Статор электрической машины

 

Изобретение относится к электромашиностроению и направлено на снижение уровня вибрации и шума корпуса статора с сердечником в форме многоугольника . Упругие элементы 1 подвески статора размешены по углам сердечника 2, т.е. в местах его максимальной жесткости, а следовательно , и минимальной вибрации. I з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л го со 4 со Ci (. 7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1234916 А1 (594 Н02К1 18 524

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К ДBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691940/24-07 (22) 13.01.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение «Электросила» им. С. М. Кирова (72) В. А. Терешонков (56) 621.313.04 (088.8) (56) Вибрация энергетических машин.

Справочное пособие/Под ред. Н. В. Григорьева. М.: Машиностроение, Л.О., 1974, с. 260 — 263. (54) СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электромашиностроению и направлено на снижение уровня вибрации и шума корпуса статора с сердечником в форме многоугольника. Упругие элементы 1 подвески статора размещены по углам сердечника 2, т.е. в местах его максимальной жесткости, а следовательно, и минимальной вибрации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

123491 6

Изобретение относится к электромашиностроени(о и касается устройства статора электрической машины с пониженными уровнями вибрации и шума и высокими технологическими, энергетическими и эксплуатационными характеристиками.

Одним из важнейших показателей качества элсктрической машины (ЭМ) является уровень вибрации и шума статора.

Вибрация и шум машины оказывают вредное воздействие на окружающую среду, на установленное рядом оборудование и обслуживаюгций персонал.

Такой же важной проблемой является снижение отходов материалов, достигаемое использованием малоотходной технологии на

15 базе прогрессивных конструкторских решений.

Цель изобретения — — снижения уровня вибрации и шума корпуса применительно к статору с сердечником в форме многоу гол ьн и ка. 20

На фиг. 1 схематически изобра>кен статор с упругими элементами, размещенными по углам сердечника; на фиг. 2 — статор, в котором упругие элеме(п.ы расположены на двух противоположных углах; Il» фиг. 3— поперечное сечение серпе 1:ll(K» квадратной формы и вписанного в неп> ссрд "(1(HK3 круглой формы с наруж((ых(рядиусом.

Статор электрической мя 111(1(ы содер>кис упругие элементы 1 поди ски, р; з; п(сч(ные (фиг. ) по углам сердечника 2,(: ((уп>ль3Q ной, например, квадратной форм .срдсчник 2 установлен в корпусе 3 c(»(fop;(, который посредством лап 4 расположен и» фу:1даменте 5.

На схеме, изображенной i(3 фи(. I, упрх гие элементы подвески разме(IL(. I(LI l(3 уг35 лах сердечника 2 в местах еlo максимальной жесткости, и следовательно, ми((имя.(:— ной вибрации. Габариты корпуса 3 ст поря при этом несколько увел(!(чиваются., (ля статорoв, устанавливаемыx ня ляпы, учитыВЯЯ, что . !апы МОГУ 1 l3blllo IИЯ 1 ьсЯ 1(с Ilo 4Q всей длине корпуса статора, я только в теx местах, где отсутствуют упругие элементы подвески. размещаемые локально в определенных местах по длине и окружности сердечника и корпуса. габариты корпуса статора могут быть уменынены по ширине посредством выполнения его с лапами, утопленными в корпус по ширине в тех местах, где подвеска отсутствует (например, с лапами только в среднеи части по длине корпуса или только в концевых частях корпуса). Для максиM3ëьного снижения уров

50 ня вибрации и шума корпуса статора ЭМ упругис элементы подвески сердечника целесообразно сосредоточивать в районе опорных (3(1 корпуса, причем упругие элемшггы должны обладать податливостыс в радияльНоМ и тангенциальном направлениях.

На фиг. 2 показано размегцение упругих элементов 1 подвески на двуx противоположных углах сердечника 2 в районе опорных лап 4 корпуса 3 статора, который устанавливается с помощью лап 4 на фундамент (раму механизма) 5, при этом два других угла сердечика 2 и корпус 3 служат ограничителями перемещений упругоподвешенного сердечника 2 при возможных ударных сотрясениях статора ЭМ с целью исключения повре>кдения упругих элементов

1. Растояние а между углами сердечника 2 и корпусом 3 (в том числе и величина скоса углов сердечика) выбирается, исходя из обеспечения требуемой податливости подвески в нормальных эксплуатационных режимах работы и исключения больших перемещений сердечника при ударах. Для уменьшеl(HH габаритов машины лапы 4 в местах установки упруl Нх элементов 1 подвески или

IIo Bc(!1 длине корпуса 3 могут выполняться коробчатыми, как изображено íа фиг. 2.

