SU738485A1

SU738485A1 - Electric machine

Info

Publication number: SU738485A1
Application number: SU772459874A
Authority: SU
Inventors: К.Е. Березин; А.Г. Мирошниченко; Л.И. Янтовский
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date: 1977-02-22
Filing date: 1977-02-22
Publication date: 1983-11-07

Abstract

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержаща сердечник ротора и статор , включанвдий корпус с торцовьоми элементами, сердечник с обмоткой из проводников нормальной проводимости , сверхпроводниковую обмотку и расположенный между сердечниками статора и ротора криостат, в котором размещена сверхпроводникова обмотка, отличающа с тем, что, с целью повышени эксплу }: тационной надежности, криостат закреплен на статоре с образованием зазора между наружной поверхностью криостата и сердечником статора. 2. Электрическа машина по п. 1, отличающа с тем, что она снабжена торцовыми кожухами, образующими с торцовыми элементами корпуса каналы, торцовыми щитами, образующими входные каналы дл хладагента , и перегородками, соедин ющими кожухи с сердечником ротора, корпус выполнен с входными отверсти ми в нижней части, сердечники статора и ротора выполнены с радиальными каналами, торцовые элементы корпуса имеют окна, соедин ющие радиальные каналы сердечника статора с ка- налами между кожухами и торцовыми элементами корпуса, а радиальные каналы сердечника ротора выполнены сообщающимис с одной стороны с входными каналами торцовых щитов, а с другой - с каналами между кожухами и торцовыьш элементами корпуса. 4 20. 1. ELECTRIC MACHINE, containing the rotor core and stator, including a housing with frontal elements, a core with a winding of normal conductors, a superconducting winding and a cryostat located between the stator and rotor cores, in which a superconducting winding is placed with a separate core. increase in exploitation: tational reliability; a cryostat is fixed on the stator with the formation of a gap between the outer surface of the cryostat and the stator core. 2. The electrical machine according to claim 1, characterized in that it is provided with end shields, which form channels with end elements of the body, end shields that form refrigerant input channels, and partitions connecting the covers with the rotor core, the body is made with inlet holes In the lower part, the stator and rotor cores are made with radial channels, the end elements of the housing have windows connecting the radial channels of the stator core with the channels between the shells and the front housing elements, and the radial The rotor core channels are connected on one side with the input channels of the end shields, and on the other side with the channels between the casings and the front housing elements. 4 20.

Description

Изобретение относитс к области электромашиностроени , в частности к электрическим машинам со сверхпроводниковой обмоткой.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical machines with superconducting windings.

Известна электрическа машина, содержаща ротор, статор и индуктор выполненнЕлй из сверхпроводникового атериала и охлаждаемый жидким хладагентом f ij .An electrical machine is known, comprising a rotor, a stator and an inductor made of superconducting material and cooled by a liquid refrigerant f ij.

Индуктор размещен внутри криостата , окруженного монолитной цилиндрической оболочкой из ферромагнитного материала, служащей экраном.The inductor is placed inside a cryostat, surrounded by a monolithic cylindrical shell of ferromagnetic material that serves as a screen.

Недостатком такой машины вл етс его мала эксплуатационна надежность , так как вибраци , передаваема на криостат, ведет к выкипанию жидкого хладагента и неустойчи ,вости работка сверхпроводникрвой обмотки .The disadvantage of such a machine is its low operational reliability, since the vibration transmitted to the cryostat leads to boiling of the liquid refrigerant and unstable operation of the superconductor winding.

Известна также электрическа машина , содержаща сердечник ротора : и статор, включакидий корпус с торцо выми элементами, сердечник с обмоткой из проводниковой нормальной проводимости, сверхпроводниковую обмотку и расположенный между сердечниками статора и ротора криостата , в котором, размещена сверхпроводникова обмотка 2.Also known is an electrical machine containing a rotor core: a stator, a housing with face elements, a core with a conductor winding of normal conductivity, a superconducting winding and located between the cores of the stator and the cryostat rotor in which the superconductor winding 2 is located.

