SU943991A1 - Ротор синхронной внополюсной электрической машины - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электромащиностроению более конкретно к ро торам синхронных  внополюсных электрических машин, например к роторам гидрогенераторов. Известна синхронна   внополюсна  электрическа  машина с шихтованным из сегментов ободом, у которой дл  улучшени  формы генерируемого в обмотке статора напр жени  за счет снижени  зубцовых гармоник полюса ротора размещены на периферии ротора неравномерно и образуют полюсн группы с равномерным расположением полюсов внутри групп и с рассто ни ми между крайними полюсами групп отличающимис  от междуполюсных рассто ний на величину сдвига полюсных групп. Полюсные башмаки при этом сдвинуты относительно серде1:ника полюса и закреплены в пазах обода, равномерно расположенных по всему ободу, и в каждом сегменте обода пазы дл  полюсов выполнены с равными рассто ни ми друг от друга Ю Недостатком этого устройства  вл етс  сложность конструкции. Наиболее близким к изобретению  вл етс  ротор синхронной  внополюсной электрической машины, например гидрогенератора, с шихтованным из сегментов ободом с групповым сдвигом полюсов, закрепленных в пазах обода, образованных соответствующими пазами , выполненными на внешней поверхности сегментов. Сегменты, образующие обод, имеют несколько видов: сргменты с равньии рассто ни ми между пазами дл  полюсов и сегменты, одно из рассто ний между пззами которых отличаетс  на величину сдвига полюс .чнх групп. Первый вид .сегментов имеет симметричное расположение пазов относительно оси сегмента, сегменты второго вида имеют как симметричное, так и асимметричное расположение пазов . Сеп енты размещены в сло х со сдвигом друг относительно друга в каждом последующем слое на шаг, равный полюсному делению С2}. Недостатками указанной конструкци  вл ютс  большое количество видов сегментов, примен емых дл  шихтовки обода, что требует соответственно большого количества дорогосто щих штампов, и необходимость дополнитель ных затрат на перенастройку прессов при перехс е от штамповки сегментов одного .вида к другому Цель изобретени  - упрощение конструкции ротора и повышение технологичности его изготовлени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в роторе синхронной  внополюсной электрической машиуы с групповым сдвигом полюсов, содержащем обод, шихтованный из сдвинутых относительно друг друга в каждом последующем слое сег ментов, имеющих пазы дл  закреплени  полюсов и выполненных с симметричным и асимметричным расположением пазов относительно оси сегмента, одно из рассто ний между пазами в сегмеЛтах с асимметричным расположением пазов и перекрывающих граничную зону между группами полюсов отличаетс  на величину сдвига полюсных групп, в граничной зоне между группами полюсо расположены сегменты, представл ющие собой зеркальные отображени  сег ментов с асимметричным расположением пазов, образованные путем их поворота на 180, сегменты с асимметричным расположением пазов и их зеркальные отображени  размещены в разных сло х обода, причем количество видов сегментов обода определ етс  из соотношени  l-Hjf количество видов сегментов число полюсов в сегменте, коэффициент дробности в вели чине сдвига смежных слоев, равный знаменателю дробности При сборке сегментов со сдвигом В каждом последующем слое в одном на правлении сегменты могут быть размещены в граничной зоне между группами полюсов в последовательности по сло м S- гч-S-ч- п- ;-Ч- - 0 При сборке сегментов со сдвигом в части слоев в разных направлени х сегменты размещены в граничной зоне между группами полюсов в последовательности С-с -Г -Г Гг ri-pi г г о Ч 1 S rS--V o где Cj, - сегменты с равномерным расположением пазов; ,..Cn- сегменты с асимметричнйм расположением пазов; C /CliVC... Ср- сегменты с асимметричным расположением пазов, повернутые на 180°. На фиг. 1 изображена часть ротора синхронной электрической машины с шихтованным ободом и групповым сдвигом полюсов; на фиг. 2 - сегмент обода ротора с равномерным расположением пазов,дл  полюсовi на фиг 3 сегмент обода ротора с асимметричным расположением пазов дл  полюсов; на фиг. А - сегмент ротора с асимметричным расположением пазов, представл ющий зеркальное изображение сегмента, изображенного на фиго 3; на фиг, 5 размещение сегментов обода при укладке со сдвигом в сло х в одном направлении на целое число полюсных делений; .на фиг.6 - размещение сегментов обода при укладке со сдвигом в сло х в одном направлении на дробное число полюсных делений , на фиг. 7 размещение сегментов обода при укладке со сдвигом части слоев в разных направлени х на дробное число полюсных делений} на фиг. 8 - размещение сегментов обода в развертке с указанием расположени  пазов, отверстий дл  ст жных шпилек и калибров при сборке. Ротор синхронной  внополюсной I электрической машины содержит шихтованный обол 1 (фиг. 1), собранный в кольцо из сегментов 2 и 3 с пазами на внешней поверхности cei- ментов, в которых закреплены полюса 5с помощью хвостовиков 6. Сегменты 2 выполнены с равными рассто ни ми t между пазами дл  полюсов (фиг. 2). Сегменты 3, размещенные в граничной зоне между полюсными группами, имеют одно из рассто ний между пазами дл  полюсов TQ, от ли чающеес  от междуполюсного рассто ни  f на величину сдвига полюсных групп и, т.е. (фиг. 3 и 4). Сегменты 2 с равными paccto ни ми между пазами k дл  полюсов выполнены с симметричным расположением пазов относительно оси сегмента 0-0 (фиг. 2). Сегменты 3 выполнены с асимметричным расположением пазов относительно оси сегмента 0-0 (фиг. 3 и i). В граничной зоне между группами полюсов размещаютс  сегменты, имеющие одно из рассто ний между пазами ь, отличающеес  от междуполюсных рассто ний С на величину сдвига групп полюсов, выполненные только с асимметричным расположением пазов относительно оси сегмента 0-0. При этом уменьшаетс  число форм сегментов , размещаемых в граничной зоне между группами полюсов. Например, при применении сегментов с четырьм  пааами в известном роторе t2 потребовалось бы использовать k формы сегментов и соответственно дл  их изготовлени  - k вида штампов. В предлагаемом роторе потребуетс  только 2 вида штампа, так как исключаетс  форма сегмента с неравномерным расположением пазов, но с сим метричным расположением их относительно оси сегмента где ось cei- мента проходит через середину меж полюсного рассто ни  Ti , а сегменты с асимметричным расположением пазов, имеющие одинаковую асимметричность относительно оси сегмента , представл ющие собой зеркальное изображение друг друга, изготавливают одним штампоМо При этом количество слоев сегментов между стыками, образованными при сборке сегментов со сдвигом в каждом слое относительно друг друга на целое число полюсов, равно двум (фиг.5 Учитыва , что сегменты обода ротора штампуютс  из стальных листов толщиной 5-6 мм, при таком количестве сло ев между стыками сегментов обеспечиваетс  необходима  механическа  прочность обода. При необходимости увеличени  коли чества слоев сегментов между стыками можно осуществить при том же числе полюсов сдвиг сегментов а сло х на дробное число пазов, например, на 1 1/2 паза, как показано на фиг.6 и 7. При п ти и шести полюсах в сегменте и сдвиге сегментов смежных сло ев на целое число полюсов количество слоев между стыками равно четырем при семи и восьми полюсах - шес ти. Сегменты, перекрывающие граничную зону между группами полюсов, с асимметричным расположением пазов. 9 16 относительно оси сегмента и имеющие одинаковую асимметричность, образуг ют пары сегментов, причем один из сегментов пары выполнен в виде зеркального изображени  другого сегмента (фиг. 3 и ). Количество видов сегментов, необходимых дл  сборки обода, определ етс  в зависимости от числа полюсов в сегменте исход  из следующего соотношени : ±i-iL.a. где К - количество видов сегментов; Р - число полюсов в сегменте{ d - коэффициент дробности в величине сдвига сегментов смежных слоев, равных знаменателю дробности. Изготовление ротора синхронной электрической машины включает в себ  штамповку сегментов обода и их последовательную сборку в кольцо в несколько слоев со сдвигом сегментов смежных слоев относительно друг друга. Дл  обода ротора штампуют сегменты нескольких видов: сегменты с равным рассто нием между пазами полюсов с симметричным расположением пазов относительно оси сегмента (фиг. 2) и сегменты с асимметричным относительно осей сегментов расположением пазов , имеющих одно из рассто ний между , пазами, отличающимис  от между полюсных рассто ний на величину сдвига полюсных групп. Указанные сегменты с асимметричным расположением пазов образуют пары с одинаковой асимметричностью, причем один из сегментов пары выполнен в виде зеркального изображени  другою сегмента (фиг,- 3 и )оВ указанных сегментах отверсти  дл  креп щих шпилек 7 и сборочных калибров 8 выполнены с симметричным расположением относительно оси полюсного паза. Таким образом, обеспечиваетс  возможность штамповки соответствующих пар.с одинаковой асимметричностью одним штампом. Сборку сегментов обода в кольцо в несколько слоев со сдвигом сегментов в каждом слое :ш целое число полюсов осуществл ют следующим образом. Укладывают в колъцо первый слой из сегментов CQ с равномерным расположением пазов (фиг. 5), при этом |на граничной зоне между группами полюсов образуютс  стыки между со79 седними сегментами. Укладывают второй слой сегментов со сдвигом на целое число полюсов. При этом в зоне расположени  полюсных групп укладывают сегменты равномерным расположением полюсов, а в граничной зоне между группами полюсов с перекрытием ее укладывают сегменты с асимметричным расположением полюсов С, имеющие одно из рассто ний между пазами , отличающеес  от междуполюсных

рассто нии на величину сдвига полюсных групп. В последующих сло х, где в .граничной зоне требуетс  уложить сегменты с одинаковой асимметричностью , сегменты разворачивают вокруг оси 0-0 на , образу  сегменты в виде зеркального изображени  С.

. При сборке сегментов с п числом пазов со сдвигом в каждом последующем слое в одном направлении на це ,лое число полюсов укладку сегментов, их поворот на дл  образовани  сегментов в виде зеркального изобра- 25 жени  осуществл ют в граничной зоне между группами полюсов в последовательности rio сло м с ..cL-Cn-c-Co, 1 л Ло GO се.гменты с равномерным расположением Пазов; С|,С,С,...,С{,- виды сегментов с асимметричным располоением пазов. CH,C}2,CT,,...,Cjf виды сегментов, повернутых на 180, с асимметричным расположением пазов При сборке сегментов с л числом полюсов в сегменте и со сдвигом в части слоев в разных направлени х укладку сегментов, их поворот на образовани  сегментов в виде зеркального изображени  осуществл ют в последовательности по сло м - , л . л г с--С лс о Л п О о т i. э ч I L. J

где GO сегменты с равномерным расположением пазов, C,C(2,C2,,...,Cr,- виды сегментов с асимметричным расположением пазовj C),CfL,Cj,.,.,C,f сегменты с асимметричным расположением пазов, повернутые на 180.

Точность сборки сегментов обеспечиваетс  установкой сборочных калибров в соответствующие отверсти  8 сегментов (фиг. 8). После укладки сегментов в несколько слоев и образова-) ни  шихтованного обода они скрепл ютментов в сло х в одном направлении и в разных направлени х.

Пример, При числе полюсов

в сегменте Р и сдвиге сегментов в сло х в целое число полюсов в одном направлении (фиг. 5) число штампов дл  изготовлени  сегментов равно Двум  штампами изготовл ют

сегменты двух видов, с равномерным расположением пазов и с асимметричным относительно оси сегмента расположением пазов, рассто ние между двум  крайними пазами которых отличаИ т.До При этом расположении сегментов в граничной зоне в сло х имеет последовательность . Затем осуществл етс  крепление сегментов обода ст жными шпильками и установка полюсов в пазы сегментов.

Claims (3)