Габариты корпуса 3 статора в этом случае

Яия;!0(.ИЧНЫ TBKOBb(M llPH KPУ Г!(OXI HCIIOЛ1)еllHH сердечика.

В (ex случаях, когда требования вибрации и шуму статора ЭМ обеспечивак>тся уверенно, с цельк> снижения уровня вибрации и шума корпуса без увеличения его габаритов упругие элементы подвески могут размещаться на боковых поверхностях сердс (ника статора квадряпгной формы.

Г1унктиром на фиг. 2 показано разме(цение упругих элементов 1 подвески на бокoBblx поверхностях сердечника 2 в корпусе

3 статора, при этом углы сердечника 2 н корпус 3 использу(отся KBK ol раничители неppxlcl(LEIIHH упругоподвешенного в корпусе 3 сердечника 2 при возмо>Kllbix

)дярных сотрясениях статора для искл!оче«HsI повреждения упругHx эле лентов 1. Соотвстствук>щHx(образом выбирается расстоя1(ие с1 мс.жду у I,(Bx(H сердс чика 2 и кори сом 3.

Эффекз спи>кения уровня вибрации и шума стятора ЭМ с упругo(lo.(BcLI(ñ((I(ûx(сердечником KB3дратной формы при обеспечении высоких тех(гологнческих, энергетически; и экспл атациош(ых показате.(ей и характеристHK достигается следующим образом. )г!я

ПОЯСНЕНИЯ С" (ЦНОСТИ ЭТОГО ЯВЛЕНИЯ IIPHBO;LHTся схема (фиг. 3) поперечного сечения сердечника квадратной формы и круглой формы с наружным радиусом )хч вписа (ной в этот квадрат.

Спинка сердечника кру..loH форм(.! Имеет одинаковую высоту h no окруж((ос(и сердечника и определяется как

h= Ra. (1) где R: — — радиус 1(o дну пазов сердечника.

Радиус по середине спинки серде п(ика круглой формы

R(> == R.. +- hj2 = — К вЂ” h(2 (2)

В случае, если сердечник квадратной формы спинка имеет переменную высоту llo окружности сердеч(гика, достигая макс:(123491 6 мального значения Ь . на углах квадратного сердечника и минимального hnnn равного высоте спинки круглого сердечника

11 = )ъ 1, на боковых поверхностях его

В рассматриваемом случае при скруглении углов сердечника на общую площадь

6% от площади квас1пата

hmnx = - /2(1 — - 0,06/4) К. — Rz =

l,24Rn — Rã (3) т.е. увеличение высоты спинки по сравнению с круглым сердечником составляет

Ahm« =0,24Rn, что весьма существенно.

При расчете магнитной индукции в спинке сердечника квадратной формы и эффективного значения вибрации сердечника используется приведенное значение высоты спинки

hn= (hnnii+hmin) /2=1,12R: — К )h (4) и приведенное значение радиуса по середине высоты спинки

К» = Ro +Ah ) R (5) гдеАЬ = 0,12R — увеличение высоты спинки.

Наружный радиус эквивалентного сердечника круглой формы

К;-. = К-.. + Ь ) К; . (6)

Увеличение высоты спинки сердечника снижает величину магнитной индукции в спинке, повышает жесткость сердечника, улучшает условия его охлаждения. Благодаря снижению магнитной индукции в спинке уменьшаются потери в стали, увеличивается КПД машины, уменьшается намагничиваюгций ток в асинхронных машинах и ток возбуждения в синхронных, в силу чего снижается нагрев обмоток и увеличивается их срок службы, уменьспаются внешние магнитные поля, излучаемые машиной, снижается вибрация сердечника, обусловленная магнитострикцией.

Определим во сколько раз возрастает изгибная жесткость сердечника квадратной формы по сравнению с круглым сердечником. Учитывая, что Ь = h + kahn, = Rp+ kahn/2 H Ка= Rp+h/2 при олинаковых длинах и материале сердечников после выполнения преобразований получим

CnfC = (0,945 + 0,11К /h)i ) 2,1 (7), где С и С вЂ” соотве-.ственно приведенная статическая жесткость сердечника квадратной формы и статическая жесткость серДЕЧНИКа КРУГЛОЙ ФОРМЫ, Ка/)1) 3 (ВЕЛИЧИНа

R /h = 3 соответствует мощным турбогенераторам). По диагональным осям, проходящим через углы сердечника квадратной формы, его жесткость егце выше, чем определенная по формуле (7) .

