статор электрической машины

Формула изобретения

1. СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий корпус, в котором закреплен сердечник, состоящий из пакетов, в пазах которого уложена и закреплена клиньями обмотка статора и которые аксиально скреплены нажимными элементами, стяжными шпильками и гайками с шайбами, а по периферии нажимных элементов размещены упругие элементы в виде пружин, опирающиеся на крайние полки корпуса, отличающийся тем, что клинья обмотки статора выполнены цельнометаллическими, изолированными от сердечника диэлектриком, нанесенным на боковые грани, а оба конца каждого клина выполнены с цилиндрической резьбой, выступающей за нажимные пальцы, и на каждый конец клина надета накладка, опирающаяся на прилежащие к пазу нажимные пальцы и закрепленная с помощью шайбы и навинченной гайки, причем под шайбы стяжных элементов в зоне спинки установлены упругие элементы, опирающиеся на внешнюю поверхность нажимных элементов.

2. Статор по п.1, отличающийся тем, что между накладками и шайбами гаек установлены пружинные элементы.

3. Статор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пружины по периферии нажимных элементов установлены на шпильках, ввинченных в крайние полки корпуса.

4. Статор по пп.1 3, отличающийся тем, что для вертикальных машин упругие элементы всех типов установлены только сверху сердечника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к статорам машин переменного тока.

Известна конструкция статора электрической машины, в корпусе которой закреплен сердечник статора с уложенной в пазы М-фазной обмоткой статора, закрепленной в пазах клиньями, причем аксиально сердечник статора сжат нажимными плитами, по периферии которых установлены опорные болты, каждый из которых подпружинен упругими элементами, например пластинчатыми пружинами, размещенными в стакане, который закреплен на плите гайкой, а под каждой стяжной шпилькой на нажимной плите закреплена шайба, входящая в непосредственный контакт с прилегающей к ней шайбой, установленной под каждую стяжную гайку, причем контактная поверхность осуществляется по криволинейной поверхности: выпуклой у одной шайбы и вогнутой у другой шайбы.

Недостатки конструкции следующие. Соотношение плеч от шайб к зазору и от шайб к болтам примерно 1,5:1 и 2:1,2, что при подпружинивании усиливает эффект расширения сердечника, требуя увеличения упругости пружины и, следовательно, ее габаритов или удорожания из-за применения более дорогого материала или конструкции. Сила трения в шайбе дополнительно увеличивает упругость пружины и этим должна быть повышена упругость пружины ее габариты или стоимость. Помимо аксиального расширения существует радиальное расширение сердечника и корпуса, которые по величине различны из-за различных нагревов, а опорный болт даже с пружиной в стакане за счет допусков имеет радиальную податливость, соизмеримую с относительными перемещениями корпуса и сердечника статора, что может нарушить аксиальную устойчивость пружины и снизить ее упругие, пружинящие аксиальные усилия. Кроме того, стяжные шпильки, зафиксированные на более холодном корпусе, защемляют выпукло-вогнутые шайбы, предотвратив их шарнирное перемещение, и этим снижается компенсирующее действие подпружинивания.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности конструкции сердечника статора, его обмотки за счет снижения аксиальных расширений и от этого ослабления запрессовки, уменьшения вибрационных воздействий торцовых потоков на зубцы крайних пакетов путем установки фиксаторов положения зубцов в виде цельнометаллических клиньев обмотки статора с цилиндрическими концами с нарезанной резьбой, на каждый из которых надеты накладки, опертые на нажимные пальцы и закрепленные гайками, повышение надежности и долговечности конструкции сердечника статора, его обмотки за счет компенсации разницы термического расширения в зубцах и спинке сердечника статора путем установки под гайку на накладку упругого элемента, а под шайбу гайки каждой стяжной шпильки упругих пружин дополнительно к упругим элементам на периферии спинки.

Сущностью изобретения является следующее. Дополнительно к упругим элементам по периферии нажимных плит зубцовая зона сердечника статора скреплена аксиально с помощью клиньев обмотки статора, изготовленных цельными из высокорезистивного металла с изоляцией заплечиков от сердечника, причем на обоих концах каждого клина, выполненных цилиндрическими, нарезана резьба, концы клиньев выступают за нажимные пальцы и на каждый из концов клиньев надета накладка, опирающаяся на прилегающие нажимные пальцы, а поверх накладки установлена стопорящая шайба и навинчена гайка. Между гайкой со стопорящей шайбой и накладкой для длинных сердечников размещены упругие элементы: пружины, изготовленные из высокорезистивного металла, как клинья, шайбы и гайки. Дополнительно к упругим элементам в зубцовой зоне и по периферии нажимных элементов на стяжные элементы надеваются на каждый упругие элементы в виде пружин, которые одной стороной опираются на нажимные плиты, а другой на шайбы, поверх которых навинчиваются гайки. Упругие элементы по периферии нажимных плит выполняются в виде пружин, установленных между нажимной плитой и полкой корпуса с центральным элементом в виде шпильки, ввинченной в полку корпуса и проходящей насквозь нажимную плиту через отверстие в ней. Упругости пружинных элементов, установленных в зубцовой зоне, на стяжных элементах и под нажимными элементами скоординированы так, что ими компенсируется неравномерность термического расширения зубцовой зоны и зоны спинки сердечника статора.

На фиг. 1 изображена торцовая зона сердечника статора, продольный разрез; на фиг. 2 показан элемент крепления зубцовой зоны; на фиг. 3 элемент крепления зубцовой зоны с упругим элементом, продольный разрез; на фиг. 4 на упругий элемент крепления зубцовой зоны; на фиг. 5 показано сечение клина обмотки статора.

