ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА


RU (11) 2084069 (13) C1

(51) 6 H02K9/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95104857/07 
(22) Дата подачи заявки: 1995.03.28 
(45) Опубликовано: 1997.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1056375, кл. H 02 K 9/08, 1983. 2. Авторское свидетельство СССР N 132318, кл. H 02 K 17/02, 1960. 
(71) Заявитель(и): Шалаев Владимир Григорьевич; Кади-Оглы Ибрагим Ахметович 
(72) Автор(ы): Шалаев Владимир Григорьевич; Кади-Оглы Ибрагим Ахметович 
(73) Патентообладатель(и): Шалаев Владимир Григорьевич; Кади-Оглы Ибрагим Ахметович 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 

Использование: в области электромашиностроения. Сущность: электрическая машина содержит статор с обмоткой и сердечником, имеющим радиальные каналы. В корпусе установлены газоохладители и торцевые щиты. Лобовые части обмотки 10 ротора удерживаются бандажными кольцами. Бочка ротора охвачена оболочкой при наличии продольных перегородок 13. Бочка выполнена с большими зубцами 19 и пазовыми клиньями 20, заодно с которыми выполнены перегородки 13 с уширенными. В местах стыков уширения выполнены пазы, в которые уложены прокладки 25. В клиньях предусмотрены отверстия 27, сообщающиеся с осевыми каналами 28, отверстия 30, выполненные в перегородках 13 между окнами 23. 5 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электромашиностроению, а именно, к конструкции электрических машин с формированным газовым охлаждением, например турбогенераторов.

Известна электрическая машина, содержащая статор с продольными перегородками, расположенными в зазоре и закрепленными на пазовых клиньях статора, и ротор с заборниками и дефлекторами (см. авт.св. СССР N 1056375, кл. H 02 K 9/08, 1983г.). В этой машине газ из газоохладителей поступает в пространство между сердечником и корпусом статора, затем проходит через радиальные каналы, охлаждая сердечник, поступает в зазор, откуда забирается заборниками ротора, охлаждает обмотку ротора и через дефлекторы выбрасывается обратно в зазор. Таким образом, в каналы охлаждения ротора газ поступает, получив определенный подогрев в сердечнике статора, обмотке ротора и в зазоре вследствие трения о бочку ротора, причем потери на трение о бочку существенно усиливаются выступающими в зазор заборниками и дефлекторами. В результате снижается температурный ресурс охлаждающего газа, что ведет к увеличению его расхода, во-первых, и во-вторых, уменьшается КПД машины.

За прототип по наибольшему количеству общих элементов взята конструкция электрической машины по авт.св.СССР N 132318, кл.H 02 K 7/12, 1960 г. содержащая статор и ротор с уложенной в пазы обмоткой. Ротор расположен внутри цилиндрической оболочки, между ротором и оболочкой размещены распорки, образующие осевые каналы, предназначенные для пропуска охлаждающего газа.

Организация таких каналов обеспечивает подачу в ротор газа непосредственно из газоохладителей, что приводит к увеличению температурного ресурса газа, а придание оболочке гладкой цилиндрической формы обусловливает снижение потерь на трение газа о ротор и увеличение КПД машины. Но такая конструкция не обеспечивает циркуляцию газа непосредственно через обмотку ротора, вследствие чего уменьшается эффективность охлаждения обмотки; кроме того, выполнение вращающейся оболочки в виде цилиндра требует применения дорогостоящих поковок и высокой точности обработки, что в целом осложняет технологию изготовления машины и увеличивает ее себестоимость.

Задачей изобретения является уменьшение себестоимости изготовления машины и увеличение эффективности охлаждения обмотки ротора при сохранении высокого коэффициента полезного действия.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известной электрической машине, содержащей статор и отделенный от него зазором ротор с уложенной в пазы обмоткой, снабженный наружной оболочкой и продольными перегородками, установленными между ротором и оболочкой с образованием осевых каналов, на выступающих в зазор концевых частях перегородок выполнены уширения, в совокупности образующие указанную оболочку; ротор снабжен газовыми клиньями и на их обращенных в зазор поверхностях размещены указанные перегородки, а на стыках уширений перегородок выполнены продольные пазы с уплотняющими прокладками; в обмотке ротора образованы вентиляционные каналы, а в перегородках проходящие через клин отверстия, сообщающиеся с зазором и с указанными вентиляционными каналами, причем в клиньях выполнены отверстия, сообщающиеся с осевыми каналами, а в перегородках между отверстиями, сообщающимися с зазором тангенциальные окна.

