Статор електричної машини
Номер патенту: 19022
Опубліковано: 25.12.1997
Автори: Ракогон Володимир Григорович, Кузьмін Віктор Володимирович, Новіков Яків Михайлович, Пенськой Віталій Федорович
Формула / Реферат
1. Статор электрической машины, содержащий корпус с чередующимися аксиальными отсеками высокого и низкого давления охлаждающего агента, шихтованный сердечник с пазами для обмотки, размещенный на продольных стяжных ребрах корпуса, состоящий из пакетов и расположенных между ними радиальных вентиляционных каналов, разделенных вентиляционными распорками на зоны высокого и низкого давления охлаждающего агента, примыкающие к соответствующим отсекам корпуса статора, отличающийся тем, что по крайней мере в средней части сердечника, в соседних радиальных вентиляционных каналах зоны высокого давления охлаждающего агента одного радиального вертикального канала соединены с зонами низкого давления охлаждающего агента соседнего канала с помощью аксиальных щелевых отверстий, выполненных в пакетах сердечника по высоте зубцов, при этом одноименные аксиальные отсеки корпуса статора соединены между собой перепускными каналами.
2. Статор электрической машины по п. 1, отличающийся тем, что в радиальных вентиляционных каналах между вентиляционными распорками в зубцах сердечника, ограничивающими зоны высокого давления охлаждающего агента, установлены съемные заглушки.
Текст
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности, к турбогенераторам и крупным синхронным машинам с многоструйной системой вентиляции. Известен стартер электрической машины, принятый в качестве прототипа, который содержит корпус с чередующимися аксиальными отсеками высокого и- низкого давления, шихтованный сердечник, расположенный на продольных стяжных ребрах корпуса и разделенный радиальными вентиляционными каналами на пакеты. Поскольку в конструкциях с радиальными вентиляционными каналами в шихтованном сердечнике всегда выполняются вентиляционные распорки, обеспечивающие прохождение охлаждающего агента в радиальном направлении, в данной конструкции эти вентиляционные распорки разделяют радиальные вентиляционные каналы на зоны высокого и низкого давления охлаждающего агента, примыкающие к соответствующим аксиальным отсекам корпуса. Недостатком конструкции является то, что связь между отсеками высокого и низкого давления осуществляется через зазор между статором и ротором. Весь поток охлаждающего агента, предназначенный для охлаждения сердечника и обмотки статора проходит через этот»зазор и движется в нем в тангенциальном направлении. Это приводит к повышению потерь на вентиляцию, снижающих КПД электрической машины. В основу изобретения поставлена задача создания статора электрической машины, в котором, благодаря исключению выхода охлаждающего агента в зазор между статором и ротором, обеспечивается снижение потерь на вентиляцию и, следовательно, повышение КПД электрической машины, за счет чего появляется возможность использовать в мощных электрических машинах более простое и надежное по сравнению с газовым воздушное охлаждение. Исключение водорода из системы охлаждения электрической машины снимает взрывоопасность, т. е. повышает эксплуатационную надежность, упрощает обслуживание, позволяет отказаться от масляного уплотнения вала в результате чего упрощается конструкция, снижается трудоемкость изготовления электрической машины. Поставленная задача решается тем, что в статоре электрической машины, содержащем корпус с чередующимися аксиальными отсеками высокого и низкого давления охлаждающего агента, шихтованный сердечник с пазами для обмотки, размещенный на продольных стяжных ребрах корпуса, состоящий из пакетов и расположенных между ними радиальных вентиляционных каналов, разделенных вентиляционными распорками на зоны высокого и низкого давления охлаждающего агента, примыкающие к соответствующим отсекам корпуса статора, согласно изобретению, по крайней мере в средней части сердечника, в соседних радиальных вентиляционных каналах зоны высокого давления охлаждающего агента одного радиального вентиляционного канала соединены с зонами низкого давления охлаждающего агента соседнего канала с помощью аксиальных щелевых отверстий, выполненных в пакетах сердечника по высоте зубцов, при этом одноименные аксиальные отсеки корпуса статора соединены между собой перепускными каналами. Целесообразно, чтобы в радиальных вентиляционных каналах вежду вентиляционными распорками в зубцах сердечника, ограничивающими зоны высокого давления охлаждающего агента, были установлены съемные заглушки. Расположение вентиляционных распорок таким образом, что, образованные ими зоны высокого и низкого давления, расположенные в соседних радиальных вентиляционных каналах и сообщающиеся с соседними разноименными аксиальными отсеками корпуса, размещены у одних и тех же зубцов пакета, расположенного между этими зонами, а также выполнение в этих зубцах аксиальных щелевых отверстий