CS232098B1

CS232098B1 - Roller coil winding of high speed synchronous motors with smooth rotor

Info

Publication number: CS232098B1
Application number: CS832851A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Vojta; Miloslav Kebhart; Vladimir Argay
Original assignee: Vladimir Vojta; Miloslav Kebhart; Vladimir Argay
Priority date: 1983-04-21
Filing date: 1983-04-21
Publication date: 1985-01-16
Also published as: CS285183A1

Abstract

Vynález řeší odstranění nebezpečných lokálních ohřevů rotoru, způsobených tokem proudů vyšších harmonických při nedokonale vodivém vzájemném spojení jednotlivých tlumičů klečového vinutí při povrchu rotoru. Klečové vinutí je tvořeno vzájemným spojením axiálních a radiálních tlumičů, jimiž jsou vodivé tyče či klíny β uzavírající drážky rotoru a kruhy nakrátko.. Nedokonale vodivé spojení při povrchu rotoru konců axiálních tlumičů s přilehlými radiálními tlumiči, jakož i dilatační mezery příčně dělených axiálních tlumičů jsou překlenuty vodivou spojkou čtyř, případně vícoúholníkovitého profilu, která je uložena ve vybráních spojených částí tlumičů při povrchu rotoru. Tato vybrání odpovídají tvaru vložené vodivé spojky, která může být kruhovitého,. případně i kladivovitého průřehu.The invention solves the problem of eliminating dangerous local heating of the rotor caused by the flow of higher harmonic currents in the imperfectly conductive mutual connection of individual dampers of the cage winding at the rotor surface. The cage winding is formed by the mutual connection of axial and radial dampers, which are conductive rods or wedges β closing the rotor grooves and short-circuiting circles. The imperfectly conductive connection at the rotor surface of the ends of the axial dampers with adjacent radial dampers, as well as the expansion gaps of the transversely divided axial dampers, are bridged by a conductive coupling of a four- or polygonal-shaped profile, which is placed in the recesses of the connected parts of the dampers at the rotor surface. These recesses correspond to the shape of the inserted conductive coupling, which can be circular, or even hammer-shaped.

Description

(54) Klečové vinutí rychloběžných synchronních motorů s hladkým rotorem(54) Cage winding of smooth-speed, high-speed synchronous motors

Vynález řeší odstranění nebezpečných lokálních ohřevů rotoru, způsobených tokem proudů vyšších harmonických při nedokonale vodivém vzájemném spojení jednotlivých tlumičů klečového vinutí při povrchu rotoru.The invention solves the elimination of dangerous local heating of the rotor caused by the flow of higher harmonics currents with imperfectly conductive interconnection of individual cage winding dampers at the rotor surface.

Klečové vinutí je tvořeno vzájemným spojením axiálních a radiálních tlumičů, jimiž jsou vodivé tyče či klíny β uzavírající drážky rotoru a kruhy nakrátko.. Nedokonale vodivé spojení při povrchu rotoru konců axiálních tlumičů s přilehlými radiálními tlumiči, jakož i dilatační mezery příčně dělených axiálních tlumičů jsou překlenuty vodivou spojkou čtyř, případně vícoúholníkovitého profilu, která je uložena ve vybráních spojených částí tlumičů při povrchu rotoru. Tato vybrání odpovídají tvaru vložené vodivé spojky, která může být kruhovitého,. případně i kladivovitého průřehu.The cage winding is formed by the interconnection of axial and radial dampers, which are conductive rods or wedges β closing the rotor grooves and short-circuited rings. a conductive coupling of a four or more angular profile, which is mounted in recesses of the connected parts of the dampers at the rotor surface. These recesses correspond to the shape of the inserted conductive connector, which may be circular. eventually a hammer-shaped section.

232 098232 098

Vynález se týká klečového vinuti rychloběžných synchronních motorů s hladkým rotorem, jejichž statorové vinuti je napájeno z frekvenčního měniče.The invention relates to a cage winding of high-speed synchronous smooth-rotor motors, the stator winding of which is powered by a frequency converter.

Dosud známá klečová vinuti uvedených motorů jsou tvořena soustavou radiálních a axiálních tlumičů z elektricky vodivého materiálu, jimiž jsou kruhy nakrátko a klíny či tyče uzavírající drážky rotoru, případně i vodivé podložky, umístěné mezi spodní stranou klínů a izolaci vinuti, uloženého v drážkách. U delších rotorů jsou klíny či tyče alespoň jednou příčně dělené s dilatačními mezerami. Kruhy nakrátko bývají nasazeny na obou čelních stranách rotoru buď přes opracované konce axiálních tlumičů, čímž převyšují povrch rotoru, nebo k těmto koncům kolmo přiléhají ve stejné povrchové úrovni. V tomto případě jsou nedokonale vodivé spoje obou částí překlenuty vodivými podložkami pod klíny, které zasahují do tělesa kruhu.The prior art cage windings of said motors consist of a system of radial and axial dampers made of electrically conductive material, which are short-circuit rings and wedges or rods closing the rotor grooves, or possibly conductive pads located between the underside of the wedges and the winding insulation. In the case of longer rotors, the wedges or rods are at least once transversely divided with expansion gaps. Briefly, the rings are fitted on both ends of the rotor either over the machined ends of the axial dampers, thereby exceeding the rotor surface or adjacent to these ends at the same surface level. In this case, the imperfectly conductive joints of the two parts are bridged by conductive pads under the wedges which extend into the body of the ring.

Nevýhodou známých konstrukcí klečového vinutí je, že neumožňují průtok proudů vyšších harmonických, které axiálně protékají při povrchu rotoru v maximální hloubce 5 mm· Vodivé podložky pod klíny jsou příliš vzdáleny od povrchu rotoru a navíc prodlužují celkovou hloubku drážky. Nedokonale vodivé spoje při povrchu rotoru, ať již dělených axiálních tlumičů, nebo jejich konců s kruhy zapříčiňuji, že uvedené proudy je obtékají přes zuby rotoru, případně přes ocelovou bandáž na koncích rotoru a v těchto místech zvýšeného odporu.způsobují značné ohřevy, přesahující teplotu 200'C.A disadvantage of the known cage winding designs is that they do not allow the flow of higher harmonics currents that axially flow at the rotor surface at a maximum depth of 5 mm. The conductive pads are too far away from the rotor surface and additionally increase the overall groove depth. Imperfectly conductive joints at the rotor surface, whether split axial dampers or their ends with rings, cause the currents to flow through the rotor teeth or through the steel bandage at the rotor ends and at these points of increased resistance. 'C.

Známé řešení klečového vinutí, které příčiny těchto lokálních ohřevů potlačuje, je například konstrukční úprava tvaru axiálních tlumičů, tvořených klíny, které jsou rozděleny úkoso- .A known solution of cage winding, which suppresses the causes of these local heating, is, for example, a structural modification of the shape of axial dampers formed by wedges which are divided by bevels.

232 098 v autorském osvědčení Č.232 098 in the author's certificate no.

vou rovinou na dvě části, jak je uváděno^^V^Í58 087, přičemž vždy konec jedné Části klínu je opatřen tangenciálně rozšířenou hlavicí přes šířku jeho druhé části. Hlavice jsou uloženy v odpovídajících vybráních konců rotoru a vodivě spojeny s kruhem. Toto uspořádání je dosti složité a pracné a vyhovuje pouze u kratších rotorů, u nichž není zapotřebí axiální tlumiče příčně dělit.In each case, the end of one part of the wedge is provided with a tangentially extended head over the width of the other part. The heads are housed in corresponding recesses of the rotor ends and conductively connected to the ring. This arrangement is rather complicated and laborious and only works on shorter rotors where there is no need to split the axial dampers laterally.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny klečovým vinutím rychloběžných synchronních motorů s hladkým rotorem podle vynálezu, jehož statorové vinutí je napájeno z frekvenčního měniče. Sestává ze vzájemně spojených radiálních a axiálních tlumičů z nemagnetického, elektricky dobře vodivého materiálu, jimiž jsou kruhy nakrátko a tyče či klíny uzavírající drážky rotoru. Jednotlivý axiální tlumič je případně příčně rozdělen na více částí, které jsou od sebe odděleny dilatační mezerou. Podstatou vynálezu je, že nedokonale vodivé spoje konců axiálních tlumičů s přilehlou k nim částí radiálního tlumiče při povrchu rotoru, jakož, i případné dilatační mezery příčně dělených axiálních tlumičů, jsou překlenuty vodivou spojkou čtyřúhelníkového, případně šestiúhelníkového průřezu, jejíž konce jsou uloženy ve vybráních obou jí spojených částí tlumičů při povrchu rotoru, přičemž tvar vybrání odpovídá tvaru vložené vodivé spojky. Profil spojky je případně kruhovitý nebo kladivovitý.The above-mentioned disadvantages are overcome by the cage winding of the high-speed synchronous smooth-rotor motors according to the invention, the stator winding of which is supplied from a frequency converter. It consists of interconnected radial and axial dampers of non-magnetic, electrically well-conducting material, which are short-circuit rings and rods or wedges closing the rotor grooves. The individual axial damper is optionally transversely divided into a plurality of parts which are separated by an expansion gap. It is an object of the invention that the imperfectly conductive joints of the ends of the axial dampers with the adjacent part of the radial dampers at the rotor surface as well as the possible expansion gaps of the transversely divided axial dampers are bridged by a conductive coupling of parts of the dampers connected thereto at the rotor surface, the shape of the recess corresponding to the shape of the inserted conductive coupling. The coupling profile is optionally circular or hammer-shaped.

