Ротор электрической машины

Ротор электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10,01.80 (21) 2867006/24-07 (51) М. Кл.з

Н 02 К 9/19//

Н 02 КЗ/24 с присоединением заявки №вЂ”

Гееударстеелнмй кемнтет (23) Приоритет— (53) УДК 621.313. .713 (088.8) Ilo делам лзебретелий н атермтий

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень №44!

Дата опубликования описания 30.11.81

1 у

В И: Науменко, Т. Н. Батуеаа н В. В. Банаурнн (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинско (54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к быстроходным электрическим машинам с жидкостным ох лаждением.

Известны синхронные электрические машины с явнополюсным ротором, в которых жидкий хладагент подается струями из полого вала на лобовые части полюсных катушек обмотки возбуждения и, обтекая их по поверхности, отводит выделяемые в обмотки тепловые потери (1).

Недостатком такого устройства является то, что в нем интенсивно охлаждается лишь внешняя поверхность лобовых частей полюсных катушек ротора, в то время как глубинные слои обмотки имеют значительные нагревы. Указанное обуславливает необходимость снижать величину допустимой плотности тока в обмотке, что, в свою очередь, привод -т к увеличению габаритов машины.

Наиболее близким к предлагаемому является ротор электрической машины, охлаждаемой жидким хладагентом, имеющий явнополюсный сердечник с обмотками, между слоями которых в лобовых частях расположены щелевые каналы для циркуляции хладагента, нижние обмоткодержатели, каждый из которых имеет внутреннюю цилиндрическую открытую с торца полость, верхние обмоткодержатели, бандажные кольца и прорези, расположенные в упомянутых элементах крепления лобовых частей обмоток.

В таком устройстве площадь поверхностей теплообмена с хладагентом многократно увеличена за счет расщепления обмотки на слои, а нагрев внутренних слоев соответственно понижен, что позволяет повысить плотность тока в обмотке и снизить габариты машины при одновременном повышении ее

КПД (2).

Недостатком известного устройства является то, что оно работоспособно лишь при подаче в щелевые каналы расщепленных катушек жидкого хладагента с ограниченным количественным расходом с последующей непрерывной эвакуацией его из внутренней полости машины и не пригодно для использования в таких режимах работы, когда внутренняя полость затоплена хладагентом полностью или частично, так как при вращении быстроходного ротора в вязкой среде боковые поверхности лобовых

886153 частей полюсных катушек, работающие в данном случае как лопатки центробежного гидронасоса, разрушаются и теряют изоляционное покрытие, что приводит к межвитковому замыканию и выходу машины из строя.

Цель изобретения — повышение надежности электрической машины с жидкостным охлаждением путем защиты поверхностей полюсных катушек от повреждений при вращении ротора в жидкой среде и повышение

КПД путем снижения гидравлических потерь без снижения интенсивности охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что на периферии в промежутках между полюсами сердечника расположены перегородки, выступающие с торцов за пределы сердечника, бандажные кольца установлены с охватом выступов перегородок и верхних обмоткодержателей и снабжены торцовыми стенками с центральным сообщающимся с упомянутой цилиндрической полостью отверстием, и сопряжены с торцами лобовых частей обмоток и нижних обмоткодержателей, а кольца выполнены с расположенными на периферии дренажными отверстиями, сообщающимися с промежутками между полюсами. . На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства.

На валу 1 ротора расположен явнополюсный сердечник 2 с обмоткой возбуждения, многослойные катушки 3, которые закреплены на полюсах посредством V-образных клиньев 4, длина которых равна активной длине сердечника. Междуполюсное пространство закрыто сверху глухими пластинчатыми немагнитами (например, из титана) клиньями 5, боковые стороны которых расположены в пазах полюсных башмаков, а концы выступают с боков ротора за пределы сердечника. Лобовые части катушек выполнены расщепленными на слои с образованием плоских щелевых каналов 6 между ними. В нижних и верхних обмоткодержателях 7 и 8, прикрепленных к торцам сердечника, выполнены прорези 9 — 11 для прохода хладагента. Нижние обмоткодержатели образуют единую деталь с внутренней цилиндрической полостью 12 и наружной поверхностью в виде многогранника с количеством граней по числу полюсов.

После совместной механической обработки наружных поверхностей 13 верхних обмоткодержателей и выступающих концов пластинчатых клиньев на образовавшиеся поверхности напрессованы цилиндрические бандажные кольца 14, снабженные прорезями 15 для прохода хладагента и торцовыми стенками 16 с центральными отверстиями, равными по диаметру цилиндрическим полостям в нижних обмоткодержателях. Указанные стенки бандажных колец прикреплены к нижним обмоткодержателям одним из известных способов, например винтами, закрывают лобовые части катушек с торцов и изолированы посредством прокладок 17.

В бандажных кольцах выполнены дренажные отверстия 18, расположенные в междуполюсных зонах.

Таким образом, в собранном виде ротор имеет форму цилиндрического тела без выступающих частей, хорошо приспособленную для вращения в вязкой среде. Междуполвсные промежутки ротора представляют собой закрытые со всех сторон продолговатые камеры 19, сообщающиеся внутренней полостью машины через дренажные отверстия в бандажах.

В процессе работы машины в режиме дозированного расхода жидкого хладагента

15 последний подается направленными струями из полого вала через жиклеры 20 и затем под действием центробежных сил движется по щелевым каналам катушек, отводя тепловые потери обмотки возбуждения, после чего выбрасывается на периферию через прорези в верхних обмоткодержателях и охлаждает лобовые части обмотки 21 неподвижного якоря.

При работе машины в режиме затопления ее внутренней полости движение хладагента

25 в щелевых каналах и процесс охлаждения остаются такими же, но поступление хладагента в указанные щелевые каналы осуществляется с боков ротора через цилиндрические полости в нижних обмоткодержателях.

Таким образом, в предлагаемом устрой.стве в обоих случаях достигается такая же интенсивность охлаждения, как в известном.

Во время стоянки машины с затопленной внутренней полостью жидкий хладагент заполняет все пустоты внутри ротора, в том числе и междуполюсные промежутки. Однако при раскручивании ротора - хладагент под действием центробежных сил выбрасывается из этих камер через дренажные отверстия на лобовые части неподвижного

4р якоря и в дальнейшем при вращении ротора движущийся хладагент заполняет только тракт, предназначенный для теплообмена, т. е. щелевые каналы в лобовых частях катушек ротора. При этом боковые поверхности полюсных катушек, в -том числе их

4 лобовых частей, не перемешивают жидкость, так как находятся внутри осушенных камер, поэтому в предлагаемом устройстве отсутствует нарушение целостности катушек и их поверхностной изоляции, а гидравлические потери значительно ниже, чем при тех формах ротора, которые имеют место в известных устройствах.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается новый эффект — повышение надежности и КПД машины без снижения интенсивности охлаждения.

Для упрощения изготовления бандажных колец их торцовые стенки могут быть выполнены отъемными от цилиндрических не886153

Формула изобретения

71 /и.75 10

1в1 т

Редактор Е. Дичинская Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ.10554/?3 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сущих частей. Прикрепление стенок при сборке ротора может быть осуществлено любым из известных способов.

Ротор электрической машины, охлаждаемой жидким хладагентом, имеющий явнополюсный сердечник с обмотками, между слоями которых в лобовых частях расположены щелевые каналы для циркуляции хладагента, нижние обмоткодержатели, каждый из которых имеет внутреннюю цилиндрическую открытую с торца полость, верхние обмоткодержатели, бандажные кольца и прорези, расположенные в упомянутых элементах крепления лобовых частей обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД ротора путем снижения гидравлических потерь при работе в режиме затопления, на периферии в промежутках между полюсами сердечника расположены перегородки, выступающие с торцов за пределы сердечника, бандажные кольца установлены с охватом выступов перегородок и верхних обмоткодержателей и снабжены торцовыми стенками с центральным сообщающимся с упомянутой цилиндрической полостью отверстием, и сопряжены с торцами лобовых частей обмоток и нижних обмоткодержателей, а кольца выполнены с расположенными на периферии дренажными отверстиями, сообщающимися с промежутками между полюсами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Westinghaus Engineer, и. I, 1971, ч. 31.

2. Науменко В. И. и Клочкова О. Г.

Авиационные электрические машины с интенсивным охлаждением. 1977, с. 63.