из стяжных болтов подают заданный потенциал относительно соответствующего многослойного элемента с помощью источника напряжения и измеряют и оценивают протекание тока через источник напряжения и/или через соответствующий стяжной болт. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах. Технический результат -обеспечение улучшенной оценки токов подшипников. В способе и устройстве для измерения токов в подшипнике реализовано измерение токов подшипников без соприкосновения. Измерение напряжения без соприкосновения осуществляется с помощью последовательной схемы из конденсаторов. Таким образом, напряжение подшипника можно особенно хорошо измерять также в диапазоне высоких частот. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение относится к технологической машине с приводным электродвигателем, в частности к ручной машине. Технический результат заключается в упрощении конструкции. Технологическая машина, в частности ручная машина (1), содержит приводной электродвигатель (3), блок (4) электроники для управления приводным электродвигателем (3), контактный модуль (5), соединенный с блоком (4) электроники посредством кабелей (7), и соединенный с контактным модулем (5) выключатель (6) для включения/выключения приводного электродвигателя (3). При этом приводной электродвигатель (3) электрически соединен исключительно с контактным модулем (5) посредством кабелей (8). Контактный модуль (5) содержит дополнительные электронные компоненты, выполняющие дополнительные электрические или электронные функции. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электродвигателю для привода механизма стеклоочистителя. Технический результат - увеличении срока службы электродвигателя, повышение точности управления ведущим валом. Электродвигатель стеклоочистителя включает в себя ведущий вал, редуктор, предназначенный для уменьшения частоты вращения ведущего вала, и блок контроллера. Редуктор содержит корпус, первую шестерню, установленную с одного конца ведущего вала, вторую шестерню с соосным ей выходным валом, находящуюся в зацеплении с первой шестерней и образующую совместно с первой шестерней указанный редуктор. Электродвигатель стеклоочистителя включает в себя также блок контроллера, содержащий магнит датчика, закрепленный на другом конце ведущего вала, плату управления, обращенную к другому концу ведущего вала в его осевом направлении, датчик вращения, установленный на участке, обращенном к магниту датчика платы управления, для определения вращения ведущего вала и обмотку, имеющую один конец, электрически соединенный с платой управления и генерирующий электромагнитную силу для вращения ведущего вала посредством подачи тока возбуждения от платы управления. Корпус электродвигателя имеет цилиндрическую форму. Корпус платы управления установлен на концевом участке корпуса электродвигателя. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к монтажу электрических силовых установок, в частности к конструктивному сопряжению электрических двигателей с электрическими элементами. Объединенный силовой электрический блок, установленный на электрическом транспортном средстве, содержит первый силовой электрический блок, второй силовой электрический блок, канал, сапун, второй канал и охлаждающее устройство. Второй силовой электрический блок размещен поверх первого силового электрического блока в вертикальном направлении. Первый канал соединяет первый и второй силовые электрические блоки так, чтобы протекал воздух. Сапун, предусмотренный во втором силовом электрическом блоке, обеспечивает сообщение внутренней и внешней сторон блока. Третий силовой электрический блок размещен под первым силовым электрическим блоком в вертикальном направлении. Второй канал соединяет первый и третий блоки так, чтобы протекал воздух. Охлаждающее устройство размещено между первым и вторым каналом. Технический результат заключается в предотвращении попадания воды в силовой электрический блок. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к забойным бескомпрессорным двигателям для вращения буровых долот. Технический результат - обеспечение возможности контроля и/или управления работой забойного бескомпрессорного двигателя. Система бурения, предназначенная для бурения буровой скважины, включает забойный бескомпрессорный двигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения внутри статора, буровое долото, соединенное с забойным бескомпрессорным двигателем и выполненное с возможностью передачи вращения ротора на буровое долото для его вращения в буровой скважине, и процессор. Ротор двигателя включает по меньшей мере один источник магнитного поля или детектор магнитного поля, а статор включает по меньшей мере один источник магнитного поля, если ротор включает детектор магнитного поля или включает по меньшей мере один детектор магнитного поля, если ротор включает источник магнитного поля. Процессор выполнен с возможностью управления забойным бескомпрессорным двигателем с использованием измерений, сгенерированных посредством по меньшей мере одного источника магнитного поля и по меньшей мере одного детектора магнитного поля. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Настоящее изобретение относится к электрической машине вращательного действия и ее компоновке. Технический результат - повышение надёжности. Электрическая машина вращательного действия включает электронный модуль, содержащий печатную плату, множество SMD электронных питающих компонентов и множество SMD электронных сигнальных компонентов, множество РТН электронных компонентов. SMD электронные питающие компоненты, SMD электронные сигнальные компоненты и PTH электронные компоненты размещены на первой стороне печатной платы. При этом электронный модуль содержит множество токопроводящих дорожек, имеющих множество контактов для установки PTH электронных компонентов, размещаемых на второй стороне печатной платы, противоположной первой стороне. Указанное множество токопроводящих дорожек образует множество электрических соединений между SMD электронными компонентами и PTH электронными компонентами. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх