початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2174278

РОТОР ЕЛЕКТРИЧНОЇ МАШИНИ

Ім'я винахідника: Йозеф Швандя (AT); Ханс Фегель (CH)
Ім'я патентовласника: АСЕА БРАУН Бовері АГ (CH)
Патентний повірений: Силаєва Алла Олександрівна
Адреса для листування: 103735, Москва, вул. Іллінка, 5/2, "Союзпатент", Силаєва А.А.
Дата початку дії патенту: 1996.04.02

Винахід відноситься до області електротехніки і стосується виготовлення роторів електричних машин. Технічний результат від використання даного винаходу полягає в забезпеченні простоти виготовлення роторів, зокрема мотор-генераторів для акумуляторних гідроелектростанцій, без використання дорогих допоміжних монтажних засобів, а й у створенні опори головних частин обмотки ротора, що витримує всі навантаження, що виникають в процесі експлуатації, і не обмежує можливості їх охолодження. Суть винаходу: ротор зібраний з листових пластин (7). Тіло (6) ротора розташовано на ступиці і утримується за допомогою проходять в осьовому напрямку стяжних болтів. Кінці (16а) обмотки, що утворюють лобову частину (17), зафіксовані за допомогою кріпильних засобів, що мають опорне кільце, від впливу відцентрових сил. Згідно винаходу на кінцевих листах тіла (6) ротора розташовані натискні пальці (30), а опорне кільце складається щонайменше з двох віддалених один від одного в осьовому напрямку кілець (19 - 24), які внутрішньої окружністю спираються на маточину. При цьому кільця на близькому до осі ротора-якій ділянці тіла (6) ротора разом з нажімнимі пальцями (30) стягнуті за допомогою проходить в осьовому напрямку через тіло (6) ротора першого стяжного болта (8), а на віддаленому від осі ділянці тіла (6 ) ротора передбачені другі стяжні болти (25 - 27), що проходять тільки через кільця (19 - 24) в осьовому напрямку. Треті стяжні болти (37), що проходять через лобову частину обмотки в радіальному напрямку, щонайменше на зовнішній окружності впливають на саме зовнішнє кільце (19 - 24), якщо дивитися в осьовому напрямку.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до ротора електричної машини, зокрема, мотор-генератора для гідроакумулюючих електростанцій, з розташованим на ступиці, зафіксованим в осьовому і окружному напрямку тілом ротора, який зібраний з листових пластин і утримується за допомогою проходять в осьовому напрямку стяжних шпильок, з пазами по зовнішньому периметру тіла ротора, в які покладена обмотка ротора і утримується там від впливу відцентрової сили, причому виходять в осьовому напрямку з тіла ротора, що утворюють лобову частину кінці обмотки зафіксовані за допомогою мають опорне кільце кріпильних засобів від впливу відцентрової сили, опорне кільце яких є одночасно нажімной пластиною для тіла ротора.

Винахід при цьому виходить з рівня техніки, який випливає, наприклад, з книги: Відеманн / Келленбергер "Конструкція електричних машин", видавництво Шпрінгер-Ферлаг, Берлін, Гейдельберг, Нью-Йорк, 1967, стор. 377-380, зокрема рис. 375 на стор. 378.

За виробничо-технічних міркувань (оптимальний коефіцієнт корисної дії, регулювання навантаження в режимі насоса, стабільність мережі) є зростаюча потреба в мотор-генераторах із змінною частотою обертання головним чином для гідроакумулюючих електростанцій. Подібного роду машини з міркувань вартості виконуються в більшості випадків у вигляді асинхронних машин з фазним ротором з подвійним запітиванія.

У таких машинах ротор і, зокрема, лобова частина обмотки ротора піддаються впливу екстремальних механічних і термічних навантажень. Зазвичай в асинхронних машинах підпирання лобової частини обмотки від впливу відцентрової сили здійснюється за допомогою бандажів з попередньо натягнутою сталевого дроту в комбінації з масивним цільним сталевим кільцем, яке одночасно є натискним кільцем для листового ротора (пор. Вказане джерело, рис. 375a на стор. 378 ). Межі цього варіанту виконання визначені дорогими монтажними допоміжними засобами, транспортувань розмірами і обмеженням ваги ротора. Для роторів для гідрогенераторів з великими розмірами збірка повинна здійснюватися безпосередньо на місці монтажу в електростанції. Крім цього великі масивні сталеві кільця заважають вентилюванню лобовій частині обмотки і тим самим її охолодженню.

В основі винаходу лежить завдання створення ротора електричної машини, зокрема, мотор-генератора для гідроакумулюючих електростанцій, який можна просто виготовляти без дорогих допоміжних монтажних засобів, і який має витримує всі виникаючі в процесі експлуатації навантаження опору головних частин обмотки, яка і не обмежує їх охолодження.

Згідно з винаходом ця задача вирішується завдяки тому, що на кінцевих листах тіла ротора розташовані натискні пальці, що опорне кільце складається щонайменше з двох віддалених один від одного в осьовому напрямку кілець, які внутрішньої окружністю спираються на маточину, причому кільця на близькому до осі ділянці тіла ротора разом з нажімнимі пальцями стягнуті за допомогою проходить в осьовому напрямку через тіло ротора першого стяжного болта, на віддаленому від осі ділянці передбачено другі стяжні болти, які проходять через згадані кільця в осьовому напрямку і стягують кільця в осьовому напрямку, передбачені треті стягнуті болти, що проходять через лобову частину обмотки в радіальному напрямку, які щонайменше на зовнішній окружності впливають на саме зовнішнє кільце, якщо дивитися в осьовому напрямку.

Відповідно до першого вдосконаленим варіантом виконання предмета винаходу на зовнішньому колу всіх кілець передбачена велика кількість розділених по колу, що проходять в осьовому напрямку, розташованих по одній лінії напівзакритих пазів, в які відповідно вставлена ​​оснащена проходять в радіальному напрямку різьбовими отворами лінійка, в різьбові отвори якої угвинчені згадані треті стяжні болти. Це дає просто виготовляється і надійну радіальну опору.

Кращим чином безпосередньо суміжне з нажімнимі пальцями кільце віддалене від них, а другі стяжні болти мають на кінці з боку тіла ротора кріпильні гайки, висота яких відповідає згаданому віддалі. Таким чином створюється додатковий тиск стиснення, який чиниться на натискні пальці, яке може бути покращено завдяки тому, що, якщо дивитися в радіальному напрямку, передбачені щонайменше два других стяжних болта, а висота гайок на розташованому поблизу осі ділянці менше, ніж на віддаленому від осі ділянці. Таким чином, система кілець відчуває при попередньому натягу ущільнення. Зусилля ущільнення впливає у вигляді зусилля пресування на натискні пальці або на центр ваги поверхні кільця ротора.

При певних умовах може виявитися так, що система кілець матиме надто маленьке (ефективне) поперечний переріз, щоб самостійно діяти в якості стяжного елемента. Тому вдосконалений варіант виконання винаходу передбачає для додаткового натягу на віддаленому від осі ділянці наявність четверте стяжних болтів, які проходять в осьовому напрямку як через кільця, так і через тіло ротора, проте не через натискні пальці. Ці четверті стяжні болти електрично ізольовані як щодо тіла ротора, так і щодо кілець.

Система кілець з перевагою фіксується на ступиці в осьовому і окружному напрямках таким же чином, що і тіло ротора.

Розміри тіла ротора і системи опорних кілець вибираються таким чином, що обидва елементи рівномірно розширюються в експлуатації в радіальному напрямку. Можливо з'являються невеликі різниці розширення між кільцем ротора і системою кілець можуть сприйматися кращим чином завдяки вкладанню хвилеподібних пружин з ізолюючого матеріалу, які вставляються на дно пазів обмотки ротора.

Суть винаходу пояснюється нижче кресленнями, на яких показано:

Фіг. 1 - поздовжній розріз в спрощеному вигляді ротора мотор-генератора. Фіг. 2 - поперечний розріз місця з'єднання маточини і тіла ротора машини відповідно до фіг. 1 уздовж лінії А-А.

Фіг. 3 - зображення в перспективі місця з'єднання відповідно до фіг. Фіг. 4 - поздовжній розріз правого кінця ротора машини відповідно до фіг. 1 в збільшеному масштабі.

Фіг. 5 - поперечний розріз лобової частини обмотки і відноситься до неї опори відповідно до фіг. 4 уздовж лінії В - В. Фіг. 6 - вид зверху лобової частини обмотки машини.

Фіг. 7 - поздовжній розріз правого кінця ротора по аналогії з фіг. 4 з додатковим ізольованим стяжним болтом на віддаленому від осі ділянці. Фг. 8 - поперечний розріз лобової частини обмотки і відноситься до неї опори відповідно до фіг. 7 уздовж лінії С - С.

На фіг. 1 креслення представлена ​​сильно схематична форма ротора мотор-генератора. Він містить маточину 1 ротора з внутрішньою частиною 2 маточини, до якої пріфланцован вал не відображено на кресленні гідравлічної турбіни, і зовнішню частину маточини, яка складається з великої кількості рівномірно розподілених по колу поперечок і надалі для стислості названа маточиною і позначена позицією 4. Обидві частини маточини з'єднані один з одним за допомогою кронштейнів 5, переважно підкосів, які з торців закриті покривними плитами 5A. Ця покривна плита не доходить до внутрішньої частини маточини. В процесі експлуатації машини повітря на підставі вентилюючого дії засмоктується в простір між підкосами 5 і покривними плитами 5а і протікає через закріплене на зовнішній окружності маточини 4 тіло ротора 6. Воно складається з листових пластин 7, які спресовані з допомогою проходять через тіло ротора 6 стяжних болтів (пор., наприклад, фіг. 4, позиція 8). При цьому тіло ротора 6 розділене на віддалені один від одного в осьовому напрямку часткові тіла, що складаються з листової сталі, (на фіг. 1 тільки позначені), між якими залишаються вільними проходять в радіальному напрямку охолоджуючі пази, через які охолоджуючий повітря може протікати назовні в повітряний зазор машини.

Кріплення тіла ротора 6 на ступиці 4 здійснюється відомим чином за допомогою системи клинів, як це наочно показано на фіг. 2 і 3. Зовні на ступиці 4 передбачені проходять в осьовому напрямку перші пази 9 прямокутного поперечного перерізу, навпаки по внутрішньому периметру тіла ротора 6 розташовані пази 10 і прямокутного поперечного перерізу. У перші пази вставлений клин П Т-образного поперечного перерізу. За допомогою забивних клинів 12, 13, які у вбитому стані доповнюють клин 11 до форми прямокутного паралелепіпеда, тіло ротора 6 зафіксовано на ступиці 4 в окружному напрямку. Завдяки прямокутній формі системи клинів забезпечено те, що можливі відносні переміщення в радіальному напрямку, будь вони обумовлені температурними впливами і / або відцентровою силою, між маточиною 4 і тілом ротора 6. Фіксація тіла ротора 6 на одному кінці маточини 4 здійснюється за допомогою буртика 14, на іншому кінці маточини за допомогою вставлених по зовнішньому периметру маточини 4 та зафіксованих в осьовому напрямку протилежних пластин 15, які розподілені по периметру маточини 4.

У разі наведеного прикладу по зовнішньому периметру тіла ротора 6 в пазах розташована двошаровий обмотка 16 ротора і утримується в них за допомогою врізних клинів. Вихідні з тіла ротора в осьовому напрямку, що утворюють лобову частину 17 кінці 16a обмотки відомим чином електрично і механічно з'єднані за допомогою петель 18, причому петля 18 з'єднує кінець виступає з паза дроти нижнього шару обмотки з кінцем виступає з віддаленого паза дроти верхнього шару обмотки (пор . фіг. 6). Це виконання і електричний монтаж в лобовій частині обмотки і можна віднести до рівня техніки, що не є предметом винаходу.

Як випливає з розгляду лобової частини 17 обмотки (представлена ​​тільки частково), обов'язково необхідно зміцнювати лобову частину обмотки щодо впливів відцентрових сил.

Так, як вже було викладено у вступній частині, бандажі в комбінації з масивними опорними кільцями, які одночасно виконують і функцію натискної пластини, до уваги не беруться, винахід передбачає здійснювати додаткову опору за допомогою системи кілець, яка складається з декількох окремих кілець 19 - 24 , і нижче ця система називається опорним кільцем. Кільця 19 - 24 зібрані по типу тіла ротора з виконаних з листової сталі сигментов товщиною від 2 до 6 мм. При цьому виконані з листової сталі сегменти одного шару, зміщені по окружності щодо сегментів суміжного шару. У випадку з прикладом виконання шість кілець за допомогою попередньо напружених стяжних болтів 25, 26, 27 і гайок 28 спресовуються в єдине опорне кільце. Як випливає з фіг. 5, стяжні болти 25-27 рівномірно розподілені по колу. Проміжні елементи 29 у вигляді відрізків труби забезпечують проміжки між кільцями 19 і 20, 20 і 21, 21 і 22, 22 і 23, a і 23 і 24. Замість проміжних труб можна використовувати і проходять в радіальному напрямку проміжні пластини, через які проходять три стяжних болта. Таким чином, охолоджуючий повітря протікає від маточини до лобової частини 17 обмотки.