Вибрации сердечника ЭМ вызываются в оснс яном радиальными переменными магнитными силами, действующими на расточку сердечника статора, и совпадают с ними по фазе. Амплитуды радиального и тангенциального вибрационных перемещений сердечника при изгибных колебаниях под действием радиальных переменных магfflfTffblx сил определяются B виде С+ 3m" I P«Ra i ° f

m- — 1 С(п) „,, С Зт 1 Р R io(n1,. (9)

m(--1) С(11) где гп — порядок колебаний, E = h (ll) /

/12К (и); PiI — амплитуда радиальной си>0 лы; К1 коэффициент динамичности.

Как видно из выражений (7)--(9) при увеличении жесткости сердечника соответственно уменьшаются его вибрация и шум, причем в случае сердечника квылратной формы амплитуды вибрацнонных переме15 сцении ооковых поверхностен такого сердечника меньше, чсxl наружной поверхнос1и сердечника круглой формы, вписанной в этот квадрат, а амплитуды BH6p3LIHolIHI>fx перемегцений углов квадратного сердечника в свою очередь меньше, чем боковых повеpxllocTPй его.

Размещение упругих элементов между наружной поверхностью ссpzc«fiffffi;»f корпусом — упругая подвеска сердечника l3 корпусе статора позволяет существенно снизить уровень вибрации, передаваемой от сердеч3lfIE3 К КОРПУ СУ CT«1TOP«1, 113 BC I if Ili IIУ КОэффициента передачи вибрации К, хырактеризуюгцего эффективность подвески. Амплитуда вибрационного персмегцення корпусы в этом случае ны;с1лсггcH по формуле

VE= к с . (10)

Величина коэффици llòà К определяется lloдатливостью у11ругих элемснтсгв полнсски и составляет обычно около 0,4. что лы T снижение вибрации корпусы по i p3Bllcíèþ с сердечником в 2,5 разы или «Ч лБ. Coîòветственно снижав гся урссн1е11ь возлуlllllol шума. создаваемого колеб.1ю1ц йся 11овсрхностью корпуса статоры.

Лля статора Э.Ч с сЕ рлс .ником много4, ., 1» P, :Ц - и Ф 1мы УРс1вень вибрации и шумы кор11ус;1 B отлн lffi от статоров с сер Ie«IIII fioxl круглой формы

33ВИCÈТ ОТ МЕCT«1 Р«13. 1i. IЦЕII1111 11«1 КВ3;1, ратном сердечикс у11ругих элементов 11с1лвески.

В предлагаемой конструкции стытop;i Э,Ч при размещении упру гих элементов подвески на боковых повсрх1гостях квы;1рытного сср..1ечника вибрация и шум корпусы стыпгор;1 (cT;l50 нины) за счет больн1ей жесткости сердечника снижаются нс м lli c чем B 2 разы (на бдБ) 10 сp3BIiclllflo со статором с сердечником круглой формы, Bll«c3fllloii н данный квадрат, и 11олвеской одинаковой эффективности. В случае размещения у11ругих элементов полBEcêf«13 углах xlflol оутольнс1го сердечника в места . е1о максимальной жесткости при той жс эффективности подвески уpoBcffü вибрации и 1и) мы кор11уc3 стыторы

123491 6 (л . гани гель . !!о;ольскаи

Редактор Ю. Сл реда 3 сирел I I. Верее Коррск|ор М. 1емчик

Заказ 2703/55 1 ираж Ю I1oëï исное

ВНИИПИ Государстве...гого комитета (.ССР по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (станины) уменьшается в еще большей степени (не менее, чем в 3 раза или на О дБ).

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения состоит в снижении уровня вибрации и шума корпуса статора (станины) ЭМ, в повышении ее надежности и долговечности, в защите окружающей среды и обслуживающего персонала от вредного воздействия вибрации и шума, в обеспечении высоких технологических, энергетических и эксплуатационных

ID показатслей и характеристик машины.

Формула изобретения !. Статор электрической машины, содержащий корпус с размещенным в нем сердечником статора и упругими элементами подвески, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня вибрации и шума корпуса применительно к статору с сердечником в форме многоугольника, упругие элементы подвески установлены по углам сердечника.

2. Статор по п. 1, отличающийся тем, что упругие элементы подвески установлены

IIci двух противоположных углах сердечника.