Klečovým vinutím podle vynálezu je dosaženo dostatečně vodivého vzájemného spojení jak částí jednotlivých příčně dělených axiálních tlumičů mezi sebou, tak i jejich konců s přilehlými radiálními tlumiči při povrchu rotoru, kde je soustředěn tok proudů vyšších harmonických. Poměrně jednoduchým způsobem jsou tak odstraněny příčiny značných lokálních ohřevů rotoru, kterými je snižována mechanická pevnost stroje a zvyšovány jeho ztráty. Novým řešením klečového vinutí, které umožňuje i jednotnost provedení vodivých spojek, je při malé pracnosti ekonomicky zvýšena celková účinnost motoru.The cage winding according to the invention achieves a sufficiently conductive interconnection of both the parts of the individual transversely divided axial dampers with each other and their ends with adjacent radial dampers at the rotor surface where the flow of higher harmonic currents is concentrated. Thus, the causes of considerable local heating of the rotor, which reduces the mechanical strength of the machine and increases its losses, are eliminated in a relatively simple manner. With the new cage winding solution, which also allows for uniform conductive couplings, the overall efficiency of the motor is increased economically with low workload.

Na přiloženém výkresu je uveden příklad klečového vinutí podle vynalezu, kde obr. 1 znázorňuje část rotoru turbostroje v podélném řezu s umístěním vodivých spojek a obr. 2, 3, 4 a 5 zobrazuji pricne řezy konců, axialmch tlumicu, s příkladnými tvary profilu ,. , , . .BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a longitudinal section of a portion of a turbomachine rotor with the location of conductive couplings, and FIGS. 2, 3, 4 and 5 show cross-sectional views of the end axial dampers with exemplary profile shapes. ,,. .

vodivých spojek.conductive couplings.

232 098232 098

Klečové vinuti je tvořeno soustavou, vodivě spojených radiálních tlumičů to je měděných kruhů nakrátko a axiálních tlumičů _1_, jimiž jsou klíny lichoběžníkovítého profilu z elektricky vodivého materiálu, uzavírající drážky rotoru, v nichž je umístěno budící vinutí _6. Delší rotory mají tyto axiální tlumiče jednou i vícekrát příčně dělené. Tím je kromě snížení obtížnosti výroby umožněna jejich volná dilatace, neboí mezi částmi klínů jsou ponechány dilatační mezery 5_. Konce axiálních tlumičů u čelních stran rotoru přiléhají kolmo k prstencům radiálních tlumičů _2 ve stejné povrchové úrovni. Toto jejich nedokonale vodivé spojení při povrchu rotoru, jakož i dilatační mezery 5. protilehlých konců axiálních tlumičů 1_ jsou axiálně překlenuty vodivou spojkou 2 umístěnou při povrchu rotoru. Vodivé spojky 5, na obr. 1 jsou jednotného provedení a obdobného tvaru jako axiální tlumiče J_, to je lichoběžníkového průřezu a jsou uloženy v tvarově jim odpovídajících vybráních obou jimi spojených částí, s možností dostatečné dilatace. Profil vodivých spojek 2 lze zvolit jiný, ale takový, který zajištuje jejich upevnění proti vlivům odstředivých sil, například čtyř a více úhelníkový, kládí vovitý, kruhový apod. Spojení axiálních a radiálních tlumičů 1, 2 na koncích rotoru je mechanicky zajištěno ocelovou bandážíThe cage winding consists of a system of conductively connected radial dampers, that is, short-circuit copper rings and axial dampers 7, which are wedges of a trapezoidal profile of electrically conductive material, closing the rotor grooves in which the excitation winding 6 is located. Longer rotors have these axial dampers cross-sectioned one or more times. In this way, in addition to reducing the difficulty of manufacture, their free expansion is possible, since dilatation gaps 5 are left between the wedge parts. The ends of the axial dampers at the end faces of the rotor are perpendicular to the rings of the radial dampers 2 at the same surface level. This imperfectly conductive connection thereof at the rotor surface as well as the expansion gaps 5 of the opposite ends of the axial dampers 7 are axially bridged by a conductive coupling 2 located at the rotor surface. The conductive couplings 5 in FIG. 1 are of a uniform design and similar in shape to the axial dampers 7, i.e. a trapezoidal cross-section, and are accommodated in their corresponding recesses of the two parts connected by them, with the possibility of sufficient expansion. The profile of the conductive couplings 2 may be chosen differently, but one which ensures their fastening against the effects of centrifugal forces, for example four or more angular, lays like round, etc. The connection of axial and radial dampers 1, 2 at the rotor ends is mechanically secured by steel bandage

4.4.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

232 098

1. Cage winding of smooth-speed synchronous high-speed synchronous motors, the stator winding of which is powered by a frequency converter, consisting of interconnected radial and axial dampers of non-magnetic, electrically conductive material, which are short-circuit rings and wedges closing the rotor grooves; the dampers are optionally transversely divided with an expansion gap, characterized in that, at the rotor surface, each imperfectly conductive connection of the end of the axial damper (1) to the adjacent part of the radial damper (2) as well as possible expansion gaps (5) They are bridged by a conductive coupling (3) disposed in a corresponding recess of the two parts connected thereto at the rotor surface.

Cage winding according to claim 1, characterized in that the cross-section of the conductive coupling (3) is circular.

Cage winding according to roll 1, characterized in that the cross-section of the conductive coupling (3) is of a hammer-like shape. °

4. Meeoei2 vitUíJi 'pedle fajckv /, (3) is tfedlktini & x & r

1 drawing

232 098