RS62839B1 - Slagač i postupak za slaganje jezgra statora na električnoj mašini - Google Patents

Description

Oblast tehnike na koju se pronalazak odnosi

Ovaj pronalazak se odnosi na postupak za sklapanje jezgra statora električne mašine.

Kontekst

Električna mašina je posebno rotaciona električna mašina, kao što je sinhroni generator koji se povezuje na gasnu ili parnu turbinu (turbogenerator), ili sinhroni generator koji se povezuje na hidro turbinu (hidrogenerator), ili asinhroni generator, ili sinhroni ili asinhroni elektromotor ili druge vrste električnih mašina. Osnovna konstrukcija takve električne mašine je stator sa jezgrom statora koji obuhvata rotor sa aktivnim jezgrom rotora. Jezgro statora je sastavljeno od laminiranih prstenastih limova koji su naslagani jedan na drugi tako da formiraju cilindar. Slaganje jezgra statora može se vršiti horizontalno ili vertikalno. U ovom pronalasku je opisano horizontalno slaganje. U postupcima održavanja i popravke ponekad se zamenjuju delovi jezgra statora umesto kompletnog jezgra statora. Ovi delovi su pojedinačni limovi ili slogovi od nekoliko limova. Postoje različiti postupci za postizanje sloga koji mora da ispuni visoke zahteve u pogledu preciznosti raspoređivanja teških delova. Uređaji su uglavnom ugrađeni unutar jezgra statora za slaganje limova na jezgro statora. Ovi uređaji se sastoje od šina unutar kućišta statora ili okvira statora po kojima se pomeraju kolica koja nose limove. Ovo je posebno važno u kontekstu trajanja postupka slaganja, uključujući organizaciju i izgradnju neophodne strukture koja je korisna za obezbeđivanje drugačijeg rešenja. US 2014/096371 A1 opisuje postupak i aparat za slaganje više pojedinačnih ploča statora za formiranje statorskog laminata. Aparat uključuje pokretnu i obrtnu šasiju koja ima osnovnu potpornu ploču i vertikalne šine. Magacin za statorske ploče je klizno povezan sa vertikalnim šinama. Podizač za ploče statora podiže ploče statora iz magacina u vertikalnom pravcu pomoću ruke za podizanje. Ruka za podizanje pomera se horizontalno napred do položaja za oslobađanje ploče statora na laminat statora. Stanje tehnike samo predviđa slagače i postupke slaganja jezgra statora koji zahtevaju značajno vreme uz odgovarajuće troškove. US 2005/235480 A1 opisuje postupak i aparat za horizontalno slaganje laminacija i kolutova za formiranje jezgra statora. Laminacije imaju žlebove koji zajedno sa nosećim šipkama jezgra statora obezbeđuju sigurno prianjanje laminata na ram generatora. US 2013/298366 A1 opisuje postupak za servisiranje rama statora generatora električne energije. Navedeni postupak uključuje upotrebu potpornog sklopa i kolica. Sažetak

Cilj pronalaska je da obezbedi postupak za slaganje jezgra statora električne mašine koji omogućava brzo slaganje najmanje jednog lima jezgra statora. Ovaj cilj je rešen opcijama postupka za slaganje u skladu sa nezavisnim patentnim zahtevom.

U jednom primeru, parovi ploča sa klinovima se postavljaju u žlebove jezgra statora tokom obavljanja postupka. Jedna prednost pri tome je da se može održati stabilnost jezgra statora. Još jedna prednost je što je olakšano prilagođavanje lima ili sloga limova na jezgro statora.

U primeru, koji nije deo pronalaska, podizač se sastoji od kružnog kliznog uređaja za kružno kretanje limova i ravnog kliznog uređaja za horizontalno kretanje limova. Ove mere omogućavaju rukovaocu da poravna limove sa slogom limova koji čine jezgro statora. Moguće neusklađenosti gotovog jezgra statora mogu se ispraviti, posebno korišćenjem limova koji su već uvedeni u jezgro statora pomoću slagača.

