Электрическая машина Советский патент 1977 года по МПК H02K9/197 H01L39/04 

1

Изобрететше относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с i криогенным охлаждением.

Известны электрические машины, содержащие полый ротор, состоящий из центральной цилиндрической части и двух переходных участков, соединяющих ее с валом 1. Сверхпроводящая обмотка возбуждения, закрепленная на роторе, охлаждается гелием, поступающим по трубопроводу ввода хлад- агента внутрь ротора и направляемым к обмотке возбуждения, Повыщение температуры гелия под действием центробежных сил снижает эффективность охлаждения.

Известна также электрическая мащина, включающая полый ротор, содержащий центральную часть с цапфами вала, каналы для охлаждения обмотки возбуждения и переходных участков, трубопровод ввода хладагента имеющий параллельно расположенные развет вления, одно из которых выполнено сообщающимся с каналами охлаждения переходных участков, а другое - с каналами охлаждения Обмотки возбуждения, и теплопроводный элемент, соединяющий максимально уда

ленный; от оси вращения участок второго разветвления с первым разветвлением.2. Недостаток такой электрической машины заключается в том, что при ее работе принципиально невозможно поддержание обмотки возбуждения при температуре ниже или даже равной той, которую имеет гелий в трубопроводе ввода. Эта машина наиболее близка к предлагаемой.

Цель изобретения - улучщение охлаждония сверхпроводящей обмотки возбуждения. Это достигается тем, что между каналами обмотки возбуждения и переходных участков со стороны ротора, противоположной размещению теплопроводного элемента, установлен эжектор, через всасывающую полость которого первое из упомянутых разветвлений трубопровода сообщается с каналами переходньтх участков, в трубопроводе ввода хладагента установлен дросселирующий элемент, и зона упомянутого соединения разветвлений размещена между дроос&лирующим элементом и обмоткой возбужд&ния. Дросселирующий элемент может быть размещен как непосредственно в Tpy6onpOB(v де ввода хладагента, так и в его первом разветвлении. При раамешении дросселирующего элемента в трубопроводе ввода хладагента за -ним может устанавливаться сепаратор, с осевой полостью которого соеди нено первое разветвление, а с периферической - второе. На фиг, 1 схематично изображер ротор электрической машины при размещении дросселирующего элемента в первом разветвлении в продольном разрезе; на фиг. 2 вариант электрической машины с центробежным сепаратором при размещении дросселирующего элемента в трубопроводе вво- да хладагента, (Статор электрической машины не показан). Электрическая машина содержит полый ротор 1 с центральной частью 2, на которой размещена сверхпроводящая обмотка возбуждения 3, и переходными участками 4 и 5, которыми центральная часть ротора соединена с цапфами 6 и 7 вала. Внутри ротора размешены трубопровод 8 ввода хладагента, который имеет два разветвления. В первом разветвлении 9 размешен дросселирующий элемент 10. Второе разве впение 1.1, имеющее конфигурацию в виде трубки, плоской или конической щели, всег да выполнено в радиальном направлении и соединено с каналами охлаждения 12 обмо Кй возбуждения 3. Каналы 12 переходят в трубопровод 13 вывода хладагента, в котором установлен эжектор 14. К всасывающей полости 15 Эжектора 14 присоединено первое разветвление 9. За эжектором трубопровод вывода хладагента заканчивает- ся каналами 16 для охлаждения переходных учлстков 4 и выходит из ротора. Максимально удаленный от оси вращения pa участок второго разветвления 11 и уча ток первого разветвления 9 за дросселируюшим элементом 10 соединень теплопроводным элементом 17, который может бь)т выполнен в виде стержня или пластины из материала высокой теплопроводности (меди аяюминня), При BunojujcHUH электрической машинъ по второму варианту дросселирующий элемент 10 размешен в трубопроводе 8 ввода хладагента. За дросселирующим элементом в месте развотвлекия трубопровода 8 на первое и второе развет1У1ение установлен центробежшмй сеппрсчтор 1 8, с осевой полостью 19 кото}Х)го соединено первое раО вспчллоиие 9, ;i с iiopH(|iepnu Koii isoJtocTi.io 20 соединено второе рпзветвленио 1.1. При работе алоктрнческой к.ащины хдан- агент (иапримор, ) иод,ми.т в ротор чероп тшбоировод jHiii/at 8, п.з кото- рого часть гелия поступает во второе разветвление 11, где его давление, и температура воэврастают за счет центробежного сжатия. Остальная часть гелия из трубопровода 8 поступает в первое разветвление 9, где его давление и TetvsnspaTypy понижают в дpocceл pyющeм элементе 10. Теплопроводныйэт;емент 17 отводит часть тепла от второго разветвления 11 к гелию в первом разветвлении 9, и температура гелия разветвления 11 понижается. Из разветвления 11 геяий поступает в каналы охлаждения 12 обмотки 3 и далее в трубопровод вывода хладагента 13иэжек,тор 14, во всасывающую полость 15 которого подается гелий из первого разветвлений. После эжектора гелий из второго и первого разветвлений подают на охлаждение переходного участка 4, затем выводят из ротора. Поток гели11 в трубопроводе 13 также может быть использован для охлаждения переходных участков 4 и 5. Одновременно с охлаждением переходных участков можно использовать гелий для охлаждения экранов и токовых вводов обмотки. Перепад давлений, необхош мый для работы эжектора, получают за счет насосного действия ротора,определяемого для данной электрической машины тем, что средняя плотность гелия в теплоизолированном разветвлении из ьходе в обмотку суи ественно выше, чем средняя плотность в трубопроводе вывода, где гелий нагревается, охлаждая переходные участки. К же результату приводит и то, что гелий обычно подают в ротор по осп последнего; а пынодят из ротора на некотором конечном paajiyce. При выполнении электрической маиины по второму варианту жидкнй гелий подают в трубопровод 8 ввода хладагента, понижают его давление и температуру в дросселирующем элементе 10 и распределяют между разветвлениями 9 и 11. В случае, когда первое ;.) и аторое 11 разветвления соеди- еиы с трубопрогюдом ввода через сепаратор 18, двухфазный поток гелия после дросселирующего элемента 10 разделяют в сепараторе 18 за счет действия центробежных сил на жидкость (в периферической полости сепаратора 20) и пар (в его осевой полости). .: образом, в разветвле ние 11 и каналы 12 подают преимущественно жидкость, -текоюратура которой меньше возврасрает при центробежном сжатии, чем температура двухфазной смеси. Благодаря этому дополннтепьно улучшают ус;ювня работ1.| обмотки возбуждения ,Ч. I IjJtiMeHe- ниеэлектрпческо .чьииины нозиоляет охладить обмотку возбуждения до температуры, бо- лее низкой, чем температура хладагента в трубопроводе ввода, что улучшает характеристзгки обмотки, повышает надежность ее работы и повышает технико-экономичес- кие показатели электрических машин с кри огенным охлаждением. Формула изоб ре тения Электрическая машина, включающая полый ротор с каналами в сверхпроводяшей обмотке возбуждения и в переходных участ ках, соединяющих центральную часть ротора с цапфами : вала, трубопровод ввода хладагента, имеющий параллельно расположенные : разветвления, одно из которя тх выполнено сообшаюшимся с каналами охлаждения переходных участков, а другое с каналами охлаждения обмотки возбуждения, и теплопроводиь.й элемент, соедин51юший максимально удаленный от оси вращения участок второго разветвления с первым, отличающаяся тем, что, с целью улучшения охлаждения обмотки возбуждения, между каналами обмотки возбуждения и переходных участков со стороны ротора, противоположной размещению теплопроводного элемента, установлен эжектор, через всасывающую полость которого первое из упомянутых разветвлений трубопровода сообщается с каналами : переходных участков, в трубопроводе ввода хлаг агента установлен дросселирующий элемент, и зона упомянутого соединения разветвл ний размешена между дросселирующим эле;менгом и обмоткой воэбуждеиия. 2.Электрическая машина по п. 1, о тличаюшаяся тем, что дросселирующий элемент установлен в первом из упомянутых разветвлений, 3,Электрическая машина по п, 1, о тличаюшаяся тем, что между дросселируюшлм элементом и разветвлениями трубопровода установлен центробежный сепаратор, осевая полость которого выполнена сообщающейся с первым из упомянутых разветвлений, а периферическая - со вторым. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Авторское свидетельство CCCF кл Н 02 К 9/16 № 262249, 1968. 2.Патент Англии кл Н 2 Д () № 132О342, 1971 г. (прототип).

2 3 V V