ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК H02K9/00 

Изобретение относится к электромашиностроению, преимущественно к быстроходным машинам (турбогенераторам, асинхронным электродвигателям), ротор которых охлаждается газом.

Известна конструкция электрической машины, в которой ротор вращается в пространстве с разреженной воздушной средой, отгороженном от статора герметичной оболочкой из немагнитного материала, скрепленной по торцам зазора с внутренними щитами машины с помощью герметичных перекрытий, таким образом статор оказывается отделен от остального пространства машины полностью, заполненной маслом.

Недостаток известной конструкции состоит в том, что установленная в зазоре неподвижная оболочка усложняет конструкцию машины, кроме того, применительно к прототипу наличие указанной оболочки обусловливает уменьшение поперечного сечения пространства зазора, которое таким образом недостаточно эффективно используется для подачи газа в ротор, в результате увеличиваются потери на вентиляцию и снижается КПД машины.

Цель упростить конструкцию электрической машины и увеличить ее КПД.

Это достигается тем, что в электрической машине, содержащей корпус, ротор и статор, скрепленную с активной частью ротора герметичную оболочку, обеспечивающую различное давление охлаждающего газа внутри нее и в зазоре, и торцевые герметичные перекрытия, последние установлены между вращающейся герметичной оболочкой и корпусом.

Новизна решения заключается в новой совокупности известных признаков, которые при взаимодействии сообщают объекту новое свойство, состоящее в том, что при установке торцевых герметичных перекрытий между вращающейся герметичной оболочкой и корпусом машины и исключении из зазора имеющейся в прототипе неподвижной оболочки появляется возможность за счет адекватного увеличения диаметра вращающейся оболочки и соответственно проходных сечений под ее внутренней поверхностью уменьшить потери на вентиляцию и увеличить КПД машины при одновременном упрощении ее конструкции за счет упразднения такой детали как неподвижная оболочка.

Изобретение поясняется чертежом на примере конструкции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой роторной обмоткой, продольный разрез которого показан на фиг. 1, а поперечный разрез ротора А-А на фиг. 2.

В электрической машине шихтованный сердечник 1 с радиальными вентиляционными каналами 2 насажен с натягом на вал 3, на посадочной поверхности которого выполнены аксиальные вентиляционные каналы 4. В пазы сердечника 1 уложены стержни 5 роторной обмотки, замкнутые по торцам кольцами 6. На наружной поверхности сердечника 1 с шагом, равным пазовому делению, установлены продольные дистанционные перегородки 7 из немагнитного материала, например немагнитной стали. На перегородки 7 наложена герметичная стеклотекстолитовая оболочка 8, по концам опирающаяся на выступающие за торцы сердечника 1 металлические цилиндрические части 9. С корпусом 10 электрической машины скреплен шихтованный сердечник 11 статора, стянутый нажимными шайбами 12. В пазы сердечника 11 уложена охлаждаемая жидкостью обмотка 13, уплотненная клиньями 14. В спинке сердечника 11 закреплены трубки 15 для циркуляции охлаждающей жидкости. Между корпусом 10 и цилиндрическими частями 9 установлены торцевые герметичные перекрытия 16 с уплотнительными кольцами 17, охватывающими цилиндрические части 9. В совокупности оболочка 8 с выступающими частями 9, торцевые перекрытия 16 и корпус 10 образуют герметичную камеру, в которой установлено повышенное (по сравнению с давлением в зазоре) давление газа, увеличивающее эффективность теплоотвода от активной части ротора. Для циркуляции газа в камере повышенного давления на вал 3 насажены с натягом центробежные вентиляторы 18. Теплоотводящими элементами являются установленные в корпусе 10 газоохладители 19.

При вращении ротора внешняя поверхность оболочки 8, имеющая наибольшую линейную скорость, испытывает трение о газ. Однако вследствие разреженности части газа, находящегося с внешней стороны оболочки 8, потери на трение оказываются относительно невелики. Находящийся под оболочкой 8 газ повышенного давления под действием вентиляторов 18 циркулирует по замкнутому циклу в каналах 4, 2 и между перегородками 7, далее отдавая тепловую энергию газоохладителям 19 (направление газовых потоков обозначено на фиг. 1 стрелками). Путем повышения давления газа под оболочкой 8 обеспечивается оптимальный коэффициент теплоотдачи от активной части ротора (обмотки 5 и сердечника 1), причем увеличение сечения проходов между перегородками 7, имеющее место в предлагаемой конструкции за счет исключения свойственной прототипу неподвижной оболочки, приводит к снижению требуемого напора вентиляторов 18 и росту КПД. Очевидно, что отсутствие в зазоре неподвижной оболочки упрощает конструкцию электрической машины.

Технико-экономическая эффективность технического решения состоит в упрощении конструкции и увеличении КПД электрической машины.

Использование: электромашиностроение. Сущность изобретения: электрическая машина содержит сердечник 1 с каналами 2. На посадочной поверхности вала 3 выполнены каналы 4. В пазы сердечника 1 уложены стержни 5 роторной обмотки, замкнутые кольцами 6. На поверхности сердечника 1 установлены перегородки 7 из немагнитного материала, на которые наложена стеклотекстолитовая оболочка 8, по концам опирающаяся на цилиндрические части 9. С корпусом 10 скреплен сердечник статора 11, стянутый шпильками. В пазах сердечника 11 закреплены трубки 15 для циркуляции жидкости. Между корпусом 10 и частями 9 установлены герметичные перекрытия 16 с уплотнениями 17. На вал насажены вентиляторы 18. В корпусе установлены газоохладители 19. 2 ил.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая корпус, ротор и статор, скрепленную с активной частью ротора герметичную оболочку, обеспечивающую различное давление охлаждающего газа внутри нее и в зазоре, и торцевые герметичные перекрытия, отличающаяся тем, что торцевые герметичные перекрытия установлены между герметичной оболочкой и корпусом.