Обмотка статора электрической машины и способ ее изготовления

(9) (Ю ижи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1Авторское свидетельство СССРВ 457143, кл, Н 02 К 3/38, 1973.2, Авторское свидетельство СССРВ 733065,. кл. Н 02 К 15/2, 1978.3. Патент Швейцарии В 422971,кл. 21 й 51, 1966.4. Авторское свидетельство СССРФ 365007, кл. Н 02 К 15/12, 970,5. Авторское свидетельство СССРУ 692010, кл. Н 02 К 15/04, 1977,6. Блюменкранц Д.М.Технологиякрупного электромашиностроения,т. 3, Крупные машины. Л., Энергоиздат, 1981. с, 36-38.(54) ОБМОТКА СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙМАШИНЫ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.(57) 1. Обмотка статора электрической машины, содержащая проводники спазовой и лобовой частяю, корпуснуюизоляцию пазовой части и прилегающихучастков лобовой части, выполненнуюиз слоев терморективной пропитаннойизоляции, соединенных со слоями корпусной изоляции лобовой части, выполненной из слоев эластичной изоляции, встык с зубчатым расположением стыков слоев по высоте обмотки,о т л и ч а ю щ а я с я тем,что,сцелью повышения качестве изготавлйваемюх изделий за счет обеспечения монолитности корпусной изоляции пазовойи лобовой частей при ее соединении 02 К 15/04; Н 02 К 3/3 упрощения технологии, она содер-т элемент перехода изоляции, выполненный из слоев терморективной пропитанной изоляции со стороны па" эовой части и слоев эластичной изоляции со стороны лобовой части,.имев" щий в сечении вдоль проводников дюрму трапеции, обращенной большим основанием к поверхности проводников, и расположенный между корпусной изо" ляцией пазовой и лобовой частей,при" чем соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей проводников выполнено на элементе перехода изоляции по спирали, а соединение слоев корпусной изоляции пазовойФ и лобовой частей со слоями изоляции элемента перехода изоляции выполнено по конусным поверхностям боковых сторон элемента перехода изоляции,2. Обмотка по п. 1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что.соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей выполнено по архимедовой спирали.с3. Способ изготовления обмотки статора электрической машины, включающий наложение слоев корпусной изоляции из термореактивной пропитанной изоляции на пазовую и прилегающие к ней участки лобовой части и эластич" ной изоляции на лобовую часть проводников обмотки с соединением слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей встык и зубчатым размещением стыков слоев по высоте обмотки, о тл и ч а ю щ и й с я тем,что перед наложением корпусной изоляции пазовой и лобовой частей обмотки изготавливают заготовку элемента пере10 В)239 хода изоляции в виде полотна трапецеидальной формы, по крайней мере,из двух слоев изоляции с выполнениемкаждого из слоев из терморективнойпропитанной изоляции и эластичнойизоляции, соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей производят при изготовлениизаготовки элемента перехода изоляции путем соединения термореактивной пропитанной и эластичной изоляции слоя встык со смецением стыковслоев по ширине заготовки, перед намоткой располагают заготовку элемента перехода изоляции большим основанием полотна на лобовую часть проводников термореактивной пропитаннойизоляцией к пазовой части проводников,а эластичной изоляцией - к лобовойчасти, и наматывают полотно с образованием в сечении вдоль проводникон обмотки трапеции, а наложение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей проводников произво" дят с заходом каждого, слоя изоляции на конусы, образованные боковыми сторонами элемента перехода изоляции.4. Способ sо п, 3, о т л и ч а юч. щ и и с я тем, что стык слоев на заготовке элемента перехода изоляции располагают под углом к основаниям полотна. 5. Способ по п. 3, о т л и ч а ющ и й с я тем,что полотно заготовки выполняют с плавно уменьшающейся толщинои от средней части заготовки к ее боковым сторонам, например, складыванием основ термореактивной пропитаннои и эластичной изоляций в несколько слоев со смещением слоев от боковых сторон к середине заготовки.1Изобретение относится к конструкции и технологии изготовления обмоток статоров электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности при иэготов лении двухслойных высоковольтных об моток статоров электрических машин с многослойной корпусной изоляцией.