[go: up one dir, main page]

RU2485659C2 - Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine - Google Patents

Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine Download PDF

Info

Publication number
RU2485659C2
RU2485659C2 RU2011123334/07A RU2011123334A RU2485659C2 RU 2485659 C2 RU2485659 C2 RU 2485659C2 RU 2011123334/07 A RU2011123334/07 A RU 2011123334/07A RU 2011123334 A RU2011123334 A RU 2011123334A RU 2485659 C2 RU2485659 C2 RU 2485659C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coils
electric machine
rings
retaining rings
synchronous electric
Prior art date
Application number
RU2011123334/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011123334A (en
Inventor
Михаил Сарпионович Новосельцев
Юрий Васильевич Замира
Original Assignee
Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество
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 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество filed Critical Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество
Priority to RU2011123334/07A priority Critical patent/RU2485659C2/en
Publication of RU2011123334A publication Critical patent/RU2011123334A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485659C2 publication Critical patent/RU2485659C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: nonsalient pole rotor of synchronous electric machine contains a shaft with flux core having channels for excitation winding, exiting coils laid in channels of the flux core, rings aligning with axial ventilation channels, retaining rings and banding insulation. In pursuance of the present invention retaining rings and banding insulation are made with tangential-oriented radial slots located along length of retaining rings located in several rows preferably opposite gaps between end parts of exciting coils.
EFFECT: improved cooling of front parts of excitation coils located in channels of the core of nonsalient pole rotor of synchronous electric machine.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения.The invention relates to the field of electrical engineering.

Известны неявнополюсные роторы синхронной электрической машины, где специальные меры для охлаждения лобовых частей катушек обмотки возбуждения не предусмотрены. Тепло из лобовых частей катушек в таких роторах в какой-то мере передается в охлаждающую среду через бандажные кольца с их наружной поверхности, но в основном перетекает в пазовые части обмотки и отводится в охлаждающую среду вместе с теплом, выделяемым в пазовой части обмотки ротора (см., например, Е.Видеман, В.Келленбергер. Конструкции электрических машин. Энергия, Ленинградское отделение, 1972 г., с.116, второй абзац сверху).Implicit pole rotors of a synchronous electric machine are known, where special measures for cooling the frontal parts of the field winding coils are not provided. The heat from the frontal parts of the coils in such rotors is to some extent transferred to the cooling medium through the retaining rings from their outer surface, but mainly flows into the grooved parts of the winding and is transferred to the cooling medium along with the heat released in the grooved part of the rotor winding (see ., for example, E. Videman, V. Kellenberger. Designs of electrical machines. Energy, Leningrad Branch, 1972, p. 116, second paragraph above).

Недостатком конструкции является низкая эффективность использования материала обмотки возбуждения ротора.The disadvantage of the design is the low efficiency of use of the material of the field winding of the rotor.

Известны неявнополюсные роторы синхронных электрических машин, где использовано проточное охлаждение лобовых частей катушек обмотки возбуждения (см. упомянутую монографию, с.116, рис.3-30а, 3-30б). В этих случаях охлаждающая среда в зону лобовых частей катушек обмотки возбуждения подается через осевые вентиляционные каналы в центрирующих кольцах у вала ротора. В варианте конструкции по рис.3-30б охлаждающая среда омывает в основном нижние витки катушек обмотки возбуждения и отводится в зазор между сердечником статора и ротора электрической машины через наклонные отверстия в магнитопроводящей бочке ротора.Implicit-pole rotors of synchronous electric machines are known where flow cooling of the frontal parts of the field winding coils is used (see the mentioned monograph, p.116, fig. 3-30a, 3-30b). In these cases, the cooling medium is supplied to the area of the frontal parts of the field winding coils through the axial ventilation channels in the centering rings near the rotor shaft. In the design variant in Figs. 3-30b, the cooling medium washes mainly the lower turns of the field winding coils and is diverted into the gap between the stator core and the rotor of the electric machine through inclined holes in the rotor’s magnetic barrel.

Недостаток конструкции - низкая эффективность охлаждения лобовых частей катушек обмотки возбуждения.The design drawback is the low cooling efficiency of the frontal parts of the field winding coils.

