SU1690084A1

SU1690084A1 - Stator of electrical machine of alternating current

Info

Publication number: SU1690084A1
Application number: SU894738570A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Титко; Сергей Станиславович Кушнир
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-11-07

Abstract

Изобретение относитс к электромашиностроению . Цель изобретени - повышение надежности и нагрузочной способности . Статор электрической машины содержит сердечник 1 с пазами и обмотку 3, закрепленную в пазах концевыми клинь ми 6. Благодар тому, что пазы в торцовой части сердечника имеют переменную по длине ширину, обеспечиваетс достижение поставленной цели. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.The invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to increase the reliability and load capacity. The stator of the electric machine contains a core 1 with grooves and a winding 3 fixed in the grooves with end wedges 6. Due to the fact that the grooves in the front part of the core have a variable width, this goal is achieved. 4 hp ff, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к электрическим машинам и может быть использовано в мощных турбогенераторах .The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical machines and can be used in high-power turbo-generators.

Известен статор электрической машины переменного тока, причем крайние листы статора выполнены с переменным диаметром расточки таким образом, что они образуют скос к торцам сердечника. Эта конструкци позвол ет снизить величину электромагнитных потерь в области торцов сердечника и повысить надежность электрической машины.The stator of an electric machine of alternating current is known, and the extreme stator sheets are made with a variable diameter of the bore so that they form a bevel towards the ends of the core. This design makes it possible to reduce the magnitude of the electromagnetic losses in the area of the ends of the core and to increase the reliability of the electrical machine.

Однако данна конструкци не увеличивает нагрузочную способность и надежность электрической машины в режимах с переменными графиками нагрузок. Кроме того, снижаетс надежность креплени крайних листов сердечника с помощью нажимных пальцев.However, this design does not increase the load capacity and reliability of the electric machine in modes with variable load schedules. In addition, the reliability of fastening the extreme sheets of the core with the aid of push fingers is reduced.

Известен статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный сердечник с пазами, выполненнымиThe known stator of an electric machine of alternating current, containing a laminated core with grooves made

с посто нной глубиной и посто нным диаметром расточки на всей длине сердечника. Однако при эксплуатации такой конструкции в режимах с переменными графиками нагрузки, особенно в режимах с потреблением реактивной мощности, на торцах сердечника в оГласти дна паза значительно возрастает величина пол рассе ни . Это поле включает в себ аксиальную составл ющую выпучивани из паза. Увеличение аксиальной составл ющей пол приводит к возрастанию электромагнитных потерь, а соответственно, и к повышенному нагреву элементов торцовой зоны статора, ограничивающему срок службы изол ции, что в свою очередь снижает использование электрической машины по активной мощности и ее надежность. Уменьшить данный эффект возможно путем выполнени специальных шлицев, однако это повышает трудоемкость изготовлени и снижает надежность статора. Кроме того, дл снижени потерь требуетс выполнение шлицев в нажимных пальцах, что также снижает наюwith constant depth and constant bore diameter over the entire length of the core. However, when operating such a design in modes with variable load graphs, especially in modes with reactive power consumption, at the ends of the core in the region of the bottom of the groove, the scattering field significantly increases. This field includes the axial component of the bulge from the groove. An increase in the axial component of the field leads to an increase in electromagnetic losses, and, accordingly, to an increased heating of the elements of the end zone of the stator, which limits the service life of the insulation, which in turn reduces the use of an electric machine with respect to active power and its reliability. This effect can be reduced by making special slots; however, this increases the labor intensity of manufacturing and reduces the stator reliability. In addition, in order to reduce losses, it is necessary to perform the splines in the pressure fingers, which also reduces the

СWITH

о о о оoh oh oh

00 400 4

дежность и повышает трудоемкость изготовлени статора.reliability and increases the labor intensity of manufacturing the stator.

Цель изобретени - повышение надёжности и нагрузочной способности.The purpose of the invention is to increase the reliability and load capacity.

