Статор электрической машины переменного тока

/06, 1/12, 3/42, 1/20 СА НИЯ К ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт электродинамики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 4026169, кл. Н 02 К 3/42, 1987.Поляк Н.А,. Современные крупные двухполюсные турбогенераторы. - Энергия1972, с.13,Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам и может быть использовано в мощных турбогенераторах.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 конструкция позволяет снизить величину электромагнитных потерь в области торцов сердечника и повысить надежность электической машины,РОднако данная конструкция не увеличивает нагрузочную способность и надежность электрической машины в режимах с переменными графиками нагрузок. Кроме того, снижается надежность крепления крайних листов сердечника с помощью нажимных пальцев.Известен статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный сердечник с пазами, выполненными(54) СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электро- машиностроению, Цель изобретения - повышение надежности и нагрузочной способности. Статор электрической машины содержит сердечник 1 с пазами и обмотку 3, закрепленную в пазах концевыми клиньями 6, Благодаря тому, что пазы в торцовой части сердечника имеют переменную по длине ширину, обеспечивается достижение поставленной цели. 4 з,п,ф-лы, 3 ил. с постоянной глубиной и постоянным 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 поля рассеяния, Это поле включает в себя аксиальную составляющую выпучивания из паза. Увеличение аксиальной составляющей поля приводит к возрастанию электромагнитных потерь, а соответственно, и к повышенному нагреву элементов торцовой зоны статора, ограничивающему срок службы изоляции, что в свою очередь снижает использование электрической машины по активной мощности и ее надежность. Уменьшить данный эффект возможно путем выполнения специальных шлицев, однако это повышает трудоемкость изготовления и снижает надежность статора. Кроме того, для снижения потерь требуется выполнение шлицев в нажимных пальцах, что также снижает на 1690084расточке, что приводит к выравниванию и: 30снижению величины потока. При этом улуЧшаются механическая прочность и надеж 40 45 50 55 дежность и повышает трудоемкость изготовления статора.Цель изобретения - повышение надежности и нагрузочной способности.Поставленная цель достигается тем, что в статоре электрической машины переменного тока, содержащем шихтованный сердечник и обмотку, уложенную в пазы и закрепленную клиньями, пазы у торцов сердечника статора выполнены с переменной глубиной, возрастающей к торцу, При этом в области дна паза сопротивление магнитному потоку рассеяния лобовых частей и выпучивания 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, увеличивается магнитное сопротивление потоку рассеяния в пазу, что препятствует выпучиванию потока в области торца сердечника.Магнитное поле рассеяния 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 увеличивается к торцу сердечника, сопротивление магнитному потоку рассеяния также увеличивается от дна паза к ность зубцов в области дна паза. В случае значительной протяженности от торца сердечника области с переменной глубиной и шириной паза возможно ослабление крепления и увеличение вибрации стержней, что устраняется в конструкции статора с клиньями, повторяющими форму паза. Для улучшения охлаждения области паза у торца сердечника, а следовательно; для повышения нагрузочной способности статора, клинья выполнены с радиальными вентиляционными каналами.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.3 - вид В на фиг.2.Предлагаемый статор состоит из сердечника 1, набранного из листов 2 электротехнической стали, которые имеют пазы суложенными в них стержнями обмотки 3, Края листов со стороны расточки запрессованы с помощью нажимных пальцев 4, установленных на каждом зубце, которые прижаты фланцами 5, Паз выполнен с переменной глубиной и шириной, увеличивающимися к торцу сердечника так, что разность этих размеров возрастает к торцу. 