В варианте конструкции по рис.3-30а, принятой за прототип, охлаждающая среда омывает и нижние витки катушек обмотки возбуждения, и боковые стороны катушек и выходит из камер лобовых частей катушек обмотки возбуждения через радиальные отверстия в бандажных кольцах ротора.In the design variant of Figs. 3-30a adopted as a prototype, the cooling medium washes both the lower turns of the field coil coils and the sides of the coils and leaves the chambers of the frontal parts of the field coil coils through radial holes in the retainer rings of the rotor.

Недостатками является то, что в зоне лобовых частей катушек обмотки возбуждения во избежание смещения проводников катушек при работе электрической машины по всей высоте катушки расклинены многочисленными дистанционными распорками с образованием сторонами катушек и самими дистанционными распорками многочисленных «камер», закрытых сверху бандажными кольцами, обдув охлаждающей средой боковых сторон катушек возможен только при выполнении в бандажных кольцах радиальных отверстий напротив если не каждой такой «камеры», то по крайней мере большого их количества, что крайне сложно, особенно с учетом того, что соответствующие отверстия должны быть выполнены и в подбандажной изоляции.The disadvantages are that in the area of the frontal parts of the field winding coils, in order to avoid displacement of the coil conductors during operation of the electric machine, the entire coil height is wedged by numerous distance spacers with the sides of the coils forming and the distance spacers themselves of the numerous “chambers” closed from the top with retaining rings, having blown cooling medium the sides of the coils is possible only if radial holes are made in the retaining rings opposite, if not every such "chamber", then at least a large number of them, which is extremely difficult, especially considering that the corresponding holes must be made in the bandage insulation.

Радиальные отверстия в бандажных кольцах являются мощными концентраторами механических напряжений в кольцах, что может чрезмерно затруднить выполнение бандажных колец с необходимым запасом механической прочности.Radial holes in the retaining rings are powerful concentrators of mechanical stresses in the rings, which can make it difficult to make retaining rings with the necessary margin of mechanical strength.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение охлаждения лобовых частей катушек обмотки возбуждения неявнополюсного ротора синхронной электрической машины.The task of the invention is to improve the cooling of the frontal parts of the coils of the excitation winding of the implicit pole rotor of a synchronous electric machine.

Технический результат достигается тем, что в неявнополюсном роторе синхронной электрической машины, содержащем вал с магнитопроводящим сердечником (бочкой) ротора, катушки обмотки возбуждения, уложенные в пазы магнитопроводящего сердечника (бочки) ротора, кольца центрирующие с осевыми вентиляционными каналами в зоне их внутреннего диаметра, кольца бандажные, а также подбандажную изоляцию, бандажные кольца и элементы подбандажной изоляции выполнены с тангенциально ориентированными радиальными прорезями, расположенными на длине колец в несколько рядов преимущественно напротив осевых промежутков между торцевыми частями катушек обмотки возбуждения.The technical result is achieved by the fact that in an implicit pole rotor of a synchronous electric machine containing a shaft with a magnetically conductive core (barrel) of the rotor, field winding coils laid in the grooves of the magnetically conductive core (barrel) of the rotor, rings centering with axial ventilation channels in the area of their inner diameter, rings bandage as well as bandage isolation, retaining rings and elements of bandage isolation are made with tangentially oriented radial slots located along the length of the ring preferably in several rows opposite axial spacing between the end portions of the field winding coils.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано продольное сечение, на фиг.2 - поперечное сечение (по А-А на фиг.1), на фиг.3 - вид на бандажное кольцо (по Б на фиг.2).The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal section, Fig. 2 is a cross section (along A-A in Fig. 1), Fig. 3 is a view of a retaining ring (according to B in Fig. 2).

Неявнополюсный ротор синхронной электрической машины содержит вал 1 с магнитопроводящим сердечником (бочкой) 2, в пазах которого размещены катушки 3 обмотки возбуждения. Лобовые части катушек 3 защищены от разрушения центробежными силами при работе электрической машины бандажными кольцами 4, которые посажены на центрирующие кольца 5, имеющие в зоне их внутреннего диаметра аксиальные вентиляционные каналы 6. Кольца бандажные 4 выполнены с несколькими рядами тангециально ориентированных радиальных прорезей 7, отделенных друг от друга в каждом ряду перемычками 8.The implicit pole rotor of a synchronous electric machine comprises a shaft 1 with a magnetically conducting core (barrel) 2, in the grooves of which are placed 3 coils of the field winding. The frontal parts of the coils 3 are protected from destruction by centrifugal forces during operation of the electric machine with retaining rings 4, which are mounted on centering rings 5, having axial ventilation ducts 6 in the area of their inner diameter 6. The retaining rings 4 are made with several rows of tangentially oriented radial slots 7 separated by each other from each other in each row with jumpers 8.

На фиг.1 показан вариант исполнения неявнополюсного ротора синхронной электрической машины с нагнетательной системой вентиляции. Охлаждающая среда (ее движение показано стрелками) из зоны повышенного давления у внешних торцов центрирующих колец 5 по аксиальным вентиляционным каналам 6 поступает в зону лобовых частей катушек 3 обмотки возбуждения, проходит под катушками 3 обмотки возбуждения вдоль вала 1, разветвляется в осевые промежутки 9 между торцевыми частями катушек 3 обмотки возбуждения, в осевые промежутки 10 и 11 между катушками 3 обмотки возбуждения и центрирующими кольцами 5 с одной стороны и между катушками 3 обмотки возбуждения и торцами магнитопроводящего сердечника (бочки) 2 с другой стороны, а также в промежутки 12 между боковыми сторонами прямолинейных вылетов катушек 3 обмотки возбуждения из магнитопроводящего сердечника (бочки) 2. Далее через тангенциально ориентированные радиальные прорези 7 в кольцах бандажных 4 и в элементах подбандажной изоляции (на рисунке не показано) выбрасывается из зон лобовых частей катушек 3 обмотки возбуждения.Figure 1 shows an embodiment of an implicit pole rotor of a synchronous electric machine with a discharge ventilation system. The cooling medium (its movement is shown by arrows) from the pressure zone at the outer ends of the centering rings 5 through axial ventilation channels 6 enters the frontal area of the field coil 3 coils, passes under the field coil 3 coils along shaft 1, branches into axial gaps 9 between the end parts of the coils 3 of the field winding, in the axial spaces 10 and 11 between the coils 3 of the field coil and centering rings 5 on one side and between the coils 3 of the field coil and the ends of the magnetically conductive core (barrels) 2 on the other hand, as well as in the intervals 12 between the lateral sides of the rectilinear departures of the coils 3 of the field winding from the magnetically conducting core (barrels) 2. Then through tangentially oriented radial slots 7 in the retaining rings 4 and in the elements of the bandage isolation (in the figure not shown) is ejected from the zones of the frontal parts of the coils 3 of the field winding.

Улучшение охлаждения лобовых частей катушек обмотки достигается за счет того, что тангециально ориентированные радиальные прорези 7 в бандажных кольцах 4 предлагаемого изобретения обеспечивают:Improving the cooling of the frontal parts of the winding coils is achieved due to the fact that tangentially oriented radial slots 7 in the retaining rings 4 of the present invention provide:

- большое суммарное сечение для прохода охлаждающей среды;- large total cross-section for the passage of the cooling medium;

- уменьшенное аэродинамическое сопротивление зон лобовых частей катушек 3 обмотки возбуждения;- reduced aerodynamic resistance of the zones of the frontal parts of the coils 3 of the field winding;

- увеличенный расход охлаждающей среды через зоны лобовых частей катушек 3;- increased flow rate of the cooling medium through the zones of the frontal parts of the coils 3;

- интенсивный обдув боковых сторон катушек 3, тем более, что эти радиальные прорези 7 в бандажных кольцах 4 «открывают» если не все, то абсолютное большинство упомянутых выше «камер», образованных боковыми сторонами катушек 3 и дистанционными распорками между ними.- intensive blowing of the sides of the coils 3, especially since these radial slots 7 in the retaining rings 4 “open” if not all, then the vast majority of the “chambers” mentioned above, formed by the sides of the coils 3 and the distance spacers between them.