Поставленна цель достигаетс тем, что в статоре электрической машины переменного тока, содержащем шихтованный сердечник и обмотку, уложенную в пазы и закрепленную клинь ми, пазы у торцов сердечника статора выполнены с переменной глубиной, возрастающей к торцу. При этом в области дна паза сопротивление магнитному потоку рассе ни лобовых частей и выпучивани из зазора возрастает, что ведет к его (потока) снижению, а соответственно , к повышению нагрузочной способности статора. В случае, когда пазы выполнены с переменной шириной, возрастающей к торцу, увеличиваетс магнитное сопротивление потоку рассе ни в пазу, что преп тствует выпучиванию потока в области торца сердечника. The goal is achieved by the fact that in the stator of an electric machine of alternating current containing a laminated core and a winding laid in grooves and secured with wedges, the grooves at the ends of the stator core are made with a variable depth increasing towards the end. At the same time, in the region of the bottom of the groove, the resistance to magnetic flux of the dispersion of the frontal parts and bulging out of the gap increases, which leads to its (flux) decrease, and accordingly, to an increase in the stator's load capacity. In the case where the grooves are made with a variable width increasing towards the end, the magnetic resistance to the flow is dissipated in the groove, which prevents the flow from bulging in the area of the core end.

Магнитное поле рассе ни в пазу распределено вдоль торца таким образом, что оно возрастает к расточке. В пазу статора, в котором разность ширины паза у расточки и у его дна увеличиваетс к торцу сердечника , сопротивление магнитному потоку рассе ни также увеличиваетс от дна паза к расточке, что приводит к выравниванию и снижению величины потока. При этом улучшаютс механическа прочность и надежность зубцов в области дна паза. В случае значительной прот женности от торца сердечника области с переменной глубиной и шириной паза возможно ослабление креплени и увеличение вибрации стержней, что устран етс в конструкции статора с клинь ми , повтор ющими форму паза. Дл улучшени охлаждени области пазз у торца сердечника, а следовательно, дл повышени нагрузочной способности статора, клинь выполнены с радиальными вентил ционными каналами,The magnetic field is scattered in the groove distributed along the end in such a way that it increases towards the bore. In the stator groove, in which the difference in groove width at the bore and at its bottom increases towards the end of the core, the resistance to magnetic flux of the scatter also increases from the bottom of the groove to the bore, which leads to equalization and decrease in the flux. This improves the mechanical strength and reliability of the teeth in the area of the bottom of the groove. In the case of a significant extension from the end of the core of a region with a variable depth and width of the groove, the fastening can be weakened and the vibration of the rods increased, which is eliminated in the stator design with wedges that repeat the groove shape. In order to improve the cooling area of the groove at the end of the core, and consequently, to increase the stator load capacity, the wedge is made with radial ventilation channels,

На фиг. 1 изображена часть зубцовой зоны торца сердечника статора с исполнением формы паза согласно предлагаемому изобретению; на фиг.2 - вид А на фиг. 1: на фиг.З - вщ В на фиг.2.FIG. 1 shows a part of the tooth area of the end face of the stator core with the execution of the groove shape according to the invention; FIG. 2 is a view A of FIG. 1: FIG. 3 shows the configuration of B in FIG.

Предлагаемый статор состоит из сердечника 1, набранного из листов 2 электротехнической стали, которые имеют пазы с уложенными в них стержн ми обмотки 3. Кра листов со стороны расточки запрессованы с помощью нажимных пальцев 4, уста- новленных на каждом зубце, которые прижаты фланцами 5. Паз выполнен с переменной глубиной и шириной, увеличивающимис к торцу сердечника так, что разность этих размеров возрастает к торцу.The proposed stator consists of core 1, assembled from electrical steel sheets 2, which have grooves with winding rods laid in them 3. The edges of the bore holes are pressed using pressure pins 4 mounted on each tooth that are pressed by flanges 5. The groove is made with variable depth and width, increasing towards the end of the core so that the difference of these dimensions increases towards the end.

