КЛИН-ОХЛАДИТЕЛЬ НЕЯВНОПОЛЮСНОГО РОТОРА Российский патент 1994 года по МПК H02K3/48 

Изобретение относится к электромашиностроению.

Известна конструкция клина обмотки возбуждения турбогенератора с неявнополюсным ротором, который изготовлен из сплава с высокой электропроводностью, например Д 16 Т, и имеет внешнюю поверхность, на которой образованы выступы, обращенные в воздушный зазор, набегающие на поток газа и имеющие отверстия, через которые газ подается в обмотку возбуждения для охлаждения. По длине ротора клин состоит из отрезков, соприкасающихся торцами друг с другом, а заплечиками - с зубцами ротора.

Недостатки этого клина следующие: выступ клина, набегающий на поток газа, создает большие вентиляционные потери и акустические шумы высокой частоты и вблизи предела болевого ощущения; клин с выступами и тангенциально-радиальными отверстиями сложен в изготовлении и поэтому трудоемок; клин с выступами, в которых выполнены тангенциально-радиальные отверстия, имеет ослабленную механическую прочность; клин с непосредственным контактом заплечиков с зубцами ротора в месте контакта создает дополнительные потери от циркуляционных токов, которые протекают под действием разности потенциалов, индуктированных зубцовыми пульсациями статора из-за различия электропроводностей зубцов и клиньев; клин, состоящий из отрезков, стыкующихся непосредственно друг с другом, из-за высокого электрического сопротивления окисной пленки дюраля не создает продольного демпферного контура, а при скосе пазов статора разность потенциалов, созданная на противоположных концах ротора, повышает вероятность подгаров по торцам стыкующихся клиньев с электроэрозионным износом.

Цель изобретения - устранение недостатков.

Для этого клин выполнен с герметичным гидравлическим каналов при составной его конструкции, клин одновременно должен выполнять функции продольного токоведущего контура с низким электрическим сопротивлением; клин выполняется с ребрами жесткости, являющимися одновременно теплообменными; выполняется с диэлектрической изоляцией боковых граней от зубцов для устранения циркуляционных токов между клином и зубцом.

На фиг. 1 изображено сопротивление клиньев-охладителей; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Клин-охладитель 1 состоит из массива 2, изготовленного из прочного с малым электрическим сопротивлением металла, например Д 16 Т, в котором выполнено аксиальное отверстие 3, в которое встроен трубчатый элемент 4 из коррозионностойкой стали, например 12 Х18 Н10 Т1, а по боковым граням 5 и заплечикам 6 нанесен диэлектрик 7, например опрессовкой, а на верхней грани 8 выполнено реле 9.

Сопряжение клиньев 1а и 1б осуществляется с помощью вставки 10, изготовленной из меди и облуженной по контактным поверхностям 11 и 12, соприкасающимся с торцами 13 и 14, причем резьбовые выступы 15 и 16 ввернуты в резьбовые отверстия 17 и 18 в клиньях 1а и 1б, а трубчатый элемент 19 в вставке 10 стыкуется с трубчатыми элементами 4а и 4б клиньев 1а и 1б. Герметизация гидравлических стыков 20 и 21 осуществляется с помощью припоя 22, заполняющего через отверстия 23 кольцевые канавки 34 во вставке 10 и клиньях 1а и 1б. Ребра 9 по длине клиньев 1а и 1б выполняются с шагом Т при ширине В ребер, например в процессе окончательбной обработки сорбанного ротора.

Клинья-охладители работают следующим образом.

Жидкий хладагент подается от короткозамкнутых колец в гидравлический канал 25 и проходит вдоль трубчатых элементов 4а, 4б и 19 без протечек благодаря герметизирующему припою 22, заполняющему кольцевые канавки 24. Ребра 9, соприкасаясь с газом в воздушном зазоре благодаря высокой скорости обтекания, с высокой эффективностью охлаждают газ, а также повышают сопротивление клина 1 изгибу и повышают термическую стойкость клиньев 1а и 1б как демпферов. Диэлектрик 7 предотвращает перетекание токов между зубцами и клиньями 1а и 1б.

Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: диэлектрическая изоляция заплечиков боковых граней позволяет исключить потери от циркуляционных токов, протекающих под действием разности потенциалов, обусловленной разницей в электропроводимостях материалов зубцов и клина и индуктированной зубцовыми пульсациями поля зазора, что также снижает температуру нагрева зон контакта, исключает электроэрозионные явления, а это повышает механическую прочность клина; продольный гидравлический канал в клине позволяет снизить температуру клина и газа в воздушном зазоре, а также температуру зубцов; продольный гидравлический канал в сочетании с ребрами по внешней поверхности клина позволяет эффективно охлаждать газ в воздушном зазоре; ребра по внешней поверхности клина позволяют повысить его механическую прочность и термическую стойкость; аксиальная медная вставка между торцами соседних клиньев позволяет обеспечить протекание продольных токов и повысить эффективность клиньев как демпферов и исключить электроэрозионные явления по торцам клиньев, особенно при скосе пазов статора, что повышает динамическую устойчивость при переходных и асинхронных режимах и термическую стойкость в этих и несимметричных режимах, а также позволяет исключить демпферный контур, закладываемый в паз на обмотку возбуждения, что повышает использование объема паза; ребра, параллельные поперечной плоскости ротора, создают меньшие аэродинамические потери и шумы при вращении ротора.

Изобретение может быть использовано в турбогенераторах и турбодвигателях с жидкостным охлаждением (56) Титов В. В. и др. Турбогенераторы. Энергия, 1967, с. 324.

Сущность изобретения: клин-охладитель выполнен с отверстием, внутри которого встроен трубчатый элемент, и состоит из отрезков, стыкуемых между собой электрически медными лужеными вставками, ввинчиваемыми в торцовые отверстия отрезков клиньев, причем в каждой вставке выполнен гидравлический канал с трубчатым элементом из того же материала, что и в клине-охладителе. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. КЛИН-ОХЛАДИТЕЛЬ НЕЯВНОПОЛЮСНОГО РОТОРА, содержащий массив, изготовленный из материала с высокой электропроводностью, в котором выполнены отверстия для циркуляции хладагента и который своими заплечиками опирается на зубцы ротора и составлен из отдельных отрезков, отличающийся тем, что клин выполнен с продольным гидравлическим каналом из трубчатого элемента, изготовленного из коррозионностойкого металла, а между торцами соседних отрезков клиньев в резьбовые отверстия в торцах клиньев, концентричных гидравлическому каналу, ввернуты медные луженые вставки с помощью своих резьбовых выступов, в которых выполнен гидравлический канал из трубчатого элемента из немагнитного коррозионностойкого металла, такого же, что и трубчатые элементы в клиньях, причем гидравлические трубчатые элементы вставок и соседних отрезков клиньев соосны. 2. Клин-охладитель по п. 1, отличающийся тем, что через отверстия во внешних поверхностях клиньев залит герметик, например припой, в кольцевые канавки, образованные выступами вставок и полостями в клиньях. 3. Клин-охладитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что по внешней поверхности клина с равномерным чередованием выполнены выступы и канавки, которые не заглубляются до размера, меньшего диаметра ротора.