5 .10 15 20 25 Стержни обмотки закрепляются специальными клиньями 6, повторяющими форму паза, Клинья выполнены из текстолита либо изоляционного материала с аналогичными механическими свойствами. Они могут быть выполнены в виде отдельных конструктивных элементов либо как единое целое с пазовыми коробками не показаны), применяемыми в крайних пакетах для предохранения корпусной изоляции стержней . от истирания, либо как единое целое с крайними пазовыми клиньями 7, Для охлаждения стержней обмотки и зубцов с их стороны в клиньях выполнены радиальные вентиляционные каналы,Статор работает следующим образом, Обмотками ротора (не показаны) и ста-. тора создается суммарный радиальный рабочий магнитный поток, Часть этого потока на торце сердечника выпучивается из воздушного зазора и стремится проникнуть в сердечник в осевом направлении, Кроме того, обмоткой 3 статора в пазах создаются потоки пазового рассеяния, которые на торцах сердечника также выпучиваются и стремятся проникнуть в сердечник статора через зубцы в осевом направлении, Однако магнитное сопротивление среды в области дна паза за счет зазора между дном паза и стержнем велико, поэтому магнитный поток рассеяния отклоняется в радиальном направлении от расточки и перераспределяется в область спинки сердечника. Это приводит к уменьшению осевой составляющей потока рассеяния,а соответственно, и потерь в области дна паза, Если паз имеет переменную ширину, увеличивающуюся к торцу сердечника, то к торцу сердечника возрастает магнитное сопротивление среды потоку пазового рассеяния за счет увеличения воздушного пути силовых линий. Это приводит к снижению величины электромагнитного поля выпучивания из паза, и осевой составляющей этого поля.Уменьшение осевой составляющей электромагнитного поля рассеяния в зубцовой зоне торца сердечника статора приводит к снижению электромагнитных потерь тепловых и механических нагрузок в листах сердечника, Это повышает нагрузочную способность и надежность элвлрической машины.Если разность ширины паза у расточки и его дна возрастает к торцу сердечника, то магнитное сопротивленйе среды потоку пазового рассеяния к расточке будет возрастать, Величина пазового рассеяния также возрастает к расточке, поэтому по своему эффекту данная конструкция аналогична конструкции, где разность ширины паза урасточки и его дна равна нулю, однакоширина зубца у дна паза выше, а соответственно, выше прочность и надежность конструкции зуба,В процессе работы на стержни обмотки 5действуют электромагнитные силы периодического характера, которые приводят кколебаниям стержней, В предлагаемой конструкции свободное плечо стержня междузакрепленной его областью в пазу с нормальной шириной и местом крепления лобовой части увеличено. Возможностьколебаний стержня устраняют специальными клиньями 7, повторяющими форму паза,вставленными между торцами и стержнями 15обмотки. Для улучшения температурногорежима в зубцовой зоне с клиньями, материал которых обычно имеет большое тепловое сопротивление, в клиньях выполненырадиальные каналы, по которым циркулирует охлаждающий газ и охлаждает сердечникстатора и стержни обмотки,Снижение механических колебаний иулучшение температурного режима в зубцовой зоне позволяет повысить нагрузочную 25способность и надежность статора,Таким образом, использование предлагаемого статора по сравнению с известнымпозволяет снизить потери на вихревые токив крайних листах сердечника статора и в 30нажимных пальцах, увеличить нагруэочнуюспособность электрической машины в режи. мах с потреблением реактивной мощности,что позволяет повысить использование машины в режимах с переменными графиками 35 нагрузок, повысить надежность электрической машины за счет снижения температурной нагрузки изоляции в области дна паза, повысить надежность электрической машины эа счет улучшения прочности характеристик листов в области дна паза и снижения возможности распушевки в районе коронки зубца,Формула изобретения 1, Статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный сердечник и обмотку, уложенную в пазы и закрепленную концевыми клиньями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и нагруэочной способности, пазы в торцовых частях сердечника выполнены шириной, переменной по длине сердечника, возрастающей к его торцам, а форма концевых клиньев по ширине повторяет форму паза.2. Статор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пазы выполнены глубиной, переменной по длине сердечника, возрастающей к его торцам,3. Статор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пазы выполнены шириной, пере; менной по высоте паза.4, Статор по п,п, 1 - 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в пазах между стержнем и сердечником установлены дополнительные клинья,5.Статорпопп,1 - 4,отличающийся тем, что клинья выполнены с вентиляционными каналами.1690084 гСоставитель А. ТиткоРедактор Н. Тупица Техред М,Моргентал Корректор М, Демчи Заказ 3821 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5аодстаанно-иадатаако кии комбинат 1 ЧТатант", г, ужгород, уп, Гагарина, 10