Полюс электрической машины Советский патент 1993 года по МПК H02K1/20 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к полюсам индукторов синхронных и постоянного тока машин.

Целью изобретения является повышение предельной мощности и частоты враще- ния электрической машины за счет повышения эффективности охлаждения полюсных башмаков и демпферной обмотки путем расположения стяжных шпилек-охладителей выше у линии, соединяющей полюсные сердечник и башмак, снижение концентрации магнитной индукции за счет выполнения стяжных шпилек-охладителей из магнитной коррозионно-стойкой стали, уменьшение потерь на возбуждение за счет снижения индукции в сечении охладителей путем циркуляции по их гидравлическим каналам магнитной охлаждающей жидкости.

На фиг.1 представлен продольный разрез полюса электрической машины 1, состо- ящий из шихтованного сердечника 3, сжимаемого с торцов щеками 2 и 3, которые выполнены без козырьков, с помощью стяжных шпилек 5 и гаек 6, а также с помощью

полых шпилек 7, выполненных с центральным гидравлическим отверстием 8, причем полые шпильки-охладители 7 расположены вблизи линии соединения сердечника 2 и башмака 9, а циркулирующая по их отверстиям 8 отводит потери с поверхности башмака 9 Ж и из демпферных стержней 10, изолированных диэлектриком 11. На шпильки-охладители 7 навинчены гайки 14, которыми сердечник 2 и башмак 9 сжимаются в аксиальном направлении. Со стороны щеки 12 к стяжным шпилькам-охладителям 7а и 76 приварены напорные трубопроводы 15а и 156, которые проходят радиально вниз к сливному или напорному коллекторам, а в нижней части напорные трубопроводы 15а и 156 соединены перемычкой 17 (фиг.З, вид Д). Обратный контур гидравлической цепи шпилек-охладителей 7в присоединен к сливному коллектору трубопроводом 20. С торца - 13 гидравлические прямые контуры 7а и 76 соединены с обратным контуром 7в С помощью перемычки 19, привариваемой герметичными швами к шпилькам - охладителям 7а, 76, 7в. Сердечник 2 изолирован

V SrfЁ

00

со о

XI

VJ

OJ

диэлектриком 21 от обмотки возбуждения - 22 состоящей из полых витков 23. по которым циркулирует охлаждающая жидкость - дистиллят, подаваемый от автономных коллекторов. Трубопроводы 15а и 156 и 20 закреплены на щеке 4 с помощью накладки 24. Демпферные сегменты 25 закреплены на стержнях 10 пайкой 26.

На фиг,2 представлен поперечный разрез полюса 1 А-А, на котором представлено гидравлическое соединение шпилек-охладителей 7а и 76 прямого контура со шпилькой-охладителем 7в обратного контура с помощью перемычки 19. При этом число шпилек-охладителей прямого контура 7а и 76 может быть один-два элемента больше, чем шпилек-охладителей 7в. На трубопроводы 15 и 20 закреплены накидные гайки 16. На фиг.З представлен вид Д, на котором изображен один из вариантов гидравлического соединения трубопроводов напора 15 и слива 20 с прямыми 7а и 76 и обратным 7в гидравлическими контурами шпилек-охладителей 7 с помощью перемычки 17.

Полюс электрической машины работает следующим образом. От напорного коллектора через перемычку жидкий хладагент по- ступает в трубопроводы 15э и 156, из которых распределяется по напорным шпилькам-охладителям 7а и 76 и, проходя по их гидравлическим каналам 8, снимает тепловые потери из демпферных стержней ТО и с поверхности Ж полюсного башмака 9, при этом жидкий хладагент нагревается. Затем, пройдя в перемычку 19, два потока сливаются в один в гидравлическом канале 8 шпильки-охладителя 7в, которая отводит тепловые потери от зоны с минимальным воздушным зазором, и нагретый хладагент поступает по трубопроводу 20 в сливной коллектор. Шпильки-охладители 7, изготовленные из магнитной коррозионно-стойкой стали типа 20 X 13 снижают концентрацию магнитного потока в зоне вблизи плоскости соединения башмака 9 с сердечником 2. При использовании для охлаждения сердечников 2 технической воды или магнитной жидкости сердечники полюсов охлаждаются через автономные коллекторы. При охлаждении сердечника 2 магнитной жидкостью концентрация магнитного потока в сердечнике 2 и башмаках 9 практически отсутствует. Коллектора в этом случае должны быть выполнены с диэлектрически изолированной поверхностью.

К преимуществам предполагаемой конструкции относятся следующие:

выполнение стяжных шпилек охладителями позволяет снизить концентрацию механических .напряжений в зоне, близкой к

максимальным центробежным нагрузкам - прибашмачной зоне сердечника;

выполнение шпилек-охладителей из магнитного коррозионно-стойкого металла

позволяет уменьшить концентрацию магнитного потока в прибашмачной зоне и этим несколько уменьшить ток и потери на возбуждение;

расположение шпилек-охладителей в

0 прибашмачной зоне с разнесенными прямым и обратным контурами позволяет приблизить к источникам потерь охладители и этим .повысить эффективность охлаждения; использование для охладителей сердеч5 пиков коррозионно-стойкого металла позволяет применять для охлаждения техническую воду с меньшей температурой на входе, что снижает температуру охлаждаемой поверхности Ж на 7-10°С.

0 Применение охлаждения с помощью магнитной жидкости позволяет уменьшить в прибашмачной зоне концентрацию магнитной индукции, что позволит уменьшить ток и потери на возбуждение, а это повыша5 ет КПД машины;

расположение охладителей с холодными элементами вблизи зоны с большими тепловыделениями из-за крайних демпферных стержней, а теплых элементов в зоне

0 с меньшими тепловыделениями позволяет выровнять температуру по охлаждаемой поверхности Ж.

Сущностью предлагаемой конструкции является следующее: выполнение в качест5 ве охладителей стяжных шпилек полюса, аксиально проходящих через отверстия в его сердечнике вблизи прибашмачной зоны с большими тепловыделениями; выполнение шпилек-охладителей из магнитной коррози0 онно-стойкой стали; выполнение шпилек- охладителей прямого более холодного контура расположенными приближенными к зонам больших тепловыделений и числом на один больше, чем охладителей обратного

5 контура при общем числе охладителей два и нечетное число (3, 5 и 7...), и числом на два охладителя большим, чем охладителей обратного контура при общем их числе, четном (4, 6 и 8);

0 применение для охлаждения полюсов магнитной жидкости, подаваемой в охладители от автономных коллекторов.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в синхронных явнополюсных

5 машинах: генераторах, двигателях, компенсаторах, а также в машинах постоянного тока:генераторах и двигателях. Формула изобретения 1. Полюс электрической машины, содержащий обмотку возбуждения, выполненную

из полых проводников, сердечник полюса с башмаками, шихтованный из листов, в аксиальных отверстиях которого встроены труо- чатые охладители, выполненные из коррозионно-стойкого металла, соединен- ные между собой с помощью гидравлических перемычек и штуцеров с образованием гидравлического тракта прямого и обратного тока хладагента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ох- лаждения и снижения потерь, на концах тру- бок-охладителей выполнена резьба и навинчены гайки для стяжки сердечника полюса, при этом трубки-охладители, расположенные у плоскости, соединяющей башмак

и сердечник, присоединены к напорному коллектору, з количество труоок охладителей гидравлического тракта обратного тока хладагента на одну меньше, чем и гидравлическом тракте прямого тока.

2,Полюс электрической машины по п.1, отличающийся тем, что трубки-охладители выполнены из магнитного материала.

3.Полюс электрической машины по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве хладагента использована магнитная жидкость, подаваемая в трубки-охладители от автономных коллекторов, электрически изолированных от элементов ротора.

Сущность изобретения: полюс электрической машины, содержит сердечник, сжатый щеками с помощью стяжных элементов и гаек и полых шпилек-охладителей, прямого и обратного гидравлических контуров, выполненных с гидравлическими каналами, причем шпильки-охладители размещены вблизи плоскости соединения полюсного башмака и сердечника, В качестве охлаждающего агента могут использоваться: дистиллят, техническая вода, магнитная жидкость. Шпильки-охладители изготовлены из коррозионно-стойкого магнитного металла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фаг. 2

® 25 К 3 ХЮ 9 11 1 4 ft 2U 77

11 /

1} 2/

11