Kratak opis slika nacrta

Dalje karakteristike i prednosti će biti očiglednije iz opisa poželjne, ali neekskluzivne realizacije slagača, koji je u pratećim crtežima ilustrovan kao neograničavajući primer, gde:

Slika 1 prikazuje šematski bočni pogled na slagač prema primeru sa pokretnim nosačem koji nosi slog limova, rukom krana sa uređajem za držanje, ramom statora u kome se nalazi jezgro statora, pri čemu slagač postavlja slog limova na jezgro statora u horizontalnom pravcu,

Slika 2 prikazuje šematski pogled u perspektivi na deo jezgra statora sa parovima ploča i klinova umetnutim u žlebove jezgra statora tako da vode bar jedan lim do jezgra statora,

Slika 3 prikazuje šematski pogled u perspektivi na par ploča sa klinovima za umetanje u žlebove jezgra statora,

Slika 4 prikazuje šematski bočni pogled na par ploča sa klinom prema slici 3,

Slika 5 prikazuje šematski bočni pogled na jezgro statora sa isečenim delom limova koji se slažu, podizačem za podizanje limova u ravni sa jezgrom statora, klinastim papučom za spajanje sa limovima i adapterom za povezivanje podizača do klinaste papuče,

Slika 6 prikazuje šematski bočni pogled sličan slici 5, sa podizačem koji se sastoji od kružnog kliznog uređaja za kružno kretanje limova i ravnog kliznog uređaja za tangencijalno kretanje limova radi poravnanja limova sa jezgrom statora.

Detaljan opis primernih realizacija

S obzirom na slike, koje shodno primeru pokazuju slagač pored rama statora, deo jezgra statora i par ploča sa klinovima, pri čemu slični referentni brojevi označavaju identične ili odgovarajuće delove u nekoliko pogleda.

Slika 1 prikazuje šematski bočni pogled na slagač 3 shodno primeru. Slagač 3 sadrži pokretni nosač 5. U ovom primeru, nosač 5 su kolica sa točkićima 6 koja se mogu pomerati po podu postrojenja. Konkretno, nosač 5 se može pomerati u blizini rama statora 20 električne mašine. Ram statora 20 sadrži jezgro statora 2 koje se obično sastoji od laminiranih limova 1. Ovde je rotor (nije prikazan) već uklonjen iz jezgra statora 2. Nosač 5 nosi najmanje lim 1 koji se postavlja na jezgro statora 2 i pogodan je da izdrži odgovarajuća opterećenja. Lim 1 je obično prstenasta laminirana čelična ploča. Na slici 1 prikazan je slog limova 10 koji je prethodno montiran da zameni oštećeni slog limova 10 na jezgru statora 2 tokom popravke električne mašine. Slog limova 10 se sastoji od nekoliko limova 1 stegnutih zajedno pre slaganja na jezgro statora 2 u ovom primeru. Slagač 3 dalje sadrži ruku 7 sa uređajem za držanje 8, koji je ovde projektovan kao ruka krana. Ruka 7 može da se okači na poseban ram ili da se integriše u jedan uređaj sa nosačem 5. U poslednjem primeru ruka 7 se fiksira i nosi uz pomoć nosača 5. Ruka 7 je pogodna za nošenje velikih opterećenja koja odgovaraju opterećenju limova 1 ili sloga limova 10. Ruka 7 sadrži uređaj za držanje 8 koji je dizajniran za hvatanje i nošenje velikih opterećenja, posebno limova 1 i sloga limova 10. Uređaj za držanje 8 sadrži hvatač u jednom primeru ili vakuumsku podlogu u drugom primeru. Vakuumska podloga može da obezbedi delovanje neophodnih sila za pneumatsko hvatanje i transport sloga limova 10. U svakom primeru slagač 3 sadrži kontroler (nije prikazan) za kontrolu kretanja nosača 5 i ruke 7. Kombinovana kontrola nosača 5 i ruke 7 omogućava fino podešavanje poravnanja sloga limova 10 sa jezgrom statora 2. Ovaj kontroler je opšte poznat iz oblasti robotike. Kontrolerom može da upravlja rukovalac ili alternativno opisana kretanja se izvode automatski pomoću softvera u kontroleru. Na slici 1 ruka 7 je preko sredstava za držanje 8 povezana sa slogom limova 10 na jezgru statora 2. Ovaj slog limova 10 je deo jezgra statora 2 i ručno se odvaja od jezgra statora 2. Slog limova 10 koji treba ukloniti je identifikovan kao neispravan tokom inspekcije električne mašine. U opisanom postupku se uklanjaju samo ovi defektni delovi jezgra statora 2, a delovi bez defekata ostaju na jezgru statora 2. Defektni slog limova 10 se uklanja iz jezgra statora 2 pomeranjem kontrolisane ruke 7 koja hvata limove 1. Ruka 7 se okreće, hvata i nosi defektni slog limova 10 na nosač 5. Zatim se parovi ploča 23 ubacuju tako da se svaka stavi u jedan žleb 22 jezgra statora 2.

Parovi ploča 23 su raspoređeni međusobno paralelno sa klinom 25 koji se pomera između ploča 23, gde je manji poprečni presek klina 25 usmerenim ka spolja. Ploče 23 su napravljene od metala ili od staklenog epoksida. Ovi parovi ploča 23 su pričvršćeni u žlebovima 22 pomoću klinova 25 između para ploča 23. Parovi ploča 23 sa klinovima 25 guraju se u žlebove 22 i ploče 23 deluju silom usmerenom ka spolja na zidove žleba 22 pri daljem uvođenju klina 25, stvara se frikcioni spoj između žleba 22 i ploče 23. Kada rukovalac pričvrsti parove ploča 23 u žlebove 22 jezgra statora 2, uspostavlja se sigurna veza parova ploča 23 u žlebovima 22. Ova opcija omogućava držanje preostalog jezgra statora 2 nakon uklanjanja oštećenog sloga limova 10. Na ovaj način se izbegava labavljenje jezgra statora 2 kada se delovi uklone i stabilnost jezgra statora više nije garantovana. Štaviše, parovi ploča 23 pojednostavljuju uvođenje limova 1 u preostalo jezgro statora 2. Visoko precizno prilagođavanje zamenjenih limova 1 na limove 1 jezgra statora 2 je garantovano. Uređaj za držanje 8 na ruci 7 hvata novi slog limova 10 sa nosača 5, ruka 7 se okreće i dodaje novi slog limova 10 u jezgro statora 2. Žlebovi 22 novog sloga limova 10 se savršeno uklapaju u žlebove 22 jezgra statora 2 kada parovi ploča 23 izlaze iz jezgra statora 2 da bi se ubacili u žlebove 22 novoumetnutog sloga limova 10. Slog limova 10 i jezgro statora 2 drže noseće šipke na zadnjoj strani jezgra statora. Noseće šipke su uzdužne šipke poznate u savremenoj tehnici. Veza ovih komponenti se može uspostaviti zavarivanjem ili opciono mehaničkim sredstvima. Nakon sastavljanja jezgra statora 2 parovi ploča 23 sa klinovima 25 se uklanjaju iz žlebova 22 jezgra statora 2. Opisani postupak se može ponoviti sa različitim pojedinačnim limovima 1 ili slogovima limova 10. Zavrtanj sa okastom glavom 26 koji je povezan sa klinom 25 koristi se za delovanje potrebnih sila za uklanjanje klina 25 pomoću alata koji se primenjuje na zavrtanj sa okastom glavom 26. Ističe se da je nosač 5 potpuno izvan otvora jezgra statora 2, u otvor jezgra statora 2 se ne uvodi nikakav uređaj. Postupak i slagač 3 olakšavaju slaganje i popravku jezgara statora 2 bez uvođenja uređaja i njihove ugradnje u jezgro statora 2.

Slika 2 prikazuje pogled u perspektivi na deo jezgra statora 2 sa cilindričnim otvorom za umetanje rotora (nije prikazano). Na ovoj ilustraciji, defektni slog limova 10 je uklonjen iz jezgra statora 2, tako da je jezgro statora 2 nekompletno. Prikazani su žlebovi 22 napravljeni na unutrašnjoj strani jezgra statora 2 obuhvaćeni odgovarajućim zupcima 21. Žlebovi 22 se obično koriste za postavljanje provodnih šipki statora. U opisanom postupku provodne šipke se uklanjaju iz jezgra statora 2. Umesto toga, parovi ploča 23 sa klinovima 25 između ubacuju se u barem neke od žlebova 22. U ovom primeru svaki četvrti žleb 22 je raspoređen sa parom ploča 23. Parovi ploča 23 sa klinovima 25 su pričvršćeni u žlebove 22 kako je gore opisano. Parovi ploča 23 štrče kroz deo ili celu aksijalnu dužinu žleba 22 i izlaze izvan zubaca 21 jezgra statora 2, kao što se može videti na slici 2. Istureni delovi ploča 23 služe za vođenje najmanje jednog lima 1 ili sloga limova 10 do jezgra statora 2 kako bi se uklopili sa velikom preciznošću. Istureni delovi ploča 23 ulaze u žlebove 22 sloga limova 10 za umetanje. Slaganje se vrši u horizontalnom smeru sa jezgrom statora 2 koje je istureno paralelno sa tlom, kao što se može videti na slici 1. Nakon što je jedan ili više naslaganih limova 10 spojeno na jezgro statora 2, jezgro statora 2 je završeno, pritisna ploča (nije prikazana) se postavlja na kraj jezgra statora 2 tako da dodatno stegne limove 1, na primer pomoću hidrauličnih uređaja. Za dalje stezanje jezgra statora 2 aksijalno se mogu postaviti zavrtnji kroz jezgro statora 2. Popravka jezgra statora 2 tada je u suštini završena.