Известна двухслойная обмотка статора электрической машины ,содержащая катушки с термореактивной корпусной изоляцией по всей ее длине, а между витками проводников в лобовой части катушек размещены прокладки из пластичного несклеивающегося 15 материала, например фторолона. Часть катушек такой обмотки, равная одному шагу обмотки, выполнена разъемной из нижних и верхних полусекций, имеющих паяные соединения в головках . 20Данная обмотка обладает относительно высокой технологической сложностью изготовления и малой ремонтоспособностью. Это связано с необходюмостью проведения паяльных работ и . изолировке мест паек при укладке обмотки в пазы сердечника статора, а также при замене поврежденных катушек обмотки. Ремонт такой обмотки,особенно с заменой катушек, требует относительно длительного времени и больших затрат труда и материальных средств,Известна обмотка статора электрической машины, содержащая катушки с термореактивной многослойной корпусной изоляцией в пазовых частях катушек и с термопластичной изоляцией головок, Эти два вида изоляции между собой на лобовой части катушек образуют конусообразный стык конструкции "прямой конус",у которого основание обращено в сторону пазовой части 21 .Иэ недостатков обмотки такой конструкции следует отметить относитель. но малую надежность, связанную с уменьшением электрической прочности изоляции в области стыка изоляций, где имеется повышенная вероятность образования щели во время укладки обмотки, обычно выполняемой с поднятием шаговых катушек из паза сердечника статора, так как прочность соединения разнородных видов изоляции в этом случае определяется силами их адгезии по . относительно малой конусообразной поверхности, по кото3 10802рой проходит один из коротких путейвозможного пробоя изоляции. Все этоповышает вероятность пробоя корпусной изоляции обмотки, уменьшая еенадежность, и уменьшает величину допустимой деформации изоляции приукладке обмотки, усложняя производство,)Наиболее близка к предлагаемой обмотка статора электрической маши Оны, содержащая проводники с пазовойи лобовой частями, корпусную изоля- .цию пазовой части и прилегающих участ.ков лобовых частей, выполненную иэслоев термореактивной пропитанной 15изоляции , соединенных со слоями кор-пусной изоляции лобовой части,выполненной из слоев эластичной изоляции,встык с зубчатым расположением стыков слоев по высоте обмотки 3 .20Недостатком данной обмотки является технологическая сложность ее изготовления, связанная с одновременным на,ложением слоев изоляции в пазовыхи лобовых частях обмотки для получения стыка зубчатой формы в корпусной изоляции обмотки. Причем допускна место расположения границы, раз. деляющей оба вида изоляции в чередующихся слоях, зависит от ширины лен- ЗОты и перекрытия ее витков внутрикаждого вида, что также затрудняетвыдерживание требуемых размеров изоляции в области стыка, приводит кнеравномерностям толщины изоляции и 35к уменьшению монолитности изоляции.Известен способ изготовления обмотки электрической машины ,при котором на обмотку наносят изоляционную ленту, а затем обмотку укладыва Оют в пазы сердечника статора ипропитывают термореактивным компаун- .дом с последующим отверждением ЯНедостатком. известного способа изготовления двухслойной обмотки статора электрической машины являетсято, что обмотка, изготовленная таким.способом, соверщенно неремонтоспособна, так как после отверждения связующего изоляции она не может быть вынуОта из пазов беэ повреждения и повторно использована.Известен способ изготовления обмоток электрических машин ,по которому катушки обмотки укладывают в пазы 55 сердечника статора до отверждения корпусной изоляции в лобовой части,но после отверждения термореактивной иэо 39 4ляции в пазовой части. Затем производят полное отверждение термореактивной корпусной изоляции лобовой части катушек обмотки 51Из недостатков такого способа следует отметить, во-первых, относительно большую технологическую сложность производства в связи с необходимостью термообработки обмотки статора после ее укладки в пазы сердечника статора, что представляет определенную сложность, особенно,для гстаторов больших габаритов. Во-вторых, обмотка статора, имеющая термореактивную корпусную изоляцию в пазовых и лобовых частях катушек, а также в их головках, неремонтоспособна, так как повредившиеся катушки такой обмотки практически не могут быть извлечены из пазов без повреждения изоляции остальных катушек обмотки.Известен способ изготовления обмотки статора электрической машины, по которому.на прямолинейные участки ее. катушек наносят обкатыванием на стенке гильзовую изоляцию из полотна термореактивного материала, которую на ее торцах подрезают иа конус (" прямой конус"). Затем на головки наносят изоляцию нз лент эластичного материала, которую заканчивают на конус на криволинейном участке лобовой части и на оставшийся участок между двумя конусообразными поверхностякг наносят слои лент эластичного материала 6Этот способ обладает недостаточной ремонтосцособностью, так как при пробое корпусной изоляции в пазовой части для восстановления изоляции необходимо снимать кроме поврежден.ной изоляции, также и эластичную изоляцию на лобовой части катушки; стык разнородных видов изоляции,размещенный на прямолинейном участке подвергается воздействию сил кручения и изгиба с наибольшим возможным моментом при подъеме из паза сердечника статора сторон щаговых катушек. Это также увеличивает вероятность повреждения изоляции на месте стыка и уменьшает надезность обмотки.Известен также способ изготовления обмотки статора электрической машины, включающий наложение слоев корпусной изоляции из термореактивной пропитанной изоляции на пазовую и прилегающие к ней участки лобовой части и эластичной изоляции на лобовую часть проводников обмотки с соединением слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей встык и зубчатым размещением стыков слоев по высоте 5 обмотки 3 .Из недостатков данного способа следует отметить его технологическую сложность, которая затрудняет его механизирование и контролирование за соблюдением требований чертежа при напожении изоляции в связи с:одновременным наложением изоляции в пазовых частях и головках катушек, Притом оформление стыка последовательным наложением витков ленточного материала в чередующихся слоях разного вида изоляции в области стыка приводит к трудностям выдерживания границы перехода одного вида изоляции в 20 другой на предусмотренном месте,что приводит к снижению качества изготав ливаеьвх изделий.Цель изобретения - повышение качества изготавливаемых иэделий за счет обеспечения монолитности корпусной изоляции пазовой и лобовой части при ее соединении и упрощении технологии.30Поставленная цель достигается тем, что в обмотке статора электрической машины, содержащей проводники с пазовой и лобовой частями, корпусную изоляцию пазовой части и прилегающих участков лобовой части, выполненную из слоев термореактивной пропитанной изоляции, соединенных со слоями корпусной изоляции лобовой части, выполненной из слоев эластичной ,изоляции, встык с зубчатым располо 40 жением стыков слоев по высоте обмотки, содержится также элемент перехода изоляции, выполненный из слоев термореактивной пропитанной изоляции со стороны пазовой части и слоев элас.45 тичной изоляции со стороны лобовой части, имеющий в сечении вдоль про" водников форму трапеции, обращенной/большим основанием к поверхности проводников, и расположенный между кор пускай изоляцией пазовой и лобовой частей, причем соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей проводников выполнено на элементе перехода изоляции по спирали, а соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей со,слоями изоляции элемента перехода изоляции выполнено по конусным поверх"костям боковых сторон элемента перехода изоляции.Причем соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частейвыполнено по архимедовой спирали.Согласно способу изготовления обмотки статора электрической машины,включающему наложение слоев корпуснойизоляции из термореактивной пропитамной изоляции на пазовую и прилегающиек ней участки лобовой части и эластичной изоляции на лобовую часть проводников обмотки с соединением слоев корпусной изоляции пазовой и лобовой частей встык и. зубчатым размеще".