Наличие механической св зи ротора и криостата через элементы конструкции машины, ведущее к значительным вибраци м криостата, недостаточна эффективность охлаждени привод т к снижению эксплуатационной надежности электрической машины .The presence of a mechanical connection between the rotor and the cryostat through the structural elements of the machine, leading to significant vibrations of the cryostat, insufficient cooling efficiency leads to a decrease in the operational reliability of the electric machine.

Целью изобретени вл етс повышение эксплуатационной надежности электрической машины.The aim of the invention is to increase the operational reliability of an electric machine.

Цель достигаетс тем, что криостат закреплен на статоре с образова нием зазора между наружной поверхностью криостата и сердечником статора , причем машина может быть снабжена торцовыми кожухами, образующими с торцовыми элементами корпуса каналы, торцовыми щитами, образующими входные каналы дл хладагента, и перегородками, соедин к дими кожухи с сердечником ротора, корпус выполнен с входными отверсти ми в нижней части, сердечники статора и ротора выполнены с рсщиальными каналами , торцовые элементы корпуса имеют окна, соедин ющие радиальные каналы сердечника статора с кан;алами Между кожухами и торцовыми элементами корпуса, радиальные каналы сердечника ротора выполнены сообщающимис с одной стороны с входными каналами торцовых щитов, а с другойс каналами между кожухами и торцовыми элементами корпуса.The goal is achieved by the fact that the cryostat is fixed on the stator with the formation of a gap between the outer surface of the cryostat and the stator core, and the machine can be equipped with end housings, which form channels with the end elements of the housing, end shields that form the refrigerant input channels, and partitions Dimi covers with the rotor core, the body is made with inlet openings in the lower part, the stator and rotor cores are made with the radio channels, the end elements of the body have windows connecting adialnye channels stator core with kan; Alami between the casing and the end housing elements, the radial ducts of the rotor core formed communicating from one side with the input channels of face shields, and with drugoys channels between the casings and the end housing elements.

На фиг. 1 изображена предлагаема машина, продольный разрез; на фиг. 2 - то же и схема распределени потоков хладагента по контурам охлаждени ротора и статора; на фиг. 3 - машина, вид сверху.и схема распределени потоков нагретого воздуха в кожухах; на фиг. 4 - машина , поперечный разрез и схема распределени потоков хладагента в статоре машины.FIG. 1 shows the proposed machine, a longitudinal section; in fig. 2 - the same is the scheme of distribution of refrigerant flows along the cooling circuits of the rotor and stator; in fig. 3 is a machine view from above. The distribution pattern of the heated air in the casings; in fig. 4 shows a machine, a cross-sectional view, and a pattern of distribution of refrigerant flows in the machine stator.

Электрическа машина содержит сердечник 1 ротора, статор 2, включающий корпус 3 с торцовыми элементами 4, сердечник 5 с обмоткой 6 из проводников нормальной проводимости , сверхпроводниковую обмотку 7 и расположенный между сердечниками 5The electric machine comprises a rotor core 1, a stator 2 comprising a housing 3 with face elements 4, a core 5 with a winding 6 of conductors of normal conductivity, a superconducting winding 7 and located between the cores 5

5 и 1 криостат 8, в котором размещена сверхпроводникова обмотка 7, Криостат 8 закреплен на с таторе 2 с образованием зазора 9 между наружной .поверхностью 10 криостата 8 и сер0 дечником-5, который обеспечиваетс Ъосадочными местами в узлах крепле-.5 and 1 of the cryostat 8, in which the superconducting winding 7 is placed, the cryostat 8 is fixed on the tattor 2 with the formation of a gap 9 between the outer surface 10 of the cryostat 8 and the servo 5, which is provided by landing places at the nodes of the fastening.

ни криостата 8. Торцовые кожухи 11 образуют с элементами 4 корпуса 3 каналы 12. Торцовые щиты 13 образуютneither of the cryostat 8. The face covers 11 form with the elements 4 of the body 3 channels 12. The face shields 13 form

5 входные канешы 14 дл хладагента, а перегородки 15 соедин ют кожухи 11 с сердечником 1. Корпус 3 выполнен с входными отверсти ми 16 в нижней части.5 inlet channels 14 for the refrigerant, and partitions 15 connect the shells 11 to the core 1. The housing 3 is provided with inlets 16 in the lower part.

