RU2045804C1

RU2045804C1 - Nonsalient-pole rotor wedge

Info

Publication number: RU2045804C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Сергеевич Максимов
Original assignee: Виталий Сергеевич Максимов
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: electromechanical engineering. SUBSTANCE: nonsalient-pole rotor wedge is made of high-conductivity material and insulated on side edges; wedge sections are electrically connected by means of inserts. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к узлам крепления обмоток роторов клиньям. The invention relates to electric machines, in particular to attachment points of rotor windings to wedges.

Известна конструкция клина неявнополюсного ротора, представляющего собой специальный прокат из сплава Д 16 Т, имеющий верхнюю, нижнюю и боковые грани, у которых выполнены скошенными под некоторым углом заплечики, которыми клин опирается на выемки паза. Для длинных роторов клин выполняется составным из отрезков, которые будучи установленными в пазы соприкасаются торцами друг с другом. The design of a wedge of an implicit pole rotor is known, which is a special rolled alloy D 16 T, having upper, lower and side faces, in which the shoulders are slanted at a certain angle, which the wedge rests on the grooves of the groove. For long rotors, the wedge is made up of pieces of segments that, when installed in the grooves, touch the ends with each other.

К недостаткам этой конструкции относятся следующие: дюралюминиевый клин имеет низкое электросопротивление 0,027 (Ом^. м/мм²), и находится в контактной паре со сталью бочки ротора, имеющей высокое удельное электрическое сопротивление 0,8 Ом ^. м/мм², что обуславливает различные электродвижущие силы, индуктируемые в один и тот же момент зубцовыми пульсациями магнитного поля в зазоре от раскрытия пазов статора и созданную за счет этого разность электродвижущих сил на контактном переходе зубец клин, что при высоком давлении в контакте создает малое контактное сопротивление и, как следствие, циркуляционные токи под действием этой разности потенциалов, протекающие через места контакта. Это приводит к росту потерь в зубцах ротора, дополнительным перегревам зубцов и клиньев, что ухудшает КПД и снижает надежность за счет образования подгаров и температурного снижения прочности клиньев. Отрезки клиньев в стыках торцов имеют высокое электрическое контактное сопротивление за счет окисной поверхностной пленки на дюрале, что не позволяет протекать продольным токам по клиньям и этим образовать демпферный продольный контур и избежать подгаров на торцах клиньев, особенно при скосе пазов статора. Клинья неэффективно участвуют в повышении динамической стойкости в переходных режимах и асинхронных выбегах, а также неэффективны в несимметричных режимах.The disadvantages of this design include the following: duralumin wedge has a low resistivity, 0.027 (m ohm / mm ^{^2.),} And stored in the contact pair with the steel rotor drum having a high electrical resistivity of 0.8 ^Ohm. m / mm ² , which leads to various electromotive forces, induced at the same time by pulsating magnetic field pulsations in the gap from the opening of the stator grooves and due to this, the difference in electromotive forces at the junction of the wedge tooth, which creates a small pressure at the contact contact resistance and, as a consequence, circulating currents under the action of this potential difference, flowing through the contact point. This leads to an increase in losses in the teeth of the rotor, additional overheating of the teeth and wedges, which degrades the efficiency and reduces reliability due to the formation of fumes and a temperature decrease in the strength of the wedges. The segments of the wedges at the joints of the ends have a high electrical contact resistance due to the oxide surface film on the duralumin, which does not allow the longitudinal currents to flow along the wedges and thereby form a damper longitudinal contour and avoid burning on the ends of the wedges, especially when the stator grooves are bevelled. Wedges are ineffective in increasing the dynamic stability in transient modes and asynchronous coasts, and are also ineffective in asymmetric modes.

