Беспазовый статор электрической машины
Изобретение относится к электромашиностроению , в частности к беспазовым статорам электрических машин. Целью изобретения является улучшение охлаждения . Сущность изобретения заключается в размещении между упругой опорной лентой 3 и группами стержней 1,2 обмотки дополнительной упругой опорной ленты 4, разбивающей полость между группами стержней на два канала для хладагента: внутренний 14 и наружный 15. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР Ю ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 7 Ф 1в 3 ° 1 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795690/07 (22) 26.02.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Харьковский политехнический институт им. B.È.Ëåíèíà (72) В.Ф.Болюх, С,M,Êîæåìÿêèí. А.И.Станкевич (53) 621.313.713(088.8) (56) Патент США М 4068142, кл. Н 02 КЗ/48, 1973. Авторское свидетельство СССР М 1543499, 30.12.87, (54) БЕСПАЗОВЫЙ CTATOP ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к беспазовым статорам электрических машин. Целью изобретения является улучшение охлаждения, Сущность изобретения заключается в размещении между упругой опорной лентой 3 и группами стержней 1,2 обмотки дополнительной упругой опорной ленты 4, разбивающей полость между группами стержней на два канала для хладагента: внутренний 14 и наружный 15, 1 ил. 1746477 Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к беспаэовым статорам электрической машины. Известен статор электрической машины, в котором стержни обмотки, помещен- 5 ные в пазы внутреннего немагнитного цилиндра, приклеенного к сердечнику статора, зафиксированы при помощи опорных нитей к штырям, вставленные в параллельные стержням обмотки пазы сердечника 10 статора. Размещенные в пазах, на боковой поверхности стержней обмотки, клинья обеспечивают надежную фиксацию этих стержней, а выполнение в немагнитном цилиндре и сердечнике статора радиальных 15 вентиляционных каналов позволяет улучшить охлаждение стержней обмотки статора, повышая надежность статора. Недостатком данного статора является технологическая сложность фиксации стер- 20 жней обмотки опорными нитями, расположенными в радиальных каналах и недостаточно высокая меха н ическая надежность устройства крепления. Известен статор электрической маши- 25 ны, содержащий находящуюся в напряженном состоянии опорную замкнутую ленту, охватывающую по.внешним и боковым сторонам группу стержней обмотки прямоугольной формы и прижимающую 30 указанную группу внутренней поверхностью к сердечнику статора. В известном ста-. торе обеспечивается высокая жесткость фиксации стержней, которую можно регулировать вращением опорных винтов. Однако 35 данная конструкция статора не позволяет обеспечить эффективное охлаждение стержней обмотки, а также накладывает жесткие требования на точность изготовлейия элементов устройства крепления и требует 40 индивидуальной. с учетом особенностей каждого стержня, его изоляции и т.д., подгонки размеров клиньев. Наиболее близким к предлагаемому по 45 технической сущности является беспазовый статор электрической машины, содержащей группы стержней, охватывающую их упругую опорную ленту, прижимающую группы стержней к сердечнику статора и образую- 50 щую совместно с опорными элементами, выполненными в виде упругих пластин, каналы для хладагента. Натяжение упругой опорной newû осуществляется за счет распрямления тех же опорных элементов под. 55 воздействием выступов, расположенных на крепежных элементах. Известное устройство обеспечивает достаточную жесткость фиксации стержней обмотки, а также позволяет снизить требования к точности монтажных размеров элементов статора за счет упругости опорных элементов. Однако процесс охлаждения беспазового статора электрической машины решается не в полной мере, так как теплообмен между стержнями обмотки и циркулирующим по каналам хладагентом затруднен упругой опорной лентой. имеющей низкую теплопроводность (косвенное охлаждение). Это приводит к значительному перепаду температур между стержнями и хладагентом, а упругая опорная лента испытывает значительные термические нагрузки, так как соприкасается с нагретыми стержнями обмотки. Поскольку упругая опорная лента в известном статоре подвержена значительным механическим нагрузкам, то, в сочетании с укаэанным выше обстоятельством, материал упругой опорной ленты со временем теряет упругие свойства и ухудшает механические свойства, что приводит к снижению надежности закрепления обмотки, Кроме