Статор электрической машины с жидкостным охлаждением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7783 А 1 9 я)з Н 02 К 1/18 ЗОБРЕТЕНИ ОПИСА ИДЕТЕЛЬСТВУ ОРСКОМ(21) 4611576 (22) 30.11.88 (46) 15.09,91 (71) Ленингр ститут им. В (72) В.М,Руд (53) 621.313.7 (56) Патент С 310 - 52, 1981Авторско М 1050048, к Бюл. М 34дский электротехнический инИ,Ульянова (Ленина)к, С.И.Васильев и В.М.Подрез13(088,8)ША М 4278905,е свидетельство СССРл. Н 02 К 5/24, 1983. носится к электромашинно к конструкциям ста-. х машин с жидкостным ие надежв различния - павы ения вибра в статике, алькой наа фиг.1; на мике, дано режим надставлен стато я режиме номи сечение А-А на фиг.1, в дин ое замыкание го нагрева.Статор электрическои машины с жидкостным охлаждением содержит обмотку статора 1, электроизоляционный каркас 2 с выступами, ферромагнитный сердечник 3 с аксиальными пазами 4, гофрированные пружины 5 и нажимные плиты 6,.имеющие на внутренних сторонах ниши 7. совмещенные с пазами 4 и образующие герметичные полости 8, заполненные ферромагнитной жидкостью (ФМЖ) 9. Гофрированные пружины ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Изобретение ностроению, а им торов электричес охлаждением,Цель изобрет ности путем сниж ных режимах. На фиг.1 пре в установившемс грузки; на фиг.2 -фиг.3 - то же, что внезапное коротк иболее возможно(54) СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем снижения вибрации в различных режимах. Статор электрической машины содержит ферромагнитный сердечник, гофрированные пружины в его аксиальных пазах и нажимные плиты. Пружины изготовлены иэ материала, обладающего образным эффектом памяти формы, и расположенные в герметичных заполненных ферромагнитной жидкостью нишах, размещенных в нажимнык плитах. 3 ил. ещены в полостях 8 с опорой на торць В установившемся режиме номинальной нагрузки предлагаемое устройство работает следующим образом.Вибровозмущающие с 1 лы, действующие на обмотку статора 1 и ферромагнитный сердечник 3, будут возбуждать вибрацию ниэ- Оких и высоких частот, имеющую три составляющие - радиальную, аксиальную и тангенциальную.Указанная вибрация будет передаваться на гофрированные пружины (ф 5, жесткость которых определяется числом выступов (гофр) пружины 5, жесткость которых определяется числом выступов (гофр) пружины на еедлине. При заданном режиме а работы жесткости радиальная составляющая вибрации будет демпфироваться как на низких, так и на высоких частотах. При этом низкочастотный спектр будет демпфироваться пружинами 5, а высокочастотный спектр - ФМЖ 9, дросселирующей между герметическими стенками полости 8 и гофрированной пружиной 5.Аксиальная составляющая вибрациибудет демпфироваться гофрированной пружиной 5, упирающейся своими концами вторцы ниш 7, При этом низко- и высокочастотный спектры аксиальной составляющейдемпфируются так же, как и для радиальнойсоставляющей вибрации.Тангенциальная составляющая вибрации демпфируется за счет материала герметика стенок полостей 8,В динамическом режиме(внезапное короткое замыкание) из-за существенноговозрастания вибровозмущающих сил, действующих на элементы конструкции статорамашины, необходимы дополнительные мероприятия, обеспечивающие снижениеуровня вибрации обмотки статора 1 и элеитроизоляционного каркаса 2. Таким мероприятием будет являться увеличениежесткости гофрированных пружин 5, чтодостигается за счет увеличения количества выступов (гофр) на порядок присоответствующем изменении формы пружины, как показано на фиг.2. Величина, накоторую необходимо увеличить жесткостьгофрированных пружин 5 в динамическомрежиме, а следовательно, и требуемое дляэтого число выступов (гофр), задается, исходя из того, что вибрация обмотки статора 1и электроизоляционного каркаса 2 в рассматриваемом режиме внезапного короткого замыкания не должна превышать уровня,имевшего место в установившемся режименоминальной нагрузки, При этом для каждого из указанных режимов решаются уравнения, связьгвающие вибрацию,обусловленную вибровозмущающими силами, с параметрами инерционности, жесткости и диссипации элементов конструкциистатора и представимые в матричной формеследующим образом:,ац+Ва+Сц=о,где щ - диагональная матрица параметровинерционности;В - матрица параметров диссипации;6 - вектор-столбец вибфовозмущающихсил, действующих в рассматриваемом режиме на элементы конструкции статора;С - .