Статор криогенной электрической машины Советский патент 1981 года по МПК H02K1/20 H02K55/02 

(54) СТАТОР КРИОГЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНБ1

I

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть применено при конструировании мощных турбогенераторов со сверхпроводящей обмоткой возбуждения.

Известна конструкция статора турбогенератора со стержневой обмоткой, расположенной в пазах ферромагнитного сердечника 1.

Известен также беспазовый статор электрической машины, содержащий цилиндрический элемент, несущий стержневую обмотку 2.

Известна конструкция статора турбогенератора большой мощности, в серде 1нике которого выполнены аксиальные каналы, по которым циркулирует охлаждающая жидкость 3.

Такая конструкция обеспечивает наиболее эффективное охлаждение сердечника статора, поэтому применение аналогичных конструкций целесообразно в криотурбогенераторах.

Наиболее близким к предлагаемому является статор криотурбогенератора, имеющий корпус, обмотку и расположенное между ними ярмо, сердечник (экран) для защиты внешней среды от действия магнитных по2

лей. Этот сердечник (экран) может выполняться щихтованным из электротехнической стали с аксиальными каналами для хладагента и может иметь зубчатую или беззубчатую конструкцию 4.

Наличие ферромагнитного сердечника (экрана) значительно увеличивает вес и габариты турбогенератора, а высокий уровень потерь в ферромагнитном экране создает большие трудности при его охлаждении.

Цель изобретения - уменьшения веса

10 генератора, упрощение конструкции и технологии изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации статора криотурбогенератора и повышения эффективности охлаждения ферромагнитного экрана (сердечника).

15

Указанная цель достигается тем, что ярмо имеет заполненную непроводящей ферромагнитной жидкостью камеру, ограниченную корпусом, выполненным с аксиальными ребрами.

Ярмо может иметь шихтованную часть,

20 на наружной поверхности которой расположена упомянутая камера, а на внутренней - закреплена обмотка.

При этом, статор снабжен ограничивающим своей наружной поверхностью упомянутую камеру электроизоляционным цилиндром, в котором монолитно закреплена обмотка.

На фиг. 1 представлен статор, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 и 4 - статор, в котором ярмо имеет шихтованную часть, на наружной поверхности которой расположена камера, а на внутренней - закреплена обмотка, соответственно продольный и поперечный разрезы; на фиг. 5 и 6 - статор в варианте с электроизоляционным цилиндром, продольный и поперечный разрезы.

Статор содержит корпус 1 с аксиальными ребрами 2, к которому посредством элементов упругой подвески 3 подвешен шихтованный стальной сердечник 4 с зубцами. В пазах размеш,ены проводники обмотки 5 статора. Цилиндрическая полость камеры 6 между корпусом и наружной поверхностью сердечника заполнена непроводяш.ей ферромагнитной жидкостью. Для .подвода и отвода жидкости служат патрубки 7. Ротор 8 турбогенератора имеет сверхпроводящую обмотку возбуждения.

По второму варианту исполнения статора криотурбогёнератора ярмо имеет беззубцовый сердечник 9, на наружной поверхности которого расположена камера, заполненная ферромагнитной жидкостью, а на внутренней - стержни обмотки 5 статора, закрепленные в каркасе из стеклоэпоксидных материалов.

В третьем варианте исполнения, статора в торцовых шитах 10 закреплен цилиндр 11. Обмотка статора 5 выполнена без отгиба лобовых частей и представляет собой вместе с цилиндром 11 монолитную конструкцию. Во всех трех вариантах в полости камеры расположены аксиальные ребра 2 корпуса, предотвращающие закручивание жидкости магнитным полем.

Каждый из вариантов конструктивног/о исполнения статора целесообразен в соответствии с требованиями, которые могут быть предъявлены к статору криотурбогёнератора.

Б первом варианте возможно осуществления надежного крепления обмотки статора преимущественно в турбогенераторах с невысокой магнитной индукцией в зазоре, так как происходит насыщение зубцового слоя.

Второй вариант целесообразен в случае высоких индукций в зазоре, но при этом возникают определенные трудности с креплением обмотки.

Третий вариант целесообразен в случае, если индукция в зазоре невелика и нет необходимости вводить шихтованный участок сердечника, а размеры мащины позволяют выполнить обмотку статора без отгиба лобовых частей.

Устройство работает следующим образом.

Создаваемый сверхпроводящей обмоткой возбуждения, которая расположена на роторе, магнитный поток проходит через воздушный зазор (в первом варианте и через зубцы сердечника) и замыкается по обеим частям ярма - ферромагнитного и жидкостного или только жидкостного (в третьем варианте). Магнитный поток распределяется

пропорционально сечению этих частей ярма. При вращении ротора в проводниках обмотки статора индуктируется ЭДС, весь процесс генерирования электроэнергии подчиняется известным закономерностям. Ферромагнитная непроводящая жидкость, например в керосине, обладает магнитной проницаемостью во много раз большей чем проницаемость воздуха, поэтому использование жидкостного ярма эквивалентно использованию стального, но сильно насыщенного сердечника. То обстоятельство, что ферромагнитная жидкость может иметь еще более низкую магнитную проницаемость, чем сильно насыщенная сталь, при сверхпроводящей обмотке возбуждения, не имеет существенного значения, так как и в этом слу5 чае обеспечивается необходимая локализация магнитного потока в пределах экрана. Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения.

Уменьшение веса генератора достигается за счет снижения веса экрана в целом, по скольку ферромагнитная жидкость имеет удельный вес 1,3-1,8 г/см вместо 7,8 г/см для стального экрана, а также за счет снижения габаритов статора криотурбогёнератора при размещении элементов упругой подвески шихтованной части экрана непосредственно в объеме ферромагнитной жидкости.

Упрощение конструкции, технологии изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации определяется следующим:-в

0 ходе изготовления, транспортировки и монтажа вес генератора дополнительно снижается при отсутствии феромагнитной жидкости в полости статора, что существенно упрощает все указанные процессы; имеется возможность отказаться от непосредственного охлаждения сердечника статора, так как ферромагнитная жидкость циркулирует по замкнутому контуру с внешним охлаждением в случае использования третьего варианта без шихтованного сердечника, исключается

0 технологически сложный элемент - сердечник и существенно упрощается процесс изготовления и сборки статора.

Формула изобретения

между ними ярмо, отличающийся т&м, что, с целью упрощения конструкции, технологии изготовления и транспортировки, ярмо имеет заполненную непроводящей ферромагнитной жидкостью камеру, ограниченную корпусом, выполненным с аксиальными ребрами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

фиг.Ч

f .:S

W

11

.,.,S 4y yyVsXX C

. фиг.5