ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2013 года по МПК H02K1/32 H02K9/10 H02K9/04 

Предлагаемое решение относится к области электромашиностроения и касается системы охлаждения крупных электрических машин, преимущественно турбогенераторов с воздушным охлаждением.

Известна электрическая машина [1], в которой на наружной поверхности ротора и внутренней поверхности расточки статора имеются разделители, установленные на границе чередующихся кольцевых зон, сообщающихся с зонами повышенного и пониженного давления машины. Разделители статора выполнены составными и их устанавливают после заводки ротора путем размещения клинового основания в пазах обмотки статора. Достигается удобство заводки ротора в статор, но машина отличается сложностью конструкции разделителя и его низкой надежностью.

За прототип принята электрическая машина [2], в которой в воздушном зазоре на границе чередующихся вентиляционных зон повышенного и пониженного давления имеются кольцевые разделительные элементы, причем в радиальном направлении напротив разделительных элементов, закрепленных на поверхности расточки статора, установлены разделительные элементы, закрепленные на поверхности бочки ротора. Разделительные элементы статора выполнены с вырезом около 60° по поверхности расточки статора, что позволяет завести ротор в статор без повреждений, но из-за наличия выреза снижается перепад давления в соседних вентиляционных зонах, что приводит к уменьшению эффективности вентиляции ротора.

Целью изобретения является повышение эффективности вентиляции ротора и обеспечение возможности заводки ротора в статор без повреждений элементов конструкции.

Поставленная цель достигается за счет того, что в электрической машине, содержащей статор, ротор, размещенные в воздушном зазоре на поверхности ротора разделительные кольцевые элементы, по меньшей мере, один разделительный кольцевой элемент выполнен с внутренней полостью, снабженной, по меньшей мере, одной кольцевой вставкой, установленной с возможностью выступания в воздушный зазор при вращении ротора. Кольцевая вставка может быть выполнена в виде двух смещенных в аксиальном направлении и примыкающих друг к другу упругих колец, каждое из которых имеет разрез, причем разрез одного кольца смещен в тангенциальном направлении по отношению к разрезу другого кольца, при этом в зоне разреза каждого из колец размещен выступающий элемент, скрепленный с разделительным кольцевым элементом.

Из уровня техники не выявлено:

- наличия внутренней полости в разделительном кольцевом элементе ротора;

- размещения кольцевой вставки во внутренней полости разделительного элемента ротора;

- выступания кольцевой вставки в воздушный зазор при вращении ротора;

- исполнения кольцевой вставки из двух примыкающих друг к другу упругих колец, выполненных с разрезом;

- исполнения разреза одного упругого кольца со смещением в тангенциальном направлении по отношению к разрезу другого упругого кольца;

- размещения выступающего элемента в разрезе упругого кольца;

- скрепления выступающего элемента с разделительным элементом.

Изобретение поясняется чертежами, где схематично представлены: на фигуре 1 - продольное сечение электрической машины с фрагментом А; на фигурах 2 и 3 - фрагмент А для положений разделительного элемента, соответственно, при невращающемся роторе и при вращающемся роторе, на фигурах 4, 5 - поперечное сечение по упругому кольцу, соответственно, фигуры 2 и фигуры 3.

Электрическая машина, например турбогенератор с воздушным охлаждением, содержит (см. фиг.1) статор 1, ротор 2. В воздушном зазоре 3 на границе чередующихся в аксиальном направлении кольцевых вентиляционных зон повышенного и пониженного давления (стрелками обозначены направления движения охлаждающего потока) установлены кольцевые разделительные элементы 4. Во внутренней полости 5 каждого разделительного элемента 4 размещена кольцевая вставка. Как показано на фиг.2, 3, кольцевая вставка выполнена в виде двух упругих колец 6, смещенных в аксиальном направлении. Упругие кольца 6 примыкают друг к другу. Выступающий элемент 7, например штырь, скреплен с разделительным элементом 4 и размещен в разрезе 8 (см. фиг.4, 5) упругого кольца 6. Разрез 8 одного кольца 6 смещен в тангенциальном направлении по отношению к разрезу 8 другого кольца 6, например, диаметрально противоположно. Каждое из упругих колец 6 установлено в разделительном элементе 4 с радиальным кольцевым зазором 9.

При невращающемся (n=0) роторе 2 упругие кольца 6 расположены заподлицо с разделительными элементами 4. При этом радиальный зазор δ₁ между упругими кольцами 6 и расточкой статора 1 позволяет завести ротор 2 в статор 1 без повреждения элементов конструкции. На работающей машине под действием центробежных сил упругие кольца 6 размыкаются, при этом зазор между ними и расточкой статора 1 уменьшается до величины δ₂. Зазор δ₂ подбирается настолько малым, чтобы между зонами повышенного и пониженного давления обеспечивался перепад давления, необходимый для эффективной вентиляции ротора 2.

Технический эффект заявляемого решения заключается в повышении эффективности вентиляции ротора при условии возможности заводки ротора в статор без повреждений элементов конструкции.

Источники известности

1. Патент US 3265912, Н02К, приоритет от 15.06.1964, публикация 09.09.1966, фирма Westinghouse.

2. Патент US 3348081, Н02К, приоритет от 16.09.1965, публикация 17.10.1967, фирма General Electric.

3. Заявка на патент JP 2006-74866, Н02К 9/08, приоритет от 31.08.2004, публикация 16.03.2006, фирма Toshiba.

4. Патент US 6943470, Н02К 9/00, приоритет от 02.12.2003, публикация 13.09.2005, фирма Siemens-Westinghouse.

5. Патент DE 612236, Н02К, приоритет от 09.11.1932, публикация 16.04.1935.

Изобретение относится к областям электротехники и электромашиностроения и касается системы охлаждения крупных электрических машин, преимущественно турбогенераторов с воздушным охлаждением. В предлагаемой электрической машине в воздушном зазоре (3) на границе чередующихся в аксиальном направлении кольцевых вентиляционных зон повышенного и пониженного давления установленные кольцевые разделительные элементы (4). Согласно данному изобретению, во внутренней полости (5), по меньшей мере, одного из указанных разделительных элементов (4) размещена, по меньшей мере, одна кольцевая вставка, установленная с возможностью выступания в воздушный зазор (3) при вращении ротора. При не вращающемся (n=0) роторе (2) радиальный зазор δ₁ между упругими выступающими элементами (4) и расточкой статора (1) позволяет завести ротор (2) в статор (1) без повреждения элементов конструкции. На работающей машине под действием центробежных сил зазор между упругими выступающими элементами (4) и расточкой статора (1) уменьшается до величины δ₂. Зазор δ₂ подбирается настолько малым, чтобы между зонами повышенного и пониженного давления обеспечивался перепад давления, необходимый для эффективной вентиляции ротора (2). Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в повышении эффективности вентиляции ротора электрической машины при одновременном обеспечении заводки ротора в расточку статора без повреждения элементов конструкции электрической машины в процессе ее сборки. 5 ил.

Электрическая машина, содержащая статор, ротор, размещенные в воздушном зазоре на поверхности ротора на границе чередующихся в аксиальном направлении вентиляционных зон разделительные кольцевые элементы, отличающаяся тем, что разделительный кольцевой элемент выполнен с внутренней полостью, в которой с возможностью выступания в воздушный зазор при вращении ротора установлены смещенные в аксиальном направлении и примыкающие друг к другу упругие кольца, каждое из которых имеет разрез, в котором размещен скрепленный с разделительным кольцевым элементом выступающий элемент, причем разрез одного кольца смещен в тангенциальном направлении по отношению к разрезу другого кольца.