позволяет охлаждающему агенту переходить из зоны с высоким давлением в зону с низким давлением через аксиальные щелевые отверстия в зубцах пакета. Так как при работе электрической машины в зазоре между статором и ротором создается повышенное давление охлаждающего агента, которое подпирает охлаждающий агент на выходе из зоны высокого давления, последний, не выходя в зазор между статором и ротором, устремляется в аксиальные щелевые отверстия в зубцах. Это позволяет сократить потери на вентиляцию и, следовательно, повышает КПД электрической машины. Кроме того, предложенное решение позволяет исключить тепловые перекосы в сердечнике статора, за счет равномерного распределения холодного и горячего охлаждающего агента по сердечнику, чем повышает надежность статора электрической машины. На фиг. 1 показан статор, продольный разрез; на фиг. 2 - статор, поперечный разрез А-А на фиг. 1, первый вариант; на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1, первый вариант; на фиг. 4-поперечный разрез А-А на фиг. 1t второй вариант; на фиг. 5 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1, второй вариант; на фиг. 6 поперечный разрез А-А на фиг. 1, третий вариант; на фиг. 7 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1, третий вариант; на фиг. 8 - вид на зубцы со стороны расточки; на фиг. 9 - фрагмент поперечного разреза Г-Г на фиг. 8; на фиг. 10 - развертка по продольной оси корпуса статора; на фиг. 11 - корпус статора, поперечный разрез Д-Д на фиг. 10; на фиг. 12 - то же, разрез Е-Е на фиг. 10; на фиг. 13 -то же, разрез Ж-Ж на фиг. 10; на фиг. 14 то же, разрез И-И на фиг. 10; на фиг. 15 - фрагмент сердечника статора (аксонометрия). Статор электрической машины {фиг. 1) содержит корпус 1 с продольными стяжными ребрами 2, на которых размещен шихтованный сердечник 3, скрепленный с торцов нажимными фланцами 4 и крепежными гайками 5. Корпус 1 имеет чередующиеся по окружности аксиальные отсеки высокого давления 6 охлаждающего агента (фиг. 2-7), фиг. 10-15) и аксиальные отсеки низкого давления 7. Аксиальные отсеки корпуса высокого давления 6 соединения между собой перепускными каналами 8 (фиг. 13 и 14), аксиальные отсеки корпуса низкого давления 7 (фиг. 2-7, фиг. 10-15)соединены между собой перепускными клапанами 9. Сердечник 3 (фиг, 1) разделен по длине радиальными вентиляционными каналами 10 на пакеты 11. Каждый пакет 11 состоит из нескольких слоев сегментов 12 (фиг. 2-7). На крайнем слое сегментов 12 закреплены вентиляционные распорки 13 в ярме, и вентиляционные распорки 14 в зубцах. Между вентиляционными распорками 13 в ярме расположены зоны высокого давления 15 охлаждающего агента и зоны низкого давления 16, Внутри каждой зоны высокого давления 15 и зоны низкого давления 16 имеются дополнительные вентиляционные распорки 17 в ярме. Вентиляционные распорки 14 в зубцах установлены по краю паза 18(фиг. 9)с минимальным зазором 19, необходимым из условия свободной укладки стержней обмотки 20 и расклиновки клиньев 21 в пазах 18. В зубцах пакета 11 выполнены аксиальные щелевые отверстия 22 по высоте зубца. Между вентиляционными распорками 14 в зубцах в зонах высокого давления 15 установлены съемные заглушки 23 (фиг. 8, 9). В третьем варианте исполнения изобретения в зонах высокого давления 15 и зонах низкого давления 15 по наружной окружности сердечника статора выполнены перегородки 24 (фиг. 6, 7). При выполнении изобретения в первом варианте пакеты 11 сердечника 3 статора составляют из нескольких слоев сегментов 12. На сегментах 12 крайнего слоя пакета 11 закрепляются вентиляционные распорки 13 в ярме таким образом, что, при шихтовке сегментов 12 крайнего слоя пакета на продольные стяжные ребра 2, один конец вентиляционных распорок 13 в ярме примыкает к продольным стяжным ребрам на границах аксиальных отсеков высокого 6 и низкого давления 7 корпуса, противоположный - к дну пазов 18, находящихся напротив средины ширины отсеков высокого 6 и низкого давления 7 корпуса, расположенных против часовой стрелки от упомянутых стяжных ребер 2. В соседнем пакете 11 вентиляционные распорки 13 в ярме закреплены на сегментах 12 так, что одним концом при шихтовке примыкают к тем же продольным стяжным ребрам на границах аксиальных отсеков высокого давления 6 и низкого 7 корпуса 1, а противоположным - к дну пазов находящихся напротив средины ширины аксиальных отсеков высокого давления 6 и низкого 7, расположенных по часовой стрелке от этих продольных стяжных ребер 2. То есть, при укладке крайнего слоя сегментов пакета в каждом следующем пакете сегменты поворачиваются на 180°. Разноименные зоны 15 и 16 примыкающие к соседним аксиальным отсекам высокого давления 6 и низкого давления 7 и расположенные в соседних радиальных вентиляционных каналах выходят в зубцах пакета, расположенного между этими каналами, к одним и тем же аксиальным щелевым отверстиям 22. В каждой зоне высокого давления 15 и низкого давления 16 между вентиляционными распорками 13 в ярме, образующими зоны, расположены дополнительные распорки 17 для предотвращения зажатия зоны пакетами 11. При выполнении изобретения во втором варианте в пакетах 11 через один радиальный вентиляционный канал вентиляционные распорки 13 в ярме закрепляются на сегментах 12, составляющих крайний слой пакета 11, таким образом, что один конец вентиляционных распорок 13 в ярме примыкает при шихтовке пакета к продольным стяжным ребрам на границах аксиальных отсеков высокого давления 6 и низкого давления 7 корпуса 1, противоположный конец примыкает к дну пазов, расположенных напротив следующих против часовой стрелки продольных стяжных ребер на границах упомянутых отсеков корпуса. В соседних радиальных вентиляционных каналах вентиляционные распорки 13 в ярме установлены по осям проходящим через продольные стяжные ребра 2 на границах аксиальных отсеков высокого давления 6 и низкого давления 7 корпуса 1. Разноименные зоны 15 и 16 в соседних радиальных вентиляционных каналах связаны в этом случае аксиальными щелевыми отверстиями 22 в зубцах пакета, расположенных напротив каждого аксиального отсека корпуса, т. е. смещение потока охлаждающего агента происходит в тангенциальном направлении против часовой стрелки в радиальных вентиляционных каналах через один. При выполнении изобретения в третьем варианте вентиляционные распорки 13 в ярме закрепляются на крайнем слое сегментов· 12 каждого пакета 11 по осям, проходящим через продольные стяжные ребра 2 на границах каждой пары разноименных аксиальных отсеков корпуса. Число аксиальных отсеков корпуса высокого давления 6 и низкого давления 7 охлаждающего агента в этом варианте в два раза больше числа зон высокого давления 15 и низкого давления 16 в радиальном вентиляционном канале 10. По наружной окружности крайнего слоя пакета 11 сердечника 3 закрепляются перегородки 24 с шагом равным ширине аксиального отсека корпуса высокого давления 6 или низкого давления 7 таким образом, что, в радиальных вентиляционных каналах через один, перегородки 24 перекрывают отсеки высокого давления 6 корпуса 1, а в соседних радиальных вентиляционных каналах - перекрывают отсеки низкого давления 7. Так же как и в предыдущих вариантах зоны высокого давления 15 в одном радиальном вентиляционном канале соединены с зонами низкого давления 16 в соседнем радиальном вентиляционном канале аксиальными щелевыми отверстиями 22 в зубцах пакета расположенного между этими каналами. Смещение потока воздуха в тангенциальном направлении в этом варианте происходит с помощью перегородок 24. При выполнении изобретения в любом из вариантов между вентиляционными распорками 14 в зубцах в зонах высокого давления 15 охлаждающего агента могут быть установлены съемные заглушки 23 для полного исключения возможности выхода охлаждающего агента в зазор между статором и ротором. При работе электрической машины поток охлаждающего агента, например, воздуха от вентилятора (на чертежах не показаны) попадает, либо напрямую либо через перепускные каналы 8, в аксиальные отсеки высокого давления 6 корпуса 1, откуда по зонам высокого давления 15 в радиальных вентиляционных каналах 10 холодный воздух проходит к зубцам пакета 11, смещаясь в тангенциальном направлении. По аксиальным щелевым отверстиям 22 в зубцах воздух попадает в соседний радиальный вентиляционный канал в зону низкого давления 16, откуда с помощью вентиляционных распорок 14 в зубцах и вентиляционных распорок 13 в ярме переходит в аксиальный отсек корпуса низкого давления 7 с нагревшимся воздухом, смещаясь при этом в тангенциальном направлении, Из аксиальных отсеков корпуса низкого давления 7 подогретый воздух, либо напрямую либо через перепускные каналы 9, проходит на воздухоохладители (на чертежах не показаны). Горячий воздух из обмотки ротора, выбрасываемый в зазор между статором и ротором, создает в этом зазоре избыточное давление и, не заходя в зоны высокого давления в радиальном вентиляционном канале, входит в зоны низкого давления 16, соединяется с нагретым воздухом охлаждающим сердечник и направляется через аксиальные отсеки корпуса низкого давления 7 на воздухоохладители (на чертежах не показаны).
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюElectric machine stator
Автори англійськоюKuzmin Viktor Volodymyrovych, Rakohon Volodymyr Hryhorovych, Penskoi Vitalii Fedorovych
Назва патенту російськоюСтатор электрической машины
Автори російськоюКузьмин Виктор Владимирович, Ракогон Владимир Григорьевич, Пенской Виталий Федорович
МПК / Мітки
Мітки: електричної, машини, статор
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-19022-stator-elektrichno-mashini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Статор електричної машини</a>
Попередній патент: Спосіб визначення активності протеїна 3 або їх інгібіторів в біологічних рідинах
Наступний патент: Ротор електричної машини
Випадковий патент: Вантажно-ланцюговий натяжний пристрій стрічкового конвеєра