0 Сердечники 1 и 5 имеют радиальные кансшы 17 и 18. Элементы 4 корпуса . 3 имеют окна 19, соедин ющие каналы 18 сердечника 5 с каналами 12. Каналы Jl 7 выполнены сообщающимис с од5 иой стороны с каналами 14, а с другой - с каналами 12.0 Cores 1 and 5 have radial channels 17 and 18. Parts of the body 4. 3 have windows 19 connecting the channels 18 of the core 5 with the channels 12. The channels Jl 7 are in communication with channels 14 on one side and channels 12 on the other side.

Электрическое питание и подвод жидкого хладагента в криостат 8 осуществл етс через горловину 20, расположенную параллельно продольной оси машины в торце криостата 8.Electric power supply and supply of liquid refrigerant to the cryostat 8 is carried out through the throat 20, located parallel to the longitudinal axis of the machine at the end of the cryostat 8.

Крепление криостата 8 непосредственно на корпусе статора 2 уменьшает передачу вибраций на криостат, что уменьшает выкипание жидкого хладагента , а также повышает устойчи-, вость работы сверхпроводниковой обмотки , увеличива надежность работы машины.Mounting the cryostat 8 directly on the stator housing 2 reduces the transmission of vibrations to the cryostat, which reduces boiling of the liquid refrigerant, as well as increases the stability of the superconducting winding, increasing the reliability of the machine.

Конструктивно в машине образованыStructurally formed in the car

два независимых контура охлаждени . Первый .контур охлаждени ротора образован кожухами 11 подачи холодного воздуха, перегородками 15, пространством между корпусами 21 и . сердечником 1, каналами 17 сердечника 1, воздушным зазором 22 между сердечником 1 и оболочкой криостата 8, каналами между лобовыми част ми секций обмотки 23 ротора и кожухамиtwo independent cooling circuits. The first cooling circuit of the rotor is formed by the cold air supply housings 11, partitions 15, the space between the housings 21 and. the core 1, the channels 17 of the core 1, the air gap 22 between the core 1 and the cryostat shell 8, the channels between the frontal parts of the winding sections 23 of the rotor and the casings

0 11 отвода нагретого воздуха.0 11 removal of heated air.

Второй контур охлаждени статора 2 образован пространством между корпусом этого статора и сердечником 5, каналами 18, воздушным зазором 9,The second cooling circuit of the stator 2 is formed by the space between the housing of this stator and the core 5, the channels 18, the air gap 9,

5 каналами между лобовыми част ми секций обмотки 6, окнами 19 и кожухами 11 отвода нагретого воздуха. Контуры охлаждени разделены криостатами и имеют только общие кожухи 11 отвода нагретого воздуха. При входе в машину потока охлаждающего воздуха раздел етс на три параллельных потока 24, 25 и 26. Контур охлаждени ротора имеет на входе два независимых потока 24 и 25 холодного воздуха с передней и задней частей машины, которые посредством кожухов 11 и перегородок 15 направлены аксиально и встречно друг другу и объедин ютс в простра стве между корпусом.21 и сердечником 1. Из этого пространства охлаждающий воздух проходит -через каналы 17 за счет их вентил торного эффек- та и напора внешнего вентил тора. Выведенный из этих каналов поток нагретого воздуха в зазоре 22 раздел ютс на два потока, один из которых направл етс к передней части машины, а другой - к задней ее част При прохождении через зазор 22 нагретый воздух этих потоков охлаждаетс , соприкаса сь с холодной поверхностью оболочки криостата 8. ; После этого промежуточного охлаждени потоки проход т через лобовые части обмотки 23 и выход т в кожухи 11 отвода нагретого воздуха, расположенные с передней и задней частей корпуса статора 2. Контур охлаждени статора 2 имее на входе поток 26 охлаждающего воздуха , поданный в нижнюю часть корпуса 3, Этот поток через пространст во между сердечником 5 и этим корпу сом проходит в каналы 18, охлаждает сердечник 5 и пазовую часть обмотки 6 и выходит в зазор 9, где, как и в первом контуре, он подраздел етс на два потока, направленных аксиально в разные стороны. При прохождении по зазору 9 нагретый воздух этих потоков охлаждаетс , соприкаса сь с холодной поверхностью оболочки криостата 8. После этого промежуточного охлаждени потоки проход т через лобовые части обмотки 6 и выход т через окна 19 и кожухи 11. В последних объедин ютс потоки нагретого воздуха систем охлаждени ротора и статорГа, выведенные из соответствующих сторон (и ашины. . Выполнение двух независимых контуров охлаждени устран ет теплообмен между обмотками статора и ротора через поток охлаждающего воздуха, что обеспечивает лучшее охлаждение обмоток. Разделение контуров криостата , наружна оболочка которого имеет температуру ниже температуры охлаждающего воздуха, приводит к промехсуточному охлаждению нагретого воздуха на поверхности холодной оболочки криостата, что обеспечивает большую интенсивность охлаждени . Встречное направление потоков охлаждающего воздуха в радиальных каналах сердечников статора и ротора, параллельное соединение контуров охлаждение и их разделение на параллельные ветви значительно снижает аэродинамическое сопротивление машины , что позвол ет устанавливать нагнетательные вентил торы низкого давлени как более надежные, и упрощают конструкцию машины.5 channels between the frontal parts of the winding sections 6, the windows 19 and the covers 11 of the heated air outlet. The cooling circuits are separated by cryostats and have only common shells 11 for the removal of heated air. When entering the machine, the flow of cooling air is divided into three parallel flows 24, 25 and 26. The cooling circuit of the rotor has two independent flows 24 and 25 of cold air from the front and rear parts of the machine, which are directed axially through the covers 11 and partitions 15. opposite to each other are combined in the space between the housing 21 and the core 1. From this space, the cooling air passes through the channels 17 due to their fan effect and the pressure of the external fan. The heated air flow from these channels in the gap 22 is divided into two streams, one of which is directed to the front of the machine and the other to its rear part. When passing through the gap 22, the heated air of these streams is cooled in contact with the cold surface of the shell cryostat 8.; After this intermediate cooling, the streams pass through the frontal parts of the winding 23 and exit into the shells 11 of the heated air exhaust located from the front and rear parts of the stator housing 2. The cooling circuit of the stator 2 has the cooling air flow 26 fed to the lower part of the housing 3 This flow through the space between the core 5 and this body passes into the channels 18, cools the core 5 and the groove part of the winding 6 and enters the gap 9, where, as in the first circuit, it is divided into two flows directed axially into various Torons. When passing through the gap 9, the heated air of these streams is cooled, in contact with the cold surface of the cryostat shell 8. After this intermediate cooling, the streams pass through the frontal parts of the winding 6 and exit through the windows 19 and the shells 11. In the latter, the heated air flows of the systems rotor and stator cooling, derived from the respective sides (and the machine.). The execution of two independent cooling circuits eliminates the heat exchange between the stator and rotor windings through the cooling air flow, which ensures Winding cooling of the windings. Separation of the cryostat circuits, the outer shell of which has a temperature below the cooling air temperature, leads to intermediate cooling of the heated air on the surface of the cold shell of the cryostat, which provides a greater cooling intensity. connection of circuits cooling and their division into parallel branches significantly reduces the aerodynamic resistance of m bus that allows to set the injection blowers low pressure as a more reliable, and simplifies the machine design.

/б/ b

2424

////

13//13//

-fj-fj

Claims

1. ELECTRIC MACHINE, comprising a rotor core and a stator, including a housing with end elements, a core with a winding of conductors of normal conductivity, a superconducting winding, and a cryostat located between the stator and rotor cores; The rum contains a superconducting winding, characterized in that, in order to increase operational reliability, the cryostat is mounted on the stator with the formation of a gap between the outer surface of the cryostat and the stator core.

2. Electric machine according to π. 1, characterized in that it is equipped with end casings forming channels with the end elements of the housing, end shields forming the inlet channels for the refrigerant, and partitions connecting the casings to the rotor core, the housing is made with inlet openings in the lower part, the stator and rotor cores are made with radial channels, the end elements of the housing have windows connecting the radial channels of the stator core with the channels between the housings and the end elements of the housing, and the radial channels of the rotor core are made with communicating on the one hand with the inlet channels of face shields, and the other - with the channels between the housing body and the end elements ⁴ CO ί [oo SP. 738485