1. П р им е р 2о При числе полюсов в сегменте Р и сдвиге сегментов в сло х в одном направлении на дробное число полюсов ( 1/2). Количество штампов d , при этом коэффициент дробности равен знас  ст жнь1ми шпильками, установленными в отверсти  7, после чего в полюсные пазы k устанавливаютс  и закрепл ютс  полюса 5 ротора. В приведенных примерах показаны варианты изготовлени  и сборки шихтованного обода ротора при наиболее оптимальном варианте, при числе пазов всегменте , при сдвиге сегментов соседних слоев на целое и дробное число полюсов, при укладке сегетс  на величину сдвига полюсных групп от междуполюсных рассто нии. Укладывают первый слой из .сегментов GO с равномерным расположением пазов. Затем со сдвигом на одно полюсное деление по часовой стрелке укладывают второй слой, причем сегменты с равномерным расположением пазов GQ укладывают в зоне полюсных груп, а в .граничной зоне между груп полюсов с перекрытием ее укладывают сегменты с асимметричным расположением пазов G. В третьем слое сдвиг сегментов осуществл ют в том же направлении на 2 полюсных делени , причем в граничной зоне сегмент с асимметричным расположением пазов разворачивают на 180°, образу  сегмент G в виде зеркального изображени  .асимметричного сегмента G-; . граничной зоны, уложенного во втором 11 - W слое Четвертый слои повтор ет первый 9 менателю дробности т.во при ). Четырьм  штампами штампуют сегменты четырех видов (фиг. 6). Первы слой укладывают из сегментов с равномерным расположением пазов.CQ. Вт рой слой укладывают со сдвигом на 1 1/2 полюсных делени  по часовой стрелке, при этом в граничной зоне между группами полюсов укладывают сегмент С с асимметричным распо ложением пазов и одним из рассто ни Tq, отличающимс  от междуполюсных рассто ний на величину сдвига групп полюсов, В третьем слое в граничной зоне укладываетс  сегмент Cf}. с аси метричным расположением пазов, в четвертом сегмент С, в последующих сло х граничной зоны укладываютс  соответственно асимметричные сегмен ты Ci, Сп, С , представл ющие собой повернутые на 180 сегменты Сз, Ctj, С.,. Восьмой слой повтор ет первый -и т.д. При этом расположение сегментов в граничной зоне в сло х имеет последовательность t r -4-V -4- - oЗатем осуществл етс  крепление сегментов обода ст жными шпильками и установка полюсов в пазы сегментов . Пример 3. При числе полюсов в сегменте и сдвиге сегментов в сло х в разных направлени х на дробное число полюсов ( 1/2), количество штампов -d - (как в примере 2). Штамповка сегмен тов аналогична примеру
2. 2. Укладка сегментов производитс  следующим образом. Укладываетс  первый слой из cei ментов С(з с равномерным размещением пазов. Второй слой сдвигаетс  на 1 1/2 пазовых делени  по часовой стрелке, при этом в граничной зоне между группами полюсов укладываетс  сегмент Ц с асимметричным.расположением пазов. В третьем и четвертом слое сегменты сдвигаютс  на 1 1/2 пазовых делени  также по часовой стрелке, при этом в граничном слое укладываютс  сегмент С Со, с асим метричным расположением пазов. В п том, шестом и седьмом слое сегменты укладываютс  со сдвигом на 1 1/2 пазовых делени  против часово стрелки. При этом в граничной зоне 1 размещаютс  соответственно сегменты С, С, Cj, представл ющие собой повернутые на 180 сегменты С, Сл, Cj. При этом расположение сегментов в граничной зоне в сло х имеет последовательность CQ- - С ,j- cl,- CQ;- С j- CQ . Затем осуществл етс  крепление, сегментов ст жными шпильками и установка полюсов в пазы сегментов. Технико-экономическа  эффективность изобретени  заключаетс  в упрощении конструкции шихтованного обода ротора за счет применени  меньшего числа форм и уменьшени  числа штампов дл  изготовлени  сегментов. Так при четном числ« полюсов в сегменте, при сдвиге сегментов в сло х на целое число пазов количество штампов, необходимое дл  изготовлени  сегментов предлагаемого ротора вдвое меньше , чем известного 2, Кроме того, сокращаетс  врем  на проектирование штампов, переналадку прессов при прессовке и ремонте штампов. Формула изобретени  1. Ротор синхронной  внополюсной электрической машины с групповым сдвигом полюсов, содержащий обод, шихтованный из сдвинутых относительно друг друга в каждом последующем слое . сегментов, имеющих пазы дл  закреплени  полюсов, и выполненных с симметричным :и асимметричным расположением пазов относительно оси сегмента , одно из рассто ний между пазами в сегментах с асимметричный расположением пазов и перекрывающих граничную зону мекду группами-полюсов отличаетс  на величину сдвига отличаюполюсных групп, щийс  тем, что, с целью упро щени  конструкции и повышени  технологичности изготовлени , в граничной зоне между группами полосоврасположены сегменты, представл ющие собой зеркальные отображени  сегментов с асимметричным расположением пазов, образованные путем их поворота на IBQO, сегменты с асимметричным расположением пазов и их зеркальные otoбpaжeни  размещены в разных сло х обода, причем количество видов сегментов ободаопредел етс  из соотношени  ..f. 11 где К - количество видов сегментов; Р - число полюсов в сегменте, 3 - коэффициент дробности в вели чине сдвига смежных слоев, равный знаменателю дробности. 2« Ротор по п. 1, отличающийс  тем, что, при сборке сегментов со сдвигом в каждом последующем слое в одном направлении сегменты размещены в граничной зоне меж ду группами полюсов в после,цовательности по сло м V V
3. 3. Ротор по По1, отличающийс  тем, что при сборке cei- ментов со сдвигом в части слоев в ра ных направлени х сегменты размещены

   tl

   .f 1 в граничной зоне между группами полюсов в последовательности tj О-V4- с.,... VC -Ci-C... CL-C , где Ср - сегменты с равномерным расположением пазов, С,Сп,Са,...,Сп- сегменты с асимметричным расположением пазовj C,,Crj,C-i,,...|Cn- сегменты с асимметричным расположением пазов, повернутые : на 180. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1„ Авторское свидетельство СССР по за вке № Z j01304/2 -07, кл. Н 03 К /2k, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 813592, кл. Н 02 К /2Ц, 1978. Гг .9

   д-«/

   . ir вф ПЙ1

   г-г

   «

   о о о о

   /, гг,

   л/ ф ,„ /

   i о .фо ОФ7 o(;f

   /

   A

   f o о I

   о о

   .f