На фиг. 1 сердечник 1 статора, который закреплен в корпусе 1, состоит из средних пакетов 3 и крайнего пакета 4, сжатых нажимными элементами 5, имеющими нажимные пальцы 6 и нажимную плиту 7. Обмотка 8 статора закреплена в пазах с помощью металлических клиньев 9, имеющих резьбовые цилиндрические выступы 10, на которые надеты накладки 11 и шайбы 12 и навинчены гайки 13, причем клинья 9, накладки 11, шайбы 12 и гайки 13 изготовлены из немагнитного высокорезистивного металла. В полку 14 корпуса 2 ввернуты шпильки 15, проходящие сквозь отверстие 16 в нажимной плите 7, а на шпильку 15 надеты упругие элементы 17 в виде пружин. На каждый стяжной элемент 18, выступающий за нажимную плиту 7, надеты упругие элементы 19, пружины, которые зафиксированы с помощью шайб 20 и гаек 21. Шпильки 15 в пределах нажимных плит 7 покрыты эластичным покрытием 22.

На фиг. 2 крепление 23 зубцовой зоны 24 сердечника 1 статора состоит из клина 9 с цилиндрическим резьбовым концом 10, выступающим за нажимной палец 6, на который надета накладка 11, поверх которой установлена шайба 12 и навернута гайка 13.

На фиг. 3 представлен узел 25 крепления зубцовой зоны, в котором в отличие от узла 23 крепления между накладкой 11 и шайбой 12 установлен упругий элемент 26, надетый на резьбовой конец 10 с целью разгрузки клина 9 при аксиальном расширении сердечника 1 в зубцовой зоне 24 длинных сердечников 3,5-8 м.

На фиг. 4 показано расположение крепления 25 относительно нажимных пальцев 6. Подобное расположение имеет и крепление 23 без упругого элемента 26.

На фиг. 5 клин 9 от зубцов 24 изолирован в заплечиках 27 диэлектриком 28.

Статор работает следующим образом.

При термическом расширении сердечника статора в аксиальном направлении крепление 23 препятствует распушовке зубцовой зоны ослаблению ее запрессовки за счет передачи растягивающего усилия в каждом зубце 24 на клинья 9 через нажимные пальцы 6, накладки 11, шайбы 12 и гайки 13. Поэтому сердечник в зубцовой зоне при ее аксиальном расширении от температурных процессов спрессовывается плотней, увеличивается теплопередача между листами пакетов 3 и 4. Тепловое расширение зоны спинки компенсирует подпружинивание с помощью упругих элементов 17 периферии нажимных плит 7 и упругие элементы 19: первые сжимают зубцовую зону 24, а вторые выдерживают давление зоны спинки. Радиальная неравномерность термического расширения сердечника 1 и корпуса 2 компенсируется возможностью поворота тарельчатых пружин 17 и 19 и взаимным проскальзыванием.

Узел 25 крепления по фиг. 3 работает при растяжении клиньев 9 от термического расширения зубцовой зоны 24, которое компенсируется с помощью упругого элемента 26, установленного под шайбой 12, и этим напряжения растяжения в клиньях 9 снижаются и несколько выравнивается радиальная неравномерность аксиального расширения сердечника 1 в зонах спинки и зубцовой зоне 24 для длинных сердечников 3,5-8 м. При снижении температуры сердечника упругие элементы 26 сжимают зубцовую зону, сохраняя в ней примерно постоянное давление. Упругие элементы 19 сжимают сердечник 1 в зоне спинки при остывании и сохраняют давление в нем постоянным, а упругие элементы 17 подпружиниванием корректируют положение нажимных элементов 5 относительно сердечника 1, поджимая их к крайним пакетам 3 и при расширении сердечника, и при его сжатии.

Изобретение по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами. Обеспечивается стабильное давление в сердечнике при его нагревании и охлаждении и в зубцовой зоне, и в спинке за счет крепления, содержащего клинья, накладки и гайки, установленные в зубцовой зоне, и упругих элементов поверх нажимных плит и по периферии нажимных плит, что позволяет снизить температуру нагрева сердечника и обмотки за счет лучшей теплопередачи поперек пакетов, повысить надежность за счет обеспечения фиксации зубцов крайних пакетов и исключения влияния на них вибраций от аксиального торцового магнитного поля. Обеспечивается равномерность термического расширения сердечника большой длины и стабильность давления в нем при расширении и сжатии за счет установки упругих элементов в креплениях зубцовой зоны. Обеспечивается компенсация радиальной неравномерности расширения и сжатия сердечника и корпуса за счет имеющейся степени свободы в упругих элементах, установленных на стяжных шпильках, и в элементах подпружинивания по периферии спинки нажимных элементов. За счет скоординированности упругостей упругих элементов возможно обеспечение выполнения сердечников статоров длинной 7-10 м, т.е. фактически повышение предельной мощности турбогенераторов при высоких надежностных характеристиках. За счет установки каскада упругих элементов в зубцовой зоне, поверх нажимных плит и по их периферии возможно снижение технологического давления опрессовки до 10-15 кг/см², что позволяет уменьшить добавочные потери в сердечнике статора, вызванные повышенным давлением, а этом уменьшит нагревы, повысит КПД.

Изобретение может быть использовано в машинах переменного тока: асинхронных и синхронных двигателях, в турбо- и гидрогенераторах, синхронных компенсаторах и генераторах и особенно в областях высоких мощностей.