Защитный экран сверхпроводящей обмотки возбуждения ротора электрической машины Советский патент 1980 года по МПК H02K9/197 H01L39/00 

Изобретение относшся к электромашк ностроению Н может быть использовано в роторах электрическ х машик переменного тока со свердспроводящей обмоткой возбуж дения. Для эашить сверхпроводящей обмотки возбуждения ротора от nepeMetmbix состав . ляющих магнитного поля, создаваемо го током якоря, и от радиальных теплопритоков, щэоникающкх через зазор мелсду ротором и статором, вокруг сверхпроводащей обмотки возбуждения размещают эпекгромагн1 гный и электротермический экраны различных конструкций. Известна конструкция ротора электрической машины со сверхпроводяаюй обмоткой возбуждения с защитным экраном, имею шим либо одчослойную конструкцию, в которой труба экрана вьиолнека из электропроводного материала, либо многослоШ1ую .конструкцию, в которой тонкостенные трубы экрана из электропроводящего материала , чередуются-с коаксиальными тонкостенным трубами VH3 немагнитного материала, либо KCHcapyiciiHio 9кл)ака, предста жяющую собой MOHonifT дбмяйврной обмоткк из немагнит него матерг ла, либо экран установлен на Балу па (ИПНиках с возможностью поворота BOKpjT обк-ютки возбужде 1)ш у. . Недостатком юонструкций экрана явяяется вьюокая стонмос1 ь и сложность изготошгеная, так как иэ х товление экрана требует примеиекия иоковок тш вьюокопрочно1Х) Н высокоэлектропроводного материала или схэздание тонкостен 1ых труб тбчных раамеров с обеспечением чередующихся посадок коаксиально расположенных труб. ИвБестея также защитный экран сверхпроводящей обмотки возбуждения ротора электрической , содержаидайтрубчатый каркас из немагаитного материача и трубу из высокоэлоктропроводного материала, раслоложенкую внутри каркаса с плот- ным сопряжением поверхностей и имеющу-ю каналы. ох,паждения 2. Недостатком указанной конструкции является сложность, а следовательно к вы- .сская стоимость изготоапения надг жногю высокопрочного sKjaana для машины большой мощности. При коротком замыкании обмотки якоря на экран poTop i действует большой переменный крутящий момент в четыре-десять раз, превьплающий номинальный крутшций момент машины. Поэтому конструкция экра на должна предусматривать надежное соедннение труб между собой( противостоящее усилиям скручивания слоев экртна относительно друг друга. Изгото.вление труб экрана сварными или из поковок требуют последующей обработки и обеспечения необ ходимьцс посадок, что затруднительно при относительно больших диаметрах и малых толщинах стенок. Цель даобретения - упрощение технологии и повышение надежности защитного экрана . Поставленная цепь достигается тем, что труба из высокозлекгропроводг ого материала вьшолнека в вйде плотно сжатых витков цилшадрическкх , в которых расположены армирующие элементы из немагнитного пружинящего, например, трубчатого материала, и каналы охлаждения, а цилиндрическая поверхность каркаса, сопряженная .с поверхностью трубы, выпол нена ватой. При этом каналы.охлаждения расположе ны в армирующих элементах. Кроме того, боковые поверхности витков пружиньг выполнены с развитыми пове ХНОС1-ЯМИ, наирймер, в виде пазов и высту пов, расположеннь1Х в пазах. На фиг. i схек1атически изображена конструкция экрана, Продольное сечение; на фиг. 2 наясимное устройство с акси альной .пружшюй; на фиг. 3 - вариант экра на с развитыми боковыми поверхностями витков, продольное сечение; ра фиг. 4 экран с армирующими элементами, продол ное сечение; на фиг. 5 - экран с охлаждающими каналами, продольное сечение; на фиг. 6 - экран с каналами аркшрующрх элементах продольное сечение. Защитный экран сверхпроводящей обмот ки возбут сдения ротора электрической машины содержит трубчатый icapifac i из не-магшатного высокопрочного материала, внутри которого помещается труба 2 из высокоэлектропроводно1то материала, выпо ненная в виде jraoTHO сж;атых витков цили дрической пружины из полосы прямоуххэль го сечшиа, коаюрая армщюванв) пружинящим немагнитным материалом 3, наприме трубчаты.м и имеет каналы 4 для охлажде защитного экрана. Наличие развитых повер.хиостей боковых сторон витков (не по- кдааны), образующих трубу 2, способствует улу пиению TeriJiOBOiX) и электрического контакта. Для компенсации изменения длины электронроводящей трубы 2, обусловленного захопаживанием и отогревом ротора, в конструкциях, с охлажденном при помощи хладагента, проходящего в каналах 4 экрана, предусмотрено аксиальное нажимное устройство 5. Кроме того, для удержания трубы 2 в каркасе 1, в частности при взаимодействии вихревых токов с магнитным полем от воздействия сил, стремяатихся пррвернутьиразрушить тсааанк ютрубу 2, . поверхность каркаса, соприкасающаяся с поверхностью трубы 2, имеет щероховатость. При работе электрической мащины, в обмотке статора (не показан) возникают переменные магнитные поля, которые нарушают сверхпроводимость в обмотке возбуждения. В предлагаемой конструкции} при нагрузке, возникающие в трубе 2 защитного электротермического экрана вихревые токи экранируют переменные поля, препятствуя им достичь сверхпроводящую обмотку. Сановреме1шо, охлаждаемый хладагентом, циркулирующим по винтовым каналам 4, элекгроа-ермический экран защищает сверхпроводящую обмотку возбуждения ротора электрической машины от радиальных теп- яопригоков (не показаны), возникающихпри электрической машины и идуш.их от обмотки статора череэ зазор к ро- тору Бри коротком замыкании обмотки якоря на экран роторе действуст большой крутящий момент, в четыре-десять раз превышающий номинальный крутящий момент машины, стремящийся раерушкгь трубу 2 из высокоэлектропроводного материала и повернуть ее относительно каркаса 1, поэтому цилиндрическая поверхность каркаса i, соприка- с иощаяся с трубой 2 выполнена шероховатой, для лучшего сцепления между каркасом 1 и трубой 2, вьшолненной в виде цилиндрической плотно сжатой в осевом направлении, пружины (трубы 2), .диаметр которой при сжаткш увеличивается, чем обеспечивается необходимая .посадка и надежное сдегшение с каркасом .1. Кроме того, продольное армирование полос прямоствольного сечения немагнитным пружинящим материалом также способствует упрочнв1ию соединения между трубой каркаса 1 и высокоэлектропроводной трубой 2. Развитые боковые поверхности витков трубы 2 при

плотном сжатии обеспечи вают улучшение элекггрическогхэ и теплового контакта между витками в аксиальном направлении, чтс способствует лучшему-экранированию электромагнитных и тепловых потоков, а такж увеличивает мед;аническую прочность трубы 2 из высокоэлектропроводного материал

Выполнение сзаиштного экрана для сверхпроводящей обмотки возбуждения poi-opa электрической в ввде трубы иа ружного каркаса и закрепленной на внутреннем его диаметре трубы из высокоэлектропроводного материала, в виде сжатой цилиндрической nppJCHHMs знач1ягельно упрощает технологию изготовле шя экрана за счет того, что данная труба выполнена из армированных полос прямоугольного сечения, а необходимая посадка в каркасе с шероховатой цилиндрической поверхностью осуществляется сжатием , так как диаметр пружины при сжатии увеличивается, ча-о не требует обработки посадочньи. цилиндрическ1(Х. поверсностей и обеспечивает наделшое npoijHoe соединение каркаса с трубой на высокоэлектропроводного материала.

Армированием полосы витков трубы трубчатым немагнитным пружинящим материалом обеспечивает прочность трубы из вьюокоэлекгропроводного материала и осуществляется охлаждение экрана хладагентом, цщзкулируюишм по вгахтовылтрубчатым каналам.

Предлагаемая конструкдкя экрана может быть использована и дин двойного экрана сверхпроводящей обмотки возбуждения, т, е. как для наружного электромагнитного, так и для внутре1шего элестро термического.

/ S

Г

формула изобретения

1с Защитный экран сверхпроводящей обмотки возбужде{1ия роахэра электрической машины, содержащий трубчатый Kapica из немагнитного материала и трубу из зь сокоэпектропроводного материала, распело внутри каргсаса с плотным сопряж нием поверхностей и 1 1еющую каналы ох-лаждения, отличающийся те м, что, с целью упрощения технологии н повышения надеяшости, труба из высокоэлек тро11роводиого материала выпаинёна в виде плбтно сжатых витков цилга гфических. пру« жин, в которых расположены армирующие элементы из немагЕитнохх пружингоцего, , например, трубчатого матер1шла, и каналы охлаждения, а цщцшщэическая поверхность каркас.а, coпpiJi; eннaя с поверхностью трубы , выполнена шероховатой

2.Защет-ный экран по п. i, о т л и чающийся тем, что каналы охлаждения расположены в армирующих элементах,

3,За1йитный экран по Ш1. 1и2, о т-i л и ч а ю щ к и с я тем, что боковые гюверхностк витков пружины вьшоянены с разокты-чп поверхностями, напргплер,

в ваде пазов if выступов, расположенных 3 цазах.

Источники информации, прккатые во вниГДание при экспертизе 1. Патент США № 3956648 кл. 3iO.40, 1970.

. 2. ABTOpciioe свидетельство СССР по заявке й 1972945, кл. Н О2 К 9/197, 1973.

5