Slika 3 prikazuje pogled u perspektivi na par ploča 23 koji se sastoji od dve pokretne paralelne ploče 23 koje su podeljene klinovima 25. U ovom primeru par ploča 23 sadrži tri klina 25 između ploča 23. Klinovi 25 štrče pod pravim uglom u odnosu na uzdužnu osu para ploča 23. Klinovi 25 imaju otvore sa navojem za uvrtanje zavrtanja sa okastom glavom 26. Primenom alata kroz okce zavrtnja sa okastom glavom 26 klin 25 se može izvući i ukloniti iz para ploča 23. Takođe, pomeranjem kosog klina 25 gore ili dole može se podesiti sila na stranama ploče 23 prema zidovima žleba 22.

Slika 4 prikazuje bočni pogled na par ploča 23 i klin 25 prema slici 3. Klin 25 je postavljen sa zavrtnjem sa okastom glavom 26 na gornjem kraju, prikazanom u prednjem delu. Klin 25 je sužen nadole. Sa takvim dizajnom, sile na ploče 23 se povećavaju kada se klin 25 pomeri nadole i ploče 23 se pritiskaju prema spolja na zidove žleba 22.

Slika 5 prikazuje šematski bočni pogled na jezgro statora 2 sa isečenim delom limova 1 koji se slažu. Šematski su prikazani žlebovi 22 i odgovarajući zupci 21 koji definišu žlebove 22 limova 1. Horizontalno slaganje se vrši pod pravim uglom na ravan slike. Ovde nije prikazana ruka 7 slagača 3 koja seže u jezgro statora 2. Kao što je opisano, ruka 7 seže u jezgro statora 2, pod pravim uglom na ravan slike. Na kraju ruke 7 postavljen je podizač 30. Podizač 30 sadrži pneumatski uređaj za podizanje podizača 30 na kontrolisan način u smeru koji pokazuje strelica. Pravac u kome se pomera podizač 30 je vertikalni pravac jezgra statora 2. Podizač 30 je povezan preko adaptera 36 na klinastu papuču 28. Adapter 36 i klinasta papuča 28 se pomeraju u skladu sa pomeranjem podizača 30. Klinasta papuča 28 ima savijenu površinu 29 na gornjoj strani koja se savijanjem spaja sa savijanjem limova 1 koji se slažu, kao što se može videti na slici 5. Klinasta papuča 28 je posebno pogodna za nošenje limova 1. Dalje, primenom podizača 30, limovi 1 se poravnavaju sa jezgrom statora 2. Limovi 1 se podižu dok se ne postigne odgovarajuće poravnanje limova 1 u odnosu na već naslagane limove 1, naslaganu ploču 10 ili završnu ploču jezgra statora 2. Pošto je za proces slaganja neophodna velika preciznost, pneumatski uređaj podizača 30 za podizanje sa visokom osetljivošću je od najveće važnosti.

