Ротор электрической машины

Союз СоветскмкСоциалистически кРеспублик К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 2867006/24 еударстеелнмй кемлтет СССР ло делам лзебретел(53) УДК 621.313. .713 (088.8) 11.81. Бюлия описания ень 40.11.81 атермтий та опубликов урин туева и В. В. Б ауменко етен(71) Заявител титут электродинамики АН Украинско) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2 относит ашинам Изобретение ся к быстроходным электрическим м с жидкостным ох лаждением.Известны синхронные электрические машины с явнополюсным ротором, в которых жидкий хладагент подается струями из полого вала на лобовые части полюсных катушек обмотки возбуждения и, обтекая их по поверхности, отводит выделяемые в обмотки тепловые потери 11.Недостатком такого устройства является то, что в нем интенсивно охлаждается лишь внешняя поверхность лобовых частей полюсных катушек ротора, в то время как глубинные слои обмотки имеют значительные нагревы. Указанное обуславливает необходимость снижать величину допустимой плотности тока в обмотке, что, в свою очередь, приводит к увеличению габаритов машины,Наиболее близким к предлагаемому является ротор электрической машины, охлаждаемой жидким хладагентом, имеющий явнополюсный сердечник с обмотками, между слоями которых в лобовых частях расположены щелевые каналы для циркуляции хладагента, нижние обмоткодержатели, каждый из которых имеет внутреннюю цилинд.рическую открытую с торца полость, верхние обмоткодержатели, бандажные кольца и прорези, расположенные в упомянутых элементах крепления лобовых частей обмоток.В таком устройстве плошадь поверхностей теплообмена с хл ада гентом многократно увеличена за счет расщепления обмотки на слои, а нагрев внутренних слоев соответственно понижен, что позволяет повысить О плотность тока в обмотке и снизить габаритымашины при одновременном повышении ее КПД 121.Недостатком известного устройства является то, что оно работоспособно лишь при подаче в щелевые каналы расщепленных катушек жидкого хладагента с ограниченным количественным расходом с последующей непрерывной эвакуацией его из внутренней полости машины и не пригодно для использования в таких режимах работы, когда внутренняя полость затоплена хлад- агентом полностью или частично, так как при вращении быстроходного ротора в вязкой среде боковые поверхности лобовыхчастей полюсных катушек, работающие в данном случае как лопатки центробежного гидронасоса, разрушаются и теряют изоляционное покрытие, что приводит к межвитковому замыканию и выходу машины из строя.Цель изобретения -повышение надежности электрической машины с жидкостным охлаждением путем защиты поверхностей полюсных катушек от повреждений при вращении ротора в жидкой среде и повышение КПД путем снижения гидравлических потерь без снижения интенсивности охлаждения.Поставленная цель достигается тем, что на периферии в промежутках между полюсами сердечника расположены перегородки, выступающие с торцов за пределы сердечника, бандажные кольца установлены с охватом выступов перегородок и верхних обмоткодержателей и снабжены торцовыми стенками с центральным сообщающимся с упомянутой цилиндрической полостью отверстием, и сопряжены с торцами лобовых частей обмоток и нижних обмоткодержателей, а кольца выполнены с расположенными на периферии дренажными отверстиями, сообщающимися с промежутками между полюсами.. На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства.На валу 1 ротора расположен явнополюсный сердечник 2 с обмоткой возбуждения, многослойные катушки 3, которые закреплены на полюсах посредством У-образных клиньев 4, длина которых равна активной длине сердечника. Междуполюсное пространство закрыто сверху глухими пластинчатыми немагнитами (например, из титана) клиньями 5, боковые стороны которых расположены в пазах полюсных башмаков, а концы выступают с боков ротора за пределы сердечника. Лобовые части катушек выполнены расщепленными на слои с образованием плоских щелевых каналов 6 между ними. В нижних и верхних обмоткодержателях 7 и 8, прикрепленных к торцам сердечника, выполнены прорези 9 - 11 для прохода хладагента. Нижние обмоткодержатели образуют единую деталь с внутренней цилиндрической полостью 12 и наружной поверхностью в виде многогранника с количеством граней по числу полюсов.