Устройство для крепления лобовых частей обмотки статора электрической машины

 

Сущность изобретения: лобовые части обмотки 1 расположены на массивном стеклотекстолитовом кольцевом элементе 2, расклиненном в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5. Поджатие лобовых частей обмотки 1 к кольцевому элементу 2 осуществляется при помощи внутреннего конического кольца 6, упоров 7, радиальных и аксиальных тяг 8 и 9, пружин 10. Замазка 11 фиксирует относительное положение лобовых дуг в корзинке. Кольцевой элемент 2 снабжен кольцевым выступом 12, охватывающим головки 13 лобовых частей 1 с внешней стороны. Кольцо 14 из стеклотекстолита, установленное с внутренней стороны головок 13 и расклиненное радиально клиньями 15, поджимает головки 13 радиально к кольцевому выступу 12, 6 з.п. ф-лы, 3 ил, сл с П xj О 2 ю О ю

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 КЗ/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ6

4 (5ь 4 Ch ьэ

C) 1 !

У

-/5 ./

// Ю

Фиг Р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858043/07 (22) 08.08.90 (46) 07.10.92. Бюл. N. 37 (71) Ленинградское производственное электрома шиностроительное объединение

"Электросила" им.С.М,Кирова (72) В.И.Иогансен, И.А.Кади-Оглы, В,П.Чернявский и Ю.Ф.Антонов (56) 1. Патент Франции N 1295025, кл. Н 02 K 3/50, 1985, 2. Патент США N. 4501985, кл. H 02 К 3/46, 1984.

3, Авторское свидетельство СССР

Я 588594, кл, Н 02 К 3/50, 1974, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЛОБОВЫХ ЧАСТЕЙ ОБМОТКИ СТЯТОРА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ. Ж 1767620 A 1 (57) Сущность изобретения: лобовые части обмотки 1 расположены на массивном стеклотекстолитовом кольцевом элементе 2, расклиненном в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5, Поджатие лобовых частей обмотки 1 к кольцевому элементу 2 осуществляется при помощи внутреннего конического кольца 6, упоров

7, радиальных и аксиальных тяг 8 и 9, пружин 10. Замазка 11 фиксирует относительное положение лобовых дуг в корзинке, Кольцевой элемент 2 снабжен кольцевым выступом 12, охватывающим головки 13 лобовых частей 1 с внешней стороны. Кольцо

14 из стеклотекстолита, установленное с внутренней стороны головок 13 и расклиненное радиально клиньями 15, поджимает головки 13 радиально к кольцевому выступу

12, 6 з.п. ф-лы, 3 ил, 1767620

20

30

40

55

Изобретение относится к крупному электромашиностроению и может быть использовано в конструкциях электрических машин, в частности в турбогбнераторах большой и средней мощности для крепления лобовых частей обмотки статора.

Известно, что в электрических машинах переменного тока, в особенности турбогенераторах, лобовые части обмотки статора работают в сложных условиях, характеризующихся действием значительных переменных электромагнитных сил, тепловыми деформациями и деформациями и непрерывным изменением первоначальных условий сборки конструкции, связанным с ползучестью и релаксацией напряжений в изоляции и неметаллических деталях крепления, Повышенная вибрация лобовых частей может приводить к истиранию и смятию изоляции; усталостному повреждению медных проводников, Поэтому при разработке конструкции статора особое внимание уделяется системе крепления лобовых частей обмотки с целью обеспечения ее максимальной жесткости, прочности и стабильности свойств во времени.

Известно устройство для крепления лобовых частей обмотки статора мощного турбогенератора 11, в которой лобовые дуги крепятся при помощи планок и радиальных тяг к кронштейнам, расположенным равномерно по окружности с внешней стороны лобовых частей и скрепленным с нажимным кольцом сердечника, У данной конструкции недостаточная жесткость крепления, т.к, кронштейны не образуют монолитной системы.

Более жестки и надежны конструкции

f27, в которых лобовые части крепятся при помощи планок и радиальных тяг к кольцу из изоляционного материала, охватываю .щему лобовые части с внешней стороны и закрепленному через кронштейны на нажимном кольце сердечника. Недостатком конструкций этого типа является высокая трудоемкость изготовления и сборки, необходимость изготовления обмотки статора с переменным шагом по окружности в зоне лобовых частей для размещения радиальных тяг. Кроме того, применение кронштейнов снижает общую жесткость крепления.

