RU2007815C1

RU2007815C1 - Stator of a c electric machine

Info

Publication number: RU2007815C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Сергеевич Максимов
Original assignee: Виталий Сергеевич Максимов
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: electric machine engineering. SUBSTANCE: stator of A C electric machine has pressure elements with pressure pins enveloping configuration of face stacks of stator core in tooth zone. On side of air gap have protrusions located in air gap. Protrusions have holes for passing of threaded ends of studs. Nuts clamping core axially and preventing tooth zone from pressing out are put on threaded ends of studs. Positioning under nuts of other restoring members reducing thermal stresses in studs is also possible. Studs may be manufactured with central hydraulic channel intended for circulation of liquid cooling agent. EFFECT: reduced labour input and enhanced operational conditions. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к статорам электрических машин. The invention relates to electrical engineering, in particular to the stators of electrical machines.

Известна конструкция сердечника статора мощного турбогенератора, который закреплен в корпусе на клиньях и с помощью нажимных элементов и стяжных элементов спрессован аксиально, причем нажимные плиты сжимают сердечник статора из пакетов, шихтованных из тонколистовой электротехнической стали с установленными между пакетами охладителями, в зоне спинки, а нажимные пальцы опираются на зубцы крайних пакетов, причем в зоне, близкой к воздушному зазору, крайние пакеты имеют возрастающую вглубь сердечника высоту зубцов до высоты, равной высоте зубца среднего пакета. В радиальные пазы сердечника статора уложена обмотка статора, закрепленная в них клиньями, а в зонах крайних пакетов с помощью специальных тяг, закрепленных в нажимной плите. Подобная конструкция статора описана в сборнике: "Электросила", N 33, стр. 32-36, рис. 5, л. 1. A known design of the stator core of a powerful turbo-generator, which is fixed in the case on the wedges and is pressed axially with the help of pressure elements and coupling elements, the pressure plates compressing the stator core from packages burdened from sheet steel with coolers installed between packages in the back area, and pressure the fingers rest on the teeth of the outermost packs, and in the zone close to the air gap, the outermost packs have the height of the teeth growing deeper into the core to a height equal to the heights e prong medium pack. The stator winding is laid in the radial grooves of the stator core, fixed in them by wedges, and in the areas of extreme packages with the help of special rods fixed in the pressure plate. A similar design of the stator is described in the collection: "Power", N 33, p. 32-36, Fig. 5, l 1.

К недостаткам описанной конструкции статора относятся следующие: с помощью традиционной конструкции аксиального крепления сердечника статора в аксиальном направлении при большой его длине свыше 4-5 м трудно обеспечить надежную и долговечную запрессовку, ослабление которой приводит к ухудшению теплопередачи, к шумовым и вибрационным явлениям. The disadvantages of the described design of the stator include the following: using the traditional design of the axial mounting of the stator core in the axial direction with a large length of more than 4-5 m, it is difficult to provide a reliable and durable press-in, the weakening of which leads to a deterioration in heat transfer, to noise and vibration phenomena.

При традиционной конструкции аксиального крепления сердечника статора с крайними пакетами ступенчатой формы (со скосом) обеспечивать их аксиальное сжатие, особенно в коронках зубцов, практически не возможно, что приводит к распушовке зубцов крайних пакетов и ухудшению радиального крепления обмотки статора на выходе из паза, что снижает надежность сердечника статора и его обмотки. With the traditional design of axial fastening of the stator core with extreme step-shaped packages (with a bevel), it is practically impossible to ensure their axial compression, especially in the crowns of the teeth, which leads to fluffing of the teeth of the extreme packages and deterioration of the radial fastening of the stator winding at the exit from the groove, which reduces reliability of the stator core and its windings.

Рассмотренная конструкция статора является прототипом изобретению. The considered design of the stator is a prototype of the invention.

