ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК H02K9/02 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в крупных электрических машинах с явнополюсным ротором с самовентиляцией, например, в гидрогенераторах.

Известна электрическая машина с самовентиляцией, содержащая явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой и элементами крепления ее лобовых частей при выходе из сердечника, корпусом, камеру холодного воздуха вокруг корпуса, а также систему воздухоразделяющих щитов в торцовой зоне электрической машины [1] В такой конструкции циркуляция воздуха осуществляется традиционно по замкнутому циклу с помощью напорных элементов, роль которых играет ротор с полюсами и радиальными вентиляционными каналами. Воздух, выходящий из ротора, проходит параллельными путями через лобовые соединения обмотки и сердечник статора, охлаждая их. Недостатком конструкции является то, что не обеспечивается достаточная эффективность охлаждения лобовых частей, т.е. воздух для их охлаждения поступает в малом количестве и предварительно подогрет вентиляционными потерями, выделяющимися в роторе.

Известна также электрическая машина с самовентиляцией, содержащая явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой и элементами крепления ее лобовых частей при выходе из сердечника, корпусом с отверстиями в зоне расположения лобовых частей обмотки, камеру холодного воздуха вокруг корпуса, а также систему воздухоразделяющих щитов в торцевой зоне электрической машины [2] Эффективность охлаждения такой машины, принятой за прототип, несколько лучше, т.к. отверстия корпуса в зоне расположения лобовых частей обмотки увеличивают расход воздуха, охлаждающий лобовые части, и снижают их перегревы. Недостатком этой конструкции является то, что увеличенный расход воздуха приводит к росту вентиляционных потерь и не устраняется предварительный подогрев воздуха.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения и снижение вентиляционных потерь.

Это достигается тем, что в электрической машине, содержащей явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой и элементами крепления ее лобовых частей при выходе из сердечника, корпусом с отверстиями в зоне расположения лобовых частей обмотки, камеру холодного воздуха вокруг корпуса, а также систему воздухоразделяющих щитов в торцевой зоне электрической машины, один из воздухоразделяющих щитов установлен над торцем статора, причем он выполнен примыкающим к корпусу на своем внешнем диаметре и охватывающим головки лобовых частей на внутреннем диаметре, другой из воздухоразделяющих щитов установлен над торцем ротора с минимальным зазором относительно лобовых частей в месте расположения элементов их крепления при выходе из сердечника на своем внешнем диаметре и выполнен охватывающим полюса на внутреннем диаметре, указанные щиты установлены с возможностью прохода воздуха между ними и образуют совместно с торцевыми частями статора радиально-кольцевую камеру, вход которой сопряжен с камерой холодного воздуха, а выход с входом в вентиляционные каналы ротора.

На фиг. 1 показана предлагаемая машина, продольный разрез (частично); на фиг. 2 вариант закрепления воздухоразделяющего щита, установленного над торцом ротора, непосредственно на роторе.

Она содержит ротор 1 с полюсами 2, с радиальными вентиляционными каналами 3, статор 4 с сердечником 5, обмоткой 6 и элементами ее крепления 7 при выходе из сердечника, корпусом 8 с отверстиями 9 в зоне расположения лобовых частей обмотки 6, камеру холодного воздуха 10 вокруг корпуса, а также систему воздухоразделяющих щитов 11 и 12 в торцовой зоне электрической машины. Воздухоразделяющий щит 11 установлен на торцом статора 4, примыкает к корпусу 8 на своем внешнем диаметре и охватывает головки 13 лобовых частей обмотки 6 на внутреннем диаметре. Воздухоразделяющий щит 12 установлен над торцом ротора 1 с минимальным зазором относительно лобовых частей обмотки 6 в месте расположения элементов их крепления 7 при выходе из сердечника 5 на своем внешнем диаметре и охватывает полюса 2 на внутреннем диаметре. Щиты 11 и 12 имеют между собой зазор 16 для прохода воздуха и образуют совместно с торцевыми частями статора 4 радиально-кольцевую камеру 14. Входом воздуха в камеру 14 из камеры холодного воздуха 10 являются отверстия 9. Выход из камеры 14 сопряжен с входом в вентиляционные каналы 3 ротора. Щит 12 закреплен, например, посредством шпилек 15, неподвижно относительно статора 4 (фиг. 1), либо непосредственно к ротору 1 (фиг. 2).

