SE455033B - Med utpreglade poler forsedd rotor for en roterande elektrisk maskin - Google Patents

Description

, '455 D33 Den genom fältlindningarna 11 strömmande kylluften strömmar genom luftgapet 20, då inverkan av en av de utpräglade polerna åstad- komna flâkteffekten och strömmar sedan genom ventilationskanaler- na 15, som är utformade i statorn, för kylning av statorlindningen 16 och statorkärnñn 14.

Mekaniska förluster hos rotorn 18 kan nu uppdelas i strömnings- förluster och lagerförluster, varav strömningsförlusterna vidare uppdelas i ventilationsdriftförluster, som härrör från ventilatio- nen, och friktionsförluster, som härrör från friktionen med omgiv- ningsluften. Vid ovannämnda konventionella konstruktion strömmar emellertid kylluften, som strömmar förbi polerna 9, in i luftgapet 20 med bibehållande av i det närmaste samma vinkelhastighet som ro- torn 18. Kylluften strömmar nämligen in i luftgapet 20 med högt inneboende rörelsemängdsmoment. Men vinkelhastigheten blir noll, när kylluften inträder i ventilationskanalerna 15 i statorn 19, sedan den passerat genom luftgapet 20. Kylluftens höga inneboende rörelse- mängdsmoment övergår därför direkt i ventilationsdriftförluster och medför, att det blir svårt att uppnå hög verkningsgrad. I Uppfinningen är baserad på uppgiften att eliminera de olägenheter, som föreligger vid konventionell teknik. Detta uppnås genom en ro- tor för en roterande elektrisk maskin av inledningsvis angivet slag därigenom att den är utrustad med de särdrag som anges i den kän- netecknande delen av krav 1.

Uppfinningen beskrives närmare nedan med ledning av åtföljande ritning, där fig. 1 visar en frontvy av en konventionell rotor med utpräglade poler, fig. 2 en frontvy längs linjen II-II i fig. 1 i förstorad skala, fig. 3 en frontvy av en med utpräglade poler för- sedd rotor enligt uppfinningen, fig. 4 en vy längs linjen II-II i fig. 1, i förstorad skala, fig. 5 ett vektordiàgram för att be- lysa uppfinningsprincipen, fig. 6A en frontvy i förstorad skala av en del, vid vilken en styrvinge är monterad på den ena polen mellan intilliggande poler för bildande av en strömningsbana, fig. 6B en frontvy i förstorad skala av en del, vid vilken'styrvingen är uppburen av ett bärelement för bildande av en strömningsbana, fig. 6C en frontvy i förstorad skala av en del, vid vilken styrvin- gen är fäst medelst ett fâstelement, som sträcker sig i riktning mot ringsidan för bildande av en strömningsbana, fig. 7A en front- 455 033 vy i förstorad skala av en del, vid vilken en styrvinge med envägs strömningsöppningar, som är utformade i lutande riktning, är monte- rad på den ena av de intilliggande polerna för bildande av en ström- ningsbana, fig. 78 en frontvy i förstorad skala av en del, vid vil- ken styrvingen med envägs strömningsöppningar, som är utformad i lutande riktning, uppbäres av ett bärelement för bildande av en strömningsbana, fig. 7C en frontvy i förstorad skala av en del, vid vilken styrvingen med envägs strömningsöppningar, som är utfor- made i lutande riktning, är fäst vid ett fästelement, som sträcker sig i riktning mot ringsidan för bildande av en strömningskanal.

I figurerna representerar samma hänvisningsbeteckningar samma el- ler motsvarande delar. ' Nedan beskrivs en med utpräglade poler försedd rotor för en rote- rande elektrisk maskin enligt uppfinningen. Pig. 3 - 6A visar en utföringsform av uppfinningen, vid vilken nänvisningsbeteckningar 1-20 anger samma delar som delarna av ovannämnda konventionella an- ordning. Med 21 är en styrvinge betecknad, som är fäst vid'huvud- partiet av en magnetpol 9 medelst en ej visad bult för bildande av en strömningsbana 22 i förhållande till huvudpartiet av en intill- liggande magnetpol 9. Styrvingen 21 sträcker sig över hela längden mellan intilliggande poler och bildar en yttre periferiyta på ro- torn 18 tillsammans med den yttre periferiytan på polkärnan 10, så att den genom polerna 9 strömmande kylluften kommer att strömma från strömningsbanan 22 in i luftgapet 20 i motsatt riktning mot rotorns 18 rotationsriktning. Med 23 är tätningsplattor betecknade, som är anordnade bland polerna 9 och förhindrar att kylluften, som strömmar från ventilationskanalerna 4 i ringen 3 in i polerna 9, avlägsnas från polernas 9 övre och nedre sidor.

Styrvingen 21, som är utsatt för synnerligen kraftiga magnetiska fält, bör vara framställd av ett omagnetiskt material, som ej ut- vecklar värme till följd av i detsamma bildade virvelströmmar.

För detta ändamål bör man använda rostfritt stål, aluminium, glas- fiberarmerat plastmaterial, ett laminat av värmehärdande plastplå- tar eller liknande.

När den på detta sätt konstruerade rotorn 18 roterar, strömmar kylluften, som införes i sidan av rotorstommens 2 innerdiameter, 455 053 genom ventilationskanalerna 4 och strömmar genom intilliggande fältlindningar 11 för avkylning av desamma. Under inverkan av de utpräglade polernas fläktverkan strömmar den genom polarna 9 ström- mande kylluften in i luftgapet 20 genom strömningsbanorna 22 mel- lan huvudpartierna av polkärnorna 10 och styrvingarna 21 i motsatt riktning mot rotorns 18 rotationsriktning. Kylluften, som passerat genom luftgapet 20, strömmar genom ventilationskanaler 15 i statorn 19 för att kyla statorlindningen 16 och statorkärnan 14. Den av fläkten 12 åstadkomma strömningen av kylluften är densamma som vid ovannämnda konventionella anordning.

Såsom angivflæsovan medför styrvingen 21, att kylluft strömmar genom en bana mellan angränsande poler 9 in i luftgapet 20 i motsatt rikt- 'ning mot rotorns rotationsriktning. Därför minskar kylluftens vin- kelhastighet och minskas dess inneboende energi. Det är därför möj- ligt att reducera de ventilationsdriftförluster, som härrör från kylluftens inneboende energi, som efteråt går förlorad i luftgapet 20. Denna omständighet förklaras nedan i samband med fig. Q.

Vid den konventionella anordningen fortsätter kylluften, som ström- mar genom polerna 9, direkt i radiell riktning och strömmar in i luftgapet 20. Därför är vinkeln ß1, som bestämmas av hastigheten a1 hos kylluften, som strömmar in i luftgapet 20, i förhållande till polernas 9 periferihastighet u i det närmaste lika med Oo med avseende på den radiella riktningen, medan periferihastighetskom- ponenten u1 i den absoluta hastigheten v i det närmaste är lika med rotorns 18 periferihastighet u. Enligt utföringsformen enligt uppfinningen, vid vilken strömningsriktningen är snedställd med fiz i den mot rotationsriktningen motsatta riktningen medelst Styr' VinQefl 21, medan hastigheten ab relativt rotorns 18 periferihastig- het u å andra sidan bildar en vinkel ßê med avseende på den radiel- la riktningen. Periferihastighetskomponenten u2 i den absoluta has- tigheten V2 kan nämligen minskas på sådant sätt, att den blir av- sevärt mindre än rotorns 18 periferihastighet u. För samma mängd ventilationsluft varierar därför energin för att åstadkomma venti- lationen i proportion till periferihastighetskomponenten i kylluf- tens absoluta strömningshastighet och kan därmed reduceras till u2/u1. 455 033 Detta innebär, att vinkelhastígheten minskar och ägt inneboende rörelse- mängdsmomentetminskarImfl.minskningen i periferihastighetskompo- nenten i kylluftens absoluta hastighet, som strömmar in i luftga- pet 20. Det är därför möjligt att avsevärt reducera ventilations- driftförlusterna, som härrör från det inneboende rörelsemängdsmo- mentet och som går förlorat i luftgapet 20.

Ovannämnda utföringsform har avsett det fall, då styrvingen 21 är fäst vid huvudpartiet av en pol, t.ex. medelst en bult. Men_9van- nämnda beskrivna effekt av uppfinningen kan även erhållas till och med när ett bärelement 24, bestående av en bult 24a och en mutter 24b, är monterat på ringen 3 och styrvingen 21 uppbäres av bârele- mentet 24, varvid styrvingen 21 ej är i beröring med huvudpartiet av någon intilliggande pol, såsom visas i fig. 68. Såsom visas i fig. 6C är vidare det av en bult 24a och en mutter 24b bestående bärelementet 24 monterat på ringen 3, varvid styrvingen 21 är fast- satt på sådant sätt, att det drages i riktning mot ringen 3 mot ett distanselement 21A, som är placerat på en intilliggande polkärna 10.

Fig. 7A visar en utföringsform, vid vilken strömningskanaler 21a är utformade i styrvingen 21, så att kylluften strömmar in i luft- gapet 20 genom strömningsbanan 22 och genom kanalerna 21a. Ström- ningskanalerna möjliggör, att kylluften kan strömma mera effektivt.

Fig. 7A, 7B och 7C visar utföringsformer, som motsvarar utförings- formerna enligt fig. 6A, 6B och 6C.

Claims (4)

455 D33 Patentkrav

1. Hed utpräglade poler försedd rotor för en roterande elektrisk maskin. vari ett kylmedium är anordnat att intagas axiellt från rotorns ände för att sedan utströmma radiellt ut mellan de utpräglade polerna (9) för att kyla på dessa anord- nade lindningshärvor (ll), samt att därefter utströmma till ett luftgap (20) mellan rotorn (18) och en stator (13, l4)¿ varvid medel är anordnade för att före kylmediets utträdande 1 luftgapet (20) avböja dess strömningsriktning från radiell riktning till en riktning motsatt rotorns rotationsriktning, så att ventilationsdriftförlusterna reduceras. k ä n n e - t e c k n a~d av att de nämnda medlen för kylmediets omrikt- ning består av mellan par av poler i deras lângdriktning sträckta styrvingar (21) av omagnetiskt material, vilka an- sluter emot den av de resp. polerna som ligger före i rota- tionsriktningen räknat. under det att de tillsammans med den andra av de resp. polerna bildar en utslâppsspringa (22) riktad mot rotationsriktningen för rotorn.

2. Rotor enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att varje styrvinge är fäst vid sin resp. pol som ligger före f_ rotationsriktningen räknat.

3. Rotor enligt krav 1, varje styrvinge (21) är uppburen av en bärare (24), som är k ä n n e t e c k n a d av att anordnad på en ring (3) på rotorn och skjuter ut mellan intilliggande poler. så att en kanal för kylmediets strömning är bildad mellan styrvingen (21) och endera av de intilligg- ande polerna.

4. Rotor enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d att varje styrvinge (21) är försedd med strömningskanaler äV (2la), som är snett utformade genom densamma i en mot rotorns rotationsriktning motsatt riktning. I