Ротор бесконтактной электрической машины Советский патент 1981 года по МПК H02K9/19 

(54) РОТОР БЕСКОНТАКТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

I

Изобретение относится к быстроходным электрическим машинам с жидкостным охлаждением.

Известна синхронная бесконактная электрическая машина, в которой на одном валу с индуктором основного генератора расположены возбудитель переменного . тока и враш,аюш,иеся выпрямители, выполненные в виде отдельного блока 1.

Недостатком такой конструкции является необходимость увеличения габаритов машины и, в случае интенсивного охлаждения, необходимость организаций специальной подачи хладагента отдельно на блок выпрямителей.

Известна также синхронная бесконтактная электрическая машина, в которой блок вращающихся выпрямителей размещен внутри ступицы якоря возбудителя. В этом устройстве ступица совмещает механические, электрические и тепловые функции, воспринимая центробежные нагрузки от закрепленных на ней выпрямителей, являясь общей точкой схемы соединений (при однополупериодном выпрямлении) и выполняя роль радиатора, на внутреннюю цилиндрическую поверхность которого подается жидкий хладагент, отводящий тепловые потери якоря возбудителя и выпрямителей и сбрасываемый затем на периферию центробежными силами 2.

При двухполупериодной мостовой схеме выпрямления применяют конструктивный вариант этого устройства с размещением выпрямителей внутри ступицы на самостоятельных изолированных радиаторах, дугообразные участки которых вместе с изоляционными промежутками составляют единую цилиндрическую поверхность, на которую

10 изнутри подается жидкий хладагент, отводит тепловые потери выпрямителей, а затем сбрасывает центробежными силами на ступицу и отводит потери якоря возбудителя 3. Однако известное устройство работоспо 5 собно лищь при подаче на поверхность теплообмена жидкого хладагента с ограниченным количественным расходом с последующей непрерывной экавуацией его на внутренней полости машины и не пригодно для использования в таких режимах работы,

20 когда внутренняя полость затоплена хладагентом полностью или частично, так как при вращении ротора в вязкой среде разрушаются выпрямители и все коммуникации

схемы их соединений, а также торцовые участки лобовых частей обмотки якоря возбудителя.

Кроме того, недостатком такого устройства является ограниченная возможность размещения выпрямителей в аксиальном положении невысоких прочностных характеристик выпрямителей, т. е. такое размещение допустимо лищь для тихоходных машин. Это обуславливает необходимость радиального размещения выпрямителей в быстроходных машинах, что увеличивает диаметральные габариты возбудителей.

Цель изобретения - повышение надежности электрической машины с жидкостным охлаждением путем защиты вращающихся выпрямителей, монтажных. проводов и обмоток от гидравлического воздействия хладагента без снижения интенсивности охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что зона размещения вращающихся выпрямителей и их коммуникаций внутри ступицы якоря возбудителя конструктивно отделена от зоны их теплообмена с хладагентом и защищена от гидравлического воздействия последнего, указанная ступица разделена торцовой стенкой на кольцевые полости, в одной из которых размещены радиаторы, а во второй, заполненной жестким изоляционным пеноматериалом, расположены элементы электрических соединений и выпрямители, соединенные с радиаторами через отверстия в стенке.

Для защиты лобовых частей обмотки якоря возбудителя использованы известные бандажи чашеообразной формы.

На чертеже показана конструкция устройства.

На валу 1 ротора мащины на цилиндри,ческой ступице 2 из теплопроводного металла расположен якорь 3 возбудителя с обмоткой. Внутренняя полость ступицы разделена на две части торцовой стенкой 4, Б которой выполнены сквозные отверстия 5. Во внутренней полости 6 ступицы по одну сторону разделительной торцовой стенки установлены и прикреплены к последней изоляционный цилиндр 7 и радиаторы 8 из металла с высокой элекро- и теплопроводностью (медь, алюминий и т. п.), выполненные в виде секторов кольца Г-образного сечения. Дугообразные участки радиаторов вместе с изоляционными промежутками составляют единую кольцевую поверхность 9. По другую сторону указанной стенки во внутренней полости 10 ступицы размещены в аксиальном положении вращающиеся выпрямители 11, корпуса которых расположены в отверстиях разделительной стенки ступицы прилегают к торцовым стенкам токоведущих радиаторов и прикреплены к ним своими резьбовыми штыревыми концами. Все монтажные провода 12, соединяющие выпрямители с обмоткой якоря возбудителя и радиаторы с обмоткой индуктора 13 генератора, размещены вместе с выпрямителями в закрыТОЙ полости 10, которая заполнена жестким изоляционным наполнителем, например пеноматериалом типа ПЭН.

Таким образом, внутри ступицы якоря возбудителя образованы две радиальные зоны: защищенная от внешнего воздействия зона монтажа выпрямителей со всеми схемными коммуникациями и зона теплообмена с жидким хладагентом.

На лобовых частях обмотки якоря возбудителя установлены бандажи 13 чащеобразной формы, сцентрированные по внешней поверхности ступицы и закрепленные на ней.

Кроме своего основного назначения - восприятия нагрузок от центробежных сил, здесь бандажи также выполняют функцию защиты лобовых частей от размывания жидким хладагентом.

В процессе работы машины в режиме дозированного расхода жидкого хладагента

последний подаётся струями из полого вала на радиаторы и, растекаясь слоем по их кольцевой поверхности, отводит тепловые потери выпрямителей, затем сливается на цилиндрическую консоль ступицы и отводит потери якоря возбудителя, после чего сбрасывается центробежными силами на периферийные тепловыделяющие узлы и эвакуируется из внутренней полости машины.

При работе мащины в режиме затопления ее внутренней полости ротор вращается

0 в жидкости, контактирующей с поверхностями теплообмена, но не оказывающей разрушающего гидравлического воздействия на закрытые бандажами лобовые части обмотки якоря и на выпрямители, расположенные в защищенной зоне.

5 В любом режиме работы машинУ выпрямители и их схемные коммуникации разгружены от деформирующего воздействия центробежных сил, так .как нагрузки воспринимаются наполнителем и передаются на ступицу, поэтому предлагаемое устройство не

° имеет ограничений для применения в быстроходных машинах при достижении наиболее компактных размеров выпрямительного блока с аксиальным размещением выпрямителей. Таким образом,, предлагаемое устройство

5 превосходит по надежности известные и позволяет применять полупроводникбвые приборы без ограничений по механическим нагрузкам, обусловленным высокой скоростью вращения ротора.

Формула изобретения

Ротор бесконтактной электрической машины, охлаждаемой жидким хладагентом, содержащий сердечник с обмоткой, лобовые части которой снабжены бандажами, выпрямители с элементами электрических соединений, радиаторы, на которых установлены выпрямители, и ступицу, разделенную перегородкой с закрепленными на ней .радиаторами и выпрямителями на две/полости, в одной из которых размещены выпрямители с элементами электрических соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при работе в режиме затопления, полость, в которой размещены выпрямители с элементами электрических соединений, заполнена жестким изоляционным материалом, например пеноматериалом, а в другой полости размещены радиаторы, и бандажи выполнены чашеобразными, жестко скрепленными со ступицей.

, X //АУ///////////6

У/////////////////////.

12

Хладагент Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Злочевский В. С. Системы электроснабжения пассажирских самолетов. М., «Машиностроение, 1971, с. 264. . 2.Авторское свидетельство СССР № 326681, кл. Н 02 К 9/20. 3.Науменко В. И. и Клочков О. Г. Авиа. ционные электрические машины с интенсив ным охлаждением. 1974, с. 68.