При работе электрической машины под воздействием вентилирующего эффекта ротора 1 с полюсами 2 и радиальными вентиляционными каналами 3 воздух, пройдя через ротор 1, сердечник 5 и среднюю часть корпуса 8, поступает в камеру холодного воздуха 10, откуда через отверстия 9 он попадает в радиально-кольцевую камеру 14, охлаждает лобовые части обмотки 6 и, выходя через зазор 16 между щитами 11 и 12, попадает на вход в вентиляционные каналы 3 ротора 1. Направление движения воздуха показано стрелками.

В предлагаемой конструкции весь расход воздуха, циркулирующий через машину, участвует в охлаждении лобовых частей, что и повышает эффективность охлаждения. В то же время отсутствует предварительный подогрев воздуха, т.к. воздух для охлаждения поступает непосредственно из камеры холодного воздуха. Кроме того, за счет соединения всех охлаждаемых элементов последовательно в одну вентиляционную цепь достигается снижение полного расхода охлаждающего воздуха через машину, а следовательно, и вентиляционных потерь.

По данной конструкции электрической машины в настоящее время разработана документация для гидрогенератора Ортотокойской ГЭС мощностью 7000 кВт, 300 об/мин. Предполагается использование разработанной конструкции при реконструкции действующих гидрогенераторов для Андижанской ГЭС мощностью 35000 кВт, 333 об/мин.

Использование: электромашиностроение. Сущность изобретения: электрическая машина содержит ротор 1 с полюсами 2, с радиальными вентиляционными каналами 3, статор 4 с сердечником 5, обмоткой 6 и элементами ее крепления 7 при выходе из сердечника, корпусом 8 с отверстиями 9 в зоне расположения лобовых частей обмотки 6, камеру холодного воздуха 10 вокруг корпуса, а также систему воздухоразделяющих щитов 11 и 12 в торцовой зоне электрической машины. Воздухоразделяющий щит 11 установлен над торцом статора 4, примыкает к корпусу 8 на своем внешнем диаметре и охватывает головки 13 лобовых частей обмотки 6 на внутреннем диаметре. Воздухоразделяющий щит 12 установлен над торцом ротора 1 с минимальным зазором относительно лобовых частей обмотки 6 в месте расположения элементов их крепления 7 при выходе из сердечника 5 на своем внешнем диаметре и охватывает полюса 2 на внутреннем диаметре. Щиты 11 и 12 имеют между собой зазор 16 для прохода воздуха и образуют совместно с торцовыми частями статора 4 радиально-кольцевую камеру 14. Входом воздуха в камеру 14 из камеры холодного воздуха 10 являются отверстия 9. Выход из камеры 14 сопряжен с входом в вентиляционные каналы 3 ротора. Конструкцией обеспечивается повышение эффективности охлаждения и снижения вентиляционных потерь. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой и элементами крепления ее добовых частей при выходе из сердечника, корпусом с отверстиями в зоне расположения лобовых частей обмотки, камеру холодного воздуха вокруг корпуса и воздухоразделяющие щиты в торцевой зоне, отличающаяся тем, что один из воздухоразделяющих щитов установлен над торцом статора и выполнен примыкающим к корпусу на своей внешней поверхности и охватывающим головки лобовых частей, другой из воздухоразделяющих щитов установлен над торцом ротора с минимальным зазором относительно лобовых частей в месте расположения элементов их крепления при выходе из сердечника и выполнен охватывающим полюса, щиты установлены с возможностью прохода воздуха между ними и с образованием с торцевыми частями статора радиально-кольцевой камеры, вход которой сопряжен с камерой холодного воздуха, а выход с входом в вентиляционные каналы ротора. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что воздухоразделяющий щит, установленный над торцом ротора, закреплен неподвижно относительно статора. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что воздухоразделяющий щит, установленный над торцом ротора, закреплен непосредственно на роторе.