CZ20021668A3 - Nosník vysokoteplotní supravodivé cívky sychronního rotoru s tažnými vzpěrami a způsob montáže nosníku cívky - Google Patents

Nosník vysokoteplotní supravodivé cívky sychronního rotoru s tažnými vzpěrami a způsob montáže nosníku cívky Download PDF

Info

Publication number
CZ20021668A3
CZ20021668A3 CZ20021668A CZ20021668A CZ20021668A3 CZ 20021668 A3 CZ20021668 A3 CZ 20021668A3 CZ 20021668 A CZ20021668 A CZ 20021668A CZ 20021668 A CZ20021668 A CZ 20021668A CZ 20021668 A3 CZ20021668 A3 CZ 20021668A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
rotor
coil
tension rod
housing
rotor core
Prior art date
Application number
CZ20021668A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ301804B6 (cs
Inventor
Evangelos Trifon Laskaris
James Pellegrino Alexander
Phani K. Nukala
Ramesh Gambheera
Original Assignee
General Electric Company
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Company filed Critical General Electric Company
Publication of CZ20021668A3 publication Critical patent/CZ20021668A3/cs
Publication of CZ301804B6 publication Critical patent/CZ301804B6/cs

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06Embedding prefabricated windings in machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

Oblast techniky
Stávající vynález se všeobecně týká supravodivé cívky u synchronního točivého stroje. Zejména pak se předkládaný vynález vztahuje k nosné konstrukci pro supravodivá budicí vinutí v rotoru synchronního stroje.
Dosavadní stav techniky
Synchronní elektrické stroje, které mají vinutí budících cívek zahrnují rotační generátory, rotační motory a lineární motory, ale nejsou na tuto skupinu omezeny. Tyto stroje obecné zahrnují stator a rotor, jež jsou elektromagneticky spojeny. Rotor může obsahovat jádro rotoru s více póly a cívková vinutí, namontovaná na jádru rotoru. Jádra rotoru mohou obsahovat magneticky permeabilní pevný materiál, jako například rotor se železným jádrem.
V rotorech synchronních elektrických strojů se běžně používá obyčejné měděné vinutí. Elektrický odpor měděného vinutí (třebaže je nízký podle běžných měřítek) je dostatečný pro to, aby přispěl k vydatnému zahřívání rotoru a ke snížení koeficientu účinnosti stroje. V poslední době byla pro rotory vyvinuta supravodivá vinutí cívek. Supravodivá vinutí nemají fakticky žádný odpor a jsou velmi výhodná jako vinutí rotorových cívek.
Rotory se železným jádrem se saturují při intenzitě magnetického pole ve vzduchové mezeře okolo 2 Tesla. Známé supravodivé rotory využívají konstrukce bez železného jádra, kde v rotoru není žádné t
• 4 * 4 ·· 4444 • * * 4
4 ·· · * • · 4 4 4 * • · · 4 · ·· 444 «Μ ♦·· železo, aby se dosáhlo ve vzduchové mezeře intenzity magnetického pole 3 Tesla nebo více. Tato vysoká magnetická pole ve vzduchové mezeře dávají zvýšené výkonové hustoty elektrických strojů a mají za následek významné snížení váhy a velikosti stroje. Supravodivé rotory bez železného jádra vyžadují velká množství supravodivého drátu. Velká množství supravodivého drátu zvyšují počet požadovaných cívek, složitost nosníků cívek a cenu vinutí supravodivých cívek a rotoru.
» 4« 44
Vinutí vysokoteplotních supravodivých budicích cívek jsou vytvářena ze supravodivých materiálů, které jsou křehké a musí být ochlazovány na nebo pod teplotu kritické teploty, například, 27°K, aby se dosáhla a udržela supravodivost. Supravodivá vinutí mohou být vytvořena z vysokoteplotních supravodivých materiálů, jako je vodič na základě BSCCO (BixSrxCaxCuxOx).
Supravodivé cívky jsou chlazeny pomocí tekutého hélia. Po průtoku vinutím rotoru se horké a použité hélium vrací jako plynné hélium, které má pokojovou teplotu. Užívání tekutého hélia pro kryogenní chlazení vyžaduje nepřetržité opětné zkapalňování vraceného plynného hélia o pokojové teplotě a takové opětné zkapalňování vytváří významné spolehlivostní problémy a vyžaduje významnou pomocnou energii.
Starší způsoby chlazení supravodivých cívek zahrnují chlazení epoxidem impregnované supravodivé cívky cestou pevného vedení z kryochladiče. Alternativně mohou chladicí trubky v rotoru přivádět kapalnou a/nebo plynnou mrazící směs do porézního vinutí supravodivé cívky, která je ponořena do proudu kapalné a/nebo plynné mrazící směsi. Ponorné chlazení vyžaduje, aby celé budící vinutí a konstrukce rotoru byly na kryogenní teplotě. Následkem toho nemůže být v magnetickém obvodu rotoru použito žádné železo vzhledem ke křehkosti železa při kryogenních teplotách.
·· ··« ·♦* *9 ····
Pro elektrické stroje je tedy zapotřebí sestava supravodivého budicího vinutí, která nemá nevýhody sestav supravodivého budicího vinutí se vzduchovým jádrem a chlazených kapalinou, například jak je tomu u známých supravodivých rotorů.
Kromě toho jsou vysokoteplotní supravodivé cívky citlivé na degradaci způsobenou vysokými deformacemi v ohybu a tahu. Tyto cívky musí snášet značné odstředivé tlaky, které namáhají a deformují vinutí cívky. Normální činnost elektrických strojů zahrnuje tisíce spouštěcích a zastavovacích cyklů v průběhu několika let, což vede k nízkocyklovému únavovému namáhání rotoru. Navíc by mélo být vysokoteplotní supravodivé vinutí rotoru schopno vydržet činnost při 25% překročení rychlosti během vyvažování rotoru při teplotě okolí a také pracovní překročení rychlosti v kryogenních teplotách při generaci energie. Tyto stavy překročení rychlosti podstatně zvyšují zátěž vinutí odstředivou silou oproti normálním pracovním podmínkám.
Supravodivé cívky použité jako budící vinutí rotoru elektrického stroje jsou vystaveny namáhání a deformaci během ochlazování a normální činnosti. Jsou také vystaveny odstředivému zatěžování, přenosu točivého momentu a občasným poruchám. Aby vydržely tyto síly, namáhání, deformace a cyklické zatěžování, musí být vysokoteplotní supravodivé cívky řádně uloženy v rotoru pomocí nosného systému. Tyto nosné systémy drží supravodivé cívky v rotoru a zabezpečují cívky před obrovskými odstředivými silami, danými otáčením rotoru. Tyto nosné systémy navíc vysokoteplotní supravodivé cívky chrání a zajišťují, že se cívky nepoškodí, neopotřebují nebo jinak nerozbijí.
Vývoj nosných systémů pro vysokoteplotní supravodivé cívky byl složitý úkol při adaptaci supravodivých cívek do vysokoteplotních supravodivých rotorů. Příklady nosných systémů cívek pro vysokoteplotní supravodivé rotory, které byly navrženy dříve, jsou zveřejněny v U.S. patentech č. 5,548,168; 5,532,663; 5,672,921;
*· 4 * 4 4444 ·
4 · 4 44«
444 444 ··· ·· 4444
5,777,420; 6,169,353 a 6,066,906. Tyto nosné systémy cívek ale trpí různými problémy, jako například vysoká cena, složitost a nutnost velkého počtu součástek. Existuje tedy dlouho pociťovaná potřeba vysokoteplotního supravodivého rotoru, který má nosný systém pro supravodivou cívku. Rovněž existuje potřeba nosného systému cívky, který je vytvořen z levných a snadno vyrobiteíných součástek.