Опорне кільце як одне ціле насувається на маточину 4 і фіксується на ступиці 4 в окружному і осьовому напрямках таким же чином, як це було описано в зв'язку з закріпленням тіла 6 ротора за допомогою фіг. 2 і 3.

Щоб тепер опорне кільце могло виконувати свою першу функцію (пресування тіла 6 ротора), на торцевих поверхнях останнього листа тіла б корпусу розташовані проходять в радіальному напрямку натискні пальці 30, наприклад, зварені з ним. Ці натискні пальці 30 проходять в віддаленій від осі зоні тіла ротора між сусідніми проводами 16 обмотки майже до зовнішнього кінця зубів 31 пазів. На розташованому поблизу осі ділянці вони закінчуються з ущільненням перед стяжними болтами 8 або проходять через них до маточини (пор. Фіг. 5). Тепер за допомогою проходять крізь всього тіла 6 ротора стяжних болтів 8 опорне кільце притискається до натискним пальцях 30 і тим самим і до тіла 6 ротора. Притискного зусилля в розташованій поблизу осі зоні для цього цілком достатньо.

Щоб забезпечити, щоб і у віддаленій від осі зоні, тобто в зоні стяжних болтів 26 і перш за все в зоні найбільш віддалених в радіальному напрямку стяжних болтів 25 можна було забезпечити достатню вплив зусилля стиснення на тіло 6 ротора, вдосконалений варіант виконання винаходу передбачає вибирати висоту розташованих на різному радіальному рівні гайок 28 стяжних болтів 25, 26 і 27 таким чином, щоб розташовані ближче до зовнішньої сторони гайки були вище, ніж розташовані в радіальному напрямку до внутрішньої поверхні гайки. При використанні гайок однакової висоти винахід рекомендує використовувати різні підкладки (на фіг. 5 чітко не показані). Опорне кільце певним чином стягнуто за допомогою стяжних болтів 25 - 27. При стягуванні за допомогою стяжних болтів. 8 забезпечується його ущільнення. Ущільнене зусилля впливає у вигляді зусилля пресування на натискні пальці 30 або центр ваги поверхні тіла ротора.

Якщо виявиться так, що одного опорного кільця недостатньо для того, щоб надавати достатню нажимное зусилля на розташовані в радіальному напрямку зовні ділянки натискних пальців, наприклад, якщо воно має занадто маленьке активну перетин, то відповідно до фіг. 7 і 8 можуть бути передбачені четверті стяжні болти 32. Вони проходять через обидва опорних кільця, тобто через шість кілець 19-24 і тіло ротора, проте не через натискні пальці 30. Ці додаткові стяжні болти 32 оснащені по всій довжині стрижня ізоляцією 33, а нарізне сполучення з торцевими сторонами опорного кільця здійснюється через прокладку з ізолюючих пластин 34. В іншому конструкція відповідає тієї, яка представлена ​​на фіг. 4 і 5.

Поряд з функцією натискного кільця або натискної пластини тіла ротора опорне кільце у вигляді складається з віддалених один від одного кілець 19 - 24 кільцевої системи виконує функцію опори лобової частини обмотки. З цією метою по зовнішній окружності всіх кілець 19 - 24 передбачені рівномірно розподілені напівзакриті Т-образні пази 35, які розташовані на одній лінії в одній лінії в осьовому напрямку. У ці пази 35 вставлені лінійки 36. При цьому різьбові отвори розташовані в зоні кілець 19-24. У різьбові отвори лінійок 36 зовні в радіальному напрямку угвинчені стяжні болти 37, виконані у вигляді шпильок з ізолюючими прокладками 38. Шпильки проходять через лобову частину 17 обмотки. Розташування та розподіл цих шпильок 37 найбільш наочно виявляється з фіг. 4 в поєднанні з фіг. 6, яка в спрощеному вигляді являє розгортку лобової частини 17 обмотки. На фіг. 6 видно, що ці шпильки 37 проходять через обумовлені конструкцією обмотки ромбоподібні отвори 39 в лобовій частині 17 обмотки. Вони можуть, але не обов'язково, бути оснащені в стрижневий частини ізоляцією. Прокладки 40 і 41 з ізолюючого матеріалу, наприклад, з зміцненої скловолокном синтетичної смоли, між ущільнювальними лінійками 36 і нижніми проводами обмотки або між нижнім і верхнім проводом обмотки допускають рівномірний розподіл тиску на дроти 16 обмотки і певну стяжку лобової частини 17 обмотки з системою кілець 19 - 24, яка витримує всі експлуатаційні навантаження, не перешкоджаючи істотно протіканню охолоджуючого повітря через лобову частину 17 обмотки.

