Электрическая машина с газовым охлаждением Советский патент 1983 года по МПК H02K3/48 H02K9/08 

1 1ТзоЬретение относится к электройашиностроению, в частности к охлаж .дению крупных электрических машин, работающих в переменных графиках нагрузки, и может быть использовано в турбогенераторах с водородным охлаждением. Известна электрическая машина., ,со держащая ротор с вентилятором, стаТор с радиальными вентиляционными ка налами и продольные жесткие перегородки, закрепленные на внутренней по верхности статора и выступающие 3 азор между статором и ротором Li. Наличие перегородок кежду ротором и статором позволяет снизить максимальную температуру сердечника ста тора и ротора. Одна кожесткая конструкция перегородки не позволяет достичь минимальной величины зазора меж ду перегородкой и наружной поверхностью ротора. Указанный зазор долже Оыть достаточно большим для обеспе-, чения возможности сборки и разборки Машины, в которой диаметр бандажных колец ротора больше диаметра бочки ротора, что снижает эффект от применения перегородок. Известна также электрическая машина с газовым охлаждением, содер жащая ротор, статор с обмоткой, закрепленной в пазах с помощью клиньев, каждый из которых .имеет выступающую в зазор между статором и ротором про дольную перегородку, выполненную из Упругого материала 2. Упругость перегородки позволяет обеспечить минимальный зазор между перегородкой и наружной поверхностью Ротора и,повысить эффект от применения перегородки, но не позволяет исключить температурных колебаний при переменных графиках нагрузки. Цель изобретения - повышение надежности электрической машины. Поставленная цель достигается тем что. в электрической машине с газовым охлаждением, содержащей ротор, стато с обмоткой, закрепленной в пазах с п мощью клиньев, каждый из которых име ет выступающую в зазор между статором и ротрром продольную перегородку выполненную из упругого материала, каждая перегородка расположена тангенциально по внутренне й поверхности статора и армирована пластиной, выполненной из сплава обладающего памятью формы и восстанавливающего пря молинейную форму перегородки в ради32альном направлении при рабочей температуре. Пластина может быть выполнена из нескольких отдельных изолированных одна от другой частей. Температуру конца восстановления формы задают составом сплава, например содержанием никеля в сплаве Т INK Суммарное сечение пластин, на которых закреплена перегородка, выбирают таким образом, чтобы их жесткость на изгиб при температуре начала восстановления формы была равна жесткости сечения перегородки на изгиб, тогда при температуре конца восстановления формы жесткость сечения пластин .будет больше жесткости сечения перегородки на изгиб, например для сплава TiNi эта величина составляет 20-2Я. Перед креплением перегородок на пластинах задают прямолинейную форму для чего их помещают в печь, нагретую до 55 С, и выдерживают в течение 2 ч, затем извлекают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. На фиг. показана электрическая машина с газовым охлаждением в нерабочем состоянии, поперечный разрез ;на фиг. 2 - то же, при рабочей температуре; на фиг. 3 - вариант исполнения электрической машины с га зовым охлаждением с пластиной, армирующей перегородку клина, выполненной из нескольких частей, разрез. Электрическая машина содержит ротор 1 с бандажным кольцом 2. Статор 3 имеет обмотку А, закрепленную в пазах 5 с помощьюклиньев 6,-снабженных перегородками J„ выполненными из упругого материала, например резины. Перегородки армированы пластинами 8,выполненными из материала, обладающего памятью формы, например из сплава TIM i, с температурой начала восстановления формы и конца восстановления формы 60 С. Пластины могут быть выполнены составными из нескольких частей, например из двух частей 9 и 10, с изоляционной прослойкой между ними. Одна часть пластины 9 выполнена из сплава TiNi с температурой начала восстановления прямолинейной формы kQ С, конца восстановления формы . другая 10 - соответственно 60 и 80 С. Изоляционная прослойка 11 уменьшает нагрев пластин вихревыми токами.

Устройство работает следующим образом.

При температуре охлаждающего газа в зазоре между статором и ротором до Q°C перегородка имеет исходную изогнутую форму, обеспечивающую максимальнуго величину зазора между статором и ротором. Пластины, имея жесткость сечения на изгиб при этой температуре, равную жесткости перегородки, принимают форму перегородки.

При этом газ в зазоре движется с минимальной скоростью относительно ротора и эффективность охлаждения электрической машины невысока в результате чего повышается температура ее конструктивных элементов, а следовательно, и пластин, которыми армированы перегородки. Обладая эффектом памяти формы, пластина при температуре выше увеличивает жесткость и стремится принять заданную прямолинейную форму, а при становится прямолинейно-радиальной, в результате чего перегородка максимально перекрывает зазор между статором .и ротором, повышая эффективность охлаждения машины. При понижении температуры пластин до они имеют жесткость меньше, чем перегородка и, под действием упругих сил материала перегородки и силы, обусловленной сопротивлением газа в возду1чном зазоре при вращении ротора, возвращаются в исходное положение, таким образом стабилизируя температуру электрической машины. В этом случае диапазон регулирования температуры составляет 20°С .(от 40 до ).

В конструкции, содержащей пластины, состоящие из двух частей, одна из которых имеет температуру конца восстановления формы , вторая 8П°С, диапазон регулирования температуры составляет (от 0 до 80°С).

Температурная стабилизация сердечника статора уменьшает температурные перемещения обмотки относительно сердечника, стабилизирует прессующие усилия сердечника, препятствует распушевыванию крайних пакетов, а следовательно, повышает надежность Электрической машины.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ГАЗОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержащая ротор, статор с обмоткой, закрепленной в пазах с помощью клиньев, каждый из которых имеет выступакхчую в Зазор между статором и ротором продольную перегородку, выполненную из упругого материала, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, каждая перегородка расположена тангенциально по внутренней поверхности статора и армирована пластикой, выполненной из сплава, обладающего памятью формы и восстанавливающего прямолинейную форму перегородки в радиальном направлении при рабочей температуре. 2. Машина по п.1, о т я и ч а юQ 9 ц а я с я тем, что пластина выпол нена из нескольких отдельных изоли(Л рованных одна от другой частей. с S