Podstata vynálezu
Je popsána nosná konstrukce cívky, která má tažné vzpěry a kryt ve tvaru profilu U pro instalaci supravodivých cívek uvnitř vakuového prostoru vysokoteplotního supravodivého rotoru. Tažné vzpěry se rozpínají mezi opačnými stranami cívky. Kryty ve tvaru profilu U jsou připevněny k oběma koncům tažné vzpěry a obklopují postranní části cívky. Cívka je nesena tažnými vzpěrami a kryty ve tvaru profilu U s ohledem na odstředivé a jiné síly, které na ni působí.
Vysokoteplotní supravodivý rotor může být pro synchronní stroje navrhované od počátku tak, že budou obsahovat supravodivé cívky. Alternativně může vysokoteplotní supravodivý rotor nahradit rotor s měděnými cívkami v existujícím elektrickém stroji, jako je tomu u běžného generátoru. Rotor a jeho supravodivé cívky jsou zde popsány v souvislosti s generátorem, aie rotor s vysokoteplotními supravodivými cívkami je také vhodný pro užíván; v jiných synchronních strojích.
Nosný systém cívky je užitečný při integrování nosného systému cívky s cívkou a rotorem. Kromě toho nosný systém cívky usnadňuje jednoduchou předběžnou montáž nosného systému cívky, cívky a jádra rotoru ještě před konečnou montáží rotoru. Předběžná montáž snižuje čas sestavení cívky a rotoru, zlepšuje kvalitu nosníku cívky a redukuje odchylky při montáži cívky.
*· 4444 4 4 ·· 44 « · * · · 44 · · 4 •444« 4 · · · » ·· 44 4 4 4 ♦ · • 4 · 4 4 «44
444 444 44« «« 4444
V prvním provedení je vynálezem rotor obsahující jádro rotoru a vinuti supravodivé oválné cívky. Nosný systém cívky zahrnuje tažné vzpěry, které se rozpínají mezí vinutím cívky a kryty ve tvaru profilu U, které upevňují vinutí cívky k oběma koncům každé tažné vzpěry.
V jiném provedení je vynálezem rotor pro synchronní stroje, který obsahuje: rotor s vnitřním vakuem, vinutí supravodivé cívky rozprostírající se alespoň okolo části rotoru, přičemž toto vinuti cívky má dvojici postranních částí na opačných stranách rotoru, alespoň jednu tažnou vzpěru rozpínající se mezi dvojicí postranních částí vinutí cívky a procházející průchodem v rotoru a kryt cívky na obou opačných koncích tažné vzpěry, kde kryt cívky obklopuje vinutí cívky a je připevněn k tažné vzpěře.
Jiné provedeni vynálezu je způsob nesení supravodivé cívky v rotoru synchronního stroje obsahující kroky: protažení tažné vzpěry průchodem v rotoru, přiložení upevňovacího krytu přes část cívky a připevnění konce tažné vzpěry k upevňovacímu krytu.
Dalším provedením vynálezu je rotor pro synchronní stroje obsahující: jádro rotoru, které má průchod kolmý k podélné ose jádra rotoru a rovnoběžný s rovinou vymezenou vysokoteplotní supravodivou cívkou, supravodivou cívku rovinného oválného tvaru, rovnoběžnou s podélnou osou jádra rotoru, tažnou vzpěru zapadající do otvoru průchodu a kryt cívky pro minimalizaci deformací vysokoteplotní supravodivé cívky ohybem, tahem nebo ohybem a tahem.
Přehled obrázků na výkresech
Příklad provedení vynálezu je popsán pomocí přiložených výkresů ve spojení s popisem vynálezu.
· •ft ftft·· • * * • · · ftft ftft ftft « · ft • ft ftftft « * · ♦ • ftft** ft ft · ft ft · ftftft ··* ·· ····
Obr. 1 je schématický bokorys synchronního elektrického stroje, které má supravodivý rotor a stator.
Obr, 2 je perspektivní pohled na příklad oválného supravodivého vinutí cívky.
Na obr.3 je rozložený pohled na součástky vysokoteplotního supravodivého rotoru.
Obr. 4 až 6 jsou schematické pohledy v řezu na vysokoteplotní supravodivý rotor zobrazený na obr. 3.
Obr. 7 je zvětšený pohled v řezu na část nosné konstrukce cívky pro vysokoteplotní supravodivý rotor zobrazený na obr. 3.
Obr. 8 je perspektivní pohled na kryt ve tvaru profilu U.
Obr. 9 až 11 jsou perspektivní pohledy, které ukazují montážní proces vysokoteplotního supravodivého rotoru, který je zobrazen na obr. 3.
Příklady provedení vynálezu
Obr.1 zobrazuje příkladný synchronní generátor 10, který má stator 12 a rotor 14. Rotor 14 obsahuje vinutí cívek, které je uloženo do válcové vakuové rotorové dutiny 16 statoru. Rotor 14 je uložen do válcové vakuové rotorové dutiny 16 statoru. Když se rotor 14 otáčí uvnitř statoru 1_2, magnetické pole 18 (vyznačeno tečkovanými čarami) generované rotorem a cívkami rotoru se pohybuje/otáčí přes stator a vytváří ve vinutí 19 cívek statoru elektrický proud. Tento proud vystupuje z generátoru jako elektrická energie.
4« • 4 4444 * 4 • 4 4 4* ·4 · • 4 444 · 4 4 *4 44 4 444 • 4 4 4 4 444 «4 444 449 444 44 «444
Rotor 14 má obecně podélně jdoucí osu 20 a obecně pevné jádro rotoru 22. Toto pevné jádro 22 má vysokou magnetickou permeabilitu a je obyčejně vyrobeno z feromagnetického materiálu, jako je železo.
V supravodivém stroji s nízkou výkonovou hustotou je železné jádro rotoru použito ke snížení magnetomotorické síly a tudíž k minimalizaci množství supravodivého drátu, který je potřebný pro vinutí cívky. Například, pevné železné jádro rotoru může být magneticky nasyceno v magnetickém poli vzduchové mezery o síle zhruba 2 Tesla.
Rotor 14 nese alespoň jedno podélně uložené vysokoteplotní vinutí 34 supravodivé oválné cívky (viz. obr. 2). Vinutí vysokoteplotní supravodivé cívky může být alternativně sedlovitého tvaru nebo může mít nějaký jiný tvar, který je vhodný pro konkrétní návrh vysokoteplotního supravodivého rotoru. Nosný systém cívky je zde popsán pro vinutí supravodivé oválné cívky. Nosný systém cívky může být upraven pro konfigurace cívky jiné než je oválná cívka, připevněná na pevné jádro rotoru.
Rotor má kolektorový hřídel 24 a hnací koncový hřídel 30, které podpírají jádro 22 a jsou neseny ložisky 25. Koncové hřídele mohou být spojeny s externím zařízením. Například kolektorový hřídel 24 má kryogenni přenosovou spojku 26 na zdroj kryogenní chladící kapaliny, používané k chlazení vinutí supravodivé cívky v rotoru. Kryogenní přenosová spojka 26 obsahuje stacionární segment spojený se zdrojem kryogenní chladící kapaliny a rotační segment, který zajišťuje chladící kapalinu pro vysokoteplotní supravodivou cívku. Kolektorový hřídel 24 rovněž obsahuje kolektor 78. za účelem spojení s vinutím rotující supravodivé cívky. Hnací koncový hřídel 30 může být poháněn hnací turbinou pomocí spojky 32.
