Патент на изобретение №2284626

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ГАЗОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к крупным электрическим машинам, например, к турбогенераторам. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в обеспечении гарантированного повышения эффективности охлаждения обмоток и сердечников статора и ротора крупной электрической машины. Указанный технический результат достигается тем, что в электрической машине с обмоткой ротора, охлаждаемой газом из воздушного зазора с помощью системы “заборник-дефлектор”, и с обмоткой статора, закрепленной в пазах сердечника статора составными по длине клиньями с выступами, выступающими в область воздушного зазора, последние устанавливаются в зоне расположения упомянутых заборников. Установка чередующихся по длине сердечника статора групп пазовых клиньев, выступающих в воздушный зазор и расположенных напротив заборников обмотки ротора, практически не ухудшая условий охлаждения ротора, даст ощутимый эффект в улучшении охлаждения обмоток и сердечников статора и ротора электрической машины путем устранения эффекта местного повышения давления перед выступающими клиньями статора в зоне расположения дефлекторов обмотки ротора. 2 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к крупным электрическим машинам, например, к турбогенераторам.

Известен электрические машины с газовым охлаждением, у которой для снижения нагрева активных частей ротора и статора в пазы обмотки статора устанавливались выступающие в воздушный зазор между ротором и статором пазовые клинья статора, так, чтобы при вращении ротора они затормаживали вращающийся поток газа и за счет тормозного эффекта интенсифицировали охлаждение ротора и статора [1]. Использование такой конструкции эффективно для улучшения охлаждения обособленных участков ротора и статора в конкретных вентиляционных каналах, но она мало пригодна для повышения эффективности охлаждения значимой части активных частей электрической машины.

Наиболее близким аналогом-прототипом изобретения является другая известная конструкция электрической машины с газовым охлаждением [2], в которой достигается комплексное снижение перегрева сердечника и обмоток статора и ротора также за счет использования тормозного эффекта, создаваемого выступающими в воздушный зазор между ротором и статором пазовыми клиньями статора, которые выполняются коробчатой формы с П-образным в плоскости продольной оси машины сечением, что позволяет им одновременно интенсифицировать охлаждение ротора и значительной части сердечника статора. Однако, хотя бы в части отсеков статора, там, где встречаются потоки охлаждающего газа от ротора и статора, а также в зонах выхода охлаждающего газа из вентиляционных каналов обмотки ротора, возможно даже ухудшение условий охлаждения активных частей электрической машины.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение – это обеспечить гарантированное повышение эффективности охлаждения обмоток и сердечников статора и ротора без образования местных застойных вентиляционных зон.

Указанная цель достигается тем, что в конструкции электрической машины с обмоткой ротора, охлаждаемой газом из воздушного зазора, с помощью системы ” заборник-дефлектор” и обмоткой статора, закрепленной в пазах составными по длине клиньями с выступами, выходящими в область воздушного зазора, последние устанавливаются в зоне расположения “заборников”.

На фиг.1 приведена электрическая машина с газовым охлаждением, содержащая ротор (1), на наружной поверхности которого расположены входные (2) и выходные (3) отверстия вентиляционных каналов обмотки (4), образующие на ней несколько чередующихся зон “заборников” (5) и “дефлекторов” (6), с вентиляторами (7) и статор (8) с корпусом (9) и сердечником (10), отделенным от ротора воздушным зазором (11) и разделенным в продольном направлении на пакеты (12) радиальными вентиляционными каналами (13) и чередующимися по длине машины отсеками (14), соединенными с зонами напора (15) и разряжения (16) вентиляторов и расположенными между корпусом и наружной поверхностью сердечника, вдоль внутренней цилиндрической части которого выполнены продольные пазы с обмоткой (17), закрепленной в них пазовыми клиньями (18), часть из которых выходит за пределы сердечника в воздушный зазор в виде выступов (19).

На фиг.2 приведен поперечный разрез по выступающим в воздушный зазор пазовым клиньям обмотки статора, выступы которых предпочтительно выполнять коробчатой формы с П-образным в плоскости продольной оси электрической машины сечением и днищем (20), завершающимся с одной стороны, по направлению вращения ротора электрической машины, радиальным козырьком (21). Стрелками обозначено направление движения газа.

Как показал опыт эксплуатации электрических машин с газовым охлаждением, в которых устанавливаются различные конструкции выступающих в воздушный зазор пазовых клиньев обмотки статора, при всей значительности получаемой интенсификации охлаждения обмоток и сердечника статора, им присущ существенный недостаток, связанный с появлением местных застойных вентиляционных участков, за счет образования зон повышенного давления по ходу вращения ротора перед выступающим клином и соответственно зоны пониженного давления после него. Особо значимо этот дефект проявляется при вытяжной или комбинированной системах вентиляции электрических машин в зонах расположения “дефлекторов” обмотки ротора, когда в воздушный зазор поступают встречно направленные потоки охлаждающего ротор и статор газа. В тоже время, как показывают расчеты, подтвержденные экспериментами, напорная характеристика системы “заборник-дефлектор” более чем на 90% определяется работой “заборников”. Поэтому установка чередующихся по длине сердечника групп пазовых клиньев статора, выступающих в воздушный зазор и расположенных напротив “заборников” обмотки ротора, практически не снижая условий охлаждения ротора, даст ощутимый эффект в улучшении охлаждения обмотки и сердечника электрической машины, за счет устранения эффекта местного повышения давления перед выступающими клиньями статора в зоне расположения дефлекторов обмотки ротора.

Источники информации

1. В.Ю.Аврух “Электрические машины с газовым охлаждением”. А.С. СССР № 550723 от 26.11.60 г.

2. В.Ю.Аврух, Л.А.Дугинов и др. “Электрические машины с газовым охлаждением”. А.С. СССР № 873337 от 16 02.78 г.

Формула изобретения

Электрическая машина с газовым охлаждением обмотки ротора и сердечника статора, содержащая вентиляторы, ротор, на наружной поверхности которого расположены входные и выходные отверстия вентиляционных каналов обмотки, образующие на ней несколько чередующихся зон заборников и дефлекторов обмотки ротора, а также статор с корпусом и сердечником, отделенным от ротора воздушным зазором и разделенным в продольном направлении на пакеты радиальными вентиляционными каналами, а также расположенными по длине электрической машины отсеками, которые соединены с зонами напора и/или разряжения вентиляторов и расположены между корпусом и наружной поверхностью сердечника, вдоль внутренней цилиндрической поверхности которого выполнены продольные пазы с обмоткой, закрепленной в них пазовыми клиньями, часть из которых выступает за пределы сердечника в воздушный зазор, отличающаяся тем, что выступающие в воздушный зазор упомянутые пазовые клинья статора установлены чередующимися группами в зонах расположения заборников ротора.

РИСУНКИ

QB4A – Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Аврух Владимир Юрьевич, Дугинов Леонид Александрович, Ростик Герман Владимирович, Ганюшкин Владимир Федорович

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество “ЦКБ Энергоремонт”

Договор № РД0027816 зарегистрирован 17.10.2007

Извещение опубликовано: 27.11.2007 БИ: 33/2007

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.05.2008

Извещение опубликовано: 10.06.2010 БИ: 16/2010