Количество прорезей 7 в каждом ряду, количество рядов прорезей 7, размеры перемычек 8 между прорезями 7 в каждом ряду, осевые размеры прорезей 7 (их ширина) могут выбираться конструктивно и достаточно произвольно. Определяющей в подобных конструкциях почти всегда является механическая прочность бандажных колец 4. Следует отметить в связи с этим то обстоятельство, что тангенциально ориентированные радиальные прорези 7 не являются мощными концентраторами механических напряжений, как цилиндрические отверстия в бандажных кольцах ротора-прототипа. Поэтому механические напряжения в бандажных кольцах 4 предлагаемого ротора могут быть обеспечены на достаточно низком уровне.The number of slots 7 in each row, the number of rows of slots 7, the dimensions of the jumpers 8 between the slots 7 in each row, the axial dimensions of the slots 7 (their width) can be chosen constructively and quite arbitrarily. The mechanical strength of the retaining rings 4 is almost always decisive in such designs. It should be noted in this connection that the tangentially oriented radial slots 7 are not powerful stress concentrators, like cylindrical holes in the retaining rings of the prototype rotor. Therefore, mechanical stresses in the retaining rings 4 of the proposed rotor can be provided at a sufficiently low level.

К достоинствам предлагаемой конструкции можно отнести и то, что в ряде случаев бандажные кольца 4 с тангенциально ориентированными радиальными прорезями 7 могут использоваться как вентиляторы с лопатками в виде перемычек 8, обеспечивающие необходимый расход охлаждающей среды. При этом отдельные вентиляторы становятся ненужными, что упрощает и удешевляет и неявнополюсный ротор, и электрическую машину в целом.The advantages of the proposed design include the fact that in some cases the retaining rings 4 with tangentially oriented radial slots 7 can be used as fans with blades in the form of jumpers 8, which provide the necessary flow rate of the cooling medium. At the same time, individual fans become unnecessary, which simplifies and reduces the cost of both the implicit pole rotor and the electric machine as a whole.

Заявленное изобретение применяется в синхронных машинах серии СДП, СДР, ТГГ-2500.The claimed invention is used in synchronous machines of the SDP, SDR, TGG-2500 series.

Claims (1)

Неявнополюсный ротор синхронной электрической машины, содержащий вал с магнитопроводящим сердечником (бочкой) ротора, катушки обмотки возбуждения, уложенные в пазы магнитопроводящего сердечника (бочки) ротора, кольца центрирующие с осевыми вентиляционными каналами в зоне их внутреннего диаметра, кольца бандажные, а также подбандажную изоляцию, отличающийся тем, что бандажные кольца и элементы подбандажной изоляции выполнены с тангенциально ориентированными радиальными прорезями, расположенными по длине колец в несколько рядов преимущественно напротив осевых промежутков между торцевыми частями катушек обмотки возбуждения. An implicit pole rotor of a synchronous electric machine, comprising a shaft with a magnetically conducting rotor core (barrel), field winding coils laid in the grooves of the magnetically conducting rotor core (barrel), centering rings with axial ventilation channels in the area of their inner diameter, retaining rings, and also bandage isolation, characterized in that the retaining rings and the elements of the bandage insulation are made with tangentially oriented radial slots located along the length of the rings in several rows of predominantly Significantly opposite the axial gaps between the end parts of the field coil coils.
RU2011123334/07A 2011-06-08 2011-06-08 Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine RU2485659C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123334/07A RU2485659C2 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123334/07A RU2485659C2 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011123334A RU2011123334A (en) 2012-12-20
RU2485659C2 true RU2485659C2 (en) 2013-06-20