Obr. 2 ukazuje příkladné vysokoteplotní supravodivé vinutí 34. oválné budící cívky. Supravodivé vinutí 34 budící cívky rotoru obsahují vysokoteplotní supravodivou cívku 36. Každá supravodivá cívka obsahuje vysokoteplotní supravodivý vodič, jako například BSCCO
44 4444 • • 4« • «4 4 4 • 4 44 4 4 44 4 4
• • 4 •
4 4 4 4 4 4
• 4 «44 444 444 4444
(BixSrxCaxCuxOx) vodiče laminované do pevného závitového kompozitu impregnovaného epoxidem. Řadu BSCCO 2223 drátů je například možné laminovat, spojit dohromady a svinout do pevné cívky impregnované epoxidem.
Supravodivý drát je křehký a lehce poškoditelný. Supravodivá cívka je typická vrstveně vinutá páska, která je impregnovaná epoxidem. Supravodivá páska je navinuta do přesné cívkové formy, aby se dosáhlo malých rozměrových tolerancí. Páska je navinutá dokola ve spirále, aby se vytvořila oválná supravodivá cívka 36.
Rozměry oválné cívky jsou závislé na rozměrech rotorového jádra. Obecně každá supravodivá oválná cívka obklopuje magnetické póly jádra rotoru a je paralelní s osou rotoru. Vinutí cívky je spojité v celém tvaru cívky. Supravodivé cívky vytvářejí cestu elektrického proudu bez odporu okolo jádra rotoru a mezi magnetickými póly jádra. Tato cívka má elektrické kontakty 114. které elektricky spojují cívku s kolektorem 78.
Ve vinutí cívky 34 jsou obsaženy kapalinové kanály 38 pro kryogenní chladicí kapalinu. Tyto kanály se mohou rozprostírat okolo vnější hrany supravodivé cívky 36. Tyto propouštěcí kanály přivádějí kryogenní chladící kapalinu k cívce a z této cívky odstraňují teplo. Chladicí kapalina udržuje ve vinutí supravodivé cívky nízké teploty, např. 27°K, které jsou nutné k vyvolání supravodivých podmínek, včetně neexistence elektrického odporu v cívce. Chladící kanály mají na jednom konci rotorového jádra vstupní a výstupní kapalinové otvory 112. Tyto kapalinové (plynové) otvory 112 spojují chladící kanály 38 na supravodivé cívce s kryogenní přenosovou spojkou 26.
Každé vinutí vysokoteplotní supravodivé oválné cívky 34 má pár obecně rovných postranních částí 40, které jsou rovnoběžné s osou rotoru 20 a pár koncových části 54. které jsou na osu rotoru kolmé. Postranní části cívky jsou vystaveny největším odstředivým silám. Tyto
0« « 0 4 4 00·· 0 ··· • 40 • 0 04 • • 4 • 4 4
0 • 0 0
• 4 0 0 0 0
« · ««· 44· ··· 0 * • 04
postranní části jsou tudíž podpírány nosným systémem cívky, který paralyzuje odstředivé síly působící na cívku.
Obr. 3 ukazuje rozložený pohled na jádro 22 rotoru a na nosný systém cívky pro vysokoteplotní supravodivou cívku. Tento nosný systém obsahuje tažné vzpěry 42. které jsou připojeny ke krytům 44 ve tvaru profilu U. Kryty 44 drží a nesou postranní části 40 vinutí 34 cívky v rotoru. I když je na obr. 3 zobrazena jedna tažná vzpěra 42 a kryt 44 ve tvaru profilu U, bude nosný systém cívky obecně zahrnovat řadu tažných vzpěr 42, kde každá z nich má na obou koncích nosné kryty civky. Tažné vzpěry 42 a kryty 44 ve tvaru profitu U předcházejí poškození vinutí cívky během chodu rotoru, podpírají vinutí cívky s ohledem na odstředivé a jiné sily a zajišťují ochranné stínění pro vinutí cívky.
Hlavní zátěž vinutí vysokoteplotní supravodivé cívky 34 v rotoru s železným jádrem pochází z odstředivého zrychleni během otáčeni rotoru. Pro neutralizaci odstředivých sil cívky je potřeba efektivní nosná konstrukce. Nosník cívky je potřeba obzvláště podél postranních částí 40 cívky, na které působí největší odstředivé zrychlení. Pro podpírání postranní části cívky se tažné vzpěry 42 rozpínají mezi částmi cívky a jsou připojeny ke krytům cívky 44, které sevřou protilehlé části cívky. Tažné vzpěry procházejí průchody 46. například otvory, v jádru rotoru tak, že se tažné vzpěry mohou rozepnout mezi postranními částmi stejné cívky nebo mezi sousední cívky.
Průchody 46 jsou obecně válcovité kanály v jádru rotoru, které mají přímé osy. Průměr průchodů je v podstatě konstantní, vyjma konců blízko povrchů rotoru opatřených vybráním. Na koncích se mohou průchody 46 rozšířit do většího průměru, aby se přizpůsobily nevodivé válcové manžetě (izolační trubici) 52, která zajišťuje kluznou dosedací plochu a tepelnou izolaci mezi jádrem rotoru a tažnou vzpěrou.
·· 00·· 0 0 • 0 0 ·· ·· 0 • · 000 · 0 0
0« 0 000 00 0 0 0 000 ·· 0·0 «·· 00* 00 0000 Osy průchodů 46 jsou obecně v rovině definované oválnou cívkou.
Kromě toho jsou osy průchodů 46 kolmé na postranní části cívky, ke kterým jsou připojeny tažné vzpěry 42, procházející průchody Navíc jsou v uvedeném provedení průchody 46 ortogonální k ose rotoru a přetínají ji. Počet průchodů 46 a jejich umístění záleží na umístění vysokoteplotních supravodivých cívek a na počtu krytů cívek (obr. 10) potřebných k nesení postranních částí cívek.
Tažné vzpěry 42 nesou cívku zejména dobře vzhledem k odstředivým silám, protože vzpěry jdou v podstatě radiálně k vinutí cívky. Každá tažná vzpěra 42 je tyč, která je spojitá v podélném směru a v rovině oválné cívky. Podélná spojitost tažných vzpěr 42 zajišťuje cívkám příčnou tuhost, což je pro rotor dynamicky výhodné. Příčná tuhost navíc dovoluje integraci nosníku cívky s cívkami, takže cívka může být s nosníkem smontována před konečnou montáží rotoru. Toto předsestavení cívky a nosníku cívky zkracuje výrobní cyklus, zlepšuje kvalitu nosníku cívky a zmenšuje odchylky při montáži cívky. Oválná cívka je nesena řadou tažných členů, které se rozpínají mezi dlouhými stranami cívky. Tažné vzpěry jako nosné členy cívky jsou s cívkou předem smontovány.
Vinutí vysokoteplotní supravodivé cívky a konstrukční nosné součásti jsou na kryogenní teplotě. Naproti tomu jádro rotoru je na „horké teplotě okolí. Nosníky cívky jsou potenciálními zdroji vedení tepla, což by mohlo dovolit ohřev vysokoteplotních supravodivých cívek z rotoru. Rotor se během chodu ohřívá. Protože cívky jsou udržovány v podmínkách přechlazení, je nutné zamezit přivádění tepla do cívek.
