ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1998 года по МПК H02K9/08 H02K1/20 

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции электрических машин с форсированным газовым охлаждением, например турбогенераторов.

Известна электрическая машина, содержащая статор с продольными перегородками, расположенными в зазоре и закрепленными на пазовых клиньях статора, и ротор с заборниками и дефлекторами [1] В этой машине газ из газоохладителя поступает в пространство между сердечником и корпусом статора, затем проходит через радиальные каналы, охлаждая сердечник, поступает в зазор, откуда забирается заборниками ротора, охлаждает обмотку ротора и через дифлекторы выбрасывается обратно в зазор. Таким образом, в вентиляционные каналы ротора газ поступает, получив определенный подогрев в сердечнике статора, обмотке ротора и в зазоре вследствие трения о бочку ротора, причем потери на трение о бочку существенно усиливаются выступающими в зазор заборниками и дефлекторами. В результате, во-первых, снижается температурный ресурс охлаждающего газа, что приводит к требованию увеличения его расхода и, во-вторых, уменьшается КПД машины.

За прототип (по наибольшему количеству общих элементов) взята конструкция электрической машины, включающая статор, ротор с питающими каналами для подачи охлаждающего раза в радиальные вентиляционные каналы, содержащий оболочку, закрепленную на наружной поверхности активной части с помощью продольных перегородок, между которыми имеются пути для выхода газа, сообщающиеся с установленными с обеих сторон активной части вентиляторами. В этой конструкции обеспечивается подача в ротор газа непосредственно из газоохладителей, что приводит к увеличению температурного ресурса газа, кроме того, приданием оболочке гладкой цилиндрической формы обусловливается снижение потерь на трение и увеличение КПД машины [2]
Однако в такой конструкции питающие каналы расположены в теле активной части ротора, что в применении к синхронным машинам, например турбогенераторам, приводит к росту индукции в ярме ротора, увеличению габаритов активной части и снижению КПД, что является недостатком прототипа, кроме того, расположение питающих каналов в теле активной части усложняет изготовление машины и увеличивает ее стоимость.

Целью изобретения является упрощение конструкции и обеспечение высокого уровня КПД вне зависимости от типа машины.

Поставленная цель достигается тем, что в известной электрической машине, содержащей статор, ротор с вентиляционными каналами в активной части, имеющий оболочку и продольные перегородки, установленные между наружной поверхностью активной части и оболочкой с образованием осевых каналов, сообщающихся с входными отверстиями вентиляционных каналов, по меньшей мере с одной стороны активной части ротора установлена с образованием щели для входа охлаждающего газа в осевые каналы торцевая шайба, скрепленная с соответствующей концевой частью оболочки ротора, причем указанная щель расположена на меньшем диаметре, по сравнению с расположением выходных отверстий вентиляционных каналов, которые целесообразно сообщить с зазором машины.

Благодаря тому, что щель для входа охлаждающего газа, образованная между активной частью ротора и торцевой шайбой, сообщается с осевыми каналами, расположенными между наружной поверхностью активной части и оболочкой, удается подвести охлаждающий газ к вентиляционным каналам со стороны наружной поверхности ротора, не усложняя активную часть и не увеличивая ее габариты, что вполне соответствует поставленной цели.

На фиг. 1 показано продольное сечение электрической машины, а именно турбогенератора; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 узел на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2.

Электрическая машина, а именно турбогенератор, содержит (фиг. 1) статор с обмоткой 1 и сердечником 2, имеющим радиальные каналы 3 для прохода охлаждающего газа. Статор с помощью ребер 4 закреплен в корпусе 5, в котором установлены газоохладители 6 и торцевые щиты 7 и 8. В пазы бочки 9 ротора уложена обмотка 10, лобовые части которой удерживаются бандажными кольцами 11. Бочка 9 ротора охвачена оболочкой 12, к концевым частям которой прикреплены торцевые шайбы 13, образующие в совокупности с нажимными шайбами 14 лобовых частей щели 15 для входа охлаждающего газа в аксиальные каналы 16, имеющиеся между наружной поверхностью бочки 9 и оболочкой 12. На хвостовых частях 17 ротора размешены осевые вентиляторы 18, лопатки которого ориентированы таким образом, чтобы газ нагнетался в зазор 19 и щели 15. Между бочкой 9 и оболочкой 12 (фиг. 2) имеются продольные перегородки 20, выполненные заодно с пазовыми клиньями 21, и тангенциальные перегородки 22. Продольные перегородки 20 (фиг. 3) на выступающих в зазор концевых частях имеют уширения 23, в совокупности образующие оболочку 12 в зоне пазов ротора. В обмотке 24 ротора образованы U-образные вентиляционные каналы 25, входные отверстия которых сообщаются с аксиальными каналами 16, а выходные отверстия с зазором 19. Таким образом, указанные выходные отверстия оказываются расположеными на большем радиусе, чем щели 15. Для уменьшения паразитных перетоков газа на стыках уширений 23 установлены стеклотекстолитовые прокладки 26. Размещенные на больших зубцах 27 ротора (фиг. 4) тангенциальные перегородки 22 крепятся на "ласточкиных хвостах" 26 и на выступающих в зазор концевых частях имеют уширения 29, в совокупности образующие оболочку 12 в зоне больших зубцов 27. Для охлаждения зубцов 27 в перегородках 22 выполнены газоперепускные отверстия 30.

При вращении ротора охлаждающий газ под напором вентиляторов 18, дополняемым самонапорным действием ротора, обусловленным различной скоростью вращения входных щелей 15 и выходных отверстий вентиляционных каналов 25, проходит через щели 15, аксиальные каналы 16, U-образные вентиляционные каналы 25 и радиальные каналы 3 сердечника статора, осуществляя охлаждение активных частей машины, при этом тангенциальные перегородки 22 отсекают поток газа от больших зубцов, направляя его преимущественно в аксиальные каналы 16 (на фиг. 1, 3 направление движения газа обозначено стрелками). Таким образом, в предложенной конструкции подвод охлаждающего газа в вентиляционные каналы 25 осуществляется помимо тела активной части ротора, а именно через наружную поверхность активной части, что ведет к упрощению конструкции электрической машины и способствует увеличению ее КПД.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения состоит в уменьшении себестоимости и улучшении эксплуатационных характеристик электрической машины.

Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроению и позволяет упростить конструкцию и обеспечить высокий уровень коэффициента полезного действия. Электрическая машина содержит статор с радиальными каналами 3, ротор 9, охваченный оболочкой 12. Согласно изобретению по крайней мере с одной стороны активной части ротора установлена торцевая шайба 13, образующая с нажимными шайбами 14 щель 15 для входа охлаждающего газа в аксиальные (осевые) каналы 16. При этом шайба 13 скреплена с соответствующей концевой частью оболочки 12 ротора, а щель 15 расположена на меньшем диаметре ротора по сравнению с расположением выходных отверстий вентиляционных каналов. Изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение уровня КПД вне зависимости от типа электрической машины. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Электрическая машина, содержащая статор, ротор с вентиляционными каналами в активной части, имеющий оболочку и продольные перегородки, установленные между наружной поверхностью активной части и оболочкой с образованием осевых каналов, сообщающихся с входными отверстиями вентиляционных каналов, отличающаяся тем, что по меньшей мере с одной стороны активной части ротора установлена с образованием щели до входа охлаждающего газа в осевые каналы торцевая шайба, скрепленная с соответствующей концевой частью оболочки ротора, причем щель расположена на меньшем диаметре ротора по сравнению с расположением выходных отверстий вентиляционных каналов. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что выходные отверстия вентиляционных каналов сообщаются с зазором машины.