Электрическая машина со свехпроводящей обмоткой возбуждения

 

ОЛ ИСАНИЕ ()

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 06.08.74(21) 2053575/07 (23) Приоритет — (32) 06.08.73 (31) Р 2339772 0 (33) ФРГ (43) Опубликовано 15.03.78Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 1Ь, 03. т8 (51) М. Кл.в

Н 02 К 9/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313. .713 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Арнольд Аболинс, Эрнст Массар (ФРГ) и Эрих Вегхаупт (Австрия) Иностранная Фирма

"Крафтверк Уни DH А Г" (ФРГ) (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА СО СВЕРХПРОВОДЯШЕЙ

ОБМОТКОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрическим машинам со сверхпроводяшими обмотками.

Известна электрическая машина, содержащая полый цилиндр ротора, закрытый на концах, сверхпроводяшую обмотку и ряд коаксиальных цилиндров ротора (1): В таких машинах возникают трудности обеспечения достаточной жесткости ротора и исключения механических усилий, возникающих в роторе от температурных деформаций. 10

Известна также электрическая машина со сверхпроводяшей обмоткой возбуждения, содержащая закрытый на концах полый цилиндр ротора, внутри которого коаксиально размешены по крайней мере один демпфируюший цилиндр, тепловой экран, опорный и внутренний цилиндры, между которыми закреплена сверхпроводяшая обмотка (2).

При таком выполнении электрической машины трудно обеспечить надежное восприя- о тие больших усилий и моментов, возникающих при внезапном коротком замыкании. При этом места соединения цилиндров ротора ненадежны из-за возникающих при охлаждении больших термических относительных удлинений и создаются трудности для создания достаточной тер- 25 моизоляцип сверхпроводящей обмотки возбуждения.

С целью устранения указанных недостатков и повышения механической прочности при снижении теплопритока к обмотке возбуждения каждая пара из соседних цилиндров — полого, демпфируюшего и опорного — соединена между собой по кольцевым аксиально смещенным один относительно другого выступам, причем одни из соединений выполнены неподвижными, а другие — с возможностью перемещения цилиндров один относительно другого.

При этом на части каждого из указанных кольцевых выступов соединение может быть выполнено по горячей посадке, а на другой части — посредством зубчатого зацепления, а опорный и внутренний цилиндры соединены между собой по торцам посредством кольцевых крышек, имеюших на торцах зубцы, размещенные в пазах, выполненных по торцам указанных цилиндров. Электрическая машина может быть снабжена дополнительными эластичными крышками, герметично закрепленными по торцам опорного цилиндра.

На фиг. 1 схематично изображена активная часть ротора турбогенератора со сверхпроводяшей обмоткой возбуждения, продольный разрез; на фиг. 2 — соединение коаксиальных ци598583

55

60.линдров ротора на фиг. 1 (увеличено); на фиг. 3 — подвижное соединение между отдельными цилиндрами, продольный разрез; на фиг. 4 — то же, поперечный разрез по Л вЂ” А на фиг. 3; на фиг. 5 — неподвижное соединение цилиндров, продольный разрез; на фиг. 6 и 7— крепление обмотки при неподвижном состоянии ротора и в условиях работы соответственно.

В электрической машине (фиг. ) корпус ротора выполнен в виде полого цилиндра 1.. Конец

2 цилиндра со стороны турбины закрыт наглухо, а конец 3 со стороны возбудителя вакуумно плотно соединен с валом возбудителя при помокни муфты (на фиг. 1 не изображена). Внутреннее пространство 4 цилиндра вакуумировано, в нем размешены три концентрично расположенные на расстоянии один от другого промежуточных цилиндра 5, 6 и 7, через которые опорный для сверхпроводяшей обмотки возбуждения цилиндр 8 эластично связан с наружным полым и,-линдром 1 ротора. Средний цилиндр

6 конструктивно связан с выполненной также в виде цилиндра 9 демпфируюшей обмоткой.

Сверхпроводяшая обмотка возбуждения 10 помешена на внутренней стороне опорного цилиндра 8, причем предусмотрен еше один внутренний цилиндр 11, радиально ограничивающий с внутренней стороны пространство для сверхпроводящей обмотки. Для того чтобы внутренний цилиндр 11 мог одновременно воспринимать усилия, создаваемые обмоткой, и служить для ее крепления оба цилиндра 8 и 11 соедине.ны между собой по торцам при помощи кольцевых крышек 12, имеющих по торцам зубцы, размещенные в пазах, выполненных по торцам цилиндров 8 и 11.

Таким образом, создается закрытая камера

13 для обмотки 10, отделенная от вакуумированной камеры 4.

На фиг. 2 приведено крепление коаксиальных цилиндров ротора между собой, при этом для наглядности показаны только два из промежуточных цилиндров 5 и 6, помещенные между полым цилиндром 1 и опорным цилиндром 8.

