RU2006138C1

RU2006138C1 - Cooling wedge of nonsalient-pole rotor

Info

Publication number: RU2006138C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Сергеевич Максимов
Original assignee: Виталий Сергеевич Максимов
Priority date: 1991-07-20
Filing date: 1991-07-20
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: cooling wedge is provided with hole accommodating tubular member and is composed of strips joined together by means of tinned copper inserts screwed into end-face holes in the wedge strips. Each insert is provided with hydraulic channel with tubular member fabricated from the same material as the tubular member of the cooling wedge. EFFECT: extended operating capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению. The invention relates to electrical engineering.

Известна конструкция клина обмотки возбуждения турбогенератора с неявнополюсным ротором, который изготовлен из сплава с высокой электропроводностью, например Д 16 Т, и имеет внешнюю поверхность, на которой образованы выступы, обращенные в воздушный зазор, набегающие на поток газа и имеющие отверстия, через которые газ подается в обмотку возбуждения для охлаждения. По длине ротора клин состоит из отрезков, соприкасающихся торцами друг с другом, а заплечиками - с зубцами ротора. A known design of the wedge of the excitation winding of a turbogenerator with an implicit pole rotor, which is made of an alloy with high electrical conductivity, for example D 16 T, and has an outer surface on which protrusions are formed, facing the air gap, running onto the gas stream and having openings through which gas is supplied in the field winding for cooling. The length of the rotor wedge consists of segments in contact with the ends with each other, and shoulders - with the teeth of the rotor.

Недостатки этого клина следующие: выступ клина, набегающий на поток газа, создает большие вентиляционные потери и акустические шумы высокой частоты и вблизи предела болевого ощущения; клин с выступами и тангенциально-радиальными отверстиями сложен в изготовлении и поэтому трудоемок; клин с выступами, в которых выполнены тангенциально-радиальные отверстия, имеет ослабленную механическую прочность; клин с непосредственным контактом заплечиков с зубцами ротора в месте контакта создает дополнительные потери от циркуляционных токов, которые протекают под действием разности потенциалов, индуктированных зубцовыми пульсациями статора из-за различия электропроводностей зубцов и клиньев; клин, состоящий из отрезков, стыкующихся непосредственно друг с другом, из-за высокого электрического сопротивления окисной пленки дюраля не создает продольного демпферного контура, а при скосе пазов статора разность потенциалов, созданная на противоположных концах ротора, повышает вероятность подгаров по торцам стыкующихся клиньев с электроэрозионным износом. The disadvantages of this wedge are as follows: a ledge of the wedge running onto the gas flow creates large ventilation losses and high-frequency acoustic noises near the limit of pain; a wedge with protrusions and tangentially radial holes is difficult to manufacture and therefore laborious; a wedge with protrusions in which tangentially radial holes are made has weakened mechanical strength; a wedge with direct contact of the shoulders with the teeth of the rotor at the point of contact creates additional losses from circulating currents that occur due to the potential difference induced by the tooth pulsations of the stator due to the difference in the conductivity of the teeth and wedges; a wedge consisting of segments that are joined directly with each other, due to the high electrical resistance of the duralumin oxide film, does not create a longitudinal damper contour, and when the stator slopes are bevelled, the potential difference created at the opposite ends of the rotor increases the likelihood of burning at the ends of the joined wedges with electroerosive wear and tear.

Цель изобретения - устранение недостатков. The purpose of the invention is the elimination of disadvantages.

Для этого клин выполнен с герметичным гидравлическим каналов при составной его конструкции, клин одновременно должен выполнять функции продольного токоведущего контура с низким электрическим сопротивлением; клин выполняется с ребрами жесткости, являющимися одновременно теплообменными; выполняется с диэлектрической изоляцией боковых граней от зубцов для устранения циркуляционных токов между клином и зубцом. To do this, the wedge is made with sealed hydraulic channels with its composite structure, the wedge must simultaneously perform the functions of a longitudinal current-carrying circuit with low electrical resistance; the wedge is made with stiffeners, which are simultaneously heat-exchange; performed with dielectric isolation of the side faces from the teeth to eliminate circulating currents between the wedge and the tooth.

