RU217081U1 - TRACTION ELECTRIC MACHINE - Google Patents

TRACTION ELECTRIC MACHINE Download PDF

Info

Publication number
RU217081U1
RU217081U1 RU2022130474U RU2022130474U RU217081U1 RU 217081 U1 RU217081 U1 RU 217081U1 RU 2022130474 U RU2022130474 U RU 2022130474U RU 2022130474 U RU2022130474 U RU 2022130474U RU 217081 U1 RU217081 U1 RU 217081U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
traction electric
gaskets
wedges
electric machine
Prior art date
Application number
RU2022130474U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Гелиевич Дурандин
Иван Александрович Кузьминых
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения"
Application granted granted Critical
Publication of RU217081U1 publication Critical patent/RU217081U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в тяговых электрических машинах с пазами открытого типа для клинового крепления статорных и роторных обмоток, защиты обмоток от механических повреждений и как средство снижения их теплового нагрева. Тяговая электрическая машина содержит статорную или роторную обмотки, размещенные в пазах открытого типа с клиновым креплением. Пазовые клинья и внутрипазовые прокладки выполнены из цельных металлических немагнитных материалов. Технический результат - снижение теплового нагрева обмоток, сокращение числа тепловых пробоев изоляции обмоток, продление срока службы обмоток. 1 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in traction electric machines with open slots for wedge fastening of stator and rotor windings, protecting windings from mechanical damage and as a means of reducing their thermal heating. Traction electric machine contains stator or rotor windings placed in open slots with wedge fastening. Groove wedges and intragroove gaskets are made of solid metal non-magnetic materials. EFFECT: reduction of thermal heating of the windings, reduction in the number of thermal breakdowns of the insulation of the windings, extension of the service life of the windings. 1 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области тягового электромашиностроения и может быть использована в тяговых электрических машинах (ТЭМ) с пазами открытого типа для клинового крепления статорных и роторных обмоток, защиты обмоток от механических повреждений и как средство снижения их теплового нагрева.The utility model relates to the field of traction electric machine building and can be used in traction electric machines (TEM) with open-type slots for wedge fastening of stator and rotor windings, protection of windings from mechanical damage and as a means of reducing their thermal heating.

Известна используемая в настоящее время в тяговых электрических машинах конструкция с креплением обмоток в пазах открытого типа клиньями из немагнитных диэлектрических материалов, преимущественно, стеклопластов (Щербаков В.Г. и др. Тяговые электрические машины. М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2016. - 641 с.). Для снижения вероятности механических повреждений изоляционного покрытия обмоток в процессе их укладки под клинья и на дно пазов закладывают изоляционные прокладки из диэлектрических слюдосодержащих материалов.The design currently used in traction electric machines is known with the fastening of windings in open-type grooves with wedges made of non-magnetic dielectric materials, mainly fiberglass (Shcherbakov V.G. and others. Traction electric machines. M .: FGBOU "Educational and Methodological Center for Education on railway transport”, 2016. - 641 p.). To reduce the likelihood of mechanical damage to the insulating coating of the windings during their laying under the wedges and at the bottom of the grooves, insulating gaskets made of dielectric mica-containing materials are laid.

Недостатками существующей конструкции являются:The disadvantages of the existing design are:

низкая теплопроводность диэлектрических клиньев и подклиновых прокладок при одновременно высоких значениях их удельной теплоемкости. В силу этого область клинового крепления обладает высоким тепловым сопротивлением процессам теплопередачи и блокирует выход тепловых потоков из нагреваемого проводниками внутрипазового пространства. В прикладных тепловых расчетах тяговой электрической машины мощность потока теплопередачи через клиновое крепление принимается равной нулю;low thermal conductivity of dielectric wedges and wedge gaskets with simultaneously high values of their specific heat capacity. Because of this, the wedge fastening area has a high thermal resistance to heat transfer processes and blocks the exit of heat flows from the intra-groove space heated by the conductors. In applied thermal calculations of a traction electric machine, the power of the heat transfer flow through the wedge fastening is assumed to be zero;

низкая объемная электропроводность диэлектрических клиньев и внутрипазовых прокладок препятствует возникновению в них вихревых токов с демпферным эффектом в отношении механических вибраций от зубцовых гармоник магнитного потока и магнитных проводимостей потоков пазового рассеяния, участвующих в образовании реактивной электродвижущей силы в тяговой электрической машине коллекторного типа;low volumetric electrical conductivity of dielectric wedges and intra-groove gaskets prevents the occurrence of eddy currents in them with a damping effect in relation to mechanical vibrations from tooth harmonics of the magnetic flux and magnetic conductivities of slot leakage flows involved in the formation of a reactive electromotive force in a collector-type traction electric machine;

низкая поверхностная электропроводность диэлектрических клиньев и подклиновых прокладок способствует неравномерному распределению потенциалов в изоляционных покрытиях обмоток по продольной оси машины, создавая повышенные градиенты напряженности поля на участках выхода обмоток из паза;low surface electrical conductivity of dielectric wedges and wedge gaskets contributes to the uneven distribution of potentials in the insulating coatings of the windings along the longitudinal axis of the machine, creating increased field strength gradients in the areas where the windings exit the slot;

составная конструкция клиньев усложняет технологию сборки машины.the composite design of the wedges complicates the assembly technology of the machine.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является ротор электрической машины с пазовым креплением обмоток набором (от двух и более) медных немагнитных пазовых клиньев, образующих продольный электрический контур с высокой электропроводностью, используемый в качестве демпферной обмотки (Титов В.В. и др. Турбогенераторы: Расчет и конструкция. Л.: Энергия, 1967. - 895 с.).The closest analogue of the proposed utility model is the rotor of an electric machine with slotted windings by a set (from two or more) of copper non-magnetic slotted wedges forming a longitudinal electrical circuit with high electrical conductivity used as a damper winding (Titov V.V. and other Turbogenerators: Calculation and design, L.: Energiya, 1967. - 895 p.).

Недостатком такой конструкции является составной характер пазовых клиньев, усложняющих технологию сборки машины. Кроме того, данная конструкция получила распространение только при производстве турбогенераторов, но не затронула класс тяговых электрических машин.The disadvantage of this design is the composite nature of the slot wedges, complicating the assembly technology of the machine. In addition, this design has become widespread only in the production of turbogenerators, but has not affected the class of traction electric machines.

Техническими задачами заявляемой полезной модели являются:The technical objectives of the claimed utility model are:

повышение тепловой устойчивости тяговых электрических машин за счет высоких показателей теплопроводности пазовых клиньев и прокладок;increasing the thermal stability of traction electric machines due to the high thermal conductivity of slot wedges and gaskets;

снижение механических и коммутационных нагрузок ТЭМ при демпфировании магнитных потоков пазового рассеяния за счет высокой электропроводности пазовых клиньев и прокладок;reduction of mechanical and switching loads of TEM during damping of magnetic fluxes of slot leakage due to the high electrical conductivity of slot wedges and gaskets;

снижение градиентов напряженности электрического поля на участках выхода обмоток из паза за счет высокой поверхностной электропроводности клиньев и подклиновых прокладок;reduction of gradients of the electric field strength in the areas of the exit of the windings from the groove due to the high surface electrical conductivity of the wedges and wedge gaskets;

упрощение технологии сборки тяговых электрических машин за счет использования цельнометаллической конструкции пазовых клиньев.simplification of the assembly technology of traction electric machines through the use of an all-metal construction of slot wedges.

Технический результат, получаемый от заявленной полезной модели, заключается в снижении теплового нагрева обмоток, сокращении числа тепловых пробоев изоляции обмоток и продлении срока службы обмоток за счет использования металлических немагнитных клиньев и прокладок с высокими показателями теплопроводности.The technical result obtained from the claimed utility model is to reduce the thermal heating of the windings, reduce the number of thermal breakdowns of the winding insulation and extend the life of the windings through the use of metal non-magnetic wedges and gaskets with high thermal conductivity.

Для достижения указанного технического результата в тяговой электрической машине, содержащей статорную или роторную обмотки, размещенные в пазах открытого типа с клиновым креплением, согласно полезной модели, пазовые клинья и внутрипазовые прокладки выполнены из цельных металлических немагнитных материалов.To achieve the specified technical result in a traction electric machine containing stator or rotor windings placed in open-type slots with wedge fastening, according to the utility model, slot wedges and intra-groove gaskets are made of solid metal non-magnetic materials.

Сущность полезной модели поясняется фигурой.The essence of the utility model is illustrated by a figure.

На фиг. представлен поперечный разрез предлагаемой конструкции паза тяговой электрической машины, включающей медные проводники обмотки 1 и высоковольтную изоляцию 2. Пазовый клин 3, прокладки 4, установленные под клином 3, прокладки 5, установленные между верхней и нижней секциями обмоток и прокладки 6, установленные на дне паза, выполнены из цветных металлов или сплавов на их основе.In FIG. shows a cross-section of the proposed design of the groove of a traction electric machine, including copper conductors of winding 1 and high-voltage insulation 2. Groove wedge 3, gaskets 4 installed under the wedge 3, gaskets 5 installed between the upper and lower sections of the windings and gaskets 6 installed at the bottom of the groove , made of non-ferrous metals or alloys based on them.

Тяговая электрическая машина содержит обмотки 1, располагаемые в открытых пазах статора или ротора и закрепляемые цельнометаллическими немагнитными клиньями 3 из цветных металлов или сплавов на их основе. Защита изоляционных покрытий обмоток 1 с высоковольтной изоляцией 2 от механических повреждений при контакте с шихтованными элементами магнитопровода и пазовыми клиньями 3 осуществляется прокладками 4, 5, 6 в виде лент, материал которых аналогичен материалу пазовых клиньев 3. Геометрическая форма и размеры пазовых клиньев и прокладок 4, 5, 6 идентичны существующим образцам действующих серий тяговых электрических машин.The traction electric machine contains windings 1 located in the open slots of the stator or rotor and fixed with all-metal non-magnetic wedges 3 made of non-ferrous metals or alloys based on them. Protection of insulating coatings of windings 1 with high-voltage insulation 2 from mechanical damage in contact with laminated elements of the magnetic circuit and slot wedges 3 is carried out by gaskets 4, 5, 6 in the form of tapes, the material of which is similar to the material of slot wedges 3. The geometric shape and dimensions of slot wedges and gaskets 4 , 5, 6 are identical to the existing samples of the current series of traction electric machines.

Предлагается замена традиционных диэлектрических материалов, используемых в тяговых электрических машинах при изготовлении пазовых клиньев 3 и прокладок на электропроводный немагнитный материал из цветных металлов или сплавов на их основе.It is proposed to replace traditional dielectric materials used in traction electric machines in the manufacture of slot wedges 3 and gaskets with an electrically conductive non-magnetic material made of non-ferrous metals or alloys based on them.

Предлагаемая замена материалов не противоречит основному функциональному предназначению пазовых клиньев 3 и прокладок 4, 5, 6 по механическому закреплению и механической защите обмоток, так как по показателям механической прочности металлы намного превосходят используемые в современных тяговых электрических машинах диэлектрические материалы и композиции.The proposed replacement of materials does not contradict the main functional purpose of the slot wedges 3 and gaskets 4, 5, 6 for mechanical fastening and mechanical protection of the windings, since, in terms of mechanical strength, metals are much superior to the dielectric materials and compositions used in modern traction electric machines.

В результате, высокие теплопроводные свойства пазового клина 3 и подклиновых прокладок 4, 5, 6, выполненных из цельных металлических немагнитных материалов, обеспечивают создание дополнительного канала выхода тепловых потоков из внутрипазового пространства при нагреве обмоточных проводников.As a result, the high heat-conducting properties of the slot wedge 3 and wedge gaskets 4, 5, 6, made of solid metal non-magnetic materials, provide an additional channel for the exit of heat flows from the intra-groove space when the winding conductors are heated.

Предлагаемые к использованию пазовые клинья 3 и прокладки 4, 5, 6, выполненные из цельных цветных металлов или сплавов на их основе по своим магнитным свойствам относятся к классу пара- и диамагнетиков, что исключает их искажающее действие на распределение основного магнитного потока в воздушном зазоре машины, обеспечивая, тем самым, неизменность конструкционных размеров магнитопровода, стабильность рабочих параметров и характеристик модернизируемых тяговых электрических машин.Slot wedges 3 and gaskets 4, 5, 6 proposed for use, made of solid non-ferrous metals or alloys based on them, in terms of their magnetic properties, belong to the class of para- and diamagnets, which excludes their distorting effect on the distribution of the main magnetic flux in the air gap of the machine , thereby ensuring the invariance of the structural dimensions of the magnetic circuit, the stability of the operating parameters and characteristics of the modernized traction electric machines.

Высокая электропроводность предлагаемых к замене материалов создает внутри пазового объема продольные проводящие контуры, работающие как демпферные обмотки, благоприятным образом снижающие уровни вибрационных нагрузок ротора, реактивной электродвижущей силы в машинах коллекторного типа и градиентов напряженности электрического поля на участках выхода обмоток из паза.The high electrical conductivity of the materials proposed for replacement creates longitudinal conductive circuits inside the slot volume, which act as damper windings, which favorably reduce the levels of rotor vibration loads, reactive electromotive force in collector-type machines, and electric field strength gradients in the areas where the windings exit the slot.

