Ротор электрической машины

(54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Сущность изобретения: обмотка каждого полюса ротора охватывает большой зуб и состоит из отдельных катушек (1), с параллельным жидкостным охлаждением, Верхние выводы катушек (4,5) расположены по разные стороны оси большого зуба (7), а нижние - в секторе большого зуба (7). Переход витков (8) выполнен вблизи от верхнего . вывода, Выводы нижних катушек (6) выполнены перекрывающимися. В качестве межполюсных соединений использованы перемычки (9). 5 ил..П.Черглы Изобретение относится к злектромашиностроению, в частности к конструкциям турбогенератора с применением непосредственного жидкостного (водяного) охлаждения обмоток возбуждения. лИзвестен ротор турбогенератора, обмотка которого с внутрипроводниковым жидкостным охлаждением выполнена из ряда концентрических катушек с намоткой одного, направления, соединенных электрически последовательно между собой, Выводы концов направлены аксиально за пределы лобовой части. Нижние концы катушек размещены в зоне вывода верхних концов, Выбор варианта выводов определяется в основном схемой и конструкцией междуполюсного соединения и токопроводов к контактным кольцам; Электрическое последовательное соединение катушек осу- л ществлено от средней катушки и выполнено в поочередным соединением больших и ма- в лых катушек в порядке удаления от средней н катушки с выводами обмотки от первой и ч средней катушек. Недостатком конструкции ние и верхние концы является то, чтокатушек выведеныны по отношениуменьшено место ических соединений За прототйп выбран ротор электрической машины, содержащий сердечник с па-зами. Обмотка каждого полюса охватывает большой зуб ротора и состоит из отдельных разделенных по высоте паза и концентрически намотанных катушек с параллельным жидкостным охлаждением и выводами, вынесенными за пределы лобовой части обмотки. Переходы от витка к витку размещены на тангенциальном участке лобовои часшек смеобовых чэнногоывода, иих катушасти на ующих про 1 н жних кату-,го вылетаизолироНИЖНЕГОих и сред лобовойответству-ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградское производственнтромашиностроительное объед(56) Авторское свидетельство СССР3 Ф 304886, кл. Н 02 К 3/22, 1966.Авторское свидетельство СССРМ 881938, кл. Н 02 К 3/22, 1967. ксиально с одной сторок большому зубу, т.е. для размещения гидравти и все проводники нище ы в зоне аксиальноастей на высоту одногопроводника на стороневерхние выводы верхнек выведены за предельровне расположения соводников в пазу,Схема позволяет осуществить параллельно жидкостное охлаждение каждойполукатушки самым экономичным спосо- .бом,Недостаток - невозможность осуществления дробного параллельного жидкостного охлаждения, что сказывается наэффективности охлаждения и надежности вцелом электрической машины, в частноститурбогенератора.: 10Целью предполагаемого изобретенияявляется повышей 1 е надежности электрической машины и улучшение охлажденияобмотки.Поставленная цель достигается за счет 15гого, что в роторе электрической машины,содержащем сердечник с пазами, обмоткакаждого полюса охватывает большой зубротора и состоит из отдельных разделенныхйо высоте паза и концентрически намотанных катушек с йараллельным жидкостнымохлаждением и выводами, вынесенными запределы лобовой обмотки, переходы от витка к витку размещены на тангенциальномучастке лобовой части и все проводники 25нижних катушек смещены в зоне аксиэльного вылета лобовых частей на высоту одногоизолированного проводника на стороненижнего вывода, и верхние выводы верхнихи средних катушек выведены за пределы 30лобовой части на уровне.