Благодаря тому, что в известной электрической машине, содержащей на роторе оболочку с продольными перегородками, образующими между ротором и оболочкой продольные осевые каналы, на выступающих в зазор концевых частях перегородок выполнены уширения с уплотняющими прокладками, в совокупности образующие указанную оболочку, а ротор выполнен с пазовыми клиньями, на обращенных в зазор поверхностях которых размещены указанные перегородки, - удается получить достаточно герметичную оболочку без использования поковок и высокоточной обработки, при обычной технологии сборки машины и, таким образом, уменьшить себестоимость машины. Причем, благодаря образованию в обмотке ротора вентиляционных каналов, а в перегородках проходящих через клин отверстий, сообщающихся с зазором и с указанными вентиляционными каналами, а также выполнению в клиньях отверстий, сообщающихся с осевыми каналами, а в перегородках тангенциальных окон, удается подвести к обмотке ротора холодный газ непосредственно из газоохладителей под достаточно большим напором вентиляторов, увеличить температурный ресурс газа и его скорость в каналах и, таким образом, повысить эффективность охлаждения обмотки ротора при сохранении минимальных потерь на трение гладкой цилиндрической оболочки об охлаждающую среду, а, следовательно, и сохранении высокого КПД машины.

На фиг. 1 показано продольное сечение турбогенератора; при подаче газа под оболочку ротора через надбандажные кольцевые щели; на фиг.2 поперечное сечение ротора турбогенератора; на фиг. 3 фрагмент I сечения, изображенного на фиг.1; на фиг. 4 фрагмент II сечения, изображенного на фиг.2; на фиг.5 - продольное сечение турбогенератора при подаче газа под оболочку ротора через надбандажные кольцевые щели и через кольцевую щель в средней части оболочки; на фиг. 6 то же сечение при подаче газа под оболочку ротора через надбандажные кольцевые щели.

Сущность изобретения поясняется на примере трех исполнений электрической машины, а именно ротора турбогенератора, отличающихся друг от друга способом подачи охлаждающего газа в осевые каналы под оболочку ротора. Согласно первому исполнению (фиг.1), электрическая машина содержит с обмоткой 1 и сердечником 2, имеющим радиальные каналы 3 для прохода охлаждающего газа. Статор с помощью ребер 4 закреплен в корпусе 5, в котором установлены газоохладители 6 и торцевые щиты 7 и 8. В пазы бочки 9 ротора электрической машины уложена обмотка 10, лобовые части которой, удерживаются бандажными кольцами 11. Бочка 9 ротора охвачена герметичной оболочкой 12, причем между оболочкой 12 и бочкой 9 имеются продольные перегородки 13. Между концевыми частями оболочки 12 и сердечников установлены неподвижные кольцевые перегородки 14. На хвостовых частях 15 ротора размещены осевые вентилятора 16, нагнетающие газ в надбандажные кольцевые щели 17 и подбандажные кольцевые щели 18 (направление движения газа обозначено на чертеже стрелками). Бочка 9 ротора электрической машины выполнена (фиг. 2) с большими зубцами 19 и пазовыми клиньями 20, заодно с которыми выполнены продольные перегородки 13, на свободных концах которых имеются уширения 21. Перегородки 13 с уширениями 21 закреплены с помощью, например, ласточкиных хвостов 22 также на внешней поверхности больших зубцов 19. Для возможности тангенциального перетока газа, в перегородках 13 предусмотрены тангенциальные окна 23 (фиг.3). В совокупности уширения 21 образуют вокруг бочки 9 гладкую снаружи цилиндрическую оболочку, причем, для придания герметичности указанной оболочке, достаточной для удержания перепада давлений, создаваемого вентиляторами 16, в местах стыков уширений 21 (фиг. 3, 4) выполнены пазы, в которые вложены уплотняющие прокладки 24 и 25 (фиг.4). Для подачи охлаждающего газа в вентиляционные каналы 26 обмотки 10 в клиньях 20 предусмотрены радиальные отверстия 27, сообщающиеся с осевыми каналами 28, а для выхода газа в зазор 29 радиальные отверстия 30, выполненные в перегородках 13 между окнами 23.

Второе выполнение конструкции электрической машины (фиг.5) аналогично первому исполнению и отличается от него тем, что в средней части оболочки 12 выполнена кольцевая щель 31, отделенная от зазора 29 неподвижными кольцевыми перегородками 32, аналогичным перегородкам 14, причем, для подачи газа в щель 31, в ребра 4 корпуса 5 вмонтированы перепускные патрубки 33, сообщающиеся с зонами нагнетания вентиляторов 16.

Третье исполнение конструкции электрической машины (фиг.6) аналогично первому исполнению, с той разницей, что вход газа под оболочку 12, перекрытую торцевыми заглушками 34, осуществляется только через подбандажные щели 18 и выполненные в концевых участках бочки 9 прорези 35, сообщающиеся с подбандажными щелями 18 и с пространством между оболочкой 12 и наружной поверхностью бочки 9.

Во всех исполнениях для охлаждения лобовых частей обмотки 10 в витках обмотки предусмотрены продольные каналы (ввиду общеизвестности на чертеже не показаны), сообщающиеся на входе газа с подбандажными кольцевыми щелями 18 и на выходе газа с зазором 29.

Работу электрической машины рассмотрим на примере первого исполнения конструкции (фиг. 1). При вращении ротора газ под напором вентиляторов 16 нагнетается в надбандажные 17 и подбандажные 18 кольцевые щели, а также в крайние радиальные каналы 3 сердечника статора 2. Пройдя через осевые каналы 28, газ через отверстия 27 в клиньях 20 попадает в вентиляционные каналы 26 обмотки 10 и далее выбрасывается в зазор 29 через радиальные отверстия 30 в перегородках 13. Выравнивание расхода газа по пазам осуществляется перетоком газа через тангенциальные окна 23 в перегородках 13. В зазор 29 выбрасывается также газ, поступивший через подбандажные щели 18 в лобовые части обмотки 10. Из зазора 29 газ поступает в расположенные между перегородками 14 радиальные каналы 3 сердечника статора 2, и далее, смешиваясь с газом, прошедшим через крайние радиальные каналы 3 сердечника 2, проходит через газоохладители 6 и снова нагнетается вентиляторами 6 в активные зоны электрической машины. Подачей холодного газа в крайние радиальные каналы 3 сердечника 2 обеспечивается лучшее охлаждение торцевых зон статора.

Во втором исполнении конструкции (фиг.5) к описанному выше тракту движения охлаждающего газа добавляется холодная струя, поступающая из зон нагнетания вентиляторов 16, через перепускные патрубки 33 и через расположенные в центре сердечника 2 радиальные каналы 3, в зазор 29 и далее через щель 31 в оболочке 12 в осевые каналы 28 ротора. Таким образом, достигается увеличение расхода газа через вентиляционные каналы 26 обмотки 10 и, соответственно, увеличение эффективности охлаждения ротора.

В третьем исполнении конструкции (фиг.6), в отличие от двух других исполнений, охлаждающий газ поступает в ротор только через подбандажные щели 118, прорези 35 и тангенциальные окна 23. Основное преимущество этого варианта заключается в использовании для прокачки газа через ротор самонапорного действия ротора, обусловленного разностью диаметров входа и выхода газа, что, в определенных случаях позволяет увеличить расход газа через ротор и, таким образом, добиться лучшей эффективности охлаждения ротора.

Характерные для данной электрической машины преимущества, применительно к турбогенераторам, позволяют расширить диапазон мощностей реально выполнимых с непосредственными охлаждением ротора и сердечника статора воздухом при нормальном или близком к нормальному атмосферном давлении, вплоть до 800 МВт в единице, и, таким образом, привести этот диапазон в более полное соответствие с рядом мощностей, достигнутых для машин с водородным охлаждением, при сохранении характерного для них уровня коэффициента полезного действия и массо-габаритных показателей.

Переход на охлаждение турбогенераторов большой мощности воздухом при давлениях, близких к атмосферному, приводит к существенному снижению их себестоимости, увеличению надежности и простоты обслуживания, по сравнению с машинами, охлаждаемыми водородом или водой, что составляет технико-экономическую эффективность данного технического решения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электрическая машина, содержащая статор, отделенный от него зазором ротор с уложенной в пазы обмоткой, снабженный наружной оболочкой и продольными перегородками, установленными между ротором и оболочкой с образованием осевых каналов, отличающаяся тем, что на выступающих в зазор концевых частях перегородок выполнены уширения, в совокупности образующие указанную оболочку.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что на стыках уширений выполнены продольные пазы, в которые вложены уплотняющие прокладки.

3. Машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ротор снабжен пазовыми клиньями, на обращенных в зазор поверхностях которых размещены перегородки.

4. Машина по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что в обмотке образованы вентиляционные каналы, а в перегородках выполнены проходящие через клин отверстия, сообщающиеся с зазором и с вентиляционными каналами.

5. Машина по одному из пп.1 4, отличающаяся тем, что в клиньях выполнены отверстия, сообщающиеся с осевыми каналами.

6. Машина по одному из пп.1 5, отличающаяся тем, что в перегородках между отверстиями, сообщающимися с зазором, выполнены тангенциальные окна.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru