Ротор электрической машины с криогенным охлаждением

ОП ИСАНЫЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичвсиикРеспублии п 786806(51) М. Кл. Н 02 К 9/197 Н 01 1. 39/02 Роударотюлый комктвт СССР оо делам кэобретенкй н опрыткк(53) УДК 621,313. .713(088,8) Дата опубликования описания 07,12.82 ф. М. Бабенко, Б. И, Веркин, Н. С. Гриненко,В, И, Коробов, В. П, Лелюк, Е. И. Марьянини В. И. Михайлюк(72) Авторы изобретения физико-технический институт низких температур АН УССР(54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С КРИОГЕННЫМ ОХЛАЖДЕН(ЕМ 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин с криогенным охлаждением.Известны электрические машины с криогенным охлаждением, роторы кото 5 рых содержат внутренний немагнитный цилиндр с охлаждаемой обмоткой возбуж дейия и наружный теплоизолирующий экран, сопряженные с возможностью осевого перемещения друг относительно друга Г 1 3. Подвижное сопряжение внутреннего немагнитного цилиндра и наружного теплоизолирующего экрана необходимо для компенсации температурных деформаций, появляющихся при захолаживании ротора.Известна также электрическая ма- го шина с криогенным охлаждением, включающая ротор, содержащий внутренний1 У немагнитный цилиндр с закрепленной на нем обмоткой возбуждения и распо 2ложенный коаксиально ему наружныйтеплоизолирующий экран 2 3.Немагнитный цилиндр и наружныйэкран ротора со стороны привода жест -ко соединены с одной общей цапфойвала, а с другой стороны ротора наружный экран по подвижной посадкесоединен посредством центрирующихи передающих вращающий момент шпонок(штифтов) с немагнитным цилиндром,который в свою очередь жестко соединен с другой цапфой вала, Штифтырасположены по периметру подвижнойпосадки. Герметичность вакуумированной полости обеспечивается еакуумноплотным эластичным сильфоном,Такое соединение немагнитного цилиндра с теплоизолирующим экраном и цапфами вала ротора обеспечивает компенсацию взаимных осевых деформаций внутреннего цилиндра и наружного экрана возникающих за счет их различных рабочих температур, и дает10 15 20 25 ла 11,30 35 40 45т 50 55 378 воэможность передавать крутящий момент.Однако в известном устройстве упомянутое подвижное соединение не исключает воэможности появления зазора между сопрягаемыми элементами при рабочих температурах ротора. Как показывает расчеты, в рабочем режиме ротора температура наружного экрана может быть на 20-40 К выше комнатной, в то время как температура немагнитного цилиндра в месте его сопряжения с наружным экраном на 20-30 К ниже ее, Следовательно, перепад температуры между этими элементами ротора может достигать 40-70 К.Появление зазора лишает ротор жесткости и приводит к неуравновешенности сил инерции, что в конечном итоге вызывает дополнительные поперечные колебания ротора и повышает уровень вибраций. Повышение вибраций может нарушить рабочий режим работы машины, привести к расстройке, управления и регулирования, искажению показаний приборов, наконец, вызвать усиленный износ и поломку машины, т. е. существенно снизить эксплуатационную надежность.Уменьшение вибрации, вызываемой неуравновешенностью ротора, может быть достигнуто за счет снижения остаточной неуравновешенности, т.е. ликвидации любых конструктивных и технологических причин появления на роторе небаланса. Это означает, что в конструкции не должно быть нарушений осевой симметрии.Цель изобретения - обеспечение жесткости ротора в рабочем режиме.Поставленная цель достигается тем что в подвижном соединении немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана по крайней мере один из сопряженных элементов снабжен расклинивающим конусным элементом.При этом конусный элемент может быть выполнен упругим, размещен на теплоизолирующем экране и сопряжен с установленным на немагнитном цилиндре упорным кольцом. Конусный элемент может быть также размещен на немагнитном цилиндре и сопряжен с установленным на теплоизо пирующем экране упорным кольцом.Подвижное соединение теплоиэолиру ющего экрана и немагнитного цилиндра целесообразно дополнительно снабдить 68064 передающими момент элементами, например шпонками,Предложенное техническое решение позволяет, во-первых, обеспечить компенсацию взаимных осевых деформаций немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана в режиме захолажиьания ротора; во-вторых, произвести заклинивание упомянутого подвижного соединения в рабочем режиме ротора и тем . самым обеспечить необходимую жесткость ротора,На фиг. 1 представлен продольный разрез ротора со стороны подвижного соединения немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения узла А нафиг. 1. Машина имеет сверхпроводящую обмотку 1, внутренний немагнитный цилиндр 2, наружный теплоизолирующий экран 3, вакуумированную полость 4,сильфон 5, цапфу вала 6, шпонки 7, упорное кольцо 8, конусный элемент 9, стопорные кольца 1 О и опоры ваКонусный элемент 9 выполнен упругим и может быть установлен по прес- совой, посадке на немагнитном цилиндре 2 (фиг. 2) или на теплоизолирующем экране 3 (фиг, 3). Упорное кольцо 8 (фиг. 2 и 3) может быть установлено по прессовой посадке в теплоизолирующем экране 3 или на немагнитном цилиндре 2. Осевые перемещения конус- ного элемента и упорного кольца ограничены стопорными кольцами 10. При охлаждении ротора до рабочих температур конусный элемент 9(фиг. 2), установленный на немагнитном цилиндре 2, перемещается в сторону привода относительно упорного кольца 8 за счет температурных изменений размеров немагнитного цилиндра и теплоиэолирукщего экрана (для случая фиг. 3 перемещается упорное кольцо 8). Температурное сокращение немагнитного цилиндра при охлаждении обмотки возбуждения жидким гелием происходит при перепаде температур от 300 до 4 К. Поэтому принято, что перемещается конусный элемент (фиг. 2) или упорное кольцо (фиг. 3), закрепленные на немагнитном цилиндре.Перемещаясь друг относительно друга, упомянутые элементы в рабочем состоянии ротора заклинивают подвижное соединение немагнитного цилиндра и5 7868теплоизолирующего экрана и тем самымобеспечивают жесткость ротора, близкую к жесткости ротора с неподвижной,например с прессовой, посадкой,Таким образом, предложенное техническое решение при рабочих температурах ротора обеспечивает точностьцентровки теплоизолирующего экранаотносительно немагнитного цилиндраза счет упругих свойств конусного 1 Оэлемента, исключает зазор между этимиэлементами ротора, повышает жесткостьротора, снижает нарушение осевой симметрии ротора, что уменьшает поперечные колебания ротора, 15Предложенное техническое решениенайдет широкое применение в электрических машинах с криогенным охлаждением мощностью выше 40 ЧВт.Формула изобретения1. Ротор электрической машины с криогенным охлаждением, содержащий 25 внутренний немагнитный цилиндр со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и расположенный коаксиально ему теплоизолирующий экран, соединенные друг с другом на одном конце жестко, а на 30 другом - подвижно с уплотнением вакуумной полости между экраном и немагнитным цилиндром вакуумноплотным эластичным элементом, например сильфо ном, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 35 06 6что, с целью обеспечения жесткости врабочем режиме, в подвижном соединении немагнитного цилиндра и теплоизолирующего экрана по крайней мере одиниз сопряженных элементов снабжен расклинивающим конусным элементом.2. Ротор электрической машины пой, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что упомянутый конусный элемент выполнен упругим,3. Ротор электрической машины попп,1 и 2,. отличающийсятем, что конусный элемент размещенна немагнитном цилиндре и сопряженс установленным на теплоизолирующемэкране упорным кольцом,4. Ротор электрической машины попп, 1 и 2,. о т л и ч а ю щ и й с ятем, что конусный элемент размещенна теплоизолирующем экране и сопряжен с установленным на немагнитномцилиндре упорным кольцом,5. Ротор электрической машины пои. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что подвижное соединение теплоизолирующего экрана и немагнитного цилиндра дополнительно снабжено передающими момент элементами, напримершпонками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ю 3679920,кл. 310-10, 19722, Авторское свидетельство СССРМ 508870, кл. Н 02 К 9/16, 1973786806 ФиаЮ Составитель Л. КарцеваРедактор Е, Хейфиц Техред Ж. Кастелевич мчик ректор аказ 10620/9 Тираж 721 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д