Ротор электрической машины

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)ю Н 02 К 3/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У (21) 4690722/07 (22) 10.05.89 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Ленинградское производственное злектромашиностроительное объединение

"Электросила" им. С.М.Кирова (72) Ю.Ф,Антонов, П.И.Чашник, В.П.Чернявский, В,И,Иогансен и И,А.Кади-Оглы (56) Авторское свидетельство СССР

N 304886, кл. Н 02 К 3/22. 1966.

Авторское свидетельство СССР

N -881938, кл. Н 02 К 3/22, 1967.

Изобретение относится к злектромашиностроению, в частности к конструкциям турбогенератора с применением непосредственного жидкостного (водяного) охлаждения обмоток возбуждения.

Известен 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 осуществлено от средней катушки и выполнено поочередным соединением больших и малых катушек в порядке удаления от средней катушки с выводами обмотки от первой и средней катушек. Недостатком конструкции (19) (11) з (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. является то, что нижние и верхние концы катушек выведены аксиально с одной стороны по отношению к большому зубу, т.е. уменьшено место для размещения гидравлических 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 лобовой части, и все проводники нижних кату-, шек смещены в зоне аксиального вылета лобовых частей на высоту одного изолированного проводника на стороне нижнего вывода, и верхние выводы верхних и средних катушек выведены за пределы лобовой части нв уровне расположения соответству- ющих проводников в пазу, 1781773

Схема позволяет осуществить параллельно жидкостное охлаждение каждой полукатушки самым экономичным спосо- . бом, Недостаток — невозможность осуществ- 5 ления дробного параллельного жидкостного охлаждения, что сказывается на эффективности охлаждения и надежности в целом электрической машины, в частности турбогенератора. : 10

Целью предполагаемого изобретения является повышей1е надежности электрической машины и улучшение охлаждения обмотки.

Поставленная цель достигается за счет 15 гого, что в роторе электрической машины, содержащем сердечник с пазами, обмотка каждого полюса охватывает большой зуб ротора и состоит из отдельных разделенных по высоте паза и концентрически намотан- 20 ных катушек с йараллельным жидкостным охлаждением и выводами, вынесенными за пределы лобовой обмотки, переходы от витка к витку размещены на тангенциальном участке лобовой части и все проводники 25 нижних катушек смещены в зоне аксиэльного вылета лобовых частей на высоту одного изолйровэнного проводника на стороне нижнего вывода, и верхние выводы верхних и средних катушек выведены за пределы 30 лобовой части на уровне расположения соответствующих проводников в пазу, новым является то, что все нижние выводы верхней и средней катушек выведены в своеМ кольцевом ряду в зоне большого зуба ротора, 35 катушки с гидравлически отдельными цепями охлаждения соединены электрически последовательно и поочередно по высоте паза, при этом выводы катушек каждого слоя "соединены с выводами катушек ниже- 40 лежащего слоя, переходы в верхних и средних катушках расположены непосредственно у своих верхних выводов, а часть верхких выводов верхней катушки в лобовой части смещена на одно пазовое 45 деление со смещением соответствующих выводов нижней катушки к большому зубу на одно пазовое деление при расстоянии между соседними выводами в лобовой части, равном:пазовому деленйю Ротора. 50

Заявлен йая" совокупностЬ и ризна ко в является новый и сообщает объекту новое свойство, заключаюЩееся в уменьшении длины цепи охлаждения, что в свою очередь дает повышение гидравлического давления. 55

Тем 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 (Кн), 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 катушек4,5(Кви Кс) в секторе большого зуба.

7, причем переход витков 8 в слое выполнен в непосредственной близости от верхнего вывода, а выводы нижних катушек 6 (K ), занимающих в нижнем слое в лобовой части в радиальном направлении высоту трех изолированных проводников, выполнены перекрещивающимися и выведены со стороны; противоположной размещению первого ипоследнего 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.

3а 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 перемычек9 (МП), соединяющих параллельно рядом

1781773 вом слое в секторе большого зуба, переход витков катушек 11 и 12 в 71обовой части осуществлен на тангенциальном участке, расположенном непосредственно у верхних 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 секторе большого зуба использовано было для радиального размещения межкатушечной перемычки 13 при соединении соответствующих выводов верхней 4 и нижней 5 катушек.

5 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, можно предложить следующее соотношение:

Й 2 2

У вЂ” У вЂ” +4 +zb +7п, р р р где z) — число пазовых делений ротора;

z2 — число обмотанных пазов, равное

22 = zf г2, где р — отношение числа обмотанных пазов к числу пазовых делений ротора

Ь вЂ” Число пазовых делений на один полюс для осуществления перехода в лобовой части

zb — число пазовых делений для размещения смещенных выводов обмотки в зону большого зуба р — число пар полюсов.

После преобразования получим, что

У2

10

25

35

45 нрй перемычке 4, На разрезе обозначены 50 расположение средних Кс и верхних катушек Кв.

На фиг,5 показан продольный разрез лобовой части по выводам ВС13, Вн13 и межкатушечному соединению 15. 55

На фиг.5 изображен отгиб 20 нижних . катушек 6 (Кн) на вылете лобовой катушки

К 1.

Для размещения нижних выводов верхних 4 и средних 5 катушек в своем кольцеразмещенные 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 В 15 верхней самой большой пятой К 5 катушки

4 электрически соединенный с аналогичной катушкой другого полюса, с помощью межполюсных перемычек 9 (МП).

Как видно из схемы поочередно Соединены выводы В>1 катушки КнЗ с выводом

В1 катушки К3, Н 2 — Н 2, В З, — НсЗ, В,4 — В 4 и т.д.... НС14 — Н 14, В 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 воэбуждения 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 Нн9 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.3 изображен продольный разрез лобовой части по выводам В812, Нн12 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 кольцом 19.

На фиг.4 представлен продольный разрез по выводам Н814, НС14 и межкатушеч1,5+

Для примера прием следующие исходные данные . р=1, 22 =40, z =5, 2ь=1.

Получим, что ф= 0,556, z) = 72, При работе электрической машины осуществляется дробное параллельное жидкостное охлаждение обмотки.

Технико-зкономическая эффективность заявляемого решения заключается в уменьшении длины цепи охлаждения, увеличении использования машины на 20%.

Формула изобретения

Ротор электрической маши ibl, содержащий 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 эа

1781773

Ъ

1 . пределы лобовой части обмотки, переходы от витка к витку размещены на тангенциальном участке лобовой части и все проводники нижних катушек смещены в зоне аксиального вылета лобовйх частей на вйсоту одного изолированного проводника на стороне нижнего вывода и верхние выводы верхнйх и средних катушек выведены за пределы -лобовой части на уровне расположения соответствующих и роводников в пазу, отличающийся тем, что, с целью йовышения надежности и улучше ния 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 сме10 щена на одно пазовое деление со смещением соответствующих выводов нижней катушки к большому зубу на одно пазовое деление при расстоянии между соседними выводами в лобовой части, рав15 ном пазовому делению ротора.

1781773

1781773

Рd2

Лс K 4 Kс9 KсР 1с1

Составитель Ю. Антонов

Техред М.Моргентал Корректор 3. Салко

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент" . У т атент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4279 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета и

Подписное тета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5