Family

ID=48786644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123334/07A RU2485659C2 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2485659C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669592C2 (en) * 2017-03-30 2018-10-12 ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром" Asynchronous motor rotor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1538803A1 (en) * 1966-02-05 1970-01-29 Ganz Villamossagi Muevek Device for supporting and direct cooling of the rotor winding heads of turbo generators
US4365177A (en) * 1980-04-02 1982-12-21 Asea Aktiebolag Gas-cooled rotor for a turbo-generator
SU1246249A1 (en) * 1984-10-07 1986-07-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электровозостроения Rotor of electric machine
SU1584035A1 (en) * 1988-06-16 1990-08-07 Центральное Конструкторское Бюро По Модернизации Действующего Оборудования Электростанций Rotor of synchronous non-salient pole electric machine
EP1171937A1 (en) * 2000-02-09 2002-01-16 General Electric Company Direct gas cooled longitudinal/cross-flow endwinding ventilation schemes for machines with concentric coil rotors
RU2253935C1 (en) * 2003-10-28 2005-06-10 Аврух Владимир Юрьевич Rotor for synchronous electric machine without predetermined poles (variants)
RU2410819C1 (en) * 2009-12-21 2011-01-27 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1538803A1 (en) * 1966-02-05 1970-01-29 Ganz Villamossagi Muevek Device for supporting and direct cooling of the rotor winding heads of turbo generators
US4365177A (en) * 1980-04-02 1982-12-21 Asea Aktiebolag Gas-cooled rotor for a turbo-generator
SU1246249A1 (en) * 1984-10-07 1986-07-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электровозостроения Rotor of electric machine
SU1584035A1 (en) * 1988-06-16 1990-08-07 Центральное Конструкторское Бюро По Модернизации Действующего Оборудования Электростанций Rotor of synchronous non-salient pole electric machine
EP1171937A1 (en) * 2000-02-09 2002-01-16 General Electric Company Direct gas cooled longitudinal/cross-flow endwinding ventilation schemes for machines with concentric coil rotors
RU2253935C1 (en) * 2003-10-28 2005-06-10 Аврух Владимир Юрьевич Rotor for synchronous electric machine without predetermined poles (variants)
RU2410819C1 (en) * 2009-12-21 2011-01-27 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВИДЕМАН Е., КЕЛЕНБЕРГЕР В. Конструкции электрических машин, Энергия, Ленинградское отделение, 1972, с.116, рис.3-30а. *
ВИДЕМАН Е., КЕЛЕНБЕРГЕР В. Конструкции электрических машин, Энергия, Ленинградское отделение, 1972, с.116, рис.3-30б. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669592C2 (en) * 2017-03-30 2018-10-12 ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром" Asynchronous motor rotor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011123334A (en) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7449592B2 (en) Axial flux machine stator cooling mechanism
US10116178B2 (en) Rotor with embedded permanent magnet having adhesive on one side and cooling channels on the other side
US8427018B2 (en) Stator for a rotary electric machine having flow channels for passing a cooling fluid
JP4471553B2 (en) Direct gas-cooled coil-end ventilation for machines with concentric coil rotors
JP2003523157A (en) Direct gas-cooled longitudinal / transverse coil end ventilation for machines with concentric coil rotors
CN101841212B (en) Dynamoelectric machine coil spacerblock having flow deflecting channel in coil facing surface thereof
JP2016515799A5 (en)
DE102011053299A1 (en) Cooling system for a highly used high-speed rotating synchronous electric machine
US10418872B2 (en) Rotary electric machine
RU2015136221A (en) AXIAL ENGINE COOLING CLEARANCE FOR AXIAL ENGINE
US20130307358A1 (en) Laminated rotor structure for a permanent magnet synchronous machine
US20110167623A1 (en) Method for assembling the rotor of an electric machine
CN103036331A (en) Rotor comprising pole shoes with cooling channels
US20110204736A1 (en) Electric rotary machine
RU2005139946A (en) ELECTRIC MOTOR
RU2485659C2 (en) Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine
CN102624175A (en) Disc type motor without rotor yoke or stator yoke
KR20120035112A (en) Dynamoelectric machine coil spaceblock having flow deflecting structure in coil facing surface thereof
RU2410819C1 (en) Nonsalient pole rotor of synchronous electric machine
EP2477311B1 (en) Generator, in particular for a wind turbine
EP2503675A1 (en) Ventilation system for an electric machine
US20030151326A1 (en) Stator for an axial flux electrical machine
RU2396667C1 (en) Electrical machine stator
KR101208318B1 (en) Motor rotor for automobile
CN106411084A (en) High power mixed excitation motor with novel water-cooling structure