Ротор электрической машины с криогенным охлаждением

Ротор электрической машины с криогенным охлаждением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н Ы Е 786806

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистичвскик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 09.07.79 (21) 2792694/24-07 с присоединением заявки М— (51) М. Кл.

H 02 K 9/197

Н 01 L 39/02 (Ьоудароткклыб комктет

СССР ао делам кэобретенкй н отерыткк (23) Приоритет

Опубликовано 07-12 ° 82 Бюллетень Юв 45 (53) УДК621. 313 ° .713(088.8) Дата опубликования описания 07

Ф. М. Бабенко, Б. И. Веркин, Н. С, Гриненко, В, И. Коробов, В. П. Лелюк, Е. И. Марьянин и В. И. Михайлюк (72) Авторы изобретения физико-технический институт низких температур АН УССР (71) Заявитель

t ;.3 Гт Т с» (54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С КРИОГЕННЫМ ОХЛАЖДЕН ЕМ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин с криогенным охлаждением.

Известны электрические машины с криогенным охлаждением, роторы кото5 рых содержат внутренний немагнитный цилиндр с охлаждаемой обмоткой возбуждейия и наружный теплоизолирующий экран, сопряженные с возможностью осевого перемещения друг относительно друга 51 3.

Подвижное сопряжение внутреннего немагнитного цилиндра и наружного теплоизолирующего экрана необходимо для компенсации температурных деформаций, появляющихся при захолаживании ротора.

Известна также электрическая ма- го шина с криогенным охлаждением, включающая ротор, содержащий внутренний

1 нема гн итн ый цили ндр с закрепленной ма нем обмоткой возбуждения и рас по2 ложенный коаксиально ему наружный теплоизолирующий экран (2 g.

Немагнитный цилиндр и наружный экран ротора со стороны привода жест— ко соединены с одной общей цапфой вала, а с другой стороны ротора наружный экран по подвижной посадке соединен посредством центрирующих и передающих вращающий момент шпонок (штифтов) с немагнитным цилиндром,. который в свою очередь жест ко соединен с другой цапфой вала. Штифты расположены по периметру подвижной посадки. Герметичность вакуумированной полости обеспечивается вакуумноплотным эластичным сильфоном.

Такое соединение немагнитного цилиндра с теплоизолирующим экраном и цапфами вала ротора обеспечивает компенсацию взаимных осевых деформаций внутреннего цилиндра и наружного экрана возникающих за счет их различных рабочих температур, и дает

15

25 ла 11.

3 78 воэможность передавать крутящий момент .

Однако в известном устройстве упомянутое подвижное соединение не исключает воэможности появления зазора между сопрягаемыми элементами при рабочих температурах ротора. Как показывает расчеты, в рабочем режиме ро тора температура наружного экрана может быть на 20-40 К выше комнатной, в то время как температура немагнитного цилиндра в месте его сопряжения с наружным экраном на 20-30 К ниже ее. следовательно, перепад температуры между этими элементами ротора может достигать 40-70 К.

Появление зазора лишает ротор жесткости и приводит к неуравновешенности сил инерции, что в конечном итоге вызывает дополнительные поперечные колебания ротора и повышает уровень вибраций. Повышение вибраций может нарушить рабочий режим работы машины, привести к расстройке, управления и регулирования, искажению показаний приборов, наконец, вызвать усиленный износ и поломку машины, т. е. существенно снизить эксплуатационную надежность.

Уменьшение вибрации, вызываемой неуравновешенностью ротора, может быть достигнуто за счет снижения остаточной неуравновешенности, т.е. ликвидации любых конструктивных и технологических причин появления на роторе небаланса. Это означает, что в конструкции не должно быть нарушений осевой симметрии.

Цель изобретения - обеспечение жесткости ротора в рабочем режиме.

Поставленная цель достигается тем что в подвижном соединении немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана по крайней мере один из сопряженных элементов снабжен расклинивающим конусным элементом.

При этом конусный элемент может быть выполнен упругим, размещен на теплоизолирующем экране и сопряжен с установленным на немагнитном цилиндре упорным кольцом.

Конусный элемент может быть также размещен на немагнитном цилиндре и сопряжен с установленным на теплоизо пирующем экране упорным кольцом.

Подвижное соединение теплоиэолиру ющего экрана и немагнитного цилиндра целесообразно дополнительно снабдить

6806 4 передающими момент элементами, например шпонками.