того, в известном статоре сложно. обеспечить надежную герметизацию каналов для хладагента в месте стыка упругая опорная лента — опорный элемент по всей длине статора. Целью изобретения является улучшение охлаждения. Поставленная цельдостигается тем, что в беспазовом статоре электрической машины, содержащем сердечник, группы стержней обмотки, изолированные друг от друга в радиальном и тангенциальном направлениях, упругую опорную ленту, натянутую с помощью крепежных элементов с выступами, с образованием полости между группами стержней, между упругой опорной лентой и группами стержней обмотки размещена дополнительная упругая опорная лента, разбивающая упомянутую полость на два канала, а изоляция между стержнями выполнена в виде прерывистых радиальных и тангенциальных проставок. В предлагаемом беспазовом статоре электрической машины полость одного канала образована боковыми и внешней сторонами групп стержней обмотки, дополнительной упругой опорной ленты и сердечником статора, а полость другого ка- нала расположена между упругой опорной лентой и дополнительной упругой опорной лентой, В полости первого канала в качестве хладагента ци ркулирует жидкость с хорошими изоляционными свойствами, а хладагент во второй полости должен обладать боль-. шой теплоемкостью. Создание такой двукомнонентной схемы охлаждения обеспечивает, с одной стороны, органиэацию непосредственного охлаждения стерж1746477 ней обмотки и сердечника статора хладаген- групп стержней. обмотки. Средние выступы том с изоляционными свойствами и, с дру- 7 крепежных элементов 5 осуществляют нагой стороны, значительное уменьшение тяжение дополнительной упругой опорной общего количества хладагента, находящего- ленты 4, а внешние выступы 6 осуществляют ся в статоре электрической машины, за счет 5 натяжение основной упругой опорной лен. введения второго хладагента с большой теп- ты 3, При этом между сторонами групп стерлоемкостью. Непосредственное охлажде- жней обмотки 1 и 2, например сердечн о ние в поз вол яет значительно статора 13 и основной упругой опорной ленинтенсифицировать теплообменные про- той 3 образуется полость, которая делится цессы в статоре, причем наличие опорных 10 дополнительной упругой лентой 4 на внутизоляционных прокладок и изоляционных ренний14и наружный15каналыдляохлажзажимов обеспечиваетдост хладагента с дения. Упругий опорный элемент 12 и изоляционными свойствами ко всем четы- опорные изоляционные проставки 9 и 10 рем сторонам каждого стержня. За счет это- выполнены в виде отдельных планок, что го устраняется большой градиент 15 обеспечивает непосредственный, доступ температур как в самих стержнях, так и в хладагента для съема тепла как кстержням других элементах статора, снижаются тер- 1 и 2, например, обмотки, так и к сердечнику мические напряжения изоляционных мате- статора 13. В сердечнике статора 13 выполриалов, что способствует повышению . нены пазы в форме ласточкиного хвоста, в надежности и долговечности статора. Нали- 20 которых размещены клинья 16. Крепежные чие в полости статора второго хладагента с элементы 5 завернуты в резьбовые отве б ль о шой теплоемкостью позволяет поддер- стия клиньев 16. Для предотвращения прор живать температуру у хладагента с иэоляци- никновения хладагента в полость машины, онными свойствами до температуры герметизации каналов 14и 15ипредотвракипения, которая, например, у фреонов 25 щения повреждения упругих опорных лент на прижимаемых поверхностях выступов 6 В предлагаемой конструкции статора и 7 крепежных элементов 5 установлены обе упругие опорные ленты не испытывают упругие, например. резиновые прокладки значительных термических напряжений, так 17 и 18. как непосредственно не соприкасаются ни 30 Основная 3 и дополнительная 4упругие с нагретыми стержнями, ни с нагретым сер- опорные ленты изготовлены из изоляциондечником статора. Достаточно развитая ного материала высокой прочности, нап ипл ощадь поверхности контакта хладагентов мер, из стеклоткани, пропитанной pиc обеими упругими опорными лентами обес- синтетической смолой. печивает их надежность и долговечность. 