Полюс ротора синхронной электрической машины

,ьВЦВ.".Кб Й снин ут компе38 Й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Производственное объединенУралэлектротяжмаш" им. В.И. Ли Московский авиационный инстиим. Серго ОрджоникиДзе(54)(57) ПОЛЮС РОТОРА СИНХРОННЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащ ЗС 50 Н 02 К 1/32 Н 02 К 9/08 сердечник, катушку возбуждения с изоляцией между витками, имеющими обращенные к сердечнику ребра, причеммежду сердечником и катушкой выполнены вентиляционные каналы для прохождения охлаждающего газа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения габаритов электрическоймашины путем улучшения охлаждениякатушки возбуждения и увеличения токовой нагрузки обмотки, ребра имеютполукруглую Форму с плавным переходом к плоскости витков, высоту, равную 0,05-0, 12 ширины вентиляционногоканала и расстояние между ребрами в10-15 раз превышающее их высоту.Изобретение относится к электротехнике, а именно к крупным синхронным явнополюсным электрическим машинам, и может быть использовано в электротехнической промышленности.Известен полюс ротора, содержащий сердечник, катушку обмотки возбуждейия, выполненную из шинной меди, наМатываемой на узкое ребро, насаженную на сердечник полюса, причем катушка 10 имеет ширину, большую ширину сердечника полюса, образуя с обеих сторон сердечника внутренние вентиляционные каналы. К указанным каналам каждой катушки охлаждающий газ поступает 15 иэ радиальных каналов остова ротора и затем через отверстия в полюсном башмаке вьгходит в воздушный зазор 1 11,Однако охлаждение катушеМ полюсов в укаэанной конструкции недоста О точно иэ-за малой площади поверхности, омываемой охлаждающим газом.Наиболее близким к изобретению является полюс ротора синхронной электрической машины, содержащий сер дечник, катушку возбуждения с изоляцией между витками, имеющими обращен-. ные к сердечнику ребра и вентиляционные каналы между сердечником и катушкой для прохождения охлаждающего 36 газа 21.Однако такое исполнение полюса и охлаждения катушек имеет ограниченные возможности для уменьшения габа ритов злектрической машины. В этом случае при увеличении токовои нагрузки требуется увеличивать поверхность теплообмена, что приводит к увеличению размеров катушеквозбуждения. Кроме того, наличие ребер на внутренней стороне катушек значительно увеличивает аэродинамическое сопротив-. ление потоку газа в вентиляционном канале.45Цель изобретения - уменьшение габа = ритов электрической машины путем улучшения охлаждения катушек возбуждения .и увеличения токовой нагрузки обмотки.БГ Указанная цель достигается тем, что в полюса ротора синхронной электрической машины, ссодержащем сердечник, катушку возбуждения с изоляцией между витками имеющими обращенные к сердечнику ребра, причем между сер дечником л катушкой выполнены вентиляционные каналы дпя прохождения охлаждающего газа, ребра имеют полукруглую форму с плавным переходом к плоскости витков, высоту, равную 0,05-0, 12 ширины вентиляционного канала, и расстояние между ребрами в 10-15 раз превышающее их высоту,На фиг. 1 показан полюс ротора синхронной электрической машины, общий вид на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг, 3 - узел 1 на фиг. 1.Полюс синхронной явнополюсной электрической машины содержит сердечник 1 полюса, изолированный при помощи твердопрессованной изоляции 2, на котором установлена катушка 3 обмотки возбуждения, Между катушкой 3 и сердечником 1 полюса выполнены вентиляционные каналы 4, охватывающие сеодечник полюса, а в полюсных башмаках 5 отверстия 6, предназначенные для охлаждения внутренней боковой поверхности катушки 3. Каналы 4 разделены изоляционными прокладками 7, например, стеклотекстолитовыми, образующими отцельные камеры 8, обеспечивающими равномерное распределение охлаждающего газа по длине сердечника, а также надежное крепление катушки на сердечнике полюса. Распределение прокладок по длине