HU214179B

HU214179B - Állórész-lemeztest villamos gépekhez

Info

Publication number: HU214179B
Application number: HU9501893A
Authority: HU
Inventors: Jürgen Baer; Jens Wolfersdorf
Original assignee: Abb Management Ag.
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1998-01-28
Also published as: HU9501893D0; HUT73302A; RU95105996A; JPH0819197A; BR9502949A; CZ156095A3; KR960003025A; EP0690543A1; DE4422543A1; CN1119361A

Abstract

(57) KIVONAT A találmány tárgya állórész-lemeztest villamős gépekhez. Az állórész-lemeztestben lévő hőrnyőkba állórésztekercselés vezetőrűdak (10, 11)vannak behelyezve, amiket őtt hőrő yzáró ékek (12) tartanak. Ahőrőnyzáró ékek az állórészfűrathőz képest visszafelé el vannak tőlva.Az egyes részlemeztestek (1, 2) között sűgárirányú szellőzőcsatőrnák(4a, 4b, 4c) vannak. Ezeket sűg rirányú távtartó hidak (3) választjákel egymástól. A vezetőrűdaknál (10, 11) bekövetkező egyőldalas áramlásés a gép légréséhez való visszaáramlás elkerülése végett, a távtartóhíd (3) sűgárirányban belső végén egy nyílás (14) van. A távtartó hínak (3) ez a vége a főrgórész főrgásirányával (R) szemben meg vangörbítve. A hűtőhatás tővább javítható azzal, hőgy a hőrőnyzáróékekben (12) a szellőzőcsatőrnákba (4a, 4b) nyíló ék alakú mélyedés(15) van kiműnkálva. ŕ

Description

A találmány tárgya állórész-lemeztest villamos gépekhez. Az állórész-lemeztestben lévő hornyokba állórésztekercselés vezetőrudak vannak behelyezve, amiket ott horonyzáró ékek tartanak. A horonyzáró ékek az állórészfurathoz képest visszafelé el vannak tolva. Az állórész-lemeztest egyedi részlemeztestekből áll, amiket sugárirányú szellőzőcsatornák vagy hűtőrések választanak el egymástól. A távtartásra közelítőleg sugárirányú távtartó hidak szolgálnak, amik a részlemeztestek két egymás felé álló homlokfelületének egyikével mereven össze vannak kötve. A távtartó hidak az említett szellőzőcsatornákat több részcsatomára osztják. A távtartó hidak tengelyirányú gerinclemezei, illetőleg övlemezei a részcsatomákat elválasztják egymástól.

Ilyen jellegű állórész-lemeztestek például Wiedemann és Kellenberger „Konstruktion elektrischer Maschinen” (Villamos gépek tervezése) c. könyvéből (Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/New York 1967, pp. 262-264, különösen a 264. oldalon a 171. ábra) ismertek.

Villamos forgógépekben az állórész szellőztetésének módjától függően az állórészlemezek rétegezése a vas teljes hosszában végigmegy és a hűtőfelület a lemez hátában vagy a fogakban lévő szellőzőlyukak révén, elöhomyok révén vagy a vas felületének növelése révén jön létre, vagy pedig a vas hosszát sugárirányú szellőzőcsatornák vagy hütőrések egyedi lemezcsomagokra osztják. Ezeket a szellőzőcsatornákat távtartó hidak képezik, amik a csatorna egyik oldalán egy zárólemezen szegecselés vagy ponthegesztés útján vannak rögzítve. A távtartó hidak tengelyirányú vastagságát termikus megfontolások alapján határozzák meg és ez a vastagság 6 és 20 mm közötti, olykor 30 mm-t is elér.

A távtartó hidak a kisebb villamos gépeknél teljesen, nagyobb villamos gépeknél a kisebb mágneses indukciójú részen a lemez hátrészében vasból, a nagyobb indukciójú részen a fogaknál sárgarézből vagy nem-fém anyagból készülnek. Wiedemann és Kellenberger szerint a távtartó hidak kialakításánál figyelembe kell venni a lemeztest készítésekor fellépő sajtoló nyomást (a távtartó hidaknak nem szabad kihajolniuk), valamint azt, hogy a hűtőközeg áramlási ellenállásának és zajának kicsinek kell lennie (a belépőélek és kilépöélek lekerekítése, lásd i.m., p.264,1. bekezdés).