35 Статор работает следующим образом, На чертеже показан беспазовый статор При вращении ротора электрической электрической машины, поперечное сече- машины (не показан) по стержням 1 и 2, ние, Б например, обмотки протекает ток и возниеспазовый статор электрической ма- кают электромагнитные усилия, стремящиешины содержит ряд групп стержней обмот- 40 ся переместить стержни обмотки ки 1 и 2, например охватывающую их относительно сердечника статора13. Эти упругую опорную ленту 3, размещенную силы, также как силы тяжести, инерции и между этой лентой и, группами стержней другие, передаются на изоляционные зажиобмотки дополнительную упругую опорную мы, затем через дополнительную 4 и основ ленту 4, и расположенные между группами 45 ную 3 упругие опорные ленты, средние 7 и на стержней обмотки крепящие элементы 5 с внешние 6 выступы крепежных элементо в аружными 6, средними 7 и внутренними 8 5- на клинья. Поскольку клинья 16 закрепвыступами. Между стержнями обмотки упо- лены в сердечнике статора 13, то происхорядоченно, например, с определенным ша- дит компенсация сил. Дополнительное гом, расположены радиальные 9 и 50 фиксирование групп стержней обмотки от тангенциальные 10 опорные изоляционные боковых перемещений осуществляется уппроставки. Группы стержней обмотки охва- ругими опорными элементами 12. тываются рядом изоляционных зажимов 11, На обеих сторонах машины установлеМе ежду боковыми сторонами изоляционных ны по распределительному коллектору, чезажимов 1 1 расположены упругие опорные 55 рез которые, во встречных направлениях, элементы 12. Внутренние выступы 8 кре- осуществляется подача хладагентов. При пежных элементов 5 прижимают упругие . этом во внутренний канал 14 подается хлаопорные элементы 12 к сердечнику статора дагент, обладающий изоляционными свой13, осуществляя дополнительную фиксацию ствами, который осуществляет и препятствуя боковым перемещениям непосредственный теплосъем со стержней 1746477 Формула изобретения Беспазовый статор электрической машины, содержащий сердечник, группы стержней обмотки, изолированные друг от друга в радиальном и тангенциальном направлениях, упругую опорную ленту, натянутую с помощью крепежных элементов с выступами с образованием полости между группами стержней, отличающийся тем, что, с целью улучшения охлаждения, между упругой опорной лентой и группами стержней обмотки размещена дополнительная упругая опорная лента, разбивающая упомянутую полость на два канала, а изоляция между стержнями выполнена в виде прерывистых радиальных и тангенциальных проставок. Составитель В. Болюх Техред М,Моргентал Корректор Н. Ревская Редактор Н. Рогулич Заказ 2400 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 обмотки и сердечника статора. Во внешний канал 15 подается хладагент с большой теп. лоемкостью, который через дополнительную упругую опорную ленту 4 производит снятие тепла с хладагента, циркулирующего 5 по внутреннему каналу 14. Для предотвращения пленочного кипения у поверхности стержней, при котором резко ухудшаются условия теплообмена, в качестве хлада гента с изоляционными свойствами можно ис- 10 пользовать, например, трансформаторное масло (температура кипения 200 С). В качестве хладагента с большой теплоемкостью— вода (ее теплоемкость 4190 Дж/кг град против 1660 Дж/кг град у трансформаторного 15 масла), что позволяет меньшим общим количеством хладагента поддерживать тепловой баланс в статоре. Предлагаемый беспазовый статор электрической машины легко и технологично 20 монтируется. Между стержнями обмотки устанавливаются радиальные 9 и тангенциальные 10 опорные изоляционные проставки и осуществляют обжатие групп стержней изоляционными зажимами 11, 25 Уложенные группы стержней фиксируют боковыми сторонами упругих опорных элементов 12, прижимаемых внутренними выступами 8 крепежных элементов 5. Затем при помощи средних выступов 7 осуществ- 30 ляют натяжение дополнительной упругой опорной ленты. После этого внешними выступами 6 крепежных элементов натягивают основную упругую опорную ленту 3. Данная конструкция беспазового стато- 35 ра электрической машины позволяет: улучшить охлаждение стержней статорной обмотки и сердечника статора за счет непосредственного охлаждения их хладагентом, обеспечить охлаждение хладагента, непосредственно контактирующего с нагретыми элементами статора, дополнительным хладагентом с высокой теплоемкостью, но более низкой температурой кипения, повысить надежность упругих опорных лент за счет снижения действующих на них термических напряжений, упростить герметизацию каналов для охлаждения за счет отказа от стыковки различных элементов конструкции на границах каналов, повысить изоляционные и механические свойства элементов конструкции статора за счет снижения температуры. Предлагаемый беспазовый статор мсгжет быть использован для высокоскоростного синхронного генератора.