В отечественном устройстве, приятом прототип Д/, лобовые части обмотки статора электрической машины крепятся к массивному внешнему изоляционному коническому кольцу при помощи системы упоров, радиальных и аксиальных тяг, пружин и внутреннего изоляционного конического кольца. Внешнее коническое кольцо опирается по всей окружности непосредственно на цилиндрический выступ нажимного кольца сердечника с возможностью аксиального перемещения при тепловом расширении обмотки, Данная конструкция обладает высокой жесткостью и стабильностью (за счет пружинного поджима) крепления лобовых частей обмотки, обеспечивает низкий уровень вибрации и механических напряжений в проводниках.

Недостатком данной конструкции, как и всех упомянутых ранее, является отсутствие специального закрепления головок лобовых частей, содержащих массивные медные наконечники, токовые соединения, штуцеры шлангов для подвода охлаждающей воды, усиленный слой изоляции. И хотя свободный вылет головок невелик, переменные инерционные силы, воздействующие при вибрациях на пайку элементарных проводников и наконечникам, изоляцию и гидравлические соединения, значительны, что определяется большой массой головок. Это может приводить к отдельным нарушениям пайки изоляции, герметичности гидравлических соединений и, как результат, межфазным замыканиям обмотки статора, Целью изобретения является повышение надежности крепления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для крепления лобовых частей обмотки статора электрической машины, включающем кольцевой элемент, охватывающий лобовые части с внешней стороны, кольцевой элемент имеет кольцевой выступ, охваты вающий головки лобовых частей с внешней стороны, с внутренней стороны головок установлено упругое кольцо, поджимающее головки к кольцевому выступу в радиальном направлении, а в тангенциальных промежутках между головками размещены радиально ориентированные клинья.

С целью обеспечения высокой электрической прочности обмотки статора упругое кольцо, радиально поджимающее головки, и клинья, установленные в тангенциальных промежутках между головками, могут быть выполнены из изоляционного матеэиала, В качестве изоляционного материала упругого кольца и клиньев может быть использован стеклотекстолит.

Возможен вариант конструкции, в котором с целью обеспечения радиальното поджатия головок в радиальных зазорах между упругим кольцом и головками установлены клинья из изоляционного материала.

Поверхнос ь упругого кольца, обращенная к головкам, может иметь коническую форму.

Для обеспечения плотного прилегания головок к кольцевому выступу кольцевого

1767620

10

20

55 элемента технологические радиальные зазоры между головками и кольцевым выступом могут быть заполнены изоляционной замазкой.

В тангенциальных промежутках между головками могут быть размещены радиально ориентированные шпильки с гайками из изоляционного материала, крепящие клинья к кольцевому выступу кольцевого элемента.

Новым в данном решении является новая совокупность известных признаков.

Существенность отличий подтверждается тем, что за счет устранения консольного вылета головок посредством дополнительного их крепления к кольцевому выступу кольцевого элемента, охватывающего лобовые части, у конструкции появляется новое свойство, которое отсутствует у известных технических решений, а именно — устранение опасных изгибных деформаций в наиболее повреждаемой зоне— у головок лобовых частей.

Это повышает жесткость и надежность крепления лобовых частей обмотки статора.

Выполнение деталей крепления из изоляционного материала обеспечивает высокую электрическую прочность обмотки статора, Применение в качестве такого материала стеклотекстолита, обладающего высокой механической и электрической прочностью, теплостойкостью, хорошими упругими свойствами и низкой ползучестью, обеспечивает стабильность и долговечность конструкции крепления, механическую и электрическую надежность.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства для крепления лобовых частей обмотки статора электрической машины; на фиг, 2 показаны клинья для тангенциального распора головок; на фиг. 3 — клинья для тангенциального распора головок и шпильки с гайками, крепящие клинья к кольцевому выступу кольцевого элемента, Лобовые части обмотки 1 (фиг. 1) располагаются на массивном стеклотекстолитовом кольцевом элементе 2, расклиненном в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5. Поджатие лобовых частей обмотки 1 к кольцевому элементу 2 осуществляется при помощи внутреннего конического кольца 6, упоров 7, радиальных и аксиальных тяг 8 и 9, пружин 10. Пружины

10 обеспечивают постоянство усилия сжатия лобовых частей 1 между коническими кольцами 2 и 6, Замазка 11 фиксирует относительное положение лобовых дуг в корзинке, а также, заполняя зазоры, обеспечивает равномерное распределение давления на изоляцию лобовых дуг.

Кольцевой элемент 2 снабжен кольцевым выступом 12, охватывающим головки 13 лобовых частей 1 с внешней стороны, Кольцо 14, установленное с внутренней стороны головок 13 и расклиненное радиально клиньями 15, поджимает головки 13 радиально к кольцевому выступу 12, Величина радиального поджатия каждой головки, как показывают расчеты, должна быть не менее

5 Q, где 0 — масса головки, а величина радиальной деформации кольца 14 — не менее 2 мм, Кольцо 14, как и клинья 15, может быть выполнено из немагнитного металла с высоким удельным сопротивлением, покрытого слоем высоковольтной изоляции. Однако наилучшим вариантом конструкции, обеспечивающим одновременно электрическую и механическую надежность, технологичность изготовления и сборки, является выполнение кольца 14 и клиньев 15 из стеклотекстолита.

Замазка 16, заполняющая радиальные зазоры между головками 13 и кольцевым выступом 12 кольцевого элемента 2, обеспечивает плотное прилегание головок 13 к кольцевому выступу 12 и равномерное распределение давления по опорной поверхности.

На фиг. 2 показаны клинья 17 и 18, установленные в тангенциальных промежутках между головками 13. Клинья 17 опираются на кольцевой выступ 12, а клинья 18, забитые с натягом при сборке электрической машины, осуществляют тангенциальный распор головок. При этом длина окружности, на которой располагаются головки 13, стремится увеличиться, а головки 13 плотно прилегают к выступу 12. Последующая установка упругого кольца 14 и забивка клиньев

15 создают силовое радиальное поджатие головок 13 к кольцевому выступу 12.

На фиг. 3 показан вариант конструкции, в которой клин 18 крепится к кольцевому выступу 12 при помощи шпильки 19 и гайки

20, Шпилька 19 и гайка 20 обеспечивают дополнительное поджатие и фиксацию положения клина 18.

Целесообразно шпильки 19 и гайки 20 изготовить из стеклотекстолита, чтобы не снижать электрической прочности конструкции.

Во время работы электрической машины на лобовые части обмотки 1 статора действуют значительные переменные электродинамические силы, вызывающие вибрацию. Однако вследствие высокой собственной жесткости конических колец 2 и 6, 1767620 между которыми сжаты лобовые части 1, и жесткого закрепления внешнего конического кольца 2 в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5 уровень вибрации достаточно низок. Лобовые дуги 5

1, жестко закрепленные на конической поверхности внешнего кольцевого элемента 2, имеют одинаковую с ним амплитуду колебаний. Точно так же головки 13 лобовых частей l, поджатые, к кольцевомУ выступу 12, име- 10 ют одинаковую с ним амплитуду колебаний, Поскольку кольцевой выступ 12 составляет одно целое с внешним кольцевым элементом 2, лобовые дуги 1 в районе головок 13 не испытывают переменных изгибных де- 15 формаций и напряжений, Инерционные силы головок 13 компенсируются креплением к кольцевому выступу 12 и не нагружают медные проводники, пайки, корпусную изоляцию. Тем самым исключаются усталост- 20 ные повреждения указанных элементов обмотки статора, Применение стеклотекстолита в качестве материала упругого кольца, клиньев, шпилек и гаек обеспечивает высокую меха- 25 ническую и электрическую прочность крепления. Предложенная конструкция отличается высокой эффективностью, простотой, технологичностью, 30

По сравнению с прототипом предложенное устройство крепления лобовых частей обмотки статора отличается повышенной надежностью и существенно снижает вероятность аварийных остановов 35 электрической машины из-за повреждений обмотки в районе головок лобовых частей.

Формула изобретения

1, Устройство для крепления лобовых частей обмотки статора электрической ма- 40 шины, включающее кольцевой элемент, охватывающий лобовые части с внешней стороны, отл ича ющеесятем,что,c целью повышения надежности крепления, кольцевой элемент имеет кольцевой выступ, охватывающий головки лобовых частей с внешней стороны, с внутренней стороны головок установлено упругое кольцо, поджимающее головки к кольцевому выступу в радиальном направлении, а в тангенциальных промежутках между головками размещены радиально ориентированные клинья.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения высокой электрической прочности обмотки статора, упругое кольцо, радиально поджимающее головки, и клинья, установленные в тангенциальных промежутках между головками, выполнены из изоляционного материала.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве изоляционного материала упругого кольца и клиньев использован стеклотекстолит.

4. Устройст во по пп. 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в радиальных зазорах между упругим кольцом и головками установлены клинья иэ изоляционного материала.

5, Устройство по пп. 1 — 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что поверхность упругого кольца, обращенная к головкам, имеет коническую форму.

6. Устройство по пп. 1-5, о т л и ч а ющ е е с я тем, что технологические радиальные зазоры между головками и кольцевым выступом заполнены изоляционной замазкой, 7. Устройство по пп. 1-6, о т л v ч а ющ е е с я тем, что в тангенциальных промежутках между головками размещены также радиально ориентированные шпильки с гайками из изоляционного материала, крепящие клинья к кольцевому выступу кольцевого элемента.

1767620

Фиг..у

Составитель В,Иогансен

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Редактор Т.Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3555 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5