Электрическая машина с криогенным охлаждением Советский патент 1978 года по МПК H02K19/16 

1

Изобретение относи гея к эпекгромашиностроению и может быть использовано в. мощных эпектродвигатепях и генераторах с крИ огенным охпажаениём.

Известен мощный генератор, в котором дпя уменьшения тепповых. потерь обмотка возбуждения, расположенная на вращающемся роторе, охлаждается жидким гелием, а обмотки статора жидкимазотом ij . Вращение ротора генератора осуществляется внешним приводным устройством за счет не« посредственной механической связи-валов генератора и приводного устройства. Поэтому вал генератора.является основным источником притока внешнего тепЛ1а к сверхпроводящей обмотке ротора. Для уменьщени теплопритока по валу в рассматриваемой конструкции генератора между выступающим концом вала и сверхпроводящей обмоткой размешен дополнительный охлаждающий

теплообменник с жидким азотом, концентрич но охватывающий снаружи участок вала.Однако эффективность такого технического ре щения невысока, поскольку теплообменник отделен от вращающегося вала неизбежным

технологическим зазором, заполненным раэ реженной газовой средой, что сильно ухудшает тепловой контакт между валом и теплообменником.

Лучшим образом решается задача умень- шения теплопритока по валу в другой известной конструкции электрической машины с криогенным охлаждением 2j . Здесь охлажг дение вала осуществляется хладагентом, циркулирующим по спиральной трубе внутри вала, что обеспечивает лучший тепловой контакт между валом и хладагентом. Однако и в ётом случае , задача охлаждения вала электрической машины решается недостаточно эффективно. Хладагент - циркулирует, не непосредственно в теле вала, а в специальной трубе, отделенной от вала значительным тепловым сопротивлением. В результате теплоприток к ротору по валу, хотя и уменьшается по сравнению с электрической машиной р. , но все же остпется значитепьныкь.

Целью изобретения является повышение интенсивности охлаждения электрической машины за счет снижения теплопритока по валу.

Указанная цепь достигается тем, что в эпектрической машине ю криогенным охлаждением хладагент для охлаждения обмотки ротора поступает по центральному каналу вала, а сам вал выполнен в виде нескольких ( нап|5имер, двух) механически связан ных коаксиальных частей, сопряженных между собой многозаходной резьбой. В зоне резьбового соединения частей вапа образуются каналы, по которым в противоток оо новному тепловому потоку циркулирует хладагент, который в данном случае имеет непосредственный тепловой контакт с телом вапа на значительной поверхности теплообмена, образованной сопрягающимися поверхностями многозаходной резьбы. Такое техническое решение способствует более интенсивному охлаждению вала и, следовательно, всей электрической машины еа счет сншкения притока теппа по валу.

На фиг.1 иаобра:нсена электрическая машна с криогенным охлаждением, общий вип,; на фиг, 2 участок вала с каналами циркуляции хладагента.

Эпекгрическая-машйна содержит ротор 1 со свер проводящей обмоткой, статор 2, т&рцовьче крышки 3 с аакреппенными в них вакуумными ;уппотнениямй4. Оба конца вапа ротфа вьшопнень в вице двух коаксиальных труб 5 и б. Между которыми образованы каналы 7 для циркуляции хпадагента. Концы вапа опираются на опорные подшипники 8 и имеют сборные узлы 9 дпя сбора отработанного хладагента. Хладагент к ротору подводится по трубопроводу Ю, который проходит, внутри полого вапа и закрепляется относительно него посредством теплоизолирующих опор 11.

При работе зпектрической машины хпадагент подается по трубопроводу Ю со

стороны свободного конца вапа. Поспе охлаждения обмотки ротора отработанный хладагент попадает в герметичную полость между ротором 1 и торцовой крышкой 3, откуда по каналам 7, образованным резьбовым соединением двух частей вала 5 и 6 попадает в сборный узел 9 и выводится во внешние устройства замкнутой системы охлаждения.

Благодаря Размещению- каналов выхода отработанного хладагента непосредственно в теле вала улучшается его охлаждение, снижаются внешние теплопритоки к эпектри. ческой машине, что приводит к уменьшений расхода дорогостоящего хладагента жидкого гелия.

Формула изобретен.и я

Электричев я машина- с криогенным охлаждением, содержащая статор, ротор и вал с циркулирующим в нем хладагентом, отличающаяся.; тем, что, с повышения-интенсивности охлаждения за счет снижения теплопритока по валу, вал выполнен из нескольких механически свя занных коаксиальных частей, сопряженных между собой многозаходно резьбой, образующей полости дпя циркуляции хладагента.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе :

l.PrOCce 3ih i9 ofitie Jhtennatio,nqe ciii ogehlc ehgrineering,i970,5,p. 433-437.

2. Патент США, hfe 7372У64О, кл.31О-5|2 1973.

V

Вакуум

(Риг.2