Целью изобретения является повышение надежности работы клиньев при высоких механических нагрузках путем исключения местных перегревов в местах контакта клиньев с зубцами ротора за счет изолировки клиньев от зубцов, снижение потерь на циркуляционные токи в контактных зонах клинья-зубцы за счет изолировки клиньев от зубцов по боковым граням, повышение эффективности клиньев как продольной демпферной обмотки путем улучшения контакта между соседними отрезками клиньев по торцам за счет ввинчивания в соседние отрезки клиньев медных вставок, повышение коэффициента заполнения паза ротора проводниковой медью обмотки возбуждения путем повышения эффективности клиньев с высокой электропроводностью как продольной демпферной обмотки за счет снижения контактного сопротивления между отрезками клиньев с помощью ввинчивания медных вставок. The aim of the invention is to increase the reliability of the wedges at high mechanical loads by eliminating local overheating at the contact points of the wedges with the teeth of the rotor by isolating the wedges from the teeth, reducing losses due to circulating currents in the contact areas of the wedge-teeth due to the isolation of the wedges from the teeth along the lateral faces, increasing the efficiency of wedges as a longitudinal damper winding by improving contact between adjacent wedge segments at the ends by screwing copper inserts into adjacent wedge segments k, increase the fill factor of the slot of the rotor field winding copper wire by increasing the efficiency of wedges with a high conductivity in both longitudinal damper winding by reducing the contact resistance between the segments by using wedge screwing copper inserts.

На фиг.1 и 2 показаны предлагаемый клин и сопряжение двух отрезков клиньев соответственно. 1 and 2 show the proposed wedge and pairing of two segments of the wedges, respectively.

Клин неявнополюсного ротора 1 имеет верхнюю 2, нижнюю 3, боковые 4 грани с заплечиками 5 и массивное тело 6 клина 1. По боковым граням 4 наложена тем или иным способом, например опрессовкой, диэлектрическая изоляция. The wedge of the implicit pole rotor 1 has an upper 2, a lower 3, side 4 faces with shoulders 5 and a massive body 6 of the wedge 1. Along the side faces 4 is applied in one way or another, for example by crimping, dielectric insulation.

Сопряжение двух отрезков клиньев 1а и 1б друг с другом по длине осуществляется с помощью медной вставки 8, которая резьбовыми выступами 9 и 10 ввинчивается в отверстия 11 и 12 в торцах 13 и 14 отрезков клиньев 1а и 1б. Через отверстие 15 по внешней грани 2 в кольцевую канавку 16 заливается припой 17, обеспечивающий надежный контакт выступов 9 и 10 с массивом 6 клиньев 1а и 1б. The pairing of two segments of the wedges 1a and 1b with each other in length is carried out using a copper insert 8, which is screwed into the holes 11 and 12 at the ends 13 and 14 of the segments of the wedges 1a and 1b with threaded protrusions 9 and 10. Through hole 15 along the outer edge 2, solder 17 is poured into the annular groove 16, which ensures reliable contact of the protrusions 9 and 10 with the array 6 of wedges 1a and 1b.

Диэлектрик 7, наложенный на боковые грани 4, предотвращает циркуляционные токи через контактные зоны клинья 1 зубцы 18, что снижает потери на поверхности ротора и повышает надежность исключением подгаров и перегревов в местах контактов, снижающих механическую прочность клина. Вставки 8, облуженые и прижатые резьбой к торцам 13 и 14, повышают электрическую продольную проводимость клиньев 1а и 1б, чем улучшается их эффективность как демпферной обмотки, которая может заменить демпферные проводники, укладываемые в пазы. Припой 17, соединяющий вставки 8 с клиньями 1а и 1б снижает контактное сопротивление, что повышает эффективность клиньев 1а и 1б как демпферной обмотки. The dielectric 7, superimposed on the side faces 4, prevents circulating currents through the contact areas of the wedges 1 of the teeth 18, which reduces losses on the surface of the rotor and increases reliability by eliminating fumes and overheating at the contact points, which reduce the mechanical strength of the wedge. The inserts 8, tinned and threaded to the ends 13 and 14, increase the electric longitudinal conductivity of the wedges 1a and 1b, which improves their efficiency as a damper winding, which can replace the damper conductors laid in grooves. Solder 17 connecting the inserts 8 to the wedges 1a and 1b reduces the contact resistance, which increases the efficiency of the wedges 1a and 1b as a damper winding.

Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества. Изолировкой клиньев исключается переток циркуляционных токов через место контакта клина с зубцом, что уменьшает потери, исключает подгары и электроэрозионные явления на боковых гранях клина, снижает температуру клина и этим повышает его механическую прочность. Применение медных вставок, вворачиваемых в отрезки клиньев по торцам и соединяющих отрезки клиньев в одну продольную электрическую цепь, позволяет повысить эффективность клиньев с высокой электропроводностью как демпферной обмотки, что повышает динамическую устойчивость в переходных и асинхронных режимах, а также термическую стойкость в этих режимах при несимметричных режимах. Вставки между отрезками клиньев позволяют повысить использование объема паза обмотки возбуждения неявнополюсного ротора укладкой вместо витков демпферной обмотки проводников обмотки возбуждения, что снижает потери и мощность возбуждения и повышает КПД электрической машины. Вставки между отрезками клиньев с улучшенным с помощью припоя контактом исключают подгары по торцам клиньев и дополнительные перегревы, что повышает надежность и механическую прочность клиньев. The invention in comparison with the prototype has the following advantages. By isolating the wedges, the overflow of circulating currents through the place of contact of the wedge with the tooth is eliminated, which reduces losses, eliminates burns and erosion on the side faces of the wedge, reduces the temperature of the wedge and thereby increases its mechanical strength. The use of copper inserts, screwed into the segments of the wedges at the ends and connecting the segments of the wedges into one longitudinal electric circuit, improves the efficiency of wedges with high electrical conductivity as a damper winding, which increases the dynamic stability in transient and asynchronous modes, as well as thermal stability in these modes with asymmetric modes. The inserts between the segments of the wedges can increase the use of the volume of the groove of the field winding of the implicit pole rotor by laying instead of the turns of the damper winding of the conductors of the field winding, which reduces the losses and power of the excitation and increases the efficiency of the electric machine. The inserts between the segments of the wedges with a contact improved by solder exclude burns at the ends of the wedges and additional overheating, which increases the reliability and mechanical strength of the wedges.

Клинья изолируются от зубцов ротора диэлектриком по боковым граням. Клинья соединяются из отрезков в продольный электрический контур с высокой электрической проводимостью с помощью медных вставок, вворачиваемых в торцы клиньев. Улучшение контакта между вставками и клиньями достигается с помощью заливки через отверстия в верхней грани клина в кольцевые канавки припоя. Wedges are isolated from the teeth of the rotor by a dielectric along the lateral faces. Wedges are connected from segments into a longitudinal electrical circuit with high electrical conductivity using copper inserts screwed into the ends of the wedges. Improving the contact between the inserts and wedges is achieved by pouring through holes in the upper edge of the wedge into the annular grooves of solder.

Изобретение может быть использовано в роторах турбогенераторов и турбодвигателей синхронных неявнополюсных машин и асинхронных электродвигателях с фазным ротором. The invention can be used in the rotors of turbogenerators and turbo-motors of synchronous non-polar machines and asynchronous electric motors with a phase rotor.

Claims

1. Wedge of an implicit rotor, containing an array made of metal with high electrical conductivity, which has lower and upper faces, ends in contact with adjacent segments of the wedge, and side faces, the shoulders of which the wedge rests on the teeth of the rotor, characterized in that the side faces of the wedge electrically isolated from the teeth by a dielectric.

2. The wedge according to claim 1, characterized in that the wedge segments at the ends are made with threaded axial holes, in which a tinned copper insert is placed, screwed with its threaded ends into holes with thread of adjacent wedge segments.

3. A wedge according to claims 1 and 2, characterized in that near the ends there are made radial holes passing through the annular grooves of the threaded holes of the wedge, into which, after screwing in the inserts, solder is poured.