При этом цилиндр 5 скомпонован совместно с демпфпруюшим цилиндром 9. Демпфируюший цилиндр 9 и наружный промежуточный цилиндр 5 образуют тепловой экран 14, охлаждаемый до 70 К хладагентом через охлаждающие каналы 15 и штуцеры 16. Для герметизации внутреннего пространства, образованного опорным цилиндром 8, по торцам цилиндра 8 герметично з !1еплены дополнительные эластичные крь1ц!ки 7. Каждая пара из соседнИх цилиндров 8 — 6; 6 — 5 и 5 — 1 соединена между собой по кольцевым аксиально смещенным друг относигельно друга выступам 18 и 19. При этом соединения 18 выполнены подвижными, а соединения 19 неподвижными. Так, например, согласно фиг. 2 цилиндры 1 и 5 соединены в средней зоне их длины, цилиндры 5 и. 6 соединены по краям, а цилиндры 6 и 8 — в средней зоне.

Подвижные соединения выполнены так, как показано на фиг. 3. На части 20 выступа !8 соединение выполнено по горячей посадке, а на другой части 21 посредством зубчатого зацепления, изображенного на фиг. 4. В общем случае такого рода соединения посредством горячей посадки и зубчатого зацепления могут допускать компенсацию удлинения цилиндров, вызываемого разницей температур, причем, в случае необходимости скользяшие поверхности горячей посадки можно предохранить от износа, например плакированием.

Неподвижные соединения могут быть выполнены, например, как показано на фиг. 5. На выступе 9 выполняется паз 22, в который заходит выступ 23 сопрягаемого цилиндра.

Благодаря такой конструкции соединения цилиндров ротора тепловой поток проходит от нагреваемого при работе полого цилиндра ротора 1 (330 К) через относительно узкие места соединения 18 и 19 в тепловой экран 14, который принудительно охлаждается до температуры порядка 70 К, и далее через аксиально смегценные друг относительно друга места соединения к цилиндрам 6 и 8 и к сверхпроводяшей обмотке возбуждения. Путем размещения -между полым 1 и опорным 8 цилиндрами трех и более коаксиальных цилиндров путь теплового потока к обмотке удлиняется и обеспечивается еше более действенное тепловое экранирование.

Система крепления обмотки возбуждения через промежуточные цилиндры ротора обеспечивает компенсацию деформаций отдельных элементов ротора при охлаждении до рабочих температур. Это поясняется фиг. 6 и 7.

Так как опорный цилиндр 8 при неохлажденной обмотке сильнее всего удлиняется в сравнении с глубоким охлаждением при рабо-, чем состоянии, то промежуточные цилиндры деформируются, как показано на фиг. 6. В рабочем состоянии, показанном на фиг. 7, несущий цилиндр 8 охлаждается до 4, 5 К и поэтому сжимается так, что промежуточные цилиндры 5 и 6 занимают свое нормальное положение и подвергаются наименьшим напряжениям во время работы.

Формула изобретения

1. Электрическая машина со сверхпроводяшей обмоткой возбуждения, содержащая закрытый на концах полый цилиндр ротора, внутри которого коаксиально размешены по крайней мере один демпфирующий цилиндр, тепловой экран, опорный и внутренний цилиндры, между которыми закреплена сверхпроводяшая обмотка, отличающаяся тем, что, с целью повышения механической прочности при снижении теплопритока к обмотке возбуждения, каждая пара из соседних цилиндров — полого, демпфируюшего и опорного — соединена между собой

IIo кольцевым аксиально смешенным один относительно другого выступам, причем одни из соединений выполнены неподвижными, а другие — с возможностью аксиального перемешения цилиндров один относительно. другого.

2. Машина по и. 1, отличающаяся тем, что на части каждого из указанных кольцевых выступов соединение выполнено по горячей посадке, а на другой части — посредством зубчатого зацепления.

598583 гг г |д 5 ч 7

8 15 1г

Агг г

15 г8

Фиг. 2

3. Машина по пп.1 и 2, от,гичающаяся тем, что опорный и внутренний цилиндры соединены между собой по торцам посредством кольцевых крышек, имеющих на торцах зубцы, размещенные в пазах, выполненных по торцам указанных цилиндров.

4. Машина по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными эластичны6 ми крышками, герметично закрепленными по торцам опорного цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Швейцарии No 516250, кл.

Н 02 К 9!10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР М 262240, кл. Н 02 к 9/16, 1968.

598583

А-А

20 À

27

Фиг 4

79 фиг. 5

79 5 б 7 75

7В

295 л

Саиг. б

293 Н

Фиг 7

Редактор Н. Белявская

Заказ 1310/54

11НИИПИ Госупарственно7о кстггнтета Совета Министров ГГГР. по дсщщ ивоо17стений и 0 I êðûò7é

113()35, Москва, Ж-85, Раушская нао., д. 4/5

Филиал ПГ1П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ГГ À

Фиг 5

«Х Ф

Составитель Н. Карцева

Техред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко

Тираж 892 Подписное