После совместной механической обработки наружных поверхностей 13 верхних обмоткодержателей и выступающих концов пластинчатых клиньев на образовавшиеся поверхности напрессованы цилиндрические бандажные кольца 14, снабженные прорезями 15 для прохода хладагента и торцовыми стенками 16 с центральными отверстиями, равными по диаметру цилиндрическим полостям в нижних обмоткодержателях. Указанные стенки бандажных колец прикреплены к нижним обмоткодержателям одним из известных способов, например винтами,закрывают лобовые части катушек с торцови изолированы посредством прокладок 17.В бандажных кольцах выполнены дренажные отверстия 18, расположенные в междуполюсных зонах.Таким образом, в собранном виде роторимеет форму цилиндрического тела без выступающих частей, хорошо приспособленнуюдля вращения в вязкой среде. Междуполвсные промежутки ротора представляют собойзакрытые со всех сторон продолговатыекамеры 19, сообщающиеся внутренней полостью машины через дренажные отверстияв бандажах.В процессе работы машины в режимедозированного расхода жидкого хладагента15 последний подается направленными струямииз полого вала через жиклеры 20 и затемпод действием центробежных сил движетсяпо щелевым каналам катушек, отводя тепловые потери обмотки возбуждения, послечего выбрасывается на периферию черезпрорези в верхних обмоткодержателях иохлаждает лобовые части обмотки 21 неподвижного якоря.При работе машины в режиме затопленияее внутренней полости движение хладагента25 в щелевых каналах и процесс охлажденияостаются такими же, но поступление хладагента в указанные щелевые каналы осуществляется с боков ротора через цилиндрические полости в нижних обмоткодержателях,Таким образом, в предлагаемом устрой.стве в обоих случаях достигается такая жеинтенсивность охлаждения, как в известном,Во время стоянки машины с затопленнойвнутренней полостью жидкий хладагент заполняет все пустоты внутри ротора, в томчисле и междуполюсные промежутки. Однако при раскручивании ротора. хладагентпод действием центробежных сил выбрасывается из этих камер через дренажные отверстия на лобовые части неподвижного40 якоря и в дальнейшем при вращении роторадвижущийся хладагент заполняет толькотракт, предназначенный для теплообмена,т. е. щелевые каналы в лобовых частяхкатушек ротора. При этом боковые поверхности полюсных катушек, в том числе их4 лобовых частей, не перемешивают жидкость,так как находятся внутри осушенных камер,поэтому в предлагаемом устройстве отсутствует нарушение целостности катушек и ихповерхностной изоляции, а гидравлическиепотери значительно ниже, чем при тех формах ротора, которые имеют место в известных устройствах.Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается новый эффект - повышениенадежности и КПД машины без сниженияу интенсивности охлаждения.Для упрощения изготовления бандажныхколец их торцовые стенки могут быть выполнены отъемными от цилиндрических не886153 Формула изобретения П 1 и 75 7 д Редактор Е. ДичинсЗаказ 10554/73ВНИИ кая Техред А. БойкасТираж 733ПИ Государственного комитеделам изобретений и открМосква, Ж - 35, РаушскаяП Патент, г. Ужгород, ул Корректор М. ШарошПодписноета СССРытийаб., д. 4/5Проектная, 4 113035,филиал П сущих частей. Прикрепление стенок при сборке ротора может быть осуществлено любым из известных способов. Ротор электрической машины, охлаждаемой жидким хладагентом, имеющий явнополюсный сердечник с обмотками, между слоями которых в лобовых частях расположены щелевые каналы для циркуляции хлад- агента, нижние обмоткодержатели, каждый из которых имеет внутреннюю цилиндрическую открытую с торца полость, верхние обмоткодержатели, бандажные кольца и прорези, расположенные в упомянутых элемен тах крепления лобовых частей обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД ротора путем снижения гидравлических потерь при работе в режиме затопления, на периферии в промежутках между полюсами сердечника расположены перегородки, выступающие с торцов за пределы сердечника, бандажные кольца установлены с охватом выступов перегородок и верхних обмоткодержателей и снабжены торцовыми стенками с центральным сообщающимся с упомянутой цилиндрической полостью отверстием, и сопряжены с торцами лобовых частей обмоток и нижних обмоткодержателей, а кольца выполнены с расположенными на периферии дренажными отверстиями, сообщающимися с промежутками между полюсами. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Юей 1 пд 11 ацз Епрпеег, и. 1, 1971, ч. 31.2. Науменко В. И, и Клочкова О. Г. Авиационные электрические машины с интенсивным охлаждением. 1977, с. 63.