Цельнометаллическая конструкция пазовых клиньев способствует повышению технологичности производства тяговых электрических машин.The all-metal design of the slot wedges contributes to improving the manufacturability of the production of traction electric machines.

Claims (1)

Тяговая электрическая машина, содержащая статорную или роторную обмотки, размещенные в пазах открытого типа с клиновым креплением, отличающаяся тем, что пазовые клинья и внутрипазовые прокладки выполнены из цельных металлических немагнитных материалов.Traction electric machine containing stator or rotor windings placed in open-type slots with wedge fastening, characterized in that the slot wedges and intra-groove gaskets are made of solid metal non-magnetic materials.
RU2022130474U 2022-11-23 TRACTION ELECTRIC MACHINE RU217081U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU217081U1 true RU217081U1 (en) 2023-03-16

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807513C1 (en) * 2023-09-11 2023-11-15 Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" Electric machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1108860A (en) * 1966-02-07 1968-04-03 Gen Electric Improvements in or relating to dynamoelectric machine rotors
SU675537A1 (en) * 1976-03-09 1979-07-25 Институт Электродинамики Ан Украинский Сср Ac machine
RU2045804C1 (en) * 1991-07-29 1995-10-10 Виталий Сергеевич Максимов Nonsalient-pole rotor wedge
UA18943A (en) * 1994-04-05 1997-12-25 Hауково-Дослідний, Проектно-Конструкторський І Технологічний Інститут Важкого Електромашинобудування Rotor of nonsalient pole machine
RU2654211C2 (en) * 2013-04-04 2018-05-17 Хамильтон Сандстранд Корпорейшн Electric machine rotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1108860A (en) * 1966-02-07 1968-04-03 Gen Electric Improvements in or relating to dynamoelectric machine rotors
SU675537A1 (en) * 1976-03-09 1979-07-25 Институт Электродинамики Ан Украинский Сср Ac machine
RU2045804C1 (en) * 1991-07-29 1995-10-10 Виталий Сергеевич Максимов Nonsalient-pole rotor wedge
UA18943A (en) * 1994-04-05 1997-12-25 Hауково-Дослідний, Проектно-Конструкторський І Технологічний Інститут Важкого Електромашинобудування Rotor of nonsalient pole machine
RU2654211C2 (en) * 2013-04-04 2018-05-17 Хамильтон Сандстранд Корпорейшн Electric machine rotor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807513C1 (en) * 2023-09-11 2023-11-15 Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" Electric machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Urinov et al. Power Losses in Electric Machines
Angst Polyphase induction motor with solid rotor; effects of saturation and finite length
Dong et al. Hybrid-Strand winding topology with improved power density in automotive electric machines
RU217081U1 (en) TRACTION ELECTRIC MACHINE
Deshpande Design and testing of electrical machines
US3453459A (en) Electric generators
Di et al. Design of a high-speed solid-rotor induction machine with an asymmetric winding and suppression of the current unbalance by special coil arrangements
CN116488393A (en) Electromagnetic structure of double-iron-core homopolar inductor motor for flywheel energy storage
Christie Electrical engineering: the theory and characteristics of electrical circuits and machinery
CN203859667U (en) Linear motor secondary section and linear motor
Tong et al. Analysis and experimental verification of segmented rotor structure on rotor eddy current loss of high-speed surface-mounted permanent magnet machine
Richardson Stray losses in synchronous electrical machinery
Danilevich et al. Prospective permanent magnet turbogenerator design for local power engineering
Lianke et al. Analysis of High Temperature Motors With Micro-Arc Oxidation Ceramic Insulated Wire
Mohammed et al. Design of outer rotor single phase squirrel cage induction motor
Antipin et al. Improving shunting-export locomotive towline when operating in strip mine based on its stationary thermal model
CN204720290U (en) A kind of cement dry-type transformer
SU1239795A1 (en) D.c.electric machine
Ridley The UK's first direct-water-cooled pumped-storage generator-motor
RU2709095C1 (en) Multiphase rod wave coil of asynchronous motor stator
Calverley et al. Electrical equipment for rectifier locomotives
Shen et al. Analysis of iron loss in interlocked lamination core
McCarty et al. Design of 45,000-Kv-a generators, Queenston plant
Balavoine et al. Evolution impact of electrical insulation systems in high power electrical machines
CN112740519B (en) Method for producing a winding head arrangement for a rotating electrical machine