расположения соответствующих проводников в пазу, новымявляется то, что все нижние выводы верхнейи средней катушек выведены в своеМ кольцевом ряду в зоне большого зуба ротора, 35катушки с гидравлически отдельными цепями охлаждения соединены электрически последовательно и поочередно по высотепаза, при этом выводы катушек каждогослоя "соединены с выводами катушек нижележащего слоя, переходы в верхних и средних катушках расположенынепосредственно у своих верхних выводов,а часть верхких выводов верхней катушки влобовой части смещена на одно пазовое 45деление со смещением соответствующихвыводов нижней катушки к большому зубуна одно пазовое деление при расстоянии между соседними выводами в лобовой части, равном:пазовому деленйю Ротора.50Заявлен йая" совокупностЬ и ризна ко вявляется новый и сообщает объекту новоесвойство, заключающееся в уменьшениидлины цепи охлаждения, что в свою очередьдает повышение гидравлическогодавления. 55Тем самым повышается эффективность охлаждения и надежность электрической машины, Тем самым констатируется существенность отличий, обоснованная наличием дополнительного эффекта, выраженного в улучшении охлаждения обмотки.На фиг.1 представлена схема охлаждения обмотки возбуждения одного полюса; на фиг.2 - вид с торца лобовой части; на фиг.3,4 5- продольные разрезы по выводам лобовой части.Ротор электрической машины имеет схему обмотки возбуждения условно представленную из пяти концентрически намотанных катушек 1 на полюс 2, каждая из которых уложена в два паза 3, симметрично расположенных относительно большого зуба ротора.Каждая катушка 1 подразделена по высрте на три кольцевых слоя меньших катушек(дробные катушки), в каждой из которых имеет по два витка - верхние катушки (К), средние катушки (Кс), нижние катушки (К), изображенные каждый слой в отдельности 4, 5, 6 соответственно. Каждая катушка в слое имеет свои верхние (В) и нижние (Н) выводы.. Концы (выводы) катушек 1 между слоями соединяются электрически последовательно, гидравлические концы катушек соединены параллельно, осуществляя жидкостное охлаждение каждой трети катуш- . ки.Верхние выводы катушек 4, 5 (Кв и Кс), занимающих в верхнем и среднем кольцевом слое в лобовой части в радиальном направлении высоту двух изолированных проводников, расположены по разные стороны от оси большого зуба 7 и выведены за торец лобовой части, как прямое продолжение проводников в пазу, а нижние выводы катушек 4,5(Кви Кс) всекторебольшогозуба.7, причем переход витков 8 в слое выполнен в непосредственной близости от верхнего вывода, а выводы нижних катушек 6(Кн), занимающих в нижнем слое в лобовой части в радиальном направлении высоту трех изолированных проводников, выполнены перекрещивающимися и выведены со стороны; противоположной размещению первого и последнего проводников в пазу, при этом направление намотки витков катушек 4, 5, 6 (К, Кс, Кн) чередуются, если за начало считать одноименные выводы верхние или нижние.За начало электрической схемы можно принять любой вывод лобового слоя катушек, место начала однозначно определит место конца электрической схемы.По технологическим причинам для предложенной схемы обмотки возбуждения удобно использовать межполюсное соеди- .нение состоящее из двух гибких перемычек (МП), соединяющих параллельно рядомразмещенные крайние витки внешних катушек обоих полюсов.Предложенная схема выполнена следующим образом,Начало электрической схемы - нижний вывод НнО нижней средней третьей КнЗ катушки 6, присоединяемый к контактному кольцу 10 (Кк), конец - верхний вывод Вв 15, верхней самой большой пятой Кв 5 катушки 4 электрически соединенный с аналогичной катушкой другого полюса, с помощью межполюсных перемычек 9 (МП).Как видно из схемы поочередно Соединены выводы Вн 1 катушки КнЗ с выводом Вс 1 катушки КсЗ Нс 2 Нв 2 ВвЗ - НсЗ, Вн 4 Вс 4 и т.д" Нс 14 Нв 14, Вв 15 соединен с выводами второго полюса перемычками 9 (МП).Конструктивное расположение выводов катушек, а также переходов 11 в верхних катушках и переходов 12 в средних катушках и межкатушечных перемычек 13, 14 15 изображены на фиг.2.В принятой схеме обмотки возбуждения шаг по выводам равен шагу по пазам ротора. В соответствии с принятой нумерацией выводов и расположения начала и конца электрической схемы и с целью упрощения технологии вывод Нн 9 расположен в радиальной плоскости вывода В 9 и соединен радиальной межкатушечной перемычкой 13. Последующие нижние выводы нижней катушки 6 расположены со смещением на пазовое деление ротора. Верхние выводы В 6 и В 12 по выходу из паза смещены к оси большого зуба полюса на одно пазовое деление и расположены в соответствующей радиальной плоскости нижних выводов нижней катушки,На фиг.