кием стыков слоев по высоте обмотки, перед наложением корпусной изоляции пазовой и лобовой частей обмотки изготавливают заготовку элемента перехода изоляции в виде полотнатрапецеидальной формы,по крайней мере, из двух слоев изоляции с выполнением каждого из слоев из; термореактивной пропитанной изоляции и эластичной изоляции соединение слоев корпусной изоляции пазовой и лобовойчастей производят при изготовлениизаготовки элемента перехода изоляциипутем соединения термореактивной пропитанной и эластичной изоляций слоявстык со смещением стыков слоев поширине заготовки, перед намоткойрасполагают заготовку элемента переходда изоляции большим основанием полотна на лобовую часть проводников термореактивной пропитанной изоляциейк пазовой части проводников,а эластичной изоляцией - к лобовой части,пнаматывают полотно с образованием всечении вдоль проводников обмотки трапеции,а наложение слоев корпуснойизоляции пазовой и лобовой частей псе"водников производят с заходом каждого слоя изоляции на конусы,образованные боковыми сторонами элемента перехода изоляции.Кроме того, стык слоев на заготовке элемента перехода изоляции располагают под углом к основаниям полотна, а полотно заготовки выполняют с плавно уменьшающейся толщинойот средней части. заготовки к ее боковым сторонам, например, складыванием основ термореактивной пропитанной и эластичной изоляций в несколькослоев со смещением слоев от боковыхсторон к середине заготовки,0802 39 ЯНа ффиг. 1 показана часть двухслой- ундом, а корпусная эластичная изоной обмотки статора электрической ляция лобовых частей - на основе машины, уложенной в пазы сердечника , эластомеров. статорафстатора, на фиг,2 - лобовая часть Соединение слоев корпусной изообмотки статора, вид сбоку; на фиг.З ляции 8,О пазовой и лобовой частей выносной элемент 1 (фиг.2); на фиг.4- может быть также выполнено по архисечение А-А на фиг.З; на фиг,5 - заго- медовой спирали. тонка элемента перехода изоляции; Изготовление обмотки статора на фиг.б - сечение Б-Б на фиг.5;на электрической машины осуществляют в фиг.7 - процесс намотки заготовки 1 О следующей технологической лоследоваэлемента перехода изоляции на про- тельности Изгозготавливают заготовку водники; на фиг,8- процесс наложения 16 элемента 1 перехода изоляции в слоев корпусной изоляции. виде полотна трапециедальной фориз двух слоевОбмотка статора электрической мы, по крайней мере, из в с машины (фиг.1 и 2) содержит проводкиИзоляции с выполнением каждого из ки 1 катушек, которые включают в се- слоев из термореактивной п опитанной бы лобовые 2 части и пазовые 3 час- изоляции 12 и эластичной изоляции 13. ти, Лобовые части включают в себя Соединение слоев корпусной и эласголовки 4. Обмотка уложена в пазы . тичной изоляции 8,10 пазовой 3 и сердечника 5 статора электрической 2 о лобовой 2 частей производят п иизводят при машины так,что в каждом пазу размеще- изготовлении заготовки 16 элемента ны пазовые части 3 нижней полусек-перехода изоляции путем соединения ции 6 одной катушки и верхней полу- термореактивной пропитанной и элассекции 7 другой катушки, тичной изоляций 12,13 (фиг,5,6)Обмотка содержит также корпусную 25 встык со смещением стыков 7 слоев изоляцию 8 пазовой 3 части и приле- ло ширине заготовки 1 б. Стык 17 слогающих участков 9 лобовых частей,вы- ев на заготовке 16 может быть располненную из слоев термореактивной положен под углом к основаниям 18, пропитанной изоляции, и корпусную изо-. 19 полотна.ляцию 10 лобовой 2 части, вылолненную 3 О Заготовку 16 элемента 11 перехода иэ слоев эластичной изоляции.между изоляции располагают большим основа- корпусной изоляцией 8,10 пазовой 3 вием 18 на лобовую часть лроводнии лобовой 2 частей расположен элемент ков термореактивной пропитанной 11 перехода изоляции, выполненный изоляцией 12 к пазовой части 3 произ слоев термореактивной пропитанной водников 1,а эластичной изоляцией 1335изоляции 12 со стороны пазовой 3 час- к лобовой 2 части и наматывают полотти и слоев эластичной изоляции 13 но образованием в сечении вдоль просо стороны лобовой 2 части и имеющий водников 1 обмотки трапеции (фиг.7), в сечении вдоль проводников 1 Форму Затем производят намотку слоев корпустрапеции, обращенной большим осно 40ной изоляции 8 10 пазовой 3 и лобо 1 ваиием к поверхности проводников 1, вой 2 частей проводников 1.