Система вентиляции ротора электрической машины

Изобретение относится к области электротехники и касается вентиляции лобовых частей обмотки ротора крупной электрической машины, в частности турбогенератора с воздушным охлаждением. Согласно изобретению ротор содержит оболочку (1), охватывающую вал (2) с образованием пространства (3) для подачи охлаждающего потока в ротор. Между катушками (4) в лобовой части обмотки размещены продольные распорки (5) с U-образными вентиляционными каналами (6) для охлаждения катушек (4). В пространстве (7) между оболочкой (1) и нижними витками катушек (4) лобовой части обмотки напротив зубцов (8) ротора установлены продольные перегородки (9) с шагом в одно пазовое деление ротора. Перегородки (9) разделяют пространство (7) на зоны впуска (10) охлаждающего потока в вентиляционные каналы (6) и зоны выпуска (11) охлаждающего потока из вентиляционных каналов (6). В зонах впуска (10) в оболочке (1) выполнены радиальные каналы (12) с шагом в два пазовых деления ротора. Технический результат, достигаемый настоящим изобретение, состоит в увеличении мощности электрической машины за счет увеличения плотности тока в обмотке ротора благодаря повышению эффективности охлаждения лобовой части обмотки ротора. 2 ил.

 

Техническое решение относится к области электромашиностроения и касается вентиляции лобовых частей обмотки ротора крупной электрической машины, в частности турбогенератора с воздушным охлаждением.

В роторе электрической машины [1] охлаждающий поток проходит вдоль вала в пространство под цилиндрической оболочкой, и через радиальные каналы оболочки, выполненные в области перегиба катушек, поступает в лобовую часть обмотки. Установленные между катушками радиальные распорки образуют протяженные зигзагообразные вентиляционные каналы вдоль боковых поверхностей катушек.

За прототип принята система вентиляции ротора электрической машины [2] с размещенными под лобовыми частями катушками обмотки и охватывающей вал оболочкой. Через пространство между оболочкой и валом охлаждающий поток поступает в пазовую часть ротора, через пространство над оболочкой - к лобовым частям обмотки ротора. Между боковыми поверхностями соседних катушек установлены радиальные распорки. В пространстве между оболочкой и нижними витками катушек с помощью продольных перегородок организованы зоны впуска и выпуска охлаждающего потока, сообщающиеся с протяженными вентиляционными каналами, выполненными в проводниках обмотки. Отвод охлаждающего потока от лобовых частей обмотки осуществлен в сторону бочки ротора.

Общим недостатком известных систем вентиляции ротора является то, что охлаждающий поток проходит вдоль катушек лобовых частей обмотки по длинным вентиляционным каналам малого сечения. Такие каналы обладают большим аэродинамическим сопротивлением и невысокой пропускной способностью. В этой связи известные системы вентиляции ротора оказываются неэффективны в применении к машинам большой мощности.

Задачей заявляемого решения является повышение эффективности охлаждения лобовой части обмотки ротора.

Технический результат заключается в увеличении единичной мощности электрической машины.

Поставленная задача решается тем, что в известной системе вентиляции ротора электрической машины, содержащей размещенную под лобовыми частями катушек обмотки оболочку, пространство между оболочкой и валом для подачи охлаждающего потока в ротор, радиальные распорки между боковыми поверхностями соседних катушек, вентиляционные каналы для охлаждения лобовых частей катушек, пространство между оболочкой и нижними витками лобовых частей катушек, разделенное установленными в нем продольными перегородками на зоны впуска охлаждающего потока в вентиляционные каналы и зоны выпуска охлаждающего потока из вентиляционных каналов, упомянутые продольные перегородки установлены напротив зубцов ротора с шагом в одно пазовое деление ротора, в оболочке в зонах впуска охлаждающего потока в вентиляционные каналы выполнены радиальные каналы с шагом в два пазовых деления ротора, при этом вентиляционные каналы выполнены в радиальных распорках и имеют U-образную форму.

Из уровня техники не выявлено:

- размещение продольных перегородок напротив зубцов ротора с шагом в одно пазовое деление ротора;

- выполнение радиальных каналов в оболочке с шагом в два пазовых деления ротора.

Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен фрагмент поперечного сечения лобовой части ротора электрической машины, на фигуре 2 - вариант размещения продольных перегородок.

Ротор электрической машины, например турбогенератора, содержит оболочку 1 (см. фиг.1), охватывающую вал 2 с образованием пространства 3 для подачи охлаждающего потока в ротор. Между катушками 4 в лобовой части обмотки размещены продольные распорки 5 с U-образными вентиляционными каналами 6 для охлаждения катушек 4. В пространстве 7 между оболочкой 1 и нижними витками катушек 4 лобовой части обмотки напротив зубцов 8 ротора (фиг.2) установлены продольные перегородки 9 с шагом в одно пазовое деление ротора (τ). Перегородки 9 разделяют пространство 7 на зоны впуска 10 охлаждающего потока в вентиляционные каналы 6 и зоны выпуска 11 охлаждающего потока из вентиляционных каналов 6. В зонах впуска 10 в оболочке 1 выполнены радиальные каналы 12 с шагом в два пазовых деления ротора (2τ). Перегородки 9 могут быть размещены на оболочке 1 вдоль всей области установки распорок 5 до кольцевой перегородки 13. На чертежах движение охлаждающего потока обозначено стрелками.

