Статор электрической машины и узел крепления его внешнего кольца

Авторы патента:

Разинков Александр Владимирович (RU)

H02K3/50 - крепление лобовых частей обмоток, уравнителей или их соединений

H02K1/20 - Электрические машины (измерительные приборы G01; электродинамические реле H01H 53/00; преобразование входной энергии постоянного или переменного тока в выходную энергию требуемого вида H02M 9/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры и подобные электромеханические преобразователи звука H04R)

Владельцы патента RU 2494516:

Закрытое акционерное общество "Нефтьстальконструкция" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции статора электрической машины большой мощности, в частности, турбогенератора с воздушным охлаждением. Предлагаемый статор электрической машины содержит шихтованный сердечник (1), в спинке которого выполнены вентиляционные каналы (6). В корзине (7) лобовых частей обмотки имеются проходы (8). Лобовые части обмотки размещены между внутренним (9) и внешним (10) кольцами. Между внешним кольцом (10) и корзиной (7) лобовых частей обмотки установлены радиальные ребра (11) и образованы полости (12). На ребрах (11) подвязаны лобовые части обмотки. Каналы 6 сообщаются с полостями (12). Во внутреннем кольце (9) выполнены вентиляционные отверстия (13), во внешнем кольце (10) - вентиляционные отверстия (14). Внешнее кольцо (10) закреплено на корпусе (2) статора с помощью шпилек (15) с резьбовыми концами. На один конец шпильки (15) навинчена гайка (16), закрепленная на корпусе (2), а другой конец через втулку (17) соединен с указанным внешним кольцом (10). Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении эффективности охлаждения статора электрической машины и снижении вибрации лобовых частей обмотки статора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Техническое решение относится к области электромашиностроения и касается конструкции статора электрической машины большой мощности, в частности турбогенератора с воздушным охлаждением.

Известен статор электрической машины [1], в котором лобовые части обмотки размещены между внешним и внутренним кольцами и поджаты к конической поверхности внешнего кольца. Внешнее кольцо закреплено через консоль на нажимной плите.

За прототип принята конструкция статора электрической машины [2], содержащая корпус, сердечник с обмоткой и вентиляционными каналами. Лобовые части обмотки имеют форму корзины, в которой проходы не используются для вентиляции, так как заполнены замазкой, скрепляющей лобовые части обмотки с внешним кольцом и между собой. Лобовые части обмотки уложены на коническую поверхность внешнего кольца и поджаты внутренним кольцом. Внешнее кольцо через кронштейн закреплено на нажимной плите сердечника, сердечник установлен в корпусе статора.

Известные решения обеспечивают достаточно надежное крепление лобовых частей обмотки электрической машины большой мощности, но отсутствие каналов для прохода воздуха через лобовые части обмотки делает неприменимым их для машин с воздушным охлаждением.

За прототип для узла крепления внешнего кольца выбрана конструкция [3] с двумя охватывающими лобовые части обмотки внешними кольцами. Для крепления колец к корпусу и нажимному кольцу используются упругие пластинчатые элементы, закрепленные с помощью болтов, оси которых ориентированы параллельно оси машины.

Недостатком узла крепления является то, что в пределах зазоров; аксиального болтового соединения возможны радиальные перемещения упругих элементов и вместе с ними лобовых частей обмотки статора, имеющие характер вибрации.

Целью заявляемого решения является достижение эффективного охлаждения статора электрической машины и снижение вибрации лобовых частей обмотки.

Поставленная цель достигается за счет того, что в статоре электрической машины, содержащей корпус, сердечник с вентиляционными каналами, обмотку, лобовые части которой имеют форму корзины, внешнее и внутреннее кольца для крепления лобовых частей обмотки, узел крепления внешнего кольца к корпусу, в упомянутом внутреннем кольце выполнены вентиляционные отверстия, а между корзиной и наружным кольцом полости, сообщающиеся через проходы в корзине с вентиляционными отверстиями во внутреннем кольце, причем полости расположены напротив выхода из вентиляционных каналов сердечника. Во внешнем кольце также могут быть выполнены вентиляционные отверстия, сообщающиеся с полостями.

Поставленная цель также достигается за счет того, что в узле крепления внешнего кольца к корпусу статора электрической машины, содержащем упругие элементы, каждый из которых закреплен одним концом на корпусе, а другим концом - на внешнем кольце, упомянутый упругий элемент выполнен в виде шпильки, например, с резьбовыми концами, на одном из которых размещена закрепленная на корпусе гайка.

Из уровня техники не выявлено:

- отверстий во внутреннем кольце,

- наличия вентиляционного пути из каналов сердечника через полости между корзиной и наружным кольцом в отверстия во внутреннем кольце и дополнительно - в отверстия во внешнем кольце,

- исполнения упругого элемента в виде шпильки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен фрагмент продольного сечения сердечника статора электрической машины в области лобовых частей обмотки.

Статор электрической машины содержит шихтованный сердечник 1, размещенный внутри цилиндрического корпуса 2. С торцов сердечника 1 установлены нажимные элементы 3. Обмотка 4 уложена в пазы 5 сердечника 1. В спинке сердечника 1 выполнены вентиляционные каналы 6, например аксиальные. В корзине 7 лобовых частей обмотки имеются проходы 8. Лобовые части обмотки размещены между внутренним 9 и внешним 10 кольцами. Между внешним кольцом 10 и корзиной 7 лобовых частей обмотки установлены радиальные ребра 11 и образованы полости 12. На ребрах 11 подвязаны лобовые части обмотки. Каналы 6 сердечника 1 сообщаются с полостями 12. Во внутреннем кольце 9 выполнены вентиляционные отверстия 13, во внешнем кольце 10 - вентиляционные отверстия 14. Внешнее кольцо 10 закреплено на корпусе 2 статора с помощью шпилек 15 с резьбовыми концами. На один конец шпильки 15 навинчена гайка 16, закрепленная на корпусе 2, а другой конец через втулку 17 соединен с внешним кольцом 10. Для повышения надежности при установке втулки 17 на кольце 10 может использоваться, например, эпоксидный клей. На чертеже стрелками обозначено направление движения охлаждающего потока.

Шпильки 15 обеспечивают необходимую степень жесткости лобовых частей обмотки 4. Гайкой 16 регулируют установку зафиксированных и размещенных между кольцами 9 и 10 лобовых частей обмотки, а также их возможное смещение.

Выходящий из вентиляционных каналов 6 статора воздух поступает в полости 12, проходит вдоль внешней поверхности лобовых частей обмотки и через проходы 8 корзины и отверстия 13 выходит в пространство со стороны расточки статора, а через отверстия 14 - в пространство со стороны корпуса 2. Вентиляционные отверстия 14 служат для перепуска избытка воздуха, поступающего из аксиальных каналов 6. Часть воздуха из каналов 6 поступает в зону перехода обмотки 4 из пазовой части в лобовую и выходит в пространство со стороны расточки.

Технические преимущества заявленного решения состоят в эффективном охлаждении статора электрической машины и снижении вибрации лобовых частей обмотки.

Источники информации

1. Патент СН615055, МПК Н02К 3/50, приоритет от 24.02.1977, опубликован 28.12.1979, фирма Электросила.

2. Справочник по электрическим машинам, под редакцией И.П. Копылова, т.1, М, Энергоатомиздат, 1988, стр. 148, подраздел 8.2.5, рис. 8.4.

3. Патент US 5693996, МПК Н02К 3/46, приоритет от 29.03.1995, опубликован 02.12.1997, фирма ABB.

4. Патент US 7763996, МПК Н02К 9/00, приоритет от 25.08.2008, опубликован 27.07.2010, фирма General Electric.

5. Патент US 5485050, МПК Н02К 3/46, приоритет от 26.02.1994, опубликован 16.01.1996, фирма ABB.

6. Патент US 5140740, МПК Н02К 15/14, приоритет от 13.12.1990, опубликован 25.08.1992.

7. Патент US 3991334, Н02К 3/46, приоритет от 23.01.1975, опубликован 31.07.1997, фирма Westinghouse.

8. Патент GB 921126, МПК Н02К, приоритет от 31.10.1959, опубликован 13.03.1963, фирма ABB.

9. Патент JP 4109067, МПК Н02К 3/50, приоритет от 30.09.2002, опубликован 22.04.2004, фирма Hitachi.

10. Патент DE 19732949, МПК Н02К 5/20, приоритет от 31.07.1997, опубликован 04.02.1999, фирма ABB.

11. Патент DE 1286198, МПК Н02К, приоритет от 24.12.1964, опубликован 02.01.1969, фирма ABB.

12. Заявка на патент DE 102007004449, Н02К 3/50, приоритет от 30.03.2006, опубликована 04.10.2007, фирма Alstom.

13. Авторское свидетельство SU 1767620, Н02К 3/50, приоритет от 08.08.1990, опубликовано 07.10.1992, фирма Электросила.

14. Авторское свидетельство SU 743119, Н02К 3/50, приоритет 17.09.1973, опубликовано 25.06.1980, фирма Электросила.

1. Статор электрической машины, содержащий корпус, сердечник с вентиляционными каналами, обмотку, лобовые части которой имеют форму корзины, внешнее и внутреннее кольца для крепления лобовых частей обмотки, узел крепления внешнего кольца к корпусу, отличающийся тем, что во внутреннем кольце выполнены вентиляционные отверстия, а между корзиной и наружным кольцом - полости, сообщающиеся через проходы в корзине с вентиляционными отверстиями во внутреннем кольце, причем указанные полости расположены напротив выхода из вентиляционных каналов сердечника.

2. Статор по п.1, отличающийся тем, что во внешнем кольце выполнены вентиляционные отверстия, с которыми сообщаются полости.

3. Узел крепления внешнего кольца к корпусу статора электрической машины, содержащий упругие элементы, каждый из которых закреплен одним концом на корпусе, а другим - на внешнем кольце, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде шпильки с резьбовыми концами, на одном из которых размещена закрепленная на корпусе гайка.

Изобретение относится к области электротехники и касается выполнения электрических машин, в частности трехфазного асинхронного гидрогенератора, с ротором и статором, а также с обмоткой, включающей множество проходящих в осевом направлении, лежащих друг над другом в соответствующих пазах обмотки ярма стержней (17, 18) обмотки, причем стержни (17, 18) обмотки выступают из пазов обмотки на торцах машины и в лобовой части (13а, b) обмотки по заданной схеме многократно попарно электрически связаны друг с другом, причем верхний стержень (18) обмотки первого паза обмотки и соответственно второй стержень (17) второго паза обмотки таким образом согнуты друг на друга, что их концы (21, 22) в осевом направлении пересекаются друг над другом, а соединение (16) стержней (17, 18) обмотки электрически связанной пары стержней обмотки осуществляется с помощью цельного соединительного элемента (27).

Катушка магнитной системы статора явнополюсной электрической машины // 2306655

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения катушек явных полюсов прямоугольной формы статоров явнополюсной электрической машины.

Способ диагностики состояния посадочных натягов бандажных колец на составные части ротора электрической машины и устройство для его осуществления // 2280306

Изобретение относится к области электротехники и касается технологии электромашиностроения, в частности к контролю величин натягов горячей посадки бандажных колец роторов крупных электрических машин, например турбогенераторов.

Статор электрической машины // 2275728

Изобретение относится к области электротехники и крупного электромашиностроения и может быть использовано в производстве гидрогенераторов, а именно в конструкциях бандажных колец.

Ротор электрической машины // 2174278

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. .

Статор электрической машины // 2088025

Изобретение относится к области электротехники, касается электрических машин и позволяет повысить надежность за счет исключения замыканий электрического тока через лобовые части обмотки и бандажные кольца.

Способ фиксации проводников и катушек головок обмоток электрических машин и кордель для его осуществления // 2075812

Изобретение относится к способу фиксации проводников и катушек обмоток электрических машин и заполнения промежутков в обмотках электрических машин посредством протягивания шнуров-корделей из волокон, образующих фитиль, окруженный упругой и пропускающей пропитку оболочкой, причем распорное средство выбрано таким образом, что его толщина превышает заполняемое свободное пространство, куда оно втягивается и затем пропитывается.

Статор высоковольтной электрической машины // 2026594

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в производстве крупных электрических машин с изоляцией "Монолит-4". .

Устройство для крепления концов витков лобовой части статорной обмотки в динамоэлектрической машине // 2012120

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к устройству для крепления концов витков статорной обмотки в динамоэлектрической машине. .

Устройство для крепления лобовых частей обмотки статора // 1831749

Электрическая машина // 2494515

Изобретение относится к областям электротехники и электромашиностроения и касается системы охлаждения крупных электрических машин, преимущественно турбогенераторов с воздушным охлаждением.

Способ изготовления ротора внешнероторного двигателя и ротор внешнероторного двигателя // 2493644

Изобретение относится к области электротехники, касается технологии электрических машин, в частности способов изготовления ротора для двигателя с внешним ротором.

Многофункциональная магнитогидродинамическая (мгд) машина // 2492570

Изобретение относится к области электротехники и энергомашиностроения, а именно к энергопреобразующим устройствам роторного типа. .

Магнитное устройство электрической машины с трубопроводом охладителя // 2491698

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения магнитных устройств электрических машин с основой, выполненной ферромагнитной, и снабженных трубопроводами охладителей.

Электродвигатель // 2490772

Изобретение относится к области электротехники, в частности к исполнительным электромагнитным механизмам систем автоматики. .

Электродвигатель // 2490772

Синхронный индукторный генератор // 2488934

Изобретение относится к области электротехники и касается синхронных индукторных сегментных генераторов, содержащих радиальные спицеобразные роторные элементы, то есть к таким, в качестве роторных элементов которых выступает спицованное колесо, например к генераторам для велосипедов, мотоциклов, автомобилей и т.д.

Генератор // 2488210

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин, в частности синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном электрооборудовании.

Индукторный сегментный генератор // 2488209

Изобретение относится к области электротехники, в частности к индукторным сегментным генераторам, соединяющим спицеобразные роторные элементы, то есть к таким, в качестве роторных элементов которых выступает спицованное колесо, например генераторы велосипедов, мотоциклов, автомобилей и т.д.

Синхронная машина // 2486653

Изобретение относится к электротехнике, к роторам для электрических машин. .

Шестифазный вентильно-индукторный двигатель, управляемый трехфазным током синусоидальной формы // 2494518

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в электроприводах различных механизмов и исполнительных устройствах автоматических систем. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в уменьшении суммарной мощности силовых полупроводниковых приборов инвертора при одновременном обеспечении упрощения его монтажа и уменьшения числа выводов шестифазного вентильно-индукторного двигателя до трех. Указанный технический результат в данном изобретении достигается за счет соблюдения определенных соотношений угловых размеров полюсов ротора двигателя и его статора, четные полюса которого оснащены одной сосредоточенной обмоткой, а нечетные - двумя сосредоточенными обмотками, которые включены определенным образом. Кроме того, в предлагаемом двигателе полные токи обмоток фаз содержат в своем составе только первую гармонику и не содержат высших гармоник, а питание двигателя осуществляется тремя синусоидальными токами с помощью трехфазного мостового инвертора, который управляется релейно-токовым способом. 6 ил.