Стержни обмотки закрепл ютс специальными клинь ми 6, повтор ющими форму паза . Клинь выполнены из текстолита либо изол ционного материала с аналогичнымиThe winding rods are secured with special wedges 6 that repeat the shape of the groove. The wedge is made of PCB or insulating material with similar

механическими свойствами. Они могут быть выполнены в виде отдельных конструктивных элементов либо как единое целое с пазовыми коробками (не показаны), примен емыми в крайних пакетах дл пре0 дохранени корпусной изол ции стержней от истирани , либо как единое целое с крайними пазовыми клинь ми 7, Дл охлаждени стержней обмотки и зубцов с их стороны в клинь х выполнены радиальныеmechanical properties. They can be made as separate structural elements or as a whole with slotted boxes (not shown) used in the outermost packages to prevent the body insulation of the rods from abrasion, or as a unit with the extreme slotted wedges 7, For cooling the rods windings and teeth on their side in wedge x radial made

5 вентил ционные каналы.5 ventilation ducts.

Статор работает следующим образом, Обмотками ротора (не показаны) и статора создаетс суммарный радиальный рабочий магнитный поток. Часть этого потокаThe stator operates as follows. The rotor windings (not shown) and the stator create a total radial working magnetic flux. Part of this stream

0 на торце сердечника выпучиваетс из воздушного зазора и стремитс проникнуть в сердечник в осевом направлении. Кроме того , обмоткой 3 статора в пазах создаютс потоки пазового рассе ни , которые на тор5 цах сердечника также выпучиваютс и стрем тс проникнуть в сердечник статора через зубцы в осевом направлении. Однако магнитное сопротивление среды в области дна паза за счет зазора между дном паза и0 at the end of the core bulges out of the air gap and tends to penetrate the core axially. In addition, the stator windings 3 create groove scatter flows in the grooves, which also bulge at the ends of the core and tend to penetrate the stator core through the teeth in the axial direction. However, the magnetic resistance of the medium in the region of the bottom of the groove due to the gap between the bottom of the groove and

0 стержнем велико, поэтому магнитный поток рассе ни отклон етс в радиальном направлении от расточки и перераспредел етс в область спинки сердечника. Это приводит к уменьшению осевой составл ю5 щей потока рассе ни ,а соответственно, и потерь в области дна паза. Если паз имеет переменную ширину, увеличивающуюс к торцу сердечника, то к торцу сердечника возрастает магнитное сопротивление средыThe rod is large, so the magnetic flux is scattered in the radial direction from the bore and redistributed to the back of the core. This leads to a decrease in the axial component of the scattering flux, and, accordingly, of the losses in the region of the bottom of the groove. If the groove has a variable width that increases toward the end of the core, then the magnetic resistance of the medium increases toward the end of the core.

0 потоку пазового рассе ни за счет увеличени воздушного пути силовых линий. Это приводит к снижению величины электромагнитного пол выпучивани из паза, и осевой составл ющей этого пол ,0 slot flux flow by increasing the air path of the power lines. This leads to a decrease in the magnitude of the electromagnetic field bulging from the groove, and the axial component of this field,

5 Уменьшение осевой составл ющей электромагнитного пол рассе ни в зубцовой зоне торца сердечника статора приводит к снижению электромагнитных потерь тепловых и механических нагрузок в листах5 Reduction of the axial component of the electromagnetic field dissipated in the toothed zone of the end face of the stator core leads to a decrease in the electromagnetic losses of thermal and mechanical loads in the sheets

0 сердечника. Это повышает нагрузочную способность и надежность электрической машины.0 core. This increases the load capacity and reliability of the electric machine.