Намотку Соединение слоев корпусной изоляции осуществляют с заходом каждого слоя 8,10 пазовой 3 и лобовой 2 частей 20 изоляции (фиг.8 ) на конусы проводников 1 выполнено на элементе 14, 15; образованные боковыми сторо перехода изоляции встык с зубча- нами элемента 11 перехода изоляции45тым и спиральным расположением Дня обеспечения соединения слоев стыков слоев по высоте обмотки. корпусной изоляции 8,10 пазовой 3 иСоединение слоев корпусной иэоля- лобовой,2 частей по архимедовой спи 11 ации 8,.10 пазовой 3 и лобовой 2 час- ли стык 17 слоев на заготовке 16 элетей проводников 1 со слоями изоля- .мента 11 перехода изоляции располагации 12 и 13 элемента 11 перехода ют под углом к основаниям 38)19 полот.50изоляций выполнено по конусным по- на (фиг.5).верхностям . боковых сторон 14 и 15элементаперехода изоляции Полотно заготовки 16 (фиг.б) можновыполнить также с плавно уменьшаюКорпусная термореактивная иэоля щейся толщиной от средней части загоцйя пазовых частей может быть вы- товки 16 к ее боковым сторонам 20) полнена на основе слюденитовых бу- ,например, складыванием основ термомаг)пропитанньм эпоксидным компа9 0802 изоляций в несколько слоев со смещением слоев от боковых сторон 20 к середине заготовки.Изобретение позволяет повысить ка-. чество изготавливаемых изделий эа счет 5 обеспечения монолитности изоляции, так как стык разных видов изоляций 12 и 13 в каждом слое выполняется на заготовке 16 с последующей ее намоткой. Выполнение стыков на полот- О не заготовки 16 может быть выполнено точнее и с меньшим количеством измерений, так как на полотне заготовки четко устанавливается место стыка.Выполнение стыков разных видов.изоляций на заготовке элемента перехода изоляции позволяет уменьшить допуск на толщину корпусной изоляции 12 и 13 и ее составных частей. в области зубчатого стыка 1 У за счет того,что толщина каждого зубца стыка определяется толщиной основы каждого изоляционного материала 12,13 в средней части заготовки 16, которая может быть выполнена точнее. 25Изобретение позволяет также создать возможность напожеиия корпусной изоляции на пазовых 3 частях и" головках 4 катушек независимо друг от друга эа счет того, что слои изо- . .ляции,наложенные на эти участки,соединяются между собой на лобовой части 2 не через зубчатый стык, образованный при изолировке этих частей,а через участок изоляции, выполненный из отдельного полотна заготовки,с дополнительными стыками по конус,ам 14, 15 , обращенным друг к другу внутренними поверхностями и размещенными по обе стороны от зубчатого стыка, притом каждый стык размещен40 ,внутри материала одного вида. Решение .этой задачи позволяет упростить про-, цесс механизации наложения корпус 39 10ной изоляции, т.е. упростить технологию и уменьшить трудоемкость производства. Эта также улучшает ремонтоспособность обмотки, потому чтокорпусная изоляция,2 или 13 на лю-.бой пазовой 3 части или в головке 4может быть заменена беэ поврежденияизоляции на других участках катушек 1,чем упрощается и ускоряетсяпроцесс ремонта корпусной изоляциикатушки и всей обмотки. Выполнениекаждого дополнительного стыка по конусам внутри одного из видов материалов позволяет обеспечить необходимые плотности напожения изоляции,ацгеэию и надежность в зоне этихстыков.Выполнение заготовки с толщинойкаждой основы материапа 12 или 13 всредней части заготовки меньше толщины этой основы на участках, прилегакцих к этой средней части, и выполнение заготовки с плавно изменяющейся толщиной обеспечивает лучшее прилегание слоев изоляции и устранениепустот в зоне стыков,Выполнение обмотки с корпусной . изоляцией на основе слюденитовых бумаг, пропитанных эпоксидным компаундом в пазовой части и на ;.основе эластомеров в лобовой части 2, обеспечивает возможность выдерживать необходимые электрические и мЕханические/показатели такой изоляции.Выполнение у заготовки стыка слоевизоляционных материалов под углом к основаниям заготовки 16 позволяет распределить вдоль проводников деформацию эластичной изоляции 12 в зоне зубчатого стыка при укладке в па,зы сердечника 5 статора и эксплуатации обмотки, что улучшает надежность катушки и всей обмотки.