Охлаждающий поток проходит в ротор под оболочкой 1 вдоль вала 2, часть его поступает на охлаждение лобовых частей катушек. Через радиальные каналы 12 в оболочке 1 поток попадает в зоны впуска 10, проходит по вентиляционным каналам 6, охлаждая лобовые части катушек, и выходит в зоны выпуска 11. Короткие U-образные каналы 6 обладают сравнительно небольшим аэродинамическим сопротивлением и повышенной пропускной способностью. Через них проходит больший охлаждающий поток, и эффективность охлаждения ротора электрической машины увеличивается. Выход потока из зон выпуска 11 может быть организован как в сторону торцевого закрытия лобовых частей катушки (например, установкой перегородки 13), так и в сторону пазовой части ротора.

Технические преимущества заявленной системы вентиляции заключаются в возможности повышения плотности тока в обмотке и, соответственно, увеличения мощности машины.

Источники информации

1. Патент DE 3700508, фирма Siemens, H02K 9/12, приоритет 09.01.1987, опубликован 21.07.1988.

2. Патент US 3005119, фирма General Electric, H02K, приоритет 05.08.1960, опубликован 17.10.1961.

3. Патент DE 1613196, H02K, приоритет от 23.01.1967, опубликован 21.01.1971.

4. Патент DE 4021861, фирма Siemens, H02K 9/00, приоритет от 09.07.1990, опубликован 16.01.1992.

5. Патент EP 1841042, фирма Hitachi, H02K 3/24, H02K 3/51, приоритет 27.03.2006, опубликован 03.10.2007.

6. Патент EP 1171938, фирма General Electric, H02K 1/32, приоритет 09.02.2000, опубликован 16.08.2001.

7. Патент EP 160887, фирма Kraftwerk Union AG - Siemens, H02K 9/12, приоритет 08.05.1984, опубликован 13.11.1985.

8. Патент US 6346754, фирма Hitachi, H02K 3/24, H02K 3/26, приоритет 26.05.2000, опубликован 12.02.2002.

9. Патент US 6087745, фирма Siemens, H02K 3/24, приоритет 19.10.1998, опубликован 11.07.2000.

10. Патент JP 52027504, фирма Hitachi, H02K 1/32, H02K 9/06, приоритет от 27.08.1975, опубликован 01.03.1977.

11. Патент EP 1850458, фирма Toshiba, H02K 3/24, H02K 9/08, приоритет от 28.04.2006, опубликован 15.11.2007.

Система вентиляции ротора электрической машины, содержащая размещенную под лобовыми частями катушек обмотки оболочку, пространство между оболочкой и валом для подачи охлаждающего потока в ротор, радиальные распорки между боковыми поверхностями соседних катушек, вентиляционные каналы для охлаждения лобовых частей катушек, пространство между оболочкой и нижними витками лобовых частей катушек, разделенное установленными в нем продольными перегородками на зоны впуска охлаждающего потока в вентиляционные каналы и зоны выпуска охлаждающего потока из вентиляционных каналов, отличающаяся тем, что продольные перегородки установлены напротив зубцов ротора с шагом в одно пазовое деление ротора, в оболочке в зонах впуска охлаждающего потока в вентиляционные каналы выполнены радиальные каналы с шагом в два пазовых деления ротора, при этом вентиляционные каналы выполнены в радиальных распорках и имеют U-образную форму.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для регулирования температуры теплоносителей (высоконагретой детали, воды, масла, наддувочного воздуха и др.) и в системах охлаждения силовых энергетических установок, обмоток тяговых электрических машин, тяговых трансформаторов, элементов тяговых полупроводниковых преобразователей.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам с газовым охлаждением, например турбогенераторам. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам охлаждения электрических машин. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к закрытым электрическим машинам торцового исполнения с одним статором и одним ротором. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения индукторных генераторов. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для регулирования мотор-вентиляторов в системе принудительного воздушного охлаждения тяговых электродвигателей электровоза.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к системам газового охлаждения электрической машины, преимущественно турбогенератора, с замкнутым циклом вентиляции.

Изобретение относится к области электромашиностроения и предназначено для использования в крупных электрических машинах, например в турбогенераторах с газовой системой охлаждения.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к системам газового охлаждения электрической машины, преимущественно турбогенератора. .

Изобретение относится к области совершенствования систем регулирования температуры обмоток тяговых электрических машин, например тяговых электрических машин тягового подвижного состава.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности, к роторам крупных электрических машин, например, турбогенераторов. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности - к роторам крупных электрических машин, например турбогенераторов. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности - к роторам крупных электрических машин, например турбогенераторов. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к роторам крупных электрических машин, например турбогенераторов. .

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к технологии изготовления роторов неявнополюсных электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции роторов синхронных неявнополюсных электрических машин, преимущественно турбогенераторов, в частности конструкции узла крепления бандажного кольца ротора.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к турбогенераторам с газовым охлаждением. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения якорей быстроходных электродвигателей с принудительным обдувом воздуха.

Изобретение относится к совмещенной трехфазно-многофазной обмотке роторе одномашинных преобразователей частоты при числах пар полюсов p2 для трехфазной генераторной и p1 для многофазной короткозамкнутой двигательной частей.

Изобретение относится к устройству для крепления лобовых частей обмотки якорей крупных электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к торцевым электрическим машинам с одним статором и двумя роторами, и может быть использовано для генерирования электрической энергии и преобразования электрической энергии в механическую.

Изобретение относится к области электротехники и касается вентиляции лобовых частей обмотки ротора крупной электрической машины, в частности турбогенератора с воздушным охлаждением

Наверх