Розміри тіла ротора 6 і опорного кільця 19 - 24 вибираються таким чином, що обидва елементи рівномірно розширюються в радіальному напрямку. Можливо з'являються невеликі різниці розширення між тілом ротора б і опорним кільцем можуть сприйматися еластичними елементами з ізолюючого матеріалу, наприклад, хвилеподібними пружинами 42 з зміцненого скловолокном синтетичного матеріалу, які вставляються на дно пазів обмотки 16.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Ротор електричної машини, зокрема мотор-генератора для гідроакумуляторних електростанцій, з розташованим на маточині (1) тілом (6) ротора, який зібраний з листових пластин (7) і утримується за допомогою проходять в осьовому напрямку стяжних болтів, з пазами по зовнішньому периметру тіла ротора, в які покладена обмотка (16) ротора і утримується там від впливу відцентрової сили, причому виходять в осьовому напрямку з тіла ротора, що утворюють лобову частину (17) кінці (16а) обмотки зафіксовані за допомогою мають опорне кільце кріпильних засобів від впливу відцентрової сили, опорне кільце яких виконано одночасно у вигляді нажимной пластини ротора, що відрізняється тим, що на кінцевих листах тіла (6) ротора розташовані натискні пальці (30), причому опорне кільце складається щонайменше з двох віддалених один від одного в осьовому напрямку кілець (19-24), які внутрішньої окружністю спираються на маточину (1), причому кільця на близькому до осі ділянці тіла (6) ротора разом з нажімнимі пальцями (30) стягнуті за допомогою проходить в осьовому напрямку через тіло (6) ротора першого стяжного болта (8), а на віддаленому від осі ділянці передбачено другі стяжні болти (25-27), які проходять тільки через кільця (19-24) в осьовому напрямку і стягують кільця в осьовому напрямку, при цьому передбачені треті стяжні болти (37 ), що проходять через лобову частину обмотки в радіальному напрямку, які щонайменше на зовнішній окружності впливають на саме зовнішнє кільце (19-24), якщо дивитися в осьовому напрямку.

2. Ротор по п.1, що відрізняється тим, що на зовнішньому колу всіх кілець (19-24) передбачено велику кількість розподілених по колу, що проходять в осьовому напрямку, розташованих по одній лінії напівзакритих пазів (35), в які відповідно вставлена ​​оснащена проходять в радіальному напрямку різьбовими отворами лінійка (36), в різьбові отвори якої угвинчені треті стяжні болти (37).

3. Ротор по п.1 або 2, який відрізняється тим, що безпосередньо суміжне з нажімнимі пальцями (30) кільце (19) віддалене від них і цей проміжок точно заповнений проміжним елементом, причому переважно пов'язані з другими стяжними болтами (25-27) на наприкінці з боку тіла ротора гайки (28), висота яких відповідає згаданому проміжку, служать в якості проміжного елемента.

4. Ротор по п.3, що відрізняється тим, що, якщо дивитися в радіальному напрямку, передбачені щонайменше два других стяжних болта (25-27) і для забезпечення попереднього затягування висота проміжних елементів, переважно висота гайок (28), на розташованому поблизу ділянці менше, ніж на віддаленому від осі ділянці.

5. Ротор по п.3 або 4, який відрізняється тим, що для додаткової затяжки на віддаленому від осі ділянці передбачено четверті стяжні болти (32), які проходять в осьовому напрямку як через кільця (19-24), так і через тіло (6 ) ротора, проте не через натискні пальці (30), при цьому четверті стяжні болти (32) електрично ізольовані як щодо тіла ротора, так і щодо кілець (19-24).

6. Ротор по одному з пп.1 - 5, що відрізняється тим, що кільця (19-24) зафіксовані на ступиці (4) в осьовому і окружному напрямках.

7. Ротор по одному з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що між обмоткою (16) ротора і дном пазів вкладені еластичні елементи (42) з ізолюючого матеріалу.

Версія для друку
Дата публікації 12.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів