RU2664740C2 - Система вентиляции ротора электрической машины (варианты) - Google Patents
Система вентиляции ротора электрической машины (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664740C2 RU2664740C2 RU2013156086A RU2013156086A RU2664740C2 RU 2664740 C2 RU2664740 C2 RU 2664740C2 RU 2013156086 A RU2013156086 A RU 2013156086A RU 2013156086 A RU2013156086 A RU 2013156086A RU 2664740 C2 RU2664740 C2 RU 2664740C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- rotor
- groove
- channels
- wave
- Prior art date
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
- H02K9/16—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the cooling medium circulates through ducts or tubes within the casing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору крупной электрической машины с воздушным охлаждением. Технический результат - повышение допустимой плотности тока в обмотке ротора и повышение единичной мощности электрической машины без увеличения ее габаритов и массы. В роторе пространство между пазовой изоляцией у стенок паза и боковыми поверхностями обмотки разделено по длине паза на зоны. Для вентиляции обмотки в каждой зоне организован волнообразный канал, открытый по входу охлаждающего потока в подпазовый канал, а по выходу - в воздушный зазор. Канал организован установкой между боковой поверхностью обмотки и пазовой изоляцией радиально ориентированных дистанционных распорок переменного размера. Канал может быть организован выполнением радиально ориентированных выступов переменного размера на боковых сторонах обмотки. Волнообразные вентиляционные каналы внутри обмотки ротора организованы аксиальным смещением радиально ориентированных отверстий переменной глубины. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области электротехники и предлагается для использования в роторе крупной электрической машины, преимущественно турбогенератора с воздушным охлаждением.
Известна система вентиляции пазовой части обмотки ротора турбогенератора, в котором имеются наклонные вентиляционные каналы вдоль обеих боковых поверхностей обмотки, соединенные у дна паза [1]. Для создания напорного действия, обеспечивающего циркуляцию охлаждающего потока в вентиляционных каналах, открытых по подаче и отводу охлаждающего потока в воздушный зазор, используется специальная система элементов в пазовых клиньях - заборники и дефлекторы. Наличие на поверхности ротора выступающих в зазор заборников и дефлекторов приводит к увеличению механических потерь и уменьшению КПД машины.
Для заявляемого решения наиболее близкой является система вентиляции ротора турбогенератора [2], где в лобовых частях обмотки возбуждения между катушками установлены дистанционные распорки. На боковых поверхностях распорок, прилегающих к обмотке, выполнены волнообразные вентиляционные каналы. По входу охлаждающего потока волнообразные каналы открыты в пространство под лобовыми частями обмотки ротора, по выходу охлаждающего потока - через отверстия в пазовой части ротора в воздушный зазор. В пазовых частях обмотки возбуждения выполнены внутренние радиальные каналы, открытые по входу охлаждающего потока в подпазовые каналы, а по выходу - через отверстия в пазовых клиньях в воздушный зазор. В данной конструкции суммарное сечение входа в радиальные вентиляционные каналы обмотки в несколько раз превышает суммарное сечение входа в подпазовые каналы. Следствием такого соотношения сечений является значительная неравномерность расхода воздуха через радиальные каналы по длине паза. При этом средняя скорость воздуха в радиальных каналах невелика. Обусловленные этими факторами перегревы обмотки возбуждения приводят к необходимости уменьшать допустимую плотность тока в обмотке и, как следствие, ограничивать повышение единичной мощности турбогенератора или увеличивать количество используемой меди и, соответственно, массу и габариты машины.
Цель изобретения состоит в повышении допустимой плотности тока в обмотке ротора и повышении единичной мощности электрической машины без увеличения ее габаритов и массы.
По первому варианту технического решения поставленная цель достигается за счет того, что в системе вентиляции ротора электрической машины с размещенной в пазах обмоткой возбуждения, подпазовыми каналами, волнообразными каналами для вентиляции обмотки возбуждения с выходом по охлаждающему потоку, открытыми в пазовой части ротора в воздушный зазор, между стенками упомянутых пазов и боковыми поверхностями обмотки возбуждения организованы пространства, разделенные по длине пазов на зоны, каждая из которых содержит волнообразный канал со входом по охлаждающему потоку, открытым в подпазовый канал. Волнообразные каналы могут быть организованы установкой радиально ориентированных дистанционных распорок в пространствах между стенками пазов и боковыми поверхностями обмотки возбуждения или путем выполнения на боковых поверхностях обмотки возбуждения радиально ориентированных выступов. В пределах паза волнообразные каналы, расположенные со стороны одной боковой поверхности обмотки возбуждения, могут быть смещены вдоль оси паза по отношению к волнообразным каналам, расположенным со стороны другой ее боковой поверхности.
По второму варианту технического решения поставленная цель достигается за счет того, что в системе вентиляции ротора электрической машины с размещенной в пазах обмоткой возбуждения, внутри которой выполнены вентиляционные каналы со входом по охлаждающему потоку, открытым в подпазовый канал, и выходом по охлаждающему потоку, открытым в воздушный зазор, упомянутые вентиляционные каналы выполнены волнообразными.
Для обоих вариантов технического решения размещение волнообразных каналов по длине паза может быть выполнено симметричным относительно середины паза.
Из уровня техники не выявлено:
наличие волнообразных каналов в пространстве между стенками пазов и боковыми поверхностями обмотки, а также волнообразных каналов внутри обмотки, соединение волнообразных каналов с подпазовыми каналами, смещение в аксиальном направлении волнообразных каналов вдоль боковых поверхностей обмотки со стороны разных стенок паза.
Предлагаемое решение поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлено поперечное сечение ротора турбогенератора, вариант исполнения; на фигуре 2 - пазовая изоляция с дистанционными распорками; на фигуре 3 - сечение А-А фигуры 1; на фигуре 4 - поперечное сечение ротора, вариант исполнения; на фигуре 5 - вид Б на фигуре 4; на фигуре 6 - поперечное сечение ротора, вариант исполнения; на фигурах 7 и 8 вариантное исполнение сечений В-В фигуры 6. На чертежах обозначено: стрелка → - направление охлаждающего потока, знаки ⊙ и ⊗ - направление охлаждающего потока, соответственно, к нам и от нас.
Ротор (фиг. 1) турбогенератора содержит сердечник 1 с уложенной в пазы 2 обмоткой возбуждения 3. Пространство между стенками паза 2 и боковыми поверхностями обмотки 3 открыто по входу охлаждающего потока через отверстия 4 в подпазовой изоляции 5 в подпазовый канал 6, а по выходу - через отверстия 7 и 8, соответственно в пазовых клиньях 9 и прокладке 10 в воздушный зазор 11. Пространство между пазовой изоляцией 12 у стенок паза 2 и боковыми поверхностями обмотки 3 разделено по длине паза на зоны 13 (фиг. 2). Для вентиляции обмотки 3 в каждой зоне 13 организован волнообразный канал 14, открытый по входу охлаждающего потока в подпазовый канал 6, а по выходу - в воздушный зазор 11. Границы зоны 13 определяются входом охлаждающего потока в канал 14 и выходом охлаждающего потока из этого канала. Границы зон 13 для разных боковых сторон могут быть расположены симметрично или со смещением относительно продольной оси 15 паза. Канал 14 организован установкой между боковой поверхностью обмотки 3 и пазовой изоляцией 12 радиально ориентированных дистанционных распорок 16 переменного размера. Размещение каналов 14 для разных боковых сторон обмотки 3 выполнено со смещением входа (а 1) и выхода (b 1) канала 14 вдоль одной стороны обмотки по отношению к входу (a 2) и выходу (b 2) канала 14 вдоль другой ее стороны относительно продольной оси 15 паза. Согласно фигуре 3, размещение каналов 14 вдоль паза 2 симметрично относительно его середины - вертикальной оси 17.
Канал 14 может быть организован выполнением радиально ориентированных выступов 18 переменного размера на боковых сторонах обмотки 3 (фиг. 4 и фиг. 5 - без изоляции позиции 12).
Согласно фигуре 6, волнообразные вентиляционные каналы 19 выполнены внутри обмотки 3 ротора. Каналы 19 могут быть выполнены таким образом, что гребни волны - точки W1 и W2 - смещены в радиальном направлении (см. фиг. 7) или в аксиальном направлении (см. фиг. 8).
Наиболее оптимальным исполнением волнообразного канала 14 или 19 является четное количество гребней его волны, в частности два гребня в зоне 13 (S-образная форма канала).
При вращении ротора холодный воздух из подпазовых каналов 6 поступает в вентиляционные каналы 14 каждой зоны 13 (либо в вентиляционные каналы 19 внутри обмотки 3), проходит вдоль поверхностей обмотки 3, охлаждая ее, и выбрасывается из каналов 14 или 19 в воздушный зазор 11 между ротором и статором.
Применение в обмотке ротора волнообразных вентиляционных каналов позволяет установить оптимальное соотношение между суммарным сечением входа охлаждающего потока в вентиляционные каналы обмотки и суммарным сечением входа охлаждающего потока в подпазовые каналы. За счет этого охлаждение обмотки ротора становится более интенсивным, что позволяет ограничить перегревы обмотки и, в соответствии с поставленной целью, увеличить допустимую плотность тока в обмотке и повысить единичную мощность электрической машины без увеличения ее массы и габаритов.
Источники информации
1. Патент GB 1201790, Н02K 3/24, приоритет 27.12.1966, опубликовано 12.08.1970.
2. Патент JP H1169719, Н02K 9/04, приоритет 26.08.1997, опубликовано 09.03.1999.
3. Патент US 2728001 C1. 310-61, приоритет 20.07.1953, опубликовано 20.12.1955.
4. Патент US 2749457 C1. 310-64, приоритет 14.01.1953, опубликовано 05.06.1956.
5. Патент US 3322985 С1. 310-61, приоритет 05.05.1965, опубликовано 30.05.1967.
6. Патент US 3781581, Н02K 3/36, приоритет 05.01.1972, опубликовано 25.12.1973.
7. Патент US 6087745, Н02K 3/24, приоритет 19.10.1998, опубликовано 11.07.2000.
8. Патент US 7462962, Н02K 9/06, приоритет 13.06.2005, опубликовано 09.12.2008.
9. Патент GB 724506 C1. 35, приоритет 31.08.1953, опубликовано 23.02.1955.
10. Патент GB 938180, Н02K, приоритет 10.05.1961, опубликовано 02.10.1963.
11. Патент GB 1477248, Н02K 9/19, приоритет 30.05.1975, опубликовано 22.06.1977.
12. Патент EP 160887, Н02K 9/12, приоритет 08.05.1984, опубликовано 13.11.1985.
13. Патент EP 2031733, Н02K 3/24, приоритет 11.08.2008, опубликовано 04.03.2009.
14. Патент EP 2389719, Н02K 3/50, приоритет 10.11.2010, опубликовано 22.08.2012.
15. Международная заявка на патент WO 2012091601, Н02K 3/24, приоритет 30.12.2010, опубликовано 05.07.2012.
16. Международная заявка на патент WO 2013112067, Н02K 3/22, приоритет 26.01.2012, опубликовано 01.08.2013.
17. Авторское свидетельство SU 107473, Н02K 9/16, приоритет 05.11.1956, опубликовано 01.01.1957.
18. Авторское свидетельство SU 127738, Н02K 9/02, приоритет 16.06.1959, опубликовано 1960.
19. Авторское свидетельство SU 771804, Н02K 1/32, приоритет 28.03.1978, опубликовано 15.10.1980.
20. Авторское свидетельство SU 884037, Н02K 9/16, приоритет 18.03.1980, опубликовано 23.11.1981.
21. Технология крупного электромашиностроения. Турбогенераторы. Б.Г. Циханович и др. Ленинград, Энергоатомиздат, ЛО, 1989, стр.270.
22. А1-107. Session Cigre 2004. Performance Evaluation and Measurement of the 250 MVA class air-cooled turbogenerator.
Claims (7)
1. Система вентиляции ротора электрической машины, содержащая размещенную в пазах обмотку возбуждения, подпазовые каналы, волнообразные каналы для вентиляции обмотки возбуждения с выходом по охлаждающему потоку, открытым в пазовой части ротора в воздушный зазор, отличающаяся тем, что между стенками пазов и боковыми поверхностями обмотки возбуждения организованы пространства, разделенные по длине пазов на зоны, каждая из которых содержит волнообразный канал со входом по охлаждающему потоку, открытым в подпазовый канал.
2. Система вентиляции ротора электрической машины по п. 1, отличающаяся тем, что волнообразные каналы организованы установкой радиально ориентированных дистанционных распорок в пространствах между стенками пазов и боковыми поверхностями обмотки возбуждения.
3. Система вентиляции ротора электрической машины по п. 1, отличающаяся тем, что волнообразные каналы организованы путем выполнения на боковых поверхностях обмотки возбуждения радиально ориентированных выступов.
4. Система вентиляции ротора электрической машины по любому из пп. 1, 2 и 3, отличающаяся тем, что в пределах паза волнообразные каналы, расположенные со стороны одной боковой поверхности обмотки возбуждения, смещены вдоль оси паза по отношению к волнообразным каналам, расположенным со стороны другой ее боковой поверхности.
5. Система вентиляции ротора электрической машины по п. 4, отличающаяся тем, что размещение волнообразных каналов по длине паза выполнено симметричным относительно середины паза.
6. Система вентиляции ротора электрической машины, содержащая размещенную в пазах обмотку возбуждения, внутри которой выполнены вентиляционные каналы со входом по охлаждающему потоку, открытым в подпазовый канал, и выходом по охлаждающему потоку, открытым в воздушный зазор, отличающаяся тем, что вентиляционные каналы выполнены волнообразными.
7. Система вентиляции ротора электрической машины по п. 6, отличающаяся тем, что размещение волнообразных каналов по длине паза выполнено симметричным относительно середины паза.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156086A RU2664740C2 (ru) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Система вентиляции ротора электрической машины (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156086A RU2664740C2 (ru) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Система вентиляции ротора электрической машины (варианты) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013156086A RU2013156086A (ru) | 2015-06-27 |
| RU2664740C2 true RU2664740C2 (ru) | 2018-08-22 |
Family
ID=53497065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013156086A RU2664740C2 (ru) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Система вентиляции ротора электрической машины (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664740C2 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU107473A1 (ru) * | 1956-11-05 | 1956-11-30 | Ю.В. Арошидзе | Устройство дл охлаждени ротора турбогенератора |
| US3171996A (en) * | 1960-01-07 | 1965-03-02 | Gen Electric | Stator air duct design |
| US3261995A (en) * | 1962-03-07 | 1966-07-19 | Forges Ateliers Const Electr | Cooling system for electrical machines |
| SU771804A1 (ru) * | 1978-03-28 | 1980-10-15 | Предприятие П/Я А-7809 | Ротор электрической машины |
| SU884037A1 (ru) * | 1980-03-18 | 1981-11-23 | Ленинградское Производственное Электромашиностроительное Объединение "Электросила"Им.С.М.Кирова | Ротор электрической машины |
| SU1713021A1 (ru) * | 1989-12-08 | 1992-02-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики | Индуктор электрической машины |
| JPH1169719A (ja) * | 1997-08-26 | 1999-03-09 | Fuji Electric Co Ltd | 回転電気機械の円筒形回転子 |
| JP2000078781A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Fuji Electric Co Ltd | 電気機械の固定子鉄心 |
-
2013
- 2013-12-17 RU RU2013156086A patent/RU2664740C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU107473A1 (ru) * | 1956-11-05 | 1956-11-30 | Ю.В. Арошидзе | Устройство дл охлаждени ротора турбогенератора |
| US3171996A (en) * | 1960-01-07 | 1965-03-02 | Gen Electric | Stator air duct design |
| US3261995A (en) * | 1962-03-07 | 1966-07-19 | Forges Ateliers Const Electr | Cooling system for electrical machines |
| SU771804A1 (ru) * | 1978-03-28 | 1980-10-15 | Предприятие П/Я А-7809 | Ротор электрической машины |
| SU884037A1 (ru) * | 1980-03-18 | 1981-11-23 | Ленинградское Производственное Электромашиностроительное Объединение "Электросила"Им.С.М.Кирова | Ротор электрической машины |
| SU1713021A1 (ru) * | 1989-12-08 | 1992-02-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики | Индуктор электрической машины |
| JPH1169719A (ja) * | 1997-08-26 | 1999-03-09 | Fuji Electric Co Ltd | 回転電気機械の円筒形回転子 |
| JP2000078781A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Fuji Electric Co Ltd | 電気機械の固定子鉄心 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013156086A (ru) | 2015-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2399345C (en) | Generator endwinding cooling enhancement | |
| JP2022539771A (ja) | 軸方向磁束マシンの固定子の冷却機構 | |
| EP2230748B1 (en) | Dynamoelectric machine coil spacerblock having flow deflecting channel in coil facing surface thereof | |
| EP3174180B1 (en) | Rotating electric machine | |
| JP2010104225A (ja) | 電動機械ロータの伝熱強化 | |
| KR20080063782A (ko) | 패들 부착형 회전자 스페이스블록 | |
| US20150042188A1 (en) | Electric machine having a phase separator | |
| US9537360B2 (en) | Rotor comprising interpolar regions with cooling channels | |
| CN108141066A (zh) | 具有径向冷却槽的电机和风力发电设施 | |
| RU2664740C2 (ru) | Система вентиляции ротора электрической машины (варианты) | |
| US8896165B2 (en) | Generator, in particular for a wind turbine | |
| RU2437195C1 (ru) | Система вентиляции электрической машины (варианты) | |
| US2760091A (en) | Dynamo electric machine cooling | |
| RU2449451C1 (ru) | Система вентиляции ротора электрической машины | |
| JP2018102018A (ja) | 回転電機の回転子 | |
| KR101243291B1 (ko) | 공랭식 고정자코일 냉각장치 | |
| JP2010029060A (ja) | ダイナモ発電機械ロータ用の通気煙突の伝熱促進 | |
| RU2410819C1 (ru) | Неявнополюсный ротор синхронной электрической машины | |
| KR100858290B1 (ko) | 공랭식 전동장치 | |
| RU54269U1 (ru) | Сердечник статора турбогенератора с воздушным охлаждением | |
| RU200304U1 (ru) | Статор электрической машины | |
| JP2012095534A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| RU226201U1 (ru) | Статор электрической машины | |
| KR102634005B1 (ko) | 전동기의 직접 슬롯 냉각 시스템 | |
| RU91231U1 (ru) | Статор электрической машины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180130 |