Если разность ширины паза у расточки и его дна возрастает к торцу сердечника, тоIf the difference in the width of the groove at the bore and its bottom increases to the end of the core, then

5 магнитное сопротивление среды потоку пазового рассе ни к расточке будет возрастать . Величина пазового рассе ни также возрастает к расточке, поэтому по своему эффекту данна конструкци аналогична конструкции, где разность ширины паза у5 the magnetic resistance of the medium to the groove scattering stream or to the bore will increase. The magnitude of the groove dispersion also increases towards the bore, therefore, in its effect, this construction is similar to the construction, where the difference in the width of the groove is

расточки и его дна равна нулю, однако ширина зубца у дна паза выше, а соответственно , выше прочность и надежность конструкции зуба.bore and its bottom is zero, but the width of the tooth at the bottom of the groove is higher, and accordingly, the strength and reliability of the tooth structure is higher.

В процессе работы на стержни обмотки действуют электромагнитные силы периодического характера, которые привод т к колебани м стержней. В предлагаемой конструкции свободное плечо стержн между закрепленной его областью в пазу с нор- мальной шириной и местом креплени лобовой части увеличено. Возможность колебаний стержн устран ют специальными клинь ми 7, повтор ющими форму паза, вставленными между торцами и стержн ми обмотки. Дл улучшени температурного режима в зубцовой зоне с клинь ми, материал которых обычно имеет большое тепловое сопротивление, в клинь х выполнены радиальные каналы, по которым циркулиру- ет охлаждающий газ и охлаждает сердечник статора и стержни обмотки.In the course of operation, electromagnetic forces of a periodic nature act on the winding rods, which cause the rods to vibrate. In the proposed construction, the free shoulder of the rod between its fixed area in the groove with a normal width and the attachment point of the frontal part is increased. The ability of the rod to oscillate is eliminated with special wedges 7, repeating the shape of the groove, inserted between the ends and the winding rods. To improve the temperature regime in the dentate zone with wedges, the material of which usually has a high thermal resistance, radial channels are made in the wedges through which the cooling gas circulates and cools the stator core and winding rods.

Снижение механических колебаний и улучшение температурного режима в зубцовой зоне позвол ет повысить нагрузочную способность и надежность статора.A reduction in mechanical vibrations and an improvement in temperature in the tooth zone allows an increase in the load capacity and reliability of the stator.

Таким образом, использование предлагаемого статора по сравнению с известным позвол ет снизить потери на вихревые токи в крайних листах сердечника статора и в нажимных пальцах, увеличить нагрузочную способность электрической машины в режимах с потреблением реактивной мощности, что позвол ет повысить использование машины в режимах с переменными графиками Thus, the use of the proposed stator, as compared to the known, allows to reduce eddy current losses in the outermost sheets of the stator core and in the pressure pins, to increase the load capacity of the electric machine in modes with the consumption of reactive power, which increases the use of the machine in modes with variable graphs

нагрузок, повысить надежность электрической машины за счет снижени температурной нагрузки изол ции в области дна паза, повысить надежность электрической машины за счет улучшени прочности характеристик листов в области дна паза и снижени возможности распушевки в районе коронки зубца.loads, increase the reliability of the electric machine by reducing the thermal load of the insulation in the groove bottom area, increase the reliability of the electric machine by improving the strength of the sheets in the area of the bottom of the groove and reducing the possibility of swelling in the area of the tooth crown.

Claims

1. An AC electric machine containing a laminated core and a winding laid into grooves and secured with end wedges, characterized in that, in order to increase reliability and load capacity, the grooves in the end portions of the core are made in a width varying along the length of the core, increasing to its ends, and the shape of the end wedges in width repeats the shape of the groove.

2. A stator according to claim 1, characterized in that the grooves are made with a depth varying along the length of the core, increasing towards its ends.

3. A stator according to claim 1, characterized in that the grooves are made wide, varying in height of the groove.

4.Stator ppt 1-3, which is different in that there are additional wedges in the gaps between the core and core.

5.Stator on PP 1-4, characterized in that. that wedges are made with ventilation ducts.

FIG.

Vida

2

Type B