Электрическая машина с криогенным охлаждением Советский патент 1978 года по МПК H02K9/197 H01L39/02 

Изобретение отвосится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с криогенНЕЛм охлаждением.

Известна электрическая машина с криогенным охлаждением,содержащая ротор со сверхпроводящей обмоткой возбуждения, вьшолненный с каналам подвода и отвода хладагента вал, экран и закрепленные на валу торцоёые , вьлполненные с наружной и внутренней стенками и перегородками, между которыми образованы сообщающиеся с упомянутыми каналами полости ij .

Однако такая машина не обеспечивает повышения эффективности охлаждения, так как экраН не охлаждается.

Известна также электрическая машина с криогенныги охлаждением, содержащая ротор со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и выполненные с каналами подвода и отвода хладагета вал и электротермоэкран с торцовыми элементами, закрепленными на валу 121.

Однако в этой машине имеет место недостаточное экранирование криостата со стороны его- торцовых элементов, несмотря- на то что каналы внутри хвостовиков вала при прохождении по ним гелия снимают большую часть внешней тепловой нагрузки. Кроме того, большие центробежные нагрузки, действующие на электротермоэкран предполагают наличие достаточно прочных, а следовательно, ..массивных опорных торцовых элементов, что вызьшает повышенный теплообмен между экраном и валом, имеющими различные температурные уровни. Большое количе чество радиальных трубопроводов подачи и отвода хладагента на электротермоэкран, которые должны быть соединены вакуумноплотно, вносят элемент ненадежности в конструкцию машины.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения путем повышения надежности тепловой защиты торцовых частей сверхпроводящей обмотки возбуждения, а также понижение ее температуры путем дополнительной откачки паров хладагента, обеспечения безударного течения охлаждающего газа и снижения теплопритока на электротермоэкран со стороны теплого вала ротора, т.е. со стороны выхода хладагента их экрана в вал ротора.

Это достигается тем, ч:то в предложенной машине торцовые элемента .выполнены с 1аружной и внутренней стенками и перегородками, между которыми образованы сообщающиеся с упсм51иутымй каналами полости, одни из которых, - сообщающиеся с каналами подвода хладагента, размещены в зоне зиутренней стенки, а другие, сообщаюкаиес.; с каналами отвода, в зоне наружной стенки.

Машина может быть снабжена втулкой с отверстиями и лопатками, расположенными в полости, размещенной н зЬне внутренней стенки а

Машина может быть сна5же 1гз тги.о:: втулкой с отверстиймн, на KCVIOPO-I закреплен диффузор, выполненикй D В:1оде пластин J расположенпык по с ир:-/1и в полости, размещеннЭй з -1т-ружной стенки, и OTBEOCTJ F вс к;ах выполнены с наклоисд радкусу : На фиг. i сх-змати.чески иооб}: -: предложенная электричаская аш1-п а общий вид; на фиг, 2 - о/ е-;тг:.: ;с;с:1О-экран криостата, разпач; нй ;;;-. полость ротора, з котсро у:;;.:-::;о.-:.о:ч:-::яы лопатки, сечениэ; вг фгао йолость ротора, в которой :::-;-:-:-v; i диффузор, сечение.

; Электрическая сос-;о: : :;; ротора 1 со сверхг1рОБоаг: 1п J с ;-:.;.( возбуждения 2, закуумногс кг-:Г:- -. ,) со статорной обмоткой 4 . На ;зат: ;ротора коаксиально посажены втулки б, которые образуют каналы 7 . хождения хладагента:, ал оппроетс:; на подшипники 8 и итлает на ко-г:;-х сборные устройства 5 для oTJio Ujimero .хладагента. Криостат ротору ;:;;-1-.г;ле -г51 :чен относительно полереопой Г1лсо;.;оч. и состоит из собствегтяз ср оота j.-::10, обраэоваиногс расщпряю : ;;--;-.:.:.: -лЗ:

ТЯМИ втулок 6 с раД5-1алЬ -;Ь|;. Oi --;рОТ5

,ми 11 и 12 для проходг: охлалсцаклпого гелия, и электротер.;озкра1-:а с iOjjo.oвыми элементами. vKeffii-ao;;i Кору::::г1уц 13 и ьнутреннюю 14 стенки н пс;::.агсрс ки 15 Между, последними образсвакгй сообщающиеся с каналами 16 и 7 колъцевые полости 17, 18, аолосДи :о со общаются с канала.т подвода хлл.дах а; та и размещены в зоне внутре ии й стенки 14, а полости 17 сообщаютак t; каналами отвода хладагента к оаз ещены в зоне наружной с-ганкк -. , На втулке б с отверстиимл ,1 J могу.г быть закреплены лопатка 19, рг слюло женные н полости 18, На ьтулкс 6 мо жет быть закреплен диффузор 2,3 выполненный в виде пластин 21 , уаспО-ложенных по спира ли в полости 17 ,

При вращении ротора испаряюинйся: гелий под действием сил по отверстиям 11 в горловинах криостат. поступает в полости 18, течет :; пер ферии, охлаждая образующие его )знут ренине стенки торцовых элементов, Радиальные лопатки 19 при вра;до1:п:;

ооюра уи1;ока ГА зд собой газ л сооб ему скоузкиуго с .м.мэость , в результате чего за очсч- jienTpoo jiO-iHi сил, тг-;йстБу:с1дих на сладат ичг , происхо-пит пополниTiU.Pni-iHH o:c(j(; fiapa из криостатй, Дат-ее гелий икркулирует по

; ИВГОВим К2. ЧаЛЭЧ J. Ь в 1:..рлЧ.