матрица параметров жесткости;А Лц, ц, ц - векторы-столбцы, составленные соответственно из вибросмещений,виброскоростей и виброускорений элементов конструкции статора,Возможность изменения (увеличение)жесткости гофрированных пружин 5 достигается тем, что последние изготавливаютсяиз материала, например из сплава на основе никелида титана ТН - 1 К. Усиление эффекта может быть достигнуто за счет покрытияпружины 5 слоем, обладающим повышен ными потерями на вихревые токи в переменных магнитных полях.Характерная особенность названныхпружин состоит в том, что они обладают способностью изменять свою форму как при нагреве, так и охлаждении, что технологически достигается после многократного охлаждения под нагрузкой.Изменение формы гофрированных пру 10 жин 5 происходит при их наиболее возможном для предлагаемой конструкции статора нагреве после достижения так называемойтемпературы мартенситного превращения.Если в установившемся режиме номиналь 152025303540 45 50 55 ной нагрузки нагрев пружины 5 для этогонедостаточен, то в динамическом режиме (внезапное короткое замыкание (КЗ) происходит наиболее возможный нагрев, и температура гофрированной пружины 5 достигаетвеличины, при которой наступает изменение ее формы. Режим наиболее возможного нагрева при КЗ обусловливается существенным возрастанием магнитных потоков, замыкающихся через статор, которые наводятвихревые токи в пружинах 5 и ихпокрытии, например ферритовом, имеющим большие потери на вихревые токи.Таким образом, рассматриваемый динамический режим характеризуется существенным возрастанием магнитных потоков, вызывающим максимально возможный на.грев пружин 5 и одновременное изменение их формы, приводящее к усилению жесткости последних и к соответствующему снижению уровня вибрации статора электрической машины с жидкостным охлаждением. При этом в динамическом режиме будут демпфироваться все основные составляющие вибрации(радиальная и тангенциальная) без аксиальной, так как пружина 5 не соприкасается с.торцами ниш 7, как это имело место в установившемся режиме номинальной нагрузки.При снижении температуры (после КЗ) гофрированные пружины 5 восстанавливают исходную форму и тем самым их жесткость уменьшается до прежнего значения, соответствующего установившемуся режиму работы.Преимущество предлагаемого изобретения состоит в том, что оно позволяет снизить вибрацию в номинальном режиме и в режиме КЗ, что достигается за счет изменения (увеличения) жесткости крепления обмотки статора к ферромагнитному сердечнику. При этом для обеспечения регулирования указанной жесткости не требуется установки системы автоматического регулирования и связанных с ней дополни 1 бНЗтельных затрат, а также дополнительного расхода электроэнергии.Формула изобретенияСтатор электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащий обмотку, 5 помещенную в электроизоляционный каркас, имеющий выступы, ферромагнитный сердечник с аксиальными пазами, упругие элементы, расположенные в аксиальных пазах и выполненные в виде гофрированных 10 пружин, нажимные плиты.на торцах сердечника, отличающийся тем,что,с целью повышения надежности путем снижения вибрации в различных режимах, на внутренних сторонах нажимных плит выполнены ниши, совмещенные с аксиальными пазами и образующие герметичные полости, заполненные ферромагнитной жидкостью, в которых размещены гофрированные пружины с опорой на торцы ниш, при этом пружины изготовлены из материала, обладающего обратным эффектом памяти формы и обеспечивающего увеличение жесткости за счет увеличения по крайней мере на порядок количества гофр в режиме наиболее возможного нагрева.