Slika 6 prikazuje šematski bočni pogled sličan slici 5 sa podizačem 30 koji je povezan sa rukom 7 da bi ušao u jezgro statora 7. Podizač 30 podiže limove 1 u odgovarajući položaj da bi poravnao listove 1 sa jezgrom statora 2 slično primeru na slici 5. Pored toga, podizač 30 sadrži kružni klizni uređaj 31 pogodan za kružno kretanje, kao što je prikazano savijenom strelicom. Kružni klizni uređaj 31 je sa jedne strane povezan sa adapterom 36 da bi se spojio na klinastu papuču 28. Kružno kretanje oko vertikalne ose kružnog kliznog uređaja 31 prenosi se preko adaptera 36 na klinastu papuču 28 i limove 1. Kružnim kretanjem upravlja rukovalac slagača 3 tako da fino podešava rotacioni položaj limova 1 u jezgru statora 2. U slučaju neusklađenosti ugla limova 1 u odnosu na slog 10, rukovalac poravnava limove 1 pomoću rotirajućeg kružnog kliznog uređaja 31 pod odgovarajućim uglom. Na donjoj strani kružni klizni uređaj 31 je povezan sa ravnim kliznim uređajem 32 koji je povezan sa rukom 7 slagača 3. Ravan klizni uređaj 32 može da izvede horizontalno kretanje limova 1, kao što je prikazano horizontalnom strelicom. Pomeranje ravnog kliznog uređaja 32 izaziva odgovarajuće pomeranje klinaste papuče 28 preko kružnog kliznog uređaja 31 i adaptera 36. Rukovalac slagačem 3 pokreće ravan klizni uređaj 32 da bi fino podesio položaj limova 1 prema slogu 10 u horizontalnom smeru. Primena ravnog kliznog uređaja 32 i kružnog kliznog uređaja 31 sa slagačem 3 omogućava poravnavanje limova 1 sa slogom limova 10 u svim pravcima. Proces slaganja je olakšan jer se neusklađenost kompenzuje direktno na slogu 10, tako da se izvlačenje, ponovno hvatanje limova 1 i ponovno ubacivanje limova 1 može izbeći. Na taj način slagač 3 štedi vreme održavanja. Štaviše, i što je još važnije, izbegavaju se koso postavljeni limovi 1 koji dovode do poremećaja magnetnog ponašanja.

Iako je pronalazak detaljno opisan u vezi sa njegovim primerima realizacije, stručnjaku će biti očigledno da se različite promene mogu izvršiti bez odstupanja od obima pronalaska. Prethodni opis poželjne realizacije predmetnih pronalazaka predstavljen je za svrhe ilustracije i opisa. Nije predviđeno da opis bude iscrpan ili da se pronalazak ograniči na precizan otkriveni oblik, a modifikacije i varijacije su moguće u svetlu gornjih opisa ili mogu proisteći iz praktičnog rada sa pronalaskom. Realizacije su izabrane i opisane u cilju najboljeg objašnjenja principa pronalaska i njegove praktične primene, čime se drugim stručnjacima omogućava da koriste pronalazak u raznim realizacijama kao odgovarajući za određenu razmatranu upotrebu. Predviđeno je da obim pronalaska bude definisan patentnim zahtevima koji su priloženi.

Referentni brojevi

1 lim

2 jezgro statora

3 slagač

5 nosač

6 točkić

7 ruka

8 uređaj za držanje

10 slog limova ili slog

20 ram statora

21 zubac

22 žleb

23 par limova ili lim

25 klin

26 zavrtanj sa okastom glavom 28 klinasta papuča

29 savijena površina

30 podizač

31 kružni klizni uređaj

32 ravni klizni uređaj

36 adapter

Claims (1)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za slaganje jezgra statora (2) električne mašine radi zamene delova jezgra statora (2), sa sledećim koracima:

obezbeđivanje pokretnog nosača (5) pored rama statora (20) za nošenje najmanje jednog lima (1) za sastavljanje jezgra statora (2),

hvatanje navedenog najmanje jednog lima (1) rukom (7) postavljenom izvan jezgra statora (2) koja sadrži uređaj za držanje (8) za stezanje navedenog najmanje jednog lima (1), postavljanje najmanje jednog lima (1) za sastavljanje jezgra statora (2) od sloga listova (1), pri čemu je korak pre raspoređivanja,

vođenje navedenog najmanje jednog lima (1) unutar rama statora (20) u horizontalnom pravcu,

pri čemu postupak takođe uključuje sledeće korake:

hvatanje najmanje jednog lima (1) iz jezgra statora (2),

uklanjanje najmanje jednog lima (1) iz jezgra statora (2), i

zamena pomenutog najmanje jednog lima (1) drugim najmanje jednim limom (1) sa pokretnog nosača (5),

koji se karakteriše time da

nakon uklanjanja navedenog najmanje jednog lima (1) sa jezgra statora (2) vrši se raspoređivanje parova ploča (23), sa klinovima (25) između njih, u žlebove (22) jezgra statora (2) za vođenje pomenutog najmanje jednog lima (1) sa pokretnog nosača (5), i uklanjanje ploča (23) sa klinovima (25) nakon zamene pomenutog najmanje jednog lima (1).