Bebizonyosodott, hogy az idézett műben megadott megoldások (a távtartó hidak sugárirányban belül lévő végeinek lekerekítése) a fajlagos teljesítmények állandó növekedése miatt messze nem elegendőek a kellő hűtés biztosításához. Az elsődleges problémát a forró hűtőgáznak a gép légréséből való elvezetése jelenti. Ennek során ugyanis a gép légrésében nagyrészt kerületi irányban áramló gázt hirtelen át kell terelni sugárirányba.

Találmányunk célja a bevezetöleg leírt jellegű állórészlemeztest olyan kialakítása, hogy az állórész-lemeztestet egyszerű és gazdaságos módon, optimálisan lehessen hűteni.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a távtartó híd sugárirányban belül lévő végén van egy nyílás, vagy a távtartó híd ott meg van szakítva, és ez a nyílás, illetőleg megszakítás összeköti egymással a kerületi irányban szomszédos részcsatomákat.

A távtartó hidak légrésoldali végszakaszának ez a különleges kiképzése drasztikusan csökkenti az áramlási ellenállást az állórész hűtőhomyában. Ily módon az áramlásnak a hűtőcsatomába való belépéskor erősen kialakult kontrakciója csökken vagy teljesen megszűnik. Emellett ott jelentősebb a dinamikus nyomás átalakulása statikus nyomássá. További előnyt jelent, hogy a hűtőgáz esetleges visszaáramlását elkerüljük.

A találmány különösen az úgynevezett előhomyos állórészlemeztestekhez alkalmas, vagyis olyan elrendezésekhez, amelyekben a horonyzáró ékek nincsenek fedésben az állórészfogakkal, hanem sugárirányban visszafelé el vannak tolva.

A távtartó hidakban lévő nyílások, illetőleg megszakítások 1 előnyös módon élletöréssel vannak ellátva és az élletörés közelítőleg párhuzamos a hűtőgáz áramlási irányával.

A távtartó hídban lévő nyílás előnyös módon közelítőleg, a horonyzáró ékek sugárirányú magasságában van elhelyezve.

A távtartó híd légrésoldali végszakasza a forgórész forgásirányával szemben előnyös módon görbe és a görbület sugárirányban kívülről nézve közelítőleg a horonyzáró ékek magasságában kezdődik és röviddel a gép légrése előtti pontig ér.

A horonyzáró ékekben a szellőzőcsatornáknál előnyös módon van egy első mélyedés, ami a forgórész forgásirányában folytonosan tágul.

A mélyedés előnyös módon a beömlésoldali, a gép légrése felé eső ékszélnél kezdődik és a kiömlés oldalán a horonyfalnál végződik.

A horonyzáró ékekben a szellőzőcsatornáknál előnyös módon van egy második mélyedés, ami az első mélyedés kifutó végével szemben van és úgy van kialakítva, hogy a második mélyedés alapja közelítőleg egy szintben van az állórészhorony falával.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra villamos forgógép ismert, részlemeztestekből álló állórésztestének részhosszmetszete, a

2. ábra állórészhomyokkal és távtartó hidakkal ellátott lemezszegmens felülnézete kicsinyítve, a

3. ábra a 2. ábra nagyított részlete, ami a találmány alapját képező problematikát szemlélteti, a

4. ábra egy 3. ábra szerinti hütőrés hosszmetszete az AA metszésvonal mentén, az

5. ábra a találmány szerinti állórész-lemeztest első kiviteli alakja egy a teljes hosszában egyenes, I-szelvényű távtartó híddal, aminek a légrésoldali végszakasza nyílással van ellátva vagy ott meg van szakítva, a

6. ábra a találmány szerinti állórész-lemeztest második kiviteli alakja I-szelvényű távtartó híddal, aminek a légrésoldali végszakasza nyílássokkal van ellátva és emellett a forgórész forgásirányával szemben görbe, a

7. ábra a találmány szerinti állórész-lemeztest harmadik kiviteli alakja, ami az 1. vagy 2. ábra szerint nyílással van ellátva és a külső távtartó hídszakasz sugárirányban belső vége a forgórész forgásirányával szemben görbe, a

8. ábra a találmány szerinti állórész-lemeztest negyedik

HU 214 179 Β kiviteli alakja, mint a 6. ábra szerinti elrendezés továbbfejlesztése, aminél járulékosan a horony záró ékek a hűtőréseknél ék alakú mélyedésekkel vannak ellátva, a

9. ábra ék alakú mélyedésekkel ellátott horonyzáró ék perspektivikus képe, a

10. ábra a 9. ábra szerinti horonyzáró éken átmenő hűtőrés részletének felülnézete.

A villamos forgógép, például egy léghűtésű turbógenerátor 1,2 részlemeztestekből felépített állórész-lemeztestének részhosszmetszetén látható, hogy a részlemeztesteket 3 távtartóhidak választják el egymástól (1. ábra). A 3 távtartó hidakat az ábrázolt kiviteli alakban I-szelvények képezik, amik egy 3a gerinclemezből és két párhuzamos, 3b övlemezből állnak. I-szelvények helyett más szelvényalakokat, L-szelvényeket vagy U-szelvényeket is lehet alkalmazni (ehhez lásd a 4. ábra szerinti A A metszetet). Ily módon sugárirányú 4 szellőzőcsatornák vagy hütőrések alakulnak ki, amiken át hűtőgázt lehet vezetni a villamos gépnek az állórész-lemeztest és a 6 forgórész közötti 5 légréséből. A 3 távtartó hidak tengelyirányú 3a gerinclemezei (vagy L-szelvények vagy Uszelvények esetén ennek a szelvénynek a szárai) ezeket a hűtőréseket több, 4a, 4b, részcsatomára osztják, amiket az említett 3a gerinclemezek választanak el egymástól.

Maguk az 1, 2 részlemeztestek több egymásra rakott 7 lemezből, úgynevezett elektrolemezből vagy dinamólemezből állnak, amiknek a vastagsága tipikusan 0,5 mm. Nagy villamos gépeknél mindegyik réteg lemez több lemezszegmensből áll (lásd a felülnézetet a 2. ábrán), amik mindegyik réteg után kerületi irányban eltolva fekszenek egymáson. A 7 lemezek - lemezzárlatok elkerülése végett - mindkét oldalukon nem ábrázolt szigetelő lakkréteggel vannak bevonva. A 3 távtartó hidak rendszerint a két, vastagabb (tipikusan 1 mm vastag) lemezből készült 71 vagy 72 zárólemez közül az egyiken vannak rögzítve. Egy ilyen, 3 távtartó hidakkal ellátott 71 zárólemez szegmens nem méretarányos felülnézete a 2. ábrán látható és szemlélteti a 3 távtartó hidak sugárirányú elrendezését. A 3 távtartó hidak gyakorlatilag a 9 lemezhátrészig kiterjednek a 71 zárólemez szegmens egész 8 fogszakaszára. A teljesség kedvéért a 2. ábrán a tekercselésnek az állórészhornyokban egymás felett fekvő 10, 11 vezetőrúdjait és a 12 horonyzáró ékeket is ábrázoltuk. Ezek a 12 horonyzáró ékek az állórészfurathoz képest sugárirányban kifelé visszafelé el vannak tolva, úgyhogy az állórészfürat és a horonyzáró ék között úgynevezett 13 előhorony keletkezik. A 2. ábrán láthatók végül a 4’ furatok is, amiken az állórész szorítócsapszegei át vannak vezetve.

A villamos gépek ennyiben Ismertek és például a bevezetőleg említett „Konstruktion elektrischer Maschinen” c. könyvben vannak leírva.

Egy részletnek a 2. ábrához képest nagyított ábrázolására, a 3. ábrára hivatkozva a következőkben taglaljuk a találmány alapját képező problematikát. Ezen az ábrán az itt nem ábrázolt forgórész forgásirányát az R nyíl jelöli. A többi nyíl a gép 5 légréséből a 4a, 4b, ... részcsatomákba irányuló hűtőgázáramot mutatja. A 4a, 4b,... részcsatomákat egyrészt a 71, 72 zárólemez, másrészt a 3 távtartó hidak 3a gerinclemezei határolják.

A hűtőgáz a forgórész R nyíllal jelölt forgási irányában a gép 5 légréséből a nyilak irányában a 4a, 4b, ... részcsatomákba áramlik. A vizsgálatok azt mutatták, hogy ennek folyamán a 13 előhorony mélységétől függően túlnyomórészt „egyoldalas” átáramlás áll be, vagyis a hütendő 10,11 vezetőrudaknak lényegében csak az egyik oldalán van áramlás. Ez az egyoldalas áramlás nemcsak csökkenti a hőcserét a hűtőgáz és a vezető között, hanem a vezető rúd körül visszaáramlást is létesít a gép légrésébe. Ezt a 3. ábrán jelképesen szaggatott vonalakkal ábrázoltuk.

A hűtés javítása végett az 5. ábra szerint a 3 távtartó hidak légrésoldali végszakaszában, nagyjából a 12 horonyzáró ék magasságában, a 3a gerinclemezben áttörések vagy 14 nyílások vannak, amik két, kerületi irányban szomszédos 4a, 4b, ... részcsatoma között helyi összeköttetést létesítenek. A 3a gerinc lemezben lévő nyílások vagy egy áttörés helyett a 3 távtartó hídnak lehet egy megszakítása a 12 horonyzáró ék sugárirányú magasságában. Ezek a 14 nyílások, illetőleg a távtartó híd nyíláshatároló két részének végei előnyös módon a hűtőgáz áramlási irányával párhuzamosan élletöréssel vannak ellátva. A 14 nyílás, illetőleg a megszakítás átömlési felszíne nagyjából megegyezik egy 4a vagy 4b részcsatoma sugárirány kiáramlási felszínével. A 14 nyílás sugárirányú magasságának és a hütőrés szélességének az aránya tipikusan 1 és 3 között van.

Ekkor bekövetkezik az 5. ábrán ábrázolt kétoldalas áramlás a 10,11 vezetőrudak mellett. A visszaáramlásokat biztonságosan elkerüljük.

A hűtőhatás tovább javítható úgy, hogy - azonkívül, hogy a 3 távtartó hidak légrésoldali végszakaszában 14 nyílások, illetőleg megszakítások vannak - a 3 távtartó hidak légrésoldali vége egy egészként meg van görbítve a forgórész R nyíllal jelölt forgásirányával szemben, ahogyan ez a 6. ábrán látható. A görbület a 14 nyílásnál kezdődik és röviddel a gép légrése előtti pontig ér, ahol a 3 távtartó híd végződik. Az I-, L- vagy U-alakú távtartó híd hajlításának elkerülése végett a görbe szakaszban a 3b övlemezeket el lehet hagyni. A 3b övlemezek ekkor a 6. ábrán szaggatott vonallal jelölt helyeken, a 14 nyílás légréstől távolabb eső határolásának magasságában végződnek. Ekkor bekövetkezik a 6. ábrán ábrázolt kétoldalas áramlás a 10, 11 vezetőrudak mellett és visszaáramlásokat biztonságosan elkerüljük.

A találmánynak a 7. ábrán látható kiviteli alakjában a 3 távtartó híd 6. ábra kapcsán leírt kialakításának egy változata szerepel. A 7. ábra szerint a 3 távtartó hidak a légrésoldali végen egyenesek. A távtartó híd sugárirányban külső szakaszának 3a’ hídvége ki van hajlítva és a forgórész R nyíllal jelölt forgásirányával szemben meg van görbítve. Itt különösen alkalmas a távtartó híd kétrészes kialakítása. A sugárirányban külső távtartó hidrész 3b övlemezei azon a helyen végződnek, ahol a görbület kezdődik. A gerinclemez meghosszabbított vége a megadott módon van meggörbítve. A sugárirányban belső távtartó hidrész alakja normális és sugárirányban helyezkedik el. Adott esetben a sugárirányhoz képest bizonyos szöggel eltoltan rögzíthető a 71 vagy 72 zárólemezen.

Itt is bekövetkezik a 7. ábrán ábrázolt kétoldalas

HU 214 179 Β lás a 10, 11 vezetőrudak mellett és visszaáramlásokat biztonságosan elkerüljük.

Az eddig leírt kiviteli alakokban a 4a, 4b,... részcsatomákba beáramló hűtőgáznak a hűtőrésen átmenő horonyzáró ék körül kellett áramolnia. A horonyzáró ék emellett a támasztást funkciója által meghatározott geometriája, az adott kiviteli alakban a trapéz alak következtében szűkíti az áramlási keresztmetszetet.