Целью изобретения является: повышение надежности статора путем установки дополнительных стяжных элементов внутри расточки статора; повышение надежности дополнительных стяжных элементов путем установки на их резьбовых частях между выступами нажимных элементов и стяжными гайками упругих элементов; повышение надежности дополнительных стяжных элементов путем разгрузки их от термических деформаций за счет выполнения их полыми с коррозионно-стойкими стенками гидравлических каналов, по которым циркулирует жидкий хладагент. The aim of the invention is: to increase the reliability of the stator by installing additional coupling elements inside the stator bore; increasing the reliability of additional coupling elements by installing on their threaded parts between the protrusions of the pressing elements and the coupling nuts of the elastic elements; increasing the reliability of additional clamping elements by unloading them from thermal deformations by performing them hollow with corrosion-resistant walls of hydraulic channels through which liquid refrigerant circulates.

Сущностью изобретения является следующее:
Нажимные пальцы нажимных элементов выполняются в зоне расточки статора конфигурацией, повторяющей контур огибающей крайних пакетов, и имеющими выступы внутрь расточки статора, в которых выполнены отверстия, через которые проходят резьбовые концы дополнительных стяжных элементов, закрепленные с помощью навинченных гаек. Между гайками дополнительных стяжных элементов и выступами нажимных пальцев установлены упругие элементы. Дополнительные стяжные элементы в зонах вентиляционных каналов имеют обтекаемую форму. Дополнительные стяжные элементы выполнены с гидравлическими каналами вдоль их оси, по которым циркулирует жидкий хладагент.The invention is as follows:
The pressure fingers of the pressure elements are made in the stator bore zone with a configuration repeating the contour of the envelope of the outermost packages, and having protrusions inside the stator bore, in which holes are made through which the threaded ends of the additional clamping elements pass, secured with screwed nuts. Between the nuts of the additional clamping elements and the protrusions of the pressure fingers installed elastic elements. Additional clamping elements in the areas of the ventilation ducts are streamlined. Additional coupling elements are made with hydraulic channels along their axis, along which liquid refrigerant circulates.

На фиг. 1 изображен продольный разрез половины статора; на фиг. 2 - вид по стрелке А на зубцовую зону торца статора; на фиг. 3 - узел I (зона вентиляционного канала статора); на фиг. 4 - сечение Д-Д (вариант 1), участок дополнительного стяжного элемента; на фиг. 5 - сечение Д-Д (вариант 2), участок дополнительного стяжного элемента; на фиг. 6 - узел II (зона выступа нажимного пальца). In FIG. 1 shows a longitudinal section through half of the stator; in FIG. 2 is a view along arrow A of the tooth zone of the end face of the stator; in FIG. 3 - node I (zone of the stator ventilation channel); in FIG. 4 - section DD (option 1), a section of an additional clamping element; in FIG. 5 - section DD (option 2), a section of an additional clamping element; in FIG. 6 - node II (zone of the protrusion of the pressure finger).

На фиг. 1 представлен продольный разрез половины статора 1, содержащего магнитопровод 2 из тонколистовой электротехнической стали, закрепленный на клиньях корпуса 3 с помощью стяжных элементов 4 и гаек 5, которые стягивают нажимные элементы 6, имеющие нажимные пальцы 7, повторяющие конфигурацию зубцов 8 крайних пакетов магнитопровода 2 и которые изолированы от них термостойким диэлектриком 9. Нажимные пальцы 7 выполнены с выступами 10 внутрь расточки статора 1. В радиальных пазах магнитопровода 2 закреплена обмотка статора 11 с помощью клиньев 12. По расточке статора 1 вдоль зубцовой зоны расположены дополнительные стяжные элементы 13, изготовленные из высокопрочного немагнитного металла с высоким электрическим сопротивлением, резьбовые части 14 которых входят в отверстия выступов 10 нажимных пальцев 7 в обоих торцах магнитопровода 2, на которые навинчены гайки 15, опирающиеся на упругие элементы 16 и шайбы 17, причем все они изготовлены из немагнитного высокорезистивного металла. In FIG. 1 is a longitudinal section through a half of the stator 1, containing a magnetic circuit 2 of thin sheet electrical steel, mounted on the wedges of the housing 3 by means of clamping elements 4 and nuts 5, which tighten the pressure elements 6, having pressure fingers 7, repeating the configuration of the teeth 8 of the outermost packages of the magnetic circuit 2 and which are isolated from them by a heat-resistant dielectric 9. The pressure fingers 7 are made with protrusions 10 inside the stator bore 1. In the radial grooves of the magnetic circuit 2, the stator winding 11 is fixed using wedges 12. According to the races the stator point 1 along the tooth zone there are additional coupling elements 13 made of high-strength non-magnetic metal with high electrical resistance, the threaded parts 14 of which enter the holes of the protrusions 10 of the pressure fingers 7 at both ends of the magnetic circuit 2, onto which the nuts 15 are supported, supported by elastic elements 16 and washers 17, all of which are made of non-magnetic high-resistance metal.