Vzpěry procházejí otvory, například průchody v rotoru, ale nejsou s rotorem v kontaktu, což zamezuje vedení tepla z rotoru do tažných vzpěr a cívek.
Pro snížení pronikání tepla do cívky je nosník cívky minimalizován, aby se snížilo vedení tepla pres nosník ze zdrojů tepla, jako je jádro rotoru. Obecně existují dvě kategorie nosníků pro
·
·· • ·
é «
· · · ··· ·· ··
supravodivé vinutí: (i) „teplé nosníky a (íi) „studené nosníky. U teplých nosníků je nosná konstrukce tepelně izolována od chlazeného supravodivého vinuti. U teplých nosníků je většina mechanického zatížení cívky nesena konstrukčními členy rozpínajícími se od studených členů k teplým členům.
U studeného nosného systému je nosný systém na nebo blízko kryogenní teploty supravodivých cívek. U studených nosníků je většina mechanického zatížení supravodivé cívky nesena konstrukčními členy, které jsou na nebo blízko kryogenní teploty. Zde uvedený příklad nosného systému cívky je studený nosník, kde jsou tažné vzpěry a přináležející kryty, které spojují tažné vzpěry s vinutím supravodivých cívek, udržovány na nebo blízko kryogenní teploty. Protože jsou nosné členy studené, jsou tyto členy tepelně izolovány, například bezdotykovými průchody jádrem rotoru, od jiných „horkých součástí rotoru.
Konkrétní nosný člen sestává z tažné vzpěry 42 (kterou může být tyč a pár šroubů na každém konci tyče), z krytu 44 ve tvaru profilu U a ze spojovacího kolíku 80, který spojuje kryt 44 s koncem tažné vzpěry 42. Každý kryt 44 je držák tvaru U mající ramena pro připojení k tažné vzpěře a kanál pro uložení vinutí 34 cívky. Kryt ve tvaru profilu U dovoluje přesnou a pohodlnou montáž nosného systému pro cívku. Podél strany vinutí cívky může být umístěna řada krytů ve tvaru profilu U vedle sebe. Kryty ve tvaru profilu U společně rozkládají síly, které působí na cívku, například odstředivé síly, v podstatě přes celé postranní části 40 každé cívky.
Kryty 44 ve tvaru profilu U zabraňují postranním částem 40 cívek v nadměrném pružení a ohýbání způsobeném odstředivými silami. Nosníky cívky nebrání cívce v podélném tepelném roztahování a smršťování, které vzniká během běžné činnosti plynové turbíny se spouštěním a zastavováním. Tepelné roztahování je primárně orientováno zejména v podélném směru postranních částí. Postranní části cívky se tedy mírně podélně posouvají vzhledem ke krytu cívky a tažným vzpěrám,
· ·«·· • * • ·· • «· «V • · w *
• ·** * Φ Φ
• ·
«· ··* ··· ··· ··
Přenos odstředivého zatížení od konstrukce cívky do tažné vzpěry se děje přes kryt ve tvaru profilu U, který je umístěn kolem vnějšího povrchu cívky a postranních přímých částí a je připojen spojovacími kolíky 80 ke konci tažné vzpěry 42 s velkým průměrem. Kryty 44 ve tvaru U jsou vytvořeny z lehkého, vysoce pevného materiálu, který je při kryogenních teplotách tvárný. Typické materiály pro kryty ve tvaru profilu U jsou hliník, Inconel nebo slitiny titanu, které jsou nemagnetické. Tvar U-krytu může být optimalizován pro dosažení nízké váhy.
Spojovací kolík 80 prochází otvory v krytu cívky a tažné vzpěře. Tento kolík může být dutý, aby byl lehký. Na koncích spojovacího kolíku jsou našroubovány nebo připojeny pojistné matice (nejsou zobrazeny), aby bezpečně upevnily kryt ve tvaru U a zabránily stranám krytu v rozevírání při zátěži. Spojovací kolík 80 může být vytvořen z vysoce pevných slitin niklu (Inconel) nebo titanu. Tažné vzpěry 42 jsou vyrobeny s konci 82 o větším průměru, které jsou obrobeny se dvěma plochými povrchy 86 na koncích, které odpovídají U-krytu a šířce cívky. Když jsou vzpěra, cívka a kryt sestaveny dohromady, dosedají ploché konce 86 tažných vzpěr na tupo na vnitřní povrch vysokoteplotních supravodivých cívek. Tato sestava zmenšuje koncentraci namáhání v otvoru v tažné vzpěře, kterým prochází kolík,
Nosný systém cívky sestávající z tažných vzpěr 42. krytů 44 ve tvaru profilu U a rozdělené svěrky 58 je možné sestavit s vinutím 34 vysokoteplotní supravodivé cívky při montáži na jádro 22 rotoru. Tažné vzpěry, kryty ve tvaru profilu U a rozdělená svěrka vytvářejí konstrukci, která je dostatečná pro to, aby nesla vinutí cívek a držela je na místě vzhledem k jádru rotoru.
·· *444 • 4 • ·· w 44 4 ’·4*’
« • 444 4 • 4 4
4 i 4 * 4 4 >
44 «44 • 44 ♦ ·· •4 4444
Každá tažná vzpěra 42 prochází jádrem rotoru a může procházet ortogonálně přes osu 20 rotoru. Průchody 46 jádrem rotoru vytvářejí kanál, kterým jsou tažné vzpěry vedeny. Průměr průchodů je dostatečně velký, aby zamezil kontaktu horkých stěn rotoru se studenými tažnými vzpěrami. Zamezení tohoto kontaktu zlepšuje izolaci mezi tažnými vzpěrami a jádrem rotoru.
Jádro rotoru 22 je běžně vytvořeno z magnetického materiálu jako je železo, zatímco koncové hřídele rotoru jsou běžně vytvořeny z nemagnetického materiálu, jako je nerezavějící ocel. Jádro rotoru a koncové hřídele jsou obvykle samostatné součásti, které jsou sestaveny a bezpečně spojeny dohromady sešroubováním nebo svařením.
Železné jádro 22 rotoru má obecně válcový tvar vhodný pro otáčení v dutině rotoru £6 statoru 12. Pro umístění vinutí cívky má jádro rotoru povrchy 48 s vybráním, jako jsou ploché nebo trojúhelníkové oblasti nebo drážky. Tyto povrchy 48 jsou vytvořeny v zakřiveném povrchu 50 válcového jádra a táhnou se podélně přes jádro rotoru. Vinutí 34 cívky je namontováno na rotoru přilehle s povrchy 48 s vybráním. Cívky se obvykle táhnou podél vnějšího povrchu oblasti vybrání a kolem konců jádra rotoru. Vinutí cívek je umístěno v površích 48 s vybráním jádra rotoru. Tvar oblasti vybrání odpovídá vinutí cívky. Pokud má například vinutí cívky sedlovitý nebo nějaký jiný tvar, vybrání v jádru rotoru budou upravena tak, aby se do nich umístilo vinutí daného tvaru.
Do povrchů 48 s vybráním je umístěno vinutí cívky tak, že vnější povrch vinutí cívky opisuje obálku, definovanou otáčením rotoru. Vnější zakřivené povrchy 50 jádra rotoru vymezují při otáčení válcovou obálku. Tato rotační obálka rotoru má v podstatě stejný průměr jako dutina 16 rotoru (viz. obr. 1) ve statoru.
Mezera mezi obálkou rotoru a dutinou statoru 16 je relativně malá, jak je požadováno pouze pro ventilačního chlazení s nuceným
0 0 0 0 •m 0 000 * • 0 0 « 0 • 0 0
0 0 0 • 0 0
00 «00 «00 • 00 00 000«
oběhem statoru, jelikož rotor ventilační chlazení nepožaduje. Je žádoucí, aby byla minimalizována mechanická vůle mezí rotorem a statorem, aby vzrostla elektromagnetická vazba mezi vinutím cívek rotoru a vinutím statoru. Navíc je vinutí cívky rotoru s výhodou umístěno tak, že jde po celé obálce vytvořené rotorem a je tudíž odděleno od statoru pouze mezerou mechanické vůle mezi rotorem a statorem.
Koncové části 54 vinutí 34 cívky sousedí s opačnými konci 56 jádra rotoru. Rozdělená svěrka 58 drží každou z koncových částí vinutí cívky v rotoru. Rozdělená svěrka 58 na každém konci 54 cívky obsahuje pár protějších desek 60, mezi kterými je vloženo vinutí 34 cívky. Povrch desek 60 svěrky obsahuje kanály 116, 118 (obr.11) pro uložení vinutí 34 cívky a elektrických přípojek 112. 114 k vinutí.
Rozdělená svěrka 58 může být vytvořena z nemagnetického materiálu, jako je hliníková nebo niklová slitina. Stejné nebo podobné nemagnetické materiály mohou být použity k vytvoření tažných vzpěr, krytů ve tvaru profilu U a jiných částí nosného systému cívky. Nosný systém cívky je s výhodou nemagnetický, takže zachovává poddajnost v kryogenních teplotách, jelikož feromagnetické materiály v teplotách pod teplotou Curieova přechodu křehnou a nemohou se použít pro konstrukce nesoucí zátěž.
Rozdělená svěrka 58 je obklopena nákružkem 62, ale není s ním v kontaktu. Nákružek 62 je na každém konci jádra 22 rotoru, přestože je na obr. 3 ukázán pouze jeden. Nákružek 62 je silný disk z nemagnetického materiálu, jako je nerezová ocel, stejného nebo podobného materiálu, ze kterého jsou vyrobeny hřídele rotoru. Ve skutečnosti je nákružek 62 část hřídele rotoru. Nákružek 62 má drážku 64 kolmou k ose rotoru a dostatečně širokou pro umístění rozdělené svěrky 58. Horké boční stěny 66 drážky nákružku jsou od chladné rozdělené svěrky 58 odděleny, takže spolu nepřijdou do kontaktu.
Nákružek 62 může obsahovat diskovou oblast 68 s vybráním (která je rozdělena na poloviny drážkou 64.), do které zapadne vystupující disková oblast 70 jádra rotoru (vystupující disková část, která má být vložena do protilehlého nákružku, je vidět na opačné straně jádra rotoru). Vložení vystupující diskové oblasti 70 na konci 56. jádra rotoru do diskové oblasti 68 s vybráním zajišťuje uložení jádra 22 rotoru v nákružku 62 a napomáhá při vyrovnávání jádra 22 rotoru a nákružků 62. Kromě toho může mít nákružek 62 kruhové pole děr 72 pro šrouby procházejících podélně nákružkem 62 okolo okraje nákružku 62. Tyto díry 72 pro šrouby odpovídají závitovým děrám 74 pro šrouby, které procházejí částečně jádrem 22 rotoru, Těmito děrami 72, 74 procházejí šrouby 75 (viz obr.5) a bezpečně upevňují nákružek k jádru rotoru.
Obr. 4 je první pohled v řezu na jádro rotoru a nákružek. Obr. 5 je druhý pohled v řezu na rotor a nákružek a je kolmý na první pohled. Elektrické vodiče a potrubí s chladícím médiem jsou chráněny tenkostěnnou trubkou 76. která prochází podél osy rotoru od jedné koncové části cívky 54 a nákružkem 62. Chladící potrubí v trubce 76 připojuje vstupní a výstupní otvory 112 chladícího kanálu 38 na vinutí cívky ke kryogenní přenosové spojce 26. Elektrické připojení 114 k cívce je zajištěno na stejné koncové části cívky jako chladící spojka 114.
Postranní části 40 vinutí oválné vysokoteplotní supravodivé cívky 34 jsou neseny řadou tažných vzpěr 42, které procházejí průchody 46 v tělese jádra rotoru. Tažné vzpěry 42 jsou nemagnetické, přímé tyče, které vedou mezi protilehlými postranními částmi téže cívky nebo mezi postranními částmi dvou cívek. Tažná vzpěra 42 může být vytvořena z nemagnetických slitin s vysokou pevností, jako je Inconel X718. Tažné vzpěry 42 mají na každém konci spojení s krytem 64 ve tvaru profilu II, který obklopuje a drží postranní část 40 vinutí cívky. Kryty ve tvaru profilu U a tažné vzpěry 42 zajišťují nastavení mechanického napětí působícího na postranní části vinutí cívky. Tažné vzpěry 42
9
9 mohou být například vytvořeny jako tažná vzpěra, která prochází jádrem rotoru a má na každém konci závitový otvor, do kterého přijde tažný šroub. Každý tažný šroub může mít plochou přední stranu 86. která dosedá na vinutí cívky.
«9 v * 9 9 • 9 999
9 • 9 ··* «99 ··· • 9
9999
Vinutí 34 cívky je neseno tažnými vzpěrami 42 (na obr. 4 je zobrazena pouze jedna), které se rozpínají mezi protilehlými postranními částmi 40 cívky. Kryt 44 ve tvaru profilu U je ke konci tažné vzpěry připojen pomocí spojovacího kolíku 80. Z ilustračních důvodů zobrazuje levá strana obr. 6 tažnou vzpěru 42 bez krytu ve tvaru profilu U. Podobně zobrazuje horní strana obr. 4 tažnou vzpěru 42 bez krytu ve tvaru profilu U, zatímco dolní strana ukazuje kryt ve tvaru profilu U spojený s tažnou vzpěrou. Tažné vzpěry 42 procházejí průchody 46 v rotorovém jádru 22. Tyto průchody 46 mají na svých koncích £8 zvětšený průměr. Do těchto rozšířených konců 88 zapadají izolační trubice 52, které jsou jako manžety na tažných vzpěrách. Tyto izolační trubice teplotně odstiňují tažné vzpěry 42 od horkého rotorového jádra 22.
Jak je vidět na obr. 5, průchody 46 jdou kolmo na osu rotoru a jsou symetricky umístěné podél celé délky jádra. Počet průchodů 46 a jejich umístění v jádru rotoru a vzájemné umístění je záležitostí návrhu.
Jádro rotoru může být zapouzdřeno v kovovém válcovém stínění 90. které chrání vinutí 34 supravodivé cívky před vířivými proudy a jinými elektrickými proudy obklopujícími rotor a vytváří vakuovou obálku, která je požadována pro udržení tvrdého vakua kolem kryogenních součástek rotoru. Válcové stínění 90 může být vytvořeno z vysoce vodivého materiálu jako je slitina mědi nebo hliník.
Vinutí 34 supravodivé cívky je udržováno ve vakuu. Vakuum může být vytvořeno pomocí stínění 90, který může obsahovat válcovitou vrstvu nerezavějící oceli, která vytváří vakuovou nádobu okolo cívky a jádra rotoru. Obr. 7 je pohled v řezu, který je veden kolmo na osu rotoru a ukazuje zvětšenou část rotorového jádra 22, tažnou vzpěru 42, vinutí 34 cívky a přidružené konstrukce. Plochý konec 86 tažné vzpěry dosedá na vnitřní povrch vinuti 34 cívky. Opačný konec tažné vzpěry (není zobrazen na obr. 7) dosedá na podobný vnitřní povrch opačné strany vinutí cívky. Tažná vzpěra 42 se tedy rozpíná mezi vinutími cívky a zajišťuje pevný povrch 86, který nese vinut! cívky.
Každá tažná vzpěra 42. ačkoliv je typicky válcovitá po celé své délce, má ploché konce 86. které dovolují těsné připojení k vinutí cívky a ke krytu 44 ve tvaru profilu U. Každá tažná vzpěra 42 je spojena s krytem 44 ve tvaru profilu U pomocí spojovacího kolíku 80, který zabraňuje krytu v radiálním posunu směrem od tažné vzpěry 4g. Kryt ve tvaru profilu U chrání cívku před ohybem nebo zborcenim odstředivou silou při otáčení rotoru. Zajišťovací matice (nejsou zobrazeny) jsou našroubovány na koncích spojovacího kolíku 80, aby zabezpečily postranní ramena 106 krytu 44 před vzájemným roztahováním při zátěži. Spojovací kolík 80 může být vyroben z vysoce pevné niklové slitiny nebo ze slitin titanu. Každá tažná vzpěra 42 zapadá nekontaktně do průchodu 46 tak, že se tato tažná vzpěra záměrně nedotýká jádra rotoru. Na každém konci tažné vzpěry může být izolační trubice 52, která upevňuje nosnou konstrukci cívky k horkému rotoru a snižuje mezi nimi přenos tepla vedením. Navíc může být na tažnou vzpěru 42 našroubovaná pojistná matice 84, která jí spojuje s izolační trubicí 52 a je použita k zajištění a nastavení pozice tažné vzpěry 42 uvnitř průchodu 46. Pojistná matice 84 a trubice 52 bezpečně upevňují tažnou vzpěru a kryt ve tvaru profilu U k jádru rotoru, zatímco minimalizují přenos tepla z horkého rotoru do konstrukce krytu.
Izolační trubice je vytvořena z tepelně izolačního materiálu. Jeden konec trubice může zahrnovat vnější kroužek 120. který dosedá na stěně 88 průchodu. Druhý konec trubice zahrnuje vnitřní kroužek 122, který zapadá do pojistné matice 84 a drží tažnou vzpěru. Teplo z rotoru by se muselo vést celou délkou izolační trubice 52 a pojistnou maticí
9 a • • * ' 0·· ·· • 09 0 • 9 9 0 0
4 0 0 0 • · »
·« «•0 ··· • 0 9 ·· 000
84, než by dosáhlo tažné vzpěry. Izolační trubice tudíž tepelně izoluje tažnou vzpěru od jádra rotoru.
Vinutí cívky je rovněž neseno krytem 44 ve tvaru profilu U (viz. obr. 8). Kryt ve tvaru profilu U vyztužuje vinutí cívky proti odstředivým silám (šipka 10Q v obr. 7) a proti tečným točivým silám (šipka 102). Kryt ve tvaru profilu U může být vytvořen z nemagnetického kovového materiálu, jako je hliník, slitina niklu a slitiny titanu. Kryt ve tvaru profilu U je držen na místě na tažné vzpěře pomocí spojovacího kolíku 80. který prochází otvorem 104 v konci tažné vzpěry. Ramena 106 krytu ve tvaru profilu U mohou být silná a mohou mít žebra za účelem konstrukčního vyztužení okolo otvorů 104, kterými prochází spojovací kolík. Odstředivé síly vznikají díky otáčení rotoru. Tečné síly mohou vzniknout diky zrychlování a zpomalování rotoru, stejně tak přenosu točivého momentu. Protože jsou strany 40 vinutí cívky zapouzdřeny kryty 44 ve tvaru profilu U a konci 86 tažných vzpěr, jsou strany vinutí cívky v rotoru plně neseny.
Aby tažné vzpěry a kryt ve tvaru profilu U vydržely velké radiální síly, které mohou vzniknout, když se objeví poruchy sítě, je vytvořen nosný držák 124. Radiálním nosníkem může být pravoúhlá schránka, která se nasadí kolem stran 40 vinutí cívky a jde přes rozdělenou svěrku 58. Nosný držák 124 zahrnuje pár bočních stěn, které jsou spojeny na rybinu do drážky v povrchu s vybráním. Boční stěny vedou od povrchu 48 jádra rotoru ke stínění 90 a dávají obalu konstrukční pevnost.
Obr. 9 až 11 ukazují schematicky proces montáže nosné konstrukce cívky a vinutí cívky v rotoru. Jak je vidět na obr. 9, předtím, než je jádro rotoru smontováno s nákružky a jinými součástmi rotoru, vloží se do každého průchodu 46 tažné vzpěry 42. které procházejí jádrem rotoru. Na každý konec každé tažné vzpěry 42 se do rozšířeného konce 88 každého průchodu 46 umístí izolační trubice 52. Tato izolační trubice 52 je zajištěna na svém místě pomocí přidržovací • · 4·4
4 4 4 4 4 · · • « 4 Λ 4 44«
4· «44 444 44« 44 4444 pojistné matice 84. Když jsou do jádra 22 rotoru namontovány tažné vzpěry, je vinutí cívky připraveno pro umístění na jádro.
Jak je vidět na obr. 10, supravodivá cívka 36 se umístí na jádro rotoru tak, že ploché konce 86 tažných vzpěr 42 dosedají na vnitřní povrch postranních částí 40 supravodivé cívky. Když se vinutí umístí přes konce tažné vzpěry 42. přiloží se přes supravodivou cívku kryty 44 ve tvaru profilu U, Kryty ve tvaru profilu U jsou bezpečně upevněny ke koncům tažných vzpěr vložením spojovacích kolíků 80 do otvorů v tažné vzpěře a krytů 104, 108. Kryt 44 ve tvaru profilu U zahrnuje na svém horním vnitřním povrchu drážku 110, ve které se umístí chladící potrubí 38. a která drží toto potrubí vzhledem k cívce 36.
Množina krytů cívek efektivně drží cívku na místě, aniž by byly ovlivněny odstředivými silami. Přestože jsou cívkové kryty zobrazeny tak, že jsou k sobě velmi blízko, musí být pouze tak blízko, aby se předešlo degradaci cívky, způsobené velkými deformacemi ohybem a tahem během odstředivého zatěžování, přenosu točivého momentu a občasných poruchových stavů.
Kryty cívek a tažné vzpěry mohou být smontovány s vinutím cívky předtím, než se provádí montáž jádra rotoru a cívek s nákružkem a jinými součástmi rotoru. Podobně mohou být jádro rotoru, vinutí cívky a nosný systém cívky sestaveny jako jednotka, před montáží jiných součástí rotoru a synchronního stroje.
Obr. 11 ukazuje montáž rozdělené svěrky 58, která je tvořena deskami 60 svěrky. Desky 60 svěrky mezi sebou svírají koncové části 64 vinutí cívky. Rozdělená svěrka 58 zajišťuje nosnou konstrukci pro konce vinutí cívky 34. Desky 60 rozdělené svěrky mají na svých vnitrních površích kanály 116. do kterých se uloží vinutí cívky. Podobně obsahují desky kanály 118 pro vstupní/výstupní vedení 112 pro plyny a pro vstupní a výstupní elektrické připojení 114 k cívce. Jakmile jsou • ··
4 444
4 4 « 4
1*4
44 · « « • 4 * · 4 • 4 » 4 4 4
4 4 4 4 «44 444 44 4444 nosník cívky, cívka, nákružek a jádro rotoru smontovány, je tato jednotka připravena pro montáž do rotoru a synchronního stroje.
Zatímco byl vynález popsán v souvislosti s tím, co je nyní považováno za nejvíce praktické a upřednostňované provedení, je třeba chápat, že tento vynález není omezen na zde zveřejněné provedení, ale naopak zahrnuje všechna provedeni v duchu přiložených nároků.
99 • 9
PATENTOVÉ NÁROKY
999999 9 9 • · 9 9 « 99
9*999 9 · • 9 9 9 9 «99 999 999
9 • · 99 9 9

Claims (27)

1. Rotor v synchronním stroji, vyznačující se tím, že zahrnuje: jádro rotoru;
vinutí supravodivé cívky rozprostírající se kolem alespoň části jádra rotoru, přičemž toto vinutí cívky má dvojici postranních částí na opačných stranách jádra rotoru;
alespoň jednu tažnou vzpěru rozpínající se mezi dvojicí postranních částí vinutí cívky a procházející rotorem;
kryt cívky na obou koncích tažné vzpěry, kde tento kryt obklopuje vinutí cívky a je připojen k tažné vzpěře.
2. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že kryt cívky je kryt ve tvaru profilu U.
3. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že jádro rotoru je ve vnitřním vakuu.
4. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje kryogenní spojku zajišťující chladící kapalinu pro vinutí cívky, přičemž kryt a tažná vzpěra jsou chlazeny vedením z tohoto vinutí cívky.
5. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje kolík, který spojuje krytu s tažnou vzpěrou.
6. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje dutý čep spojující kryt s tažnou vzpěrou.
7. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje kolík spojující kryt s tažnou vzpěrou, kde tento kolík prochází otvorem v konci tažné vzpěry a otvory v postranních přírubách krytu cívky.
• · • • • • ftftft* • • ftft • • · ft ft « ft • • ft « * « • • ft • ft ft ft ft· ··· ftftft ftftft ft » ftftft*
8. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje čep spojující kryt s tažnou vzpěrou, kde tento čep prochází otvorem v konci tažné vzpěry a krytem cívky, a pojistnou matici, která upevňuje čep ke krytu.
9. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje dutý čep, vytvořený z vysoce pevného materiálu vybraného ze skupiny kovů, sestávajících ze slitiny niklu (Inconel) a sfitin titanu.
10. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že kryt je vyroben z kovového materiálu vybraného ze skupiny sestávající z hliníku, slitiny niklu (Inconel) a slitin titanu.
11. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že tažná vzpěra je vytvořena z vysoce pevné a nemagnetické kovové slitiny.
12. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že tažná vzpěra je vytvořena z kovové slitiny niklu (Inconel).
13. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že tažná vzpěra prochází podélnou osou rotoru.
14. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že tažná vzpěra prochází průchody v jádru rotoru.
15. Rotor podle nároku 14 vyznačující se tím, že tažná vzpěra je umístěna v určité vzdálenosti od rotorových stěn průchodu.
16. Způsob vyztužení vinutí supravodivé cívky na jádru rotoru synchronního stroje vyznačující se tím, že zahrnuje kroky: průchod tažné vzpěry průchodem v jádru rotoru;
nasazení krytu přes část cívky; připojení konce tažné vzpěry ke krytu.
4« 444«
4 4 4 4
4 4 4 44
4 · 4 4
4 4 4
4· 4·4 4
17.Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že dále obsahuje nasazení druhého krytu přes druhou část cívky a připojení tohoto druhého krytu ke druhému konci tažné vzpěry.
18.Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že dále obsahuje nasazení druhého krytu přes druhou část cívky a připojení tohoto druhého krytu ke druhému konci tažné vzpěry, přičemž tažná vzpěra prochází rotační osou jádra rotoru a první část a druhá část cívky jsou na opačných stranách rotoru.
19. Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že dále obsahuje připojeni konce tažné vzpěry ke krytu pomocí vložení spojovacího kolíku do otvorů v konci tažné vzpěry a v krytu.
20. Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že dále obsahuje kryogenní chlazení cívky a chlazení krytu a tažné vzpěry tepelným přenosem mezi cívkou, krytem a tažnou vzpěrou.
21. Rotor pro synchronní stroje vyznačující se tím, že obsahuje: jádro rotoru, které má průchod kolmý na podélnou osu rotoru;
oválnou supravodivou cívku s vinutím rovinného oválného tvaru, paralelním k podélné ose rotoru; tažnou vzpěru uvnitř průchodu v jádře a kryt spojující vinutí cívky s tažnou vzpěrou.
22. Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že dále obsahuje svěrky na opačných koncích cívky.
23. Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že dále obsahuje množinu průchodů kolmých k podélné ose jádra rotoru a v rovině definované supravodivou cívkou.
·· • • • • 0··· * 0 0· 0 • 0 • 0 0« • • 0 00 0 • 0 0 0 0 * 0 0 0 0 00 00· 00 0 • ·· 0 · 00 0*
24.Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že tažná vzpěra má plochý konec, který dosedá na cívku.
25. Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že dále zahrnuje spojovací kolík pro upevnění krytu k tažné vzpěře.
26. Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že spojovací kolik je dutý.
27. Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že dále obsahuje manžetu z izolační trubice mezi jádrem rotoru a tažnou vzpěrou.
• Φ • φφφ • • φ» • • Φ • φ • φ
CZ20021668A 2001-05-15 2002-05-14 Rotor pro synchronní stroj CZ301804B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/855,026 US6727633B2 (en) 2001-05-15 2001-05-15 High temperature super-conducting synchronous rotor coil support with tension rods and method for assembly of the coil support

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20021668A3 true CZ20021668A3 (cs) 2003-02-12
CZ301804B6 CZ301804B6 (cs) 2010-06-30

Family

ID=25320150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021668A CZ301804B6 (cs) 2001-05-15 2002-05-14 Rotor pro synchronní stroj

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6727633B2 (cs)
EP (1) EP1261116B1 (cs)
JP (1) JP4002782B2 (cs)
KR (1) KR100902434B1 (cs)
CN (1) CN1316722C (cs)
AT (1) ATE323963T1 (cs)
BR (1) BR0201836A (cs)
CA (1) CA2384482C (cs)
CZ (1) CZ301804B6 (cs)
DE (1) DE60210704T2 (cs)
MX (1) MXPA02004842A (cs)
NO (1) NO325277B1 (cs)
PL (1) PL201416B1 (cs)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10039964A1 (de) * 2000-08-16 2002-03-07 Siemens Ag Supraleitungseinrichtung mit einer Kälteeinheit zur Kühlung einer rotierenden, supraleitenden Wicklung
US6605885B2 (en) * 2001-05-15 2003-08-12 General Electric Company Super-conducting rotor coil support with tension rods and bolts
US6794792B2 (en) * 2002-11-13 2004-09-21 General Electric Company Cold structural enclosure for multi-pole rotor having super-conducting field coil windings.
DE10303307B4 (de) * 2003-01-28 2010-12-30 Siemens Ag Maschine mit einem Rotor und einer supraleltenden Rotorwicklung
US7667366B2 (en) * 2006-12-19 2010-02-23 Siemens Energy, Inc. Rotor winding shield for a superconducting electric generator
US9431864B2 (en) 2011-03-15 2016-08-30 Siemens Energy, Inc. Apparatus to support superconducting windings in a rotor of an electromotive machine
US8664809B2 (en) 2011-03-15 2014-03-04 Siemens Energy, Inc. Apparatus to support superconducting windings in a rotor of an electromotive machine
US9293959B2 (en) 2012-07-02 2016-03-22 Siemens Energy, Inc. Apparatus to support superconducting windings in a rotor of an electomotive machine
CN203691206U (zh) * 2012-12-12 2014-07-02 西南交通大学 超导同步电机
CN103133629B (zh) * 2013-03-04 2016-02-17 重庆江东机械有限责任公司 线圈压床同步传动装置
KR20150128454A (ko) * 2014-05-09 2015-11-18 주식회사 만도 모터의 냉각구조
CN104218775B (zh) * 2014-08-31 2016-11-16 中国科学院电工研究所 一种用于超导电机的电流引线
CN112420312B (zh) * 2020-10-29 2022-04-08 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) 一种模块化高温超导磁体系统及其装配方法
CN113629977A (zh) * 2021-08-26 2021-11-09 广东电网有限责任公司 一种超导电机转子结构及其装配方法
DE102021131729A1 (de) 2021-12-02 2023-06-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotor mit einer Stützvorrichtung, elektrische Maschine mit einem Rotor und Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US816780A (en) * 1905-09-07 1906-04-03 Franklin M Coleman Sash-lock.
DE2339772C3 (de) * 1973-08-06 1979-10-04 Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim Anordnung zur Befestigung einer supraleitenden Erregerwicklung im Läufer eines Turbogenerators
US4060742A (en) * 1973-09-17 1977-11-29 Westinghouse Electric Corporation Superconductive dynamoelectric machine with improved cryogenic support arrangement
US4072873A (en) * 1975-07-09 1978-02-07 Westinghouse Electric Corp. Biaxial compression phase lead connector
US3991333A (en) * 1975-08-20 1976-11-09 General Electric Company Winding support structure for superconducting rotor
US4184089A (en) * 1976-02-18 1980-01-15 Westinghouse Electric Corp. Multiple plane spoke structure for a superconducting dynamoelectric machine
US4277705A (en) * 1977-09-02 1981-07-07 Electric Power Research Institute Method and apparatus for cooling a winding in the rotor of an electrical machine
US5166569A (en) * 1990-12-04 1992-11-24 Sundstrand Corporation Rotor containment assembly for dynamoelectric machines
US5531015A (en) 1994-01-28 1996-07-02 American Superconductor Corporation Method of making superconducting wind-and-react coils
US5548168A (en) 1994-06-29 1996-08-20 General Electric Company Superconducting rotor for an electrical machine
US5625548A (en) 1994-08-10 1997-04-29 American Superconductor Corporation Control circuit for cryogenically-cooled power electronics employed in power conversion systems
US5672921A (en) 1995-03-13 1997-09-30 General Electric Company Superconducting field winding assemblage for an electrical machine
US5532663A (en) 1995-03-13 1996-07-02 General Electric Company Support structure for a superconducting coil
US5777420A (en) 1996-07-16 1998-07-07 American Superconductor Corporation Superconducting synchronous motor construction
US6173577B1 (en) 1996-08-16 2001-01-16 American Superconductor Corporation Methods and apparatus for cooling systems for cryogenic power conversion electronics
US5774032A (en) 1996-08-23 1998-06-30 General Electric Company Cooling arrangement for a superconducting coil
US6066906A (en) 1999-02-17 2000-05-23 American Superconductor Corporation Rotating machine having superconducting windings
US6140719A (en) 1999-02-17 2000-10-31 American Superconductor Corporation High temperature superconducting rotor for a synchronous machine
KR100310631B1 (ko) * 1999-03-12 2001-10-17 윤문수 발전기 및 모터용 초전도 로터
US7211919B2 (en) 1999-08-16 2007-05-01 American Superconductor Corporation Thermally-conductive stator support structure
US6169353B1 (en) 1999-09-28 2001-01-02 Reliance Electric Technologies, Llc Method for manufacturing a rotor having superconducting coils
US6879081B1 (en) 2000-08-04 2005-04-12 American Superconductor Corporation Stator coil assembly for superconducting rotating machines
US6693504B1 (en) 2000-01-11 2004-02-17 American Superconductor Corporation Internal support for superconductor windings
US6617714B2 (en) * 2001-05-15 2003-09-09 General Electric Company High temperature super-conducting coils supported by an iron core rotor
US6590305B2 (en) * 2001-05-15 2003-07-08 General Electric Company High temperature super-conducting synchronous rotor having an electromagnetic shield and method for assembly
US6605885B2 (en) * 2001-05-15 2003-08-12 General Electric Company Super-conducting rotor coil support with tension rods and bolts
US6803684B2 (en) * 2001-05-15 2004-10-12 General Electric Company Super-conducting synchronous machine having rotor and a plurality of super-conducting field coil windings
US6570292B2 (en) * 2001-05-15 2003-05-27 General Electric Company High temperature super-conducting rotor coil support with split coil housing and assembly method
US6664672B2 (en) 2001-07-13 2003-12-16 American Superconductor Corporation Enhancement of stator leakage inductance in air-core machines

Also Published As

Publication number Publication date
NO20022297D0 (no) 2002-05-14
MXPA02004842A (es) 2004-12-13
EP1261116B1 (en) 2006-04-19
KR20020087365A (ko) 2002-11-22
CN1316722C (zh) 2007-05-16
PL353913A1 (en) 2002-11-18
EP1261116A3 (en) 2002-12-11
EP1261116A2 (en) 2002-11-27
ATE323963T1 (de) 2006-05-15
DE60210704D1 (de) 2006-05-24
CZ301804B6 (cs) 2010-06-30
BR0201836A (pt) 2003-03-11
DE60210704T2 (de) 2007-03-29
CN1387303A (zh) 2002-12-25
CA2384482A1 (en) 2002-11-15
JP2003023766A (ja) 2003-01-24
NO20022297L (no) 2002-11-18
PL201416B1 (pl) 2009-04-30
US20020171304A1 (en) 2002-11-21
KR100902434B1 (ko) 2009-06-11
CA2384482C (en) 2009-12-15
NO325277B1 (no) 2008-03-17
US6727633B2 (en) 2004-04-27
JP4002782B2 (ja) 2007-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100900602B1 (ko) 동기 기계용 로터 및 초전도 코일 권선 차폐 방법
US6605886B2 (en) High temperature superconductor synchronous rotor coil support insulator
CZ20021671A3 (cs) Vysokoteplotní supravodivý rotor, který má vakuovou nádobu a elektromagnetické stínění a způsob jeho montáľe
CZ20021670A3 (cs) Nosník cívky vysokoteplotního supravodivého rotoru s děleným krytem cívky a způsob jeho montáže
CZ20021668A3 (cs) Nosník vysokoteplotní supravodivé cívky sychronního rotoru s tažnými vzpěrami a způsob montáže nosníku cívky
CZ20021677A3 (cs) Nosník cívky vysokoteplotního supravodivého rotoru s tažnými vzpěrami a šrouby a způsob jeho montáže
KR100902692B1 (ko) 동기식 기계용 로터
KR100902693B1 (ko) 동기 장치용 로터 및 고온 초전도 로터 조립 방법
CZ20021676A3 (cs) Supravodivý elektrický stroj s vysokou výkonovou hustotou
KR100871944B1 (ko) 동기 기계용 로터 및 초전도 코일 권선 지지 방법
KR20180000896A (ko) 동기 기계의 로터 및 초전도 코일 권선 지지 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20140514