Ротор электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения Советский патент 1978 года по МПК H02K9/197 H01L39/04 

(54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ СО СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1

Изобретение относится к области электротехники. Ротор предназначен для электрических машин, работающих с использованием эффекта сверхпроводимости.

Известен ротор криогенной электрической машины, в котором сверхпроводяш,ая обмотка возбуждения заключена в криостат, выполненный заодно с ротором. Пары гелия в таком роторе, образовавшиеся в криостате, проходят ряд секционированных камер, расположенных с обоих торцов ротора в осевом направлении 1.

Наиболее близким к предлагаемому является ротор электрической машины со сверхпроводяш,ей обмоткой возбуждения, содержаш,ий криостат, в котором размеш,ена указанная обмотка, и сообш,аюш,иеся с криостатом трубопроводы ввода и вывода хладагента, установленные коаксиально 2.

Целью изобретения является упрош,ение обш,ей конструкции машины и повышение ее надежности путем обеспечения автоматической регулировки расхода паров гелия по путям выхода, что позволяег избавиться от устройств для регулировки расхода паров гелия, ограничиться одним аксиальным отводящим каналом и сократить число уплотнений пар вращения. Для достижения этой цели предлагаемый ротор криогенной электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения снабжен установленной поперек криостата перегородкой, образующей сообщающиеся в зоне дна криостата испарительные камеры, каждая из которых соединена с трубонроводом вывода хладагента.

Па чертеже изображен нредлагаемый ротор в разрезе.

Ротор содержит трубопровод ввода 1 хладагента, в частности гелия, испарительную камеру 2, в которой расположена сверхпроводящая обмотка возб ждения 3, и испарительную камеру 4. Разделительная перегородка 5 выполнена в форме кольца и закреплена герметично внутренним диаметром на трубопроводе ввода гелия, внешний ее край образует с цилиндрическим корпусом 6 ротора зазор 7. Зазор может быть либо сплошным, либо прерывистым, либо в этом месте выполняют каналы, соединяющие полости обеих камер.

Со стороны трубопровода ввода 1 гелия для выхода паров из камеры 4 имеются виитовые каналы 8, радиальные трубы 9 и трубопровод вывода 10 хладагента, охватывающий коаксиальио трубопровод 1. Со стороны привода для выхода паров гелия из камеры 2 имеются винтовые каналы 11, которые соединены с трубопроводом 10 аксиальной трубой 12 н радиаль ными трубами 13. Электромагнитный экран 14 закреилен торцамп на опорах 15 и 16.

В рабочем режиме жидкий гелий по трубопроводу 1 поступает в испарительную камеру

Пары гелия, образовавшиеся в камере 2 за счет теплоизлучения со стороны электромагнитного экрана 14 и тенлопритоков но торцу ротора со стороны привода, идут по винтовым каналам II и охлаждают корпус 6. Затем отработанные пары гелия проходят по трубе 12 на сторону ввода гелия и по радиальным трубам 13 поступают в трубопровод его вывода 10.

Пары гелия, образовашиеся в камере 4 за счет теплопритоков по торцу ротора со стороны ввода гелия, идут по винтовым каналам 8 и охлаждают корпус 6. Затем по радиальным трубам 9 пары отработанного гелия поступают в трубопровод его вывода 10.

При эксплуатации в случае увеличения теплопритоков по торцу ротора со стороны ввода гелия соответственно увеличивается количество образовавшихся паров гелия в камере 4, что соответственно увеличивает объем проходящих паров в каналах 8, а следовательно, и охлаждение корпуса 6 ротора со стороны ввода гелия становится более интенсивным.

При увеличении теплопритоков по торцу ротора со стороны привода увеличивается количество образовавшихся паров гелия в камере 2, что соответственно интенсифицирует охлаждение этой стороны корпуса ротора.

Пебаланс аэродинамических сопротивлений охлаждающих путей выхода паров гелия из испарительных камер 2 и 4, который может возникнуть при изготовлении ротора или в процессе эксплуатации машины, влечет за собой небаланс давлений паров гелия в испарительных камерах, но это не нарушает распределения паров гелия по путям выхода, так как эта разность давлений компенсируется разностью уровней жидкого гелия в испарительной камере 2 и испарительной камере 4. При этом уровень жидкого гелия в камере 2 поддерживается постоянным.

Па чертеже показан случай, когда аэродинамическое сопротивление путей выхода паров гелия из камеры 4 меньше аэродинамического сопротивления путей выхода паров гелия из камеры 2.

Величину зазора 7 необходимо выбирать, исходя из расхода гелия в камере 4, но необходимо учитывать, что размер каналов в радиальном направлении ротора должен быть минимальным, так как разделение паров происходит после заполнения жидким гелием этих каналов.

Размер t обеспечивает снятие жидким гелием тенлопритоков но корпусу ротора со стороны ввода гелия и сбор паров, образовавшихся за счет этих теплонритоков, в камере 4. При необходимости поверхность охлаждения может быть развита, а перегородка 5 может иметь некоторую конусность.

При выборе определенной конструкции ротора перегородку можно расположить на стороне привода и крепить к боковой стенке, а не

к трубопроводу ввода гелия, либо ту же перегородку можно расположить в середине ротора. В последнем случае внешний диаметр перегородки лежит на внутренней поверхности катушки возбуждения.

Кроме того, можно установить в роторе две перегородки, делящие полость ротора на три испарительные камеры, и обмотку возбуждения расположить в средней испарительной камере. В этом случае необходимо организовать

вывод паров из средней испарительной камеры и использовать эти пары, например, для охлаждения электромагнитного экрана.

В предлагаемом роторе обеспечивается автоматическая регулировка расхода паров геЛИЯ но охлаждающим путям и устройства для регулировки расхода паров гелия. Кроме того, в нем один трубопровод вывода хладагента, охватывающий коаксиально трубопровод ввода гелия, сокращает количество уплотнений

нар вращения - уплотнений между вращающимися ротором и неподвижным корпусом машины.

Формула изобретения

Ротор электрической машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения, содержащий криостат, в котором размещена указанная обмотка, и сообщающиеся с криостатом трубопроводы ввода н вывода хладагента, установленные коаксиально, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, ротор снабжен установленной поперек криостата перегородкой, образующей сообщающиеся в зоне дна криостата испарительные камеры, каждая из которых соединена с трубопроводом вывода хладагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3809933, кл. Н 02К 9/00, 1974.

2. Патент США № 3626717, кл. F 25В 31/00, 1971.