Б Daii;a ел:;|-у;,; )О }:ак л-чяцую скорости, TJiajL-iO зхсдм Г; ог:)ральные диффузоры 2С в чолостло наружных стенок- 13 тоговг;1%г ;Г;ne-54 :vf; . оклаждает его и .jTrgguQ вм:о-о;гл Е оа -а.1Ы 7 охлаждения

п ма ;1ине ,о,осткгается высока :-;did;eKTHE чоо jo. тйчловой jauiHTU сверхupc3c,D ;iio7: :,смсг1кк э с-; о т раэл-гчных 9Mi;ooa;.;/:-)jiKiv ург::ч,-ой i-opOGHb;-: зла,о.пэ,- :T:-;3io:i; зл .;v;opMO3KpaH. С о/ О0., ге-кй, текущий от оси Т-:; ;.: 1 оо;: ;со;1 1 и обратнОр обду

:-joi.io::и j э::- :мо:1 ibi , по 5{оторым ,,;,.....,.. ,,,.--....-.,. .,.,,, j-., сторон;.;: от-: .ojjjbf; TOloI:;.:: Х ОСТОЕИКОЗ

DOIо;О . Хромо TO-rOf один из тортл ojO-- oi;т оз яо.ияется силовьм- ;о р:-;::- :::.. ait i о л е л i р о т е p-iо э : pa н , o-f ,-;. .;;лоль:;о 0 соличества радиoioi-CT oi i/oo .оо pa - K iJibiieB- s-H поOiiiH о о о ::;::ii a ei оа сннооть криоста : -jaHii:-i С11-обмо1 км ротора з резульvix-,;.,i:;aHI; l ч о П ЧЧ е:; ; ОЗ HOKyySvSHOВ голЧо lio криоооагс, позволяет 4trj оолгжекия в нем давления рас - ;гч д;лат;аяок рабочих температур ,

лах г . о,-о-нолю:; их горловины коиос(-; :, о--. o4-: o o.ooKDaE4;M, устаноЕ;: логйгчо кот ;;ошо -п.ч врагдеинт; ioa oOOOUfl Ti ;j;::,L;ar-ouTy окружную jooro, Ч1-О появлвнке в :pa чаооо;-ого эФфэкта, Это качест - oioo.-;; зс. oo-5o;i с;оох1;ототзующее :;-L.-j:riyooai v-e ГИлравлй;еского трак -..: B.illOpilOH СТуПОН-У.. В ЧйОТНОСТИ,

хпост разме пенной чоны в наружных :ок r opJicHbJX злементоз, по котоголн:,-; течет от злектротермоэкрана :о-; 3 :3.о; кл ротора, расположены узор;:,., Д1ф;; уэорк вы олнены в ви uiaoop-j расположенных по спирали , о oviHo;-:: отороН.., лозволяет обесiTb :.;чавн1Лй вход i,; выход газа,

.noy:-f.;ip - большой гра-;т rtsinej jQ туры за очет увеличе -

пути .дл;;;KeUi-n охлаждающего газа,, 7 этой кс; цет;ью обеспечивается /дарнс.о тцчеии О;;:.ла:г:да а11его ге,, Бк:роня:да1 о кл iop-повины криос: . он прод:;,,;;рительио закру:; ггся, V. ;о,чос;.oi чГез РЛП ра bivL-x OOP ppoiH-; : 2, последние выполнены под наклоном к радиусу, например, по касательной. Это отно сится и к отверстиям, которы.1и сообщаются винтовые каналы в охлггжда мых хвостовиках вала с полостями ,. размещенными в зоне наружных стено Формула изобретения 1. Электрическая машина с крио генньам охлаждение /, содержащая рото со сверхпроводящей обмоткой возбуж дения и выполненные с каналами под вода и отвода хладагента вал и электротермоэкранс торцовыми злемента.ми, закрепленными на валу, о л I tj -Ч а ю щ а я с я , ч то, с целью повышения эффективности охлаждения, торцовые элементы выполнены с наружной и внутренней стенками и перегородками, между которыми образованы сообщамаиеся с упомянутыми каналами кольцевые полости, одни из которых, сообщающиеся с каналами подвода хладагента, размеще в зоне внутренней стенки, а другие сообщакяциеся с каналами отвода, - в зоне наружной стенки. 2 MaDJHHa поп.1,отличающ а я с я тем, что она снабжена втулкой с отверстиями и лопатками, расположенными в полости, размешенной Б зоне внутренней стенки. 3,Машина по п.1, отличаю- i Я С Я тем, что она снабжена втулкой с отверстиями, на которой закреплен диффузор, выполненный в виде пластин, расположенных по спирали в полости, размещенной в зоне наружной стенки, 4,Машина по п.1,отлича ющ а я с я тем, что отверстия во втулках расположены с наклономк радиусу , Источники информации, принятые во BHiiMaHf-re при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 262240, Н 02 К 9/16, 1968. 2 Заявка № 1972945/07, кл., Н 02 К 9/16,-1973, по которой принято решение о выдаче авторского с Б КГ; е те ль с т в а и

9

(йг/г. J ff

W

11(