Предложенное техническое решение позволяет, во-первых, обеспечить компенсацию взаимных осевых деформаций немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана в режиме захолажиьания ротора; во-вторых, произвести заклинивание упомянутого подвижного соединения в рабочем режиме ротора и тем . самым обеспечить необходимую жесткость ротора.

На фиг. 1 представлен продольный разрез ротора со стороны подвижного соединения немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана; на фиг. 2и 3 - варианты выполнения узла А на фи г. 1.

Машина имеет сверхпроводящую обмотку 1, внутренний немагнитный цилиндр 2, наружный теплоизолирующий экран 3, вакуумированную полость 4, сильфон 5, цапфу вала 6, шпонки 7, упорное кольцо 8, конусный элемент

9, стопорные кольца 10 и опоры ваКонусный элемент 9 выполнен упругим и может быть установлен по прессовой, посадке на немагнитном цилиндре 2 (фиг. 2) или на теплоизолирующем экране 3 (фиг. 3). Упорное кольцо 8 (фиг. 2 и 3) может быть установлено по прессовой посадке в теплоизолирующем экране 3 или на немагнитном цилиндре 2. Осевые перемещения конусного элемента и упорного кольца ограничены стопорными кольцами 10.

При охлаждении ротора до рабочих температур конусный элемент 9(фиг. 2), установленный на немагнитном цилиндре

2, перемещается в сторону привода относительно упорного кольца 8 за счет температурных изменений размеров немагнитного цилиндра и теплоиэолируоцего экрана (для случая фиг. 3 перемещается упорное кольцо 8). Температурное сокращение немагнитного цилиндра при охлаждении обмотки возбуждения жидким гелием происходит при перепаде температур от 300 до 4 К.

Поэтому принято, что перемещается конусный элемент (фиг. 2) или упорное кольцо (фиг. 3), закрепленные на немагнитном цилиндре.

Перемещаясь друг относительно друга, упомянутые элементы в рабочем состоянии ротора заклинивают подвижное соединение немагнитного цилиндра и

5 7868 теплоизолирующего экрана и тем самым обеспечивают жесткость ротора, близкую к жесткости ротора с неподвижной, например с прессовой, посадкой.

Таким образом, предложенное техническое решение при рабочих температурах ротора обеспечивает точность центровки теплоизолирующего экрана относительно немагнитного цилиндра за счет упругих свойств конусного элемента, исключает зазор между этими элементами ротора, повышает жесткость ротора, снижает нарушение осевой симметрии ротора, что уменьшает поперечные колебания ротора. 15

Предложенное техническое решение найдет широкое применение в электрических машинах с криогенным охлаждением мощностью выше 40 ЧВт. ю

Формула изобретения

1. Ротор электрической машины с криогенным охлаждением, содержащий 25 внутренний немагнитный цилиндр со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и расположенный коаксиально ему теплоизолирующий экран, соединенные друг с другом на одном конце жестко, а на 30 другом — подвижно с уплотнением вакуумной полости между экраном и немагнитным цилиндром вакуумноплотным эластичным элементом, например сильфо. ном, отличающийся тем, 06 6 что, с целью обеспечения жесткости в рабочем режиме, в подвижном соединении немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана по крайней мере один из сопряженных элементов снабжен расклинивающим конусным элементом.

2. Ротор электрической машины по

A. 1, отличающийся тем, что упомянутый конусный элемент выполнен упругим.

3. Ротор электрической машины по пп,1и2,.отличающийся тем, что конусный элемент размещен на немагнитном цилиндре и сопряжен с установленным на теплоизолирующем экране упорным кольцом.

4. Ротор электрической машины по пп. 1 и 2,. отличающийся тем, что конусный элемент размещен на теплоизолирующем экране и сопряжен с установленным на немагнитном цилиндре упорным кольцом.

5. Ротор электрической машины по и. 1, отличающийся тем, что подвижное соединение теплоизолирующего экрана и немагнитного цилиндра дополнительно снабжено передающими момент элементами, например шпонками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3679920, кл. 310-10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 508870, кл. H 02 K 9/16, 1973.

786806

ФиаЮ

Составитель Л. Карцева

Техред Ж. Кастелевич Корректор И. немчик

Редактор Е, Хейфиц

Заказ 10620/9

Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Преектная, 4