Ротор электрической машины

/4 1)5 Н Ни К ЕНТУ Юд 70 т ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Ленинградское производственное электромашиностроительное объединение(73) Ленинградское производственное злектромашиностроительное объединение(54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Использование; для токоподводов роторов крупных электрических машин, в частности турбогенераторов, Сущность изобретения; электрическое соединение обмотки (3) ротора с центральными токоподводами (6) осуществлено радиальным токоподводом, который выполнен из нижней части (7) и верхней части (8), соединенных гибкой перемычкой (9), Нижняя часть(7) с гибкой перемычкой (9) размещена в рэдиальном отверстии хвостовины (5) вала, скреплена и соединена механически с центральным токоподводом (6), а верхняя часть (8) соединена с обмоткой (3) и наружным концом оперта через изоляционные прокладки (12) на бэндажное кольцо (4), изобретение повышает надежность, 8 3. и. ф-лы, 3. электромашиностроению и может быть использовано для токоподводов ротора электрической машины, в частноститурбогенератора. 5Целью предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостаткови повышение надежности работы токоподводов ротора электрической машины посредством исключения фреттинг-коррозии, 10снижения нагрузок от центробежных сил,действующих на радиальные токоподводы иузлы их крепления, устранения переменныхмеханических напряжений в токоподводах,повышения усталостной изгибной прочности хвостовины вала,На фиг. 1 представлен токоподвод ротора; на фиг. 2 - гибкая перемычка радиального токоподвода; на фиг. 3 - нижняя частьрадиального токоподвода, совмещенная с 20гибкой перемычкой,Ротор 1 электрической машины имеетобмотку, размещенную на бочке 2, Лобовыечасти 3 обмотки вынесены за торец бочки 2и удерживаются бандажным кольцом 4, Вцентральном отверстии хвостовины 5 ротора 1 размещены изолированные центральные токоподводы 6, Радиальныетокоподводы состоят из нижней части 7 иверхней части 8, соединенных гибкой перемычкой 9, представляющей собой пакет изогнутых медных полос. Креплениеперемычки 5 к частям 7 и 8 радиальноготокоподвода может быть выполнено при помощи пайки, сварки, болтов, заклепок, зажимов. Нижняя часть 7 радиальноготокоподвода скреплена внутренним концомс центральным токоподводом 6 при помощирезьбы. Верхняя часть 8 радиального токоподвода состоит из двух, стянутых болтом 4010, отрезков 8 а и 8 б, между которыми закреплен конец токоподводящей шины 11обмотки 3. Возможен вариант припайки шины 11 к верхней части 8 радиального токоподвода. Верхняя часть 8, через 45изоляционную прокладку 12, опирается набандажное кольцо 4 и расклинена от боковых смещений изоляционными вставками13, Радиальное отверстие под токоподводыв хвостовине 5 имеет ступенчатую форму и 50образована двумя смещенными по оси ротора отверстиями 14 а и 14 б, причем, отверстие 14 б выполнено сквозным и в немрасположена нижняя часть 7 радиальноготокоподвода, а отверстие 14 а - на глубину, 55не доходящую до поверхности центрального отверстия хвостовины 5, и на оси отверстия 14 а расположена верхняя часть 8радиального токоподвода, Такое исполнение позволяет применить гибкую перемычку Я-образного типа, максимально уменьшает степень ослабления сечения хвостовины 5 и снижает концентрацию механических напряжений в хвостовине 5 в районе радиального отверстия.На фиг, 2 показана гибкая перемычка 9, выполненная в виде двух, симметричных относительно оси радиального токоподвода, изогнутых ветвей 9 а и 9 б пакета медных полос, Верхняя 8 и нижняя 7 части радиального токоподвода расположена на одной оси. В нижней части 7 перемычка 9 закреплена при помощи пайки или сварки, К верхней части 8 ветви 9 а и 9 б крепятся при помощи массивной прямоугольной гайки 15 и болта 16, центробежной силой которых усиливается электрический контакт при вращении ротора. Возможно также крепление перемычки 9 к верхней части 8 токоподвода при помощи пайки или сварки. Внутренний изолированный конец верхней части 8 токо- подвода заходит в радиальное отверстие 14 хвостовины 5, Изоляционная втулка 17 заходит в радиальное отверстие 14 свободно, практически без зазора и не только изолирует внутренний конец части 8 токоподвода и его соединение с перемычкой 9 от хвостовины 5, но и предотвращает боковые смещения конца части 8 относительно хвостовины 5,На фиг. 3 показан вариант конструкции токоподвода, в котором нижняя часть радиального токоподвода является продолжением гибкой перемычки и представляет собой шихтованную шину 18, составленную из медных полос, Нижний конец шины закреплен в центральном токоподводе 6, например, при помощи пайки, сварки, болтов, заклепок или другим известным способом, Верхний конец шины 18 изогнут, образуя гибкую перемычку, и подсоединен к верх-. ней части 8 радиального токоподвода при помощи гайки 19 и стягивающей шпильки 20, В данном варианте упрощена конструк- ция, исключена пайка гибкой перемычки в нижней части радиал ьного токо подвода, повышена технологичность узла крепления нижней части радиального токоподвода к центральному токоподводу, т. к. крепление может быть выполнено до установки центрального токоподвода в ротор и, соответственно, более надежным способом, Однако при этом несколько усложняется процесс сборки ввиду необходимости заводки центрального токоподвода 6 с прикрепленной шиной 18 в центральное отверстие хвостовины вала и отгиба шины 18 для размещения ее в радиальном отверстии 14.Во время работы электрической машины центробежная сила радиального токоподвода раздельно воспринимается его верхней и нижней частями, что существенно снижает уровень статических механических напряжений в токоподводе. Причем, материал верхней части работает на сжатие, что обусловливает более высокую допускаемую нагрузку по сравнению с растяжением, Соответственно, размеры нижней части могут быть выбраны таким образом, чтобы были обеспечены необходимые запасы прочности, так как размеры нижней части прямо не связаны с диаметром хвостовины вала, Таким образом повышается механическая прочность и надежность всей конструкции токоподводов и элементов их крепления,Гибкая перемычка между верхней и нижней частями радиального токоподвода компенсирует относительные радиальное, аксиальное и тангенциальное смещения частей, возникающие при циклическом изгибе хвостовины вращающегося вала и увеличении диаметра бандажного кольца от действия центробежных сил, В самих же верхней и нижней частях токоподвода, а также в центральном токоподводе, расположенном на оси хвостовины вала, переменные механические напряжения пренебрежимо малы.Крепление нижней части радиального токоподвода вблизи оси хвостовины вала, где малы переменные изгибные напряжения в валу; отсутствие резьбовых соедине- ний деталей крепления токоподводов с валом исключает фреттинг-коррозию, уменьшает концентрацию механических напряжений в хвостовине у радиальных отверстий и в результате существенно повышает усталостную прочность вала,Предложенная конструкция отличается высокой эффективностью, простотой; технологичностью,По сравнению с прототипом предложенная конструкция отличается повышенной надежностью, резко снижает вероятность усталостного повреждения ротора, применима на роторах большого диаметра и значительной длины, в машинах с повышенными частотами вращения,Формула изобретения 1, Ротор электрической машины, содержащий обмотку, размещенную на бочке изакрепленную бандажным кольцом, центральные токоподводы, размещенные в центральном отверстии хвостовины вала, радиальные токоподводы, установленные в радиальных отверстиях хвостовины у торцабочки и осуществляющие электрическое соединение обмотки с центральными токоподводами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем иск 10 15 тем, что гибкая перемычка между частями 20 25 30 45 50 токоподводом. 35 40 лючения повреждений токоподводов и хвостовины вала, радиальные токоподводы выполнены из двух частей, соединенных гибкой токопроводящей перемычкой, причем нижняя часть вместе с гибкой перемычкой размещена целиком в радиальном отверстии хвостовины вала, скреплена механически и соединена электрически с центральным токоподводом, а верхняя электрически соединена с обмоткой и наружным концом опирается через изоляционные прокладки на бандажное кольцо ротора,2,Ротор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я радиального токоподвода выполнена в виде изогнутого пакета медных полос.3. Ротор по пп, 1 и 2, отл ича ю щи йс я тем, что гибкая перемычка выполнена в виде двух симметричных относительно оси радиального токоподвода изогнутых ветвей пакета медных полос.4, Ротор по пп, 1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что внутренний конец нижней части радиального токоподвода закреплен в центральном токоподводе при помощи резьбы 5, Ротор по пп. 1 - 4. о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что верхняя часть радиального токоподвода состоит по крайней мере из двух отрезков, скрепленных осевой стяжкой,между которыми размещен конец шины обмотки ротора,6, Ротор по пп, 1 - 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что верхняя часть радиального токоподвода расклинена от боковых смещений изоляционными вставками.7, Ротор по пп. 1 - 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что внутренний конец верхней части радиального токоподвода закреплен в радиальном отверстии хвостовины вала от боковых смещений при помощи изоляционных деталей.8, Ротор по пп, 1, 2, 4 - 7, о т л и ч а ющ и й с я тем, что радиальное отверстие хвостовины вала имеет ступенчатую форму и образовано двумя смещенными по оси вала отверстиями, одно из которых выполнено сквозным, а другое - на глубину, не доходящую до поверхности центрального отверстия хвостовины, причем нижняя часть радиального токоподвода размещена в сквозном отверстии, а верхняя часть - на оси несквозного отверстия,9, Ротор по пп. 1, 2,5 - 8, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нижняя часть радиального токоподвода выполнена в виде радиального продолжения гибкой перемычки, состоящего из медных полос и соединенного электрически и механически с центральным1802901 Составитель В. ИогансенТехред М.Моргентал Корректор О, Гус кто оизводственно-издательский комбинат "Патент", г,од, ул,Гагарина, 1 каз 864 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5