A hűtőhatás tovább javítható úgy, hogy a 8. ábra szerint a 12 horonyzáró ékekben a 4 szellőzőcsatornáknál például ék alakú 15 mélyedés van, ami a forgórész R nyíllal jelölt forgásirányában, vagyis a hűtőgáz áramlási irányában folytonosan tágul. Az ék csúcsa a beömlésoldali, a gép 5 légrése felé eső ékszélnél van. A kiömlés oldalán a 16 ékfelület a 17 horonyfalnál végződik. Az így kialakított horonyzáró ék a 9. ábrán látható. A 10. ábrán egy ilyen horonyzáró éken átmenő hűtőrés részletének belső felülnézete látható. Egy másik változat szerint ennek a mélyedésnek nem sík a 16 ékfelülete, hanem konvex, tehát kifelé domború, amit a 8. ábrán szaggatott vonal jelöl.

A hütőhatás tovább javítható úgy, hogy a hűtőrésnél (4a; 4b, részcsatomák bal fele) a 12 horonyzáró ékben ahogyan ezt a 8. ábrán szaggatott vonal jelöli - van egy anyagmélyedés, ami úgy van kialakítva, hogy a hütőrésnél egy szintben van az állórész 17 horony falával.

Magától értetődik, hogy a 12 horonyzáró ék leírt különleges kialakítása a 4 szellőzőcsatornáknál alkalmazható minden más leírt és a 5., 6. és 7. ábrán ábrázolt kiviteli alakban. A találmány továbbá nem korlátozódik a távtartó hídnak az ábrákon ábrázolt szelvényalakj ára. A találmány értelmében a távtartó hidak szelvénye lehet L-, H- és egyéb alakú.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Allórész-lemeztest villamos gépekhez; az állórészlemeztestben lévő hornyokba állórész-tekercselés vezetőrudak vannak behelyezve, amiket ott horonyzáró ékek tartanak; a horonyzáró ékek az állórészfurathoz képest visszafelé el vannak tolva; az állórész-lemeztest egyedi részlemeztestekböl áll, amiket sugárirányú szellőzőcsatornák választanak el egymástól; a távtartásra közelítőleg sugárirányú távtartó hidak szolgálnak, amik a részlemeztestek két egymás felé álló homlokfelületének egyikével mereven össze vannak kötve; a távtartó hidak az említett szellőzőcsatornákat több részcsatomára osztják; a távtartó hidak tengelyirányú gerinclemezei, illetőleg csíkjai a részcsatomákat elválasztják egymástól, azzal jellemezve, hogy a távtartó híd (3) sugárirányban belül lévő végén van egy nyílás (14), vagy a távtartó híd (3) ott meg van szakítva, és ez a nyílás (14) összeköti egymással a kerületi irányban szomszédos részcsatomákat (4a, 4b,...).
2. Az 1. igénypont szerinti állórész-lemeztest, azzal jellemezve, hogy a nyílások (14), illetőleg megszakítások élletöréssel vannak ellátva és az élletörés közelítőleg párhuzamos a hűtőgáz áramlási irányával.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti állórész-lemeztest, azzal jellemezve, hogy távtartó hídban (3) lévő nyílás közelítőleg a horony záró ékek (12) sugárirányú magasságában van elhelyezve.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti állórészlemeztest, azzal jellemezve, hogy a távtartó híd (3) légrésoldali végszakasza a forgórész (6) forgásirányával (R) szemben görbe és a görbület sugárirányban kívülről nézve közelítőleg a horonyzáró ékek (12) magasságában kezdődik és röviddel a gép légrése (5) előtti pontig ér.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti állórészlemeztest, azzal jellemezve, hogy a horony záró ékekben (12) a szellőzőcsatornáknál van egy első mélyedés (15), ami a forgórész (6) forgásirányában (R) folytonosan tágul.
6. Az 5. igénypont szerinti állórész-lemeztest, azzal jellemezve, hogy a mélyedés (15) a beömlésoldali, a gép légrése (5) felé eső ékéinél kezdődik és a kiömlés oldalán a horonyfalnál (17) végződik.
7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti állórész-lemeztest, azzal jellemezve, hogy a horonyzáró ékekben (12) a szellőzőcsatornáknál (4) van egy második mélyedés (18), ami az első mélyedés (15) kifutó végével szemben van és úgy van kialakítva, hogy a második mélyedés (18) feneke közelítőleg egy szintben van az állórészhorony (16) horonyfalával (17).