На фиг. 1 изображено сопротивление клиньев-охладителей; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the resistance of wedge coolers; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Клин-охладитель 1 состоит из массива 2, изготовленного из прочного с малым электрическим сопротивлением металла, например Д 16 Т, в котором выполнено аксиальное отверстие 3, в которое встроен трубчатый элемент 4 из коррозионностойкой стали, например 12 Х18 Н10 Т1, а по боковым граням 5 и заплечикам 6 нанесен диэлектрик 7, например опрессовкой, а на верхней грани 8 выполнено реле 9. The wedge-cooler 1 consists of an array 2 made of durable metal with a low electrical resistance, for example, D 16 T, in which an axial hole 3 is made, into which a tubular element 4 of stainless steel, for example 12 X18 H10 T1, is integrated, and along the side faces 5 and the shoulders 6 are coated with a dielectric 7, for example by crimping, and a relay 9 is made on the upper face 8.

Сопряжение клиньев 1а и 1б осуществляется с помощью вставки 10, изготовленной из меди и облуженной по контактным поверхностям 11 и 12, соприкасающимся с торцами 13 и 14, причем резьбовые выступы 15 и 16 ввернуты в резьбовые отверстия 17 и 18 в клиньях 1а и 1б, а трубчатый элемент 19 в вставке 10 стыкуется с трубчатыми элементами 4а и 4б клиньев 1а и 1б. Герметизация гидравлических стыков 20 и 21 осуществляется с помощью припоя 22, заполняющего через отверстия 23 кольцевые канавки 34 во вставке 10 и клиньях 1а и 1б. Ребра 9 по длине клиньев 1а и 1б выполняются с шагом Т при ширине В ребер, например в процессе окончательбной обработки сорбанного ротора. The wedges 1a and 1b are mated using an insert 10 made of copper and tinned over the contact surfaces 11 and 12 in contact with the ends 13 and 14, the threaded protrusions 15 and 16 being screwed into the threaded holes 17 and 18 in the wedges 1a and 1b, and the tubular element 19 in the insert 10 is joined with the tubular elements 4a and 4b of the wedges 1a and 1b. The sealing of the hydraulic joints 20 and 21 is carried out with the help of solder 22 filling through the holes 23 the annular grooves 34 in the insert 10 and the wedges 1a and 1b. The ribs 9 along the length of the wedges 1a and 1b are performed in increments of T with the width B of the ribs, for example, during the final processing of a sorbed rotor.

Клинья-охладители работают следующим образом. Wedges coolers work as follows.

Жидкий хладагент подается от короткозамкнутых колец в гидравлический канал 25 и проходит вдоль трубчатых элементов 4а, 4б и 19 без протечек благодаря герметизирующему припою 22, заполняющему кольцевые канавки 24. Ребра 9, соприкасаясь с газом в воздушном зазоре благодаря высокой скорости обтекания, с высокой эффективностью охлаждают газ, а также повышают сопротивление клина 1 изгибу и повышают термическую стойкость клиньев 1а и 1б как демпферов. Диэлектрик 7 предотвращает перетекание токов между зубцами и клиньями 1а и 1б. Liquid refrigerant is supplied from the short-circuited rings to the hydraulic channel 25 and passes along the leak-free tubular elements 4a, 4b and 19 due to the sealing solder 22 filling the annular grooves 24. The fins 9, in contact with the gas in the air gap due to the high flow rate, cool with high efficiency gas, and also increase the resistance of the wedge 1 to bending and increase the thermal resistance of the wedges 1a and 1b as dampers. The dielectric 7 prevents the flow of currents between the teeth and the wedges 1a and 1b.

Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: диэлектрическая изоляция заплечиков боковых граней позволяет исключить потери от циркуляционных токов, протекающих под действием разности потенциалов, обусловленной разницей в электропроводимостях материалов зубцов и клина и индуктированной зубцовыми пульсациями поля зазора, что также снижает температуру нагрева зон контакта, исключает электроэрозионные явления, а это повышает механическую прочность клина; продольный гидравлический канал в клине позволяет снизить температуру клина и газа в воздушном зазоре, а также температуру зубцов; продольный гидравлический канал в сочетании с ребрами по внешней поверхности клина позволяет эффективно охлаждать газ в воздушном зазоре; ребра по внешней поверхности клина позволяют повысить его механическую прочность и термическую стойкость; аксиальная медная вставка между торцами соседних клиньев позволяет обеспечить протекание продольных токов и повысить эффективность клиньев как демпферов и исключить электроэрозионные явления по торцам клиньев, особенно при скосе пазов статора, что повышает динамическую устойчивость при переходных и асинхронных режимах и термическую стойкость в этих и несимметричных режимах, а также позволяет исключить демпферный контур, закладываемый в паз на обмотку возбуждения, что повышает использование объема паза; ребра, параллельные поперечной плоскости ротора, создают меньшие аэродинамические потери и шумы при вращении ротора. Compared with the prototype, the invention has the following advantages: dielectric insulation of the shoulders of the side faces eliminates losses from circulating currents flowing under the influence of the potential difference due to the difference in the electrical conductivity of the tooth and wedge materials and the gap field induced by the pulsation of the teeth, which also reduces the temperature of the contact zones, excludes electroerosive phenomena, and this increases the mechanical strength of the wedge; the longitudinal hydraulic channel in the wedge allows to reduce the temperature of the wedge and gas in the air gap, as well as the temperature of the teeth; a longitudinal hydraulic channel in combination with ribs on the outer surface of the wedge allows you to effectively cool the gas in the air gap; ribs on the outer surface of the wedge can increase its mechanical strength and thermal resistance; axial copper insertion between the ends of neighboring wedges allows for the flow of longitudinal currents and improves the efficiency of wedges as dampers and eliminates electroerosive phenomena along the ends of the wedges, especially when the stator grooves are bevelled, which increases dynamic stability during transient and asynchronous modes and thermal stability in these and asymmetric modes, and also eliminates the damper circuit, laid in the groove on the field winding, which increases the use of the volume of the groove; the ribs parallel to the transverse plane of the rotor create less aerodynamic loss and noise during rotation of the rotor.

Изобретение может быть использовано в турбогенераторах и турбодвигателях с жидкостным охлаждением (56) Титов В. В. и др. Турбогенераторы. Энергия, 1967, с. 324. The invention can be used in turbo-generators and liquid-cooled turbo-engines (56) Titov V.V. et al. Turbo-generators. Energy, 1967, p. 324.

Claims

1. WEDGE-COOLER OF AN EXPLOSIVELY POLAR ROTOR, containing an array made of a material with high electrical conductivity, in which holes are made for circulation of the refrigerant and which with its shoulders rests on the teeth of the rotor and is composed of separate segments, characterized in that the wedge is made with a longitudinal hydraulic channel of a tubular element made of corrosion-resistant metal, and screwed between the ends of adjacent segments of the wedges into the threaded holes in the ends of the wedges concentric to the hydraulic channel tinned copper inserts with their threaded protrusions, in which the hydraulic channel is made of a tubular element of non-magnetic corrosion-resistant metal, the same as the tubular elements in the wedges, the hydraulic tubular elements of the inserts and adjacent segments of the wedges are aligned.

2. The wedge-cooler according to claim 1, characterized in that through the holes in the outer surfaces of the wedges, a sealant, for example solder, is poured into the annular grooves formed by the protrusions of the inserts and the cavities in the wedges.

3. Wedge cooler according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that on the outer surface of the wedge with uniform alternation, protrusions and grooves are made that do not penetrate to a size smaller than the diameter of the rotor.