На фиг. 2 представлен вид по стрелке А на зубцовую зону магнитопровода 2, из которого видно взаимное расположение выступов 10 к расточке статора. In FIG. 2 shows a view along arrow A of the tooth zone of the magnetic circuit 2, from which the relative position of the protrusions 10 to the stator bore is seen.

На фиг. 3 представлен узел I с расположением против вентиляционного канала 18 дополнительного стяжного элемента 13. In FIG. 3 shows a node I with an arrangement against the ventilation duct 18 of an additional clamping member 13.

На фиг. 4 изображено сечение Д-Д (вариант 1), изображающее цилиндрическую обтекаемую форму выступа 19 дополнительного стяжного элемента 13, расположенного напротив вентиляционного канала 18. In FIG. 4 shows a section DD (option 1), depicting a cylindrical streamlined shape of the protrusion 19 of the additional clamping element 13, located opposite the ventilation duct 18.

На фиг. 5 изображено сечение Д-Д (вариант 2) обтекаемой крыловидной формы выступа 19 дополнительного стяжного элемента 13. In FIG. 5 shows a section DD (option 2) streamlined wing-shaped protrusion 19 of the additional clamping element 13.

На фиг. 6 представлен узел II, на котором изображено взаимное расположение выступа 10 нажимного пальца 7 и дополнительного стяжного элемента 13, выполненного с гидравлическим каналом 20 с коррозионностойкими стенками и навинченной на резьбовой конец 14 арматурой 21 подачи жидкого хладагента. In FIG. 6 shows the assembly II, which shows the relative position of the protrusion 10 of the pressure pin 7 and the additional clamping element 13, made with a hydraulic channel 20 with corrosion-resistant walls and screwed onto the threaded end 14 of the valve 21 of the supply of liquid refrigerant.

Статор 1 по фиг. 1-6 работает следующим образом. The stator 1 of FIG. 1-6 works as follows.

Стяжные элементы 4 и гайки 5 через нажимные плиты 6 сжимают магнитопровод 2 аксиально в зоне спинки магнитопровода 2, а нажимные пальцы 7 с выступами 10 и дополнительными стяжными элементами 13 сжимают зубцовую зону 8 с помощью гаек 15, навернутых на резьбовые концы 14 дополнительных стяжных элементов 13 с обоих торцов статора 1, что не позволяет распушовываться зубцам и ослабевать запрессовке магнитопровода 2. Термическое расширение магнитопровода 2 в зубцовой зоне компенсируется с помощью упругих элементов 16, установленных под шайбами 17 и гайками 15 и опирающимися на выступы 10. Гидравлический канал 20 при циркуляции по нему жидкого хладагента позволяет снять термические напряжения с дополнительных стяжных элементов 13 и охладить воздушный зазор, а также коронки зубцов статора 1. The coupling elements 4 and nuts 5, through the pressure plates 6, compress the magnetic core 2 axially in the area of the back of the magnetic core 2, and the pressure fingers 7 with the protrusions 10 and additional coupling elements 13 compress the tooth zone 8 with the help of nuts 15 screwed onto the threaded ends 14 of the additional coupling elements 13 from both ends of the stator 1, which does not allow the teeth to fluff up and weaken the mounting of the magnetic circuit 2. The thermal expansion of the magnetic circuit 2 in the tooth zone is compensated by elastic elements 16 installed under the washers 17 and nuts and 15 and resting on the protrusions 10. The hydraulic channel 20 during circulation of liquid refrigerant through it allows you to remove thermal stress from additional coupling elements 13 and cool the air gap, as well as the crowns of the teeth of the stator 1.

К преимуществам изобретения по сравнению с прототипом относятся следующие: дополнительные стяжные элементы обеспечивают стабильную во всех режимах (стационарных и переходных) запрессовку магнитопровода в зубцовой зоне магнитопровода, за счет чего стабильна аксиальная теплоотдача в магнитопроводе, отсутствует распушовка крайних пакетов в зубцах, нет необходимости в запечке крайних пакетов и пакетной их сборке увеличивающей потери в них. The advantages of the invention compared to the prototype include the following: additional clamping elements provide stable in all modes (stationary and transitional) press-fit of the magnetic circuit in the tooth zone of the magnetic circuit, due to which the axial heat transfer in the magnetic circuit is stable, there is no fluffing of the outermost packages in the teeth, there is no need for baking extreme packets and their batch assembly increasing losses in them.

Дополнительные стяжные элементы с промежуточными упругими элементами на их резьбовых концах позволяют улучшить стабильность запрессовки магнитопровода, особенно в резко-переменных режимах, например: в ударных генераторах, или пиковых газотурбогенераторах, пиковых и насосно-аккумулирующих гидрогенераторах, пусках синхронных двигателей и мотор-генераторов 3. Охлаждение дополнительного стяжного элемента позволяет снизить температуру коронок зубцов и воздушного зазора, что повышает надежность магнитопровода. Additional coupling elements with intermediate elastic elements at their threaded ends can improve the stability of pressing the magnetic core, especially in sharply variable modes, for example: in shock generators or peak gas turbine generators, peak and pump-accumulating hydrogenerators, starts of synchronous motors and motor generators 3. The cooling of the additional clamping element reduces the temperature of the tooth crowns and the air gap, which increases the reliability of the magnetic circuit.

Изобретение может быть использовано в мощных электрических машинах переменного тока: турбо- и гидрогенераторах, синхронных компенсаторах ударных генераторах, мотор-генераторных установках насосно-аккумулирующих станций, синхронных электродвигателях. (56) Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Л. : Энергия, 1967, с. 120-130. The invention can be used in powerful electric machines of alternating current: turbo and hydrogenerators, synchronous compensators shock generators, motor-generator sets of pumping and storage stations, synchronous motors. (56) Turbogenerators. Calculation and design. L.: Energy, 1967, p. 120-130.

Claims

1. STATOR OF THE AC MACHINE, comprising a housing in which a magnetic conductor with ventilation channels is fixed on the wedges, tightened in the back zone by threaded and pressure elements, the pressure fingers of which are made resting on the teeth of the outermost packages, having a height increasing from the end, characterized in that it equipped with additional threaded elements, and the pressure fingers are made with contact holes along the envelope of the teeth of the outermost packages and isolated from the teeth by a heat-resistant dielectric, and the pressure fingers are made s with protrusions extending beyond the magnetic circuit from the side of the air gap, having openings in which said additional threaded elements are located, tightening the magnetic circuit with nuts.

2. The stator according to claim 1, characterized in that the additional threaded elements opposite the ventilation ducts are streamlined.

3. The stator according to claim 1, characterized in that elastic elements are installed between the nuts and the protrusions of the pressure fingers.

4. The stator according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the additional threaded element is made with a longitudinal hydraulic channel with walls of corrosion-resistant material.