Ротор электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения

Ротор электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1111 588596

Союз Советохих

Соцнллиотинееттих

Реолублил (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.07.76 (21) 2388372/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.01.78. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 24.01,78 (51) М. Кл 2 Н 02К 9/197

Н 01L 39/04

Государственный комитет

Совета Инннстров СССР по делам изобретениЯ н открытий (53) УДК 621.313.713 (088.8) (72) Автор изобретения и (71) заявитель

В. М. Лепехин (54) РОТОР ЭЛЕКТР ИЧ ЕСКО Й МАШИ Н Ы

СО СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники. Ротор предназначен для электрических машин, работающих с использованием эффекта сверхпроводимости.

Известен ротор криогенной электрической машины, в котором сверхпроводящая обмотка возбуждения заключена в криостат, выполненный заодно с ротором. Пары гелия в таком роторе, образовавшиеся в криостате, проходят ряд секционированных камер, расположенных с обоих торцов ротора в осевом направлении (1), Наиболее близким к предлагаемому является ротор электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения, содержащий криостат, в котором размещена указанная обмотка, и сообщающиеся с криостатом трубопроводы ввода и вывода хладагента, установленные коаксиально (2).

Целью изобретения является упрощение общей конструкции машины и повышение ее надежности путем обеспечения автоматической регулировки расхода паров гелия по путям выхода, что позволяег избавиться от устройств для регулировки расхода паров гелия, ограничиться одним аксиальным отводящим каналом и сократить число уплотнений пар вращения. Для достижения этой цели предлагаемый ротор криогенной электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения снабжен установленной поперек крпостата перегородкой, образующей сообщающиеся в зоне дна крпостата испарительные камеры, каждая из которых соединена с трубопроводом вывода

5 хладагента.

На чертеже изображен предлагаемый ротор в разрезе.

Ротор содержит трубопровод ввода 1 хладагента, в частности гелия, испарительную ка10 меру 2, в которой расположена сверхпроводящая обмотка возбуждения 3, и испарительную камеру 4. Разделительная перегородка 5 выполнена в форме кольца и закреплена герметично внутренним диаметром на трубопрово15 де ввода гелия, внешний ее край образует с цилиндрическим корпусом 6 ротора зазор 7.

Зазор может быть либо сплошным, либо прерывистым, либо в этом месте выполняют кана лы, соединяющие полости обеих камер.

20 Со стороны трубопровода ввода 1 гелия для выхода паров из камеры 4 имеются винтовые каналы 8, радиальные трубы 9 и грубопровод. вывода 10 хладагента, охватывающий коаксиально трубопровод 1. Со стороны привода для

25 выхода паров гелия нз камеры 2 имеются винтовые каналы 11, которые соединены с трубоIIp0вОд0M 10 аlicHалbH011 тру60Й 12 II pаgIII3 4 ными трубами 13. Электромагнитный экран

14 закреплен торцами на опорах 1" и 16.

30 Б рабочем режиме жидкий i c!IIIÉ IIO Tpl 60588596

3 проводу 1 поступает в испаригельную камеру

2. Поступающий гелий отбрасывается центробежными силами к периферии ротора и образует жидкостную ванну, в которой расположена сверхпроводящая обмотка возбуждения

3. Отсюда жидкий гелий по зазору 7 поступает в испарительную камеру 4. АСидкий гелий поддерживается в камере 2 на заданном уровне.

Пары гелия, образовавшиеся в камере 2 за счет теплоизлучения со стороны электромагнитного экрана 14 и теплопритоков по торцу ротора со стороны привода, идут по винтовым каналам 11 и охлаждают корпус б. Затем отработанные пары гелия проходят по трубе

12 на сторону ввода гелия и по радиальным трубам 13 поступают в трубопровод его вывода 10.

Пары гелия, образовашиеся в камере 4 за счет теплопритоков по торцу ротора со стороны ввода гелия, идут по винтовым каналам 8 и охлаждают корпус б. Затем по радиальным трубам 9 пары отработанного гелия посгупают в трубопровод его вывода 10.

При эксплуатации в случае увеличения теплопритоков по торцу ротора со стороны ввода гелия соответственно увеличивается количество образовавшихся паров гелия в камере 4, что соответственно увеличивает объем проходящих паров в каналах 8, а следовательно, и охлаждение корпуса б ротора со стороны ввода гелия становится более интенсивным.

11ри увеличении теплопритоков по торцу ротора со стороны привода увеличивается количество образовавшихся паров гелия в камере

2, что соответственно интенсифицирует охлаждение этой стороны корпуса ротора.

Небаланс аэродинамических сопротивлений охлаждающих путей выхода паров гелия из испарительных камер 2 и 4, который может возникнуть при изготовлении ротора или в процессе эксплуатации машины, влечет за собой небаланс давлений паров гелия в испарительных камерах, но это не нарушает распределения паров гелия по путям выхода, так как эта разность давлений компенсируется разностью уровней жидкого гелия в испарительной камере 2 и испарительной камере 4. При этом уровень жидкого гелия в камере 2 поддерживается постоянным.

На чертеже показан случай, когда аэродинамическое сопротивление путей выхода паров гелия из камеры 4 меньше аэродинамического сопротивления путей выхода паров гелия из камеры 2.

Величину зазора 7 необходимо выбирать, исходя из расхода гелия в камере 4, но необходимо учитывать, что размер каналов в ра5

4 диальной направлении ротора должен быть минимальным, гак как разделение паров происходит после заполнения жидким гелием этих каналов.

Размер обеспечивает снятие жидким гелием теплопритоков по корпусу ротора со стороны ввода гелия и соор паров, образовавшихся за счет этих теплопритоков, в камере 4. При необходимости поверхность охлаждения может быть развита, а перегородка 5 может иметь некоторую конусность.

11ри выборе определенной конструкции ротора перегородку можно расположить на стороне привода и крепить к боковой стенке, а не к трубопроводу ввода гелия, либо ту же перегородку можно расположить в середине ротора. Ы последнем случае внешний диаметр перегородки лежит на внутренней поверхности катушки возбуждения.

Кроме того, можно установить в роторе две перегородки, делящие полость ротора на три испарительные камеры, и обмотку возбуждения расположить в средней испарительной камере. В этом случае необходимо организовать вывод паров из средней испарительной камеры и использовать эти пары, например, для охлаждения электромагнитного экрана.

В предлагаемом роторе обеспечивается автоматическая регулировка расхода паров гелия по охлаждающим путям и устройства для регулировки расхода паров гелия. Кроме того, в нем один трубопровод вывода хладагента, охватывающий коаксиально трубопровод ввода гелия, сокращаег количество уплотнений пар вращения — уплотнений между вращающимися ротором и неподвижным корпусом машины.

Формула изобретения

Ротор электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения, содержащий криостат, в котором размещена указанная обмотка, и сообщающиеся с криостатом трубопроводы ввода и вывода хладагента, установленные коаксиально, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, ротор снабжен установленной поперек криостата перегородкой, образующей сообщающиеся в зоне дна криостата испарительные камеры, каждая из которых соединена с трубопроводом вывода хладагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3809933, кл. Н 02К 9/00, 1974.

2. Патент США М 362б717, кл. F 25B 31/00, 1971.

588896

8 4 5 б

Составитель Л. Карцева

Редактор Т. Юрчикова Техред А. Камышникова Корректоры: Л. Брахнина и И. Позняковская

Заказ 2912/11 Изд. № 115 Тираж 917 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2