З изображен продольный разрез лобовой части по выводам В 12, Нн 12 и межкатушечной перемычке 13. Верхние 4 (К) и нижние катушки 6 (Кн) изолированы от средних катушек 5 изоляцией 16 и 17, Позицией 18 обозначен ротор, обмотка возбуждения которого укреплена бандажным кольдольный раз- межкатушече обозначены верхних катуло ка Кн 1. Для разме них 4 и средниния нижних выводов векатушек в своем коль На фиг.4 представлен прорез по выводам Нв 14, НС 14 иной перемычке 4, На разрезрасположение средних К ишек Кв.На фиг,5 показан продольный разрезбовой части по выводам Вс 13, Вн 13 и межтушечному соединению 15,На фиг.5 изображен отгиб 20 нижних . катушек 6 (Кн) на вылете лобовой катушкивом слое в секторе большого зуба, переход витков катушек 11 и 12 в лобовой части осуществлен на тангенциальном участке, расположенном непосредственно у верхних 5 выводов верхних 4 и средних 5 катушек обмотки возбуждения. Переходы 11 и 12 в лобовой части занимают тангенциально по 2,5 пазовых деления при числе витков катушки, равном двум. Одно пазовое деление в сек торе большого зуба использовано было для радиального размещения межкатушечной перемычки 13 при соединении соответству- . ющих выводов верхней 4 и нижней 5 катушек, 15 Таким образом, так как число нижних выводов верхней 4 и средней 5 катушек равно числу катушек на полюс, то для их размещения в секторе большого зуба при шаге по выводам, равном шагу по пазам ротора, 20 можно предложить следующее соотношение:72 72 72 У -- У - +4 +7 Ь +7 п,р р р 25 где 721 - число пазовых делений ротора;72 - число обмотанных пазов, равное 72 =72 У 2, где- отношение числа обмотанных пазов к числу пазовых делений ротора 30 7 п - Число пазовых делений на один полюс для осуществления перехода в лобовой части7 ь - число пазовых делений для размещения смещенных выводов обмотки в зону 35 большого зуба р - число пар полюсов, После преобразования получим, что "г 21 401,5+Для примера прием следующие исходные данные. р=1, 7 =40, 7 п =5, 7 ь=1. 45 Получим, что ф= 0,556, 7 = 72,При работе электрической машины осуществляется дробное параллельное жидкостное охлаждение обмотки.Технико-зкономическая эффективность 50 заявляемого решения заключается в уменьшении длины цепи охлаждения, увеличении использования машины на 20%, Формула изобретения Ротор электрической машины, содержа щий сердечник с пазами, обмотка каждого полюса охватывает большой зуб ротора и состоит из отдельных разделенных по высоте паза и концентрически намотанных катушек с параллельным жидкостным охлаждением и выводами, вынесенными за. пределы лобовой части обмотки, переходы от витка к витку размещены на тангенциальном участке лобовойчасти и все проводники нижнихкатушек смещены в зоне аксиального вылета лобовйх частей на вйсоту одного изолированного проводника на стороне нижнего вывода и верхние выводы верхнйхи средних катушек выведены за пределы .лобовой части на "уровне расположения соответствующих. проводников в пазу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью йовцшения надежности и улучшения охлаждения, все нижние выводы верхней и средней катушек выведены в своем кольцевом ряду в зоне большого зуба ротора, катушки с гидравлически отдельными цепями охлаждения соединены электрически последовательно и поочередно по высоте паза, при этом выводы катушек каждого 5 слоя соединены с выводами катушек нижележащего слоя, переходы в верхних и средних катушках расположены непосредственно у своих верхних выводов, а часть верхних выводов верхней катушки в лобовой части сме щена на одно пазовое деление сосмещением соответствующих выводов нижней катушки к большому зубу на одно пазовое деление при расстоянии между соседними выводами в лобовой части, рав ном пазовому делению ротора.1781773и Ю К;4 ФсЯ ХеРИ ВРи,5Составитель Ю. Антоноведактор С. Кулакова Техред М.Моргентал К орректор 3. Са Заказ 4279 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета иПодписноетета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "П т ", Ут атент, г, Ужгород, ул.Гагарина