полюса выполняется таким, чтобы они совпадали с распорками, установленными на роторе между внешними сторонами смежных катушек, для предохранения от поперечного сдвига витков от тангенциальной составляющей центробежной силы катушки, Прокладки 7 могут выполняться из двух частей - клиновыми, при этом на поверхности, прилегающей к катушке, выполнены пазы против выступов витков. Катушка выполняется из шинной меди сваркой витков 9 встык фиг. 2), Витки 9 катушки изолируются друг от друга стеклотекстолитовыми прокладками 10 или двумя слоями стеклоткани, пропитанной эпоксиднофенольным лаком. Для придания монолитной формы катушока запекается при 150-1 бО С и заданном давлении, Катушка изолируется от полюсного башмака и остова ротора стеклотекстолитовыми шайбами 11, установленными сверху и снизу катушки, или путем изолирования верхнего и нижнего витков катушки термореактивной изоляцией.Особенностью предлагаемого полюса, отличающей его от известного явля 1101970ется наличие на внутренних сторонах витков 9 катушки в продольном направлении обращенных к сердечнику полюса ребер, выполненных в виде выступов 12,полукруглой формы. Они выполняются с равномерным чередованием через п витков, где 1 4 и 4 4, таким образом, расстояние между серединой соседних выступов 1 в 10-15 раз больше ширины Ь выступа витка, которая принимается равной 0,05-0,2 ширины вентиляционного канала а Сечение меди витка практически не увеличивается. При этом. форма вентиляционного канала между катушкой и сердечником полюса получается переменного сечения, где обычная ширина канала, полученная на основании вентиляционного расчета, чередуется с местными сужениями канала. Выступы 12 выполняются с радиусом кривизны, не менее величины выступа витка Ь и плавным переходом к боковой плоскости витка, выбираемым по технологическим соображениям.Коэффициент увеличения теплоотдачи с нагретой внутренней поверхности катушки к охлаждающему газу зависит от принятых размеров: величины выступа витков и шага между ними, которые определяются расчетным путем и на основании экспериментальных данных.Меньшие размеры выступа витков и шага между ними, выраженные по отношению к ширине вентиляционного канала, принимаются в тех случаях, когда средняя скорость газа в канале по вентиляционному расчету превышает 20-25 м/с.Размеры выступа витка 0,1-0,12 ширины канала и с большим шагом между ними принимаются для средней скоростигаза в пределах 15-20 и/с, при этомпроцесс турбулизации потока пристенного слоя газа повышается при небольшом росте аэродинамического сопротивления, благодаря чему общин расходгаза через полюс практически не уменьшается. Окончательные величины принимаются на основании конструктивных 1 Опроработок нескольких вариантов иэкспериментальных данных.Вентиляция полюса и охлаждение катушки при работе машины осуществляются за счет напора, создаваемого радиальными каналами остова и вентиляционными каналами полюсов при вращении ротора. Ноток охлаждающего газа,пройдя по радиальным каналам остова,поступает в вентиляционные каналы 20между катушкой и полюсом и при последовательном пересечении выступовчасти витков катушки образует в этихзонах устойчивые вихри газа у охлаждаемой поверхности. Возникающая приэтом интенсивная турбулизация газового потока у охлаждаемой поверхностиобеспечивает эффективную теплоотдачуот катушки к газу и ее охлаждение. ЗО Указанная конструкция полюса рото"ра синхронной машины позволяет существенно повысить токовую нагрузкуобмотки возбуждения ротора без увеличения высоты полюсов и добавления 35 витков и массы меди катушек возбуждения и тем самым уменьшить активныеразмеры и общую массу машины, имеющейэффективное охлаждение обмотки статора, например водяное. При этом улуч О шаются технические и эксплуатационные характеристики машины.1101970 Составитель А.Воинов Техред Н.Надь тор О Билак Редактор О.Буг Тираж 667 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская