ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах, например в турбогенераторах.
Известна конструкция [патент РФ №2474032,С2, кл. H02K 21/24, 2011 г.] магнитоэлектрического генератора, содержащая ротор, статор с уложенными обмотками. Ротор содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, расположенных эквидистантно относительно друг друга, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены обмотки, причем обмотки статора размещены на U-образных сердечниках из электротехнической стали, которые укреплены на пластинах статора, ширина B с торца U-образного сердечника составляет половину ширины B постоянного магнита ротора, причем концы U-образных сердечников одной пластины обращены навстречу концам U-образных сердечников другой пластины и смещены относительно них на расстояние, равное половине ширины постоянного магнита ротора, при этом постоянные магниты ротора размещены между встречными концами U-образных сердечников статора.
Недостаток такой конструкции заключается в том, что ток в обмотке статора предложенной конструкции электрического генератора будет иметь большую плотность, что влечет за собой нагрев обмоток и машины в целом. Такая конструкция приемлема только при незначительных мощностях электрического генератора.
Известна конструкция синхронных генераторов индукторного типа [патент РФ №2335079, С1 кл. H02K 19/36, 2008 г.], содержащая переднюю и заднюю крышки с отверстием, два статора в виде пакетов с рабочей обмоткой, источник возбуждения, ротор с полым валом и когтеобразным наконечником, а также выпрямитель, согласно данному изобретению между статорами установлена ферромагнитная цилиндрическая перемычка с поясной выемкой, в которой расположен источник возбуждения, а когтеобразные наконечники выполнены виде двух пакетов и установлены на валу, при этом сплошные центральные части сердечников установлены вплотную друг к другу. В предлагаемом синхронном генераторе обеспечено эффективное использование магнитодвижущей силы обмотки возбуждения за счет укороченного пути протекания магнитного потока, поскольку торцевые части крышек не участвуют в его проводке, кроме того, также исключена надобность использования магнитопроводящей втулки, что ведет к достижению технического результата, состоящего в улучшении эксплуатационных характеристик генератора за счет снижения потребляемой мощности возбуждения и улучшения его теплофизических характеристик.
Недостаток такой конструкции заключается в сложности изготовления обмоток статора, монтажа и обслуживания.
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является конструкция электрической машины[патент РФ №2471279, C1 кл. H02K 3/12, 2011 г.], содержащая ротор, статор с обмотками расположенные вокруг зубцов. Нечетные катушки и четные катушки обмотки размещены на зубцах без коронок статора, имеющего спинку. Благодаря выполнению четных катушек с наружными поверхностями на активной длине в виде плоскостей, параллельных осям своих зубцов, а нечетных катушек - с наружными поверхностями на активной длине в виде плоскостей, параллельных осям соседних зубцов, получена обмотка статора электрической машины, позволяющая полностью использовать межзубцовое пространство статора и снизить мощность потерь в обмотке статора при той же МДС, сохраняя при этом возможность отдельной намотки катушек и последующей их установки на зубцы, что повышает технологичность изготовления обмотки статора и повышает ремонтопригодность.
Недостатки данной конструкции заключаются в ограниченных функциональных возможностях, обусловленных тем, что она не применима в генераторах большой мощности из-за несовершенной системы охлаждения, а также в сложности изготовления обмотки и ее последующей замены или ремонта.
Задача полезной модели - уменьшение трудозатрат на изготовление обмотки статора высокоскоростной магнитоэлектрической машины, упрощение конструкции, а также максимальное упрощение ремонта или замены обмотки статора высокоскоростной магнитоэлектрической машины.
Техническим результатом является повышение надежности работы и повышение интенсивности охлаждения высокоскоростной магнитоэлектрической машины.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в высокоскоростной магнитоэлектрической машине, содержащей ротор, статор с обмотками, согласно полезной модели, обмотки выполнены в виде полых профилированных по форме паза трубок с непосредственным охлаждением, жестко соединенных между собой общим полым кольцом, причем в основании каждой профилированной по форме паза трубки, имеется система отвода охлаждающей жидкости или газа и электрические выводы.
Предлагаемая конструкция высокоскоростной магнитоэлектрической машины является многофазной, количество профилированных по форме паза трубок соответствует количеству фаз.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 и 2 изображен общий вид электрической машины в сборе. На фигуре 3 изображена обмотка статора с непосредственным охлаждением, состоящая из полого кольца профилированных по форме паза трубок.
Устройство содержит ротор 1, соединенный с турбиной 2, статор, состоящий из магнитопровода 3 и обмотки статора 4. Обмотки статора 4,состоят из профилированных по форме паза трубок, каждая из которых имеет систему отвода охлаждающей жидкости в полое кольцо5, гидравлически связанное с штуцерами 6, через которые осуществляется подведение и отвод охлаждающей жидкости. Ротор, закрепленный на валу 7, имеет постоянные магниты в форме сегментов 8, которые закреплены в роторе бандажом 9. Подшипниковые щиты 10 с подшипниками 11 прикрепленными к станине 12.
Предложенная высокоскоростная магнитоэлектрическая машина работает следующим образом: турбина 2 вращает ротор 1 высокоскоростной магнитоэлектрической машины с определенной частотой. В роторе 1 с помощью бандажа 9 закреплены постоянные магниты в форме сегментов 8, создающие магнитный поток. Вращаясь вместе с ротором 1 относительно статора 3, поток в соответствии с законом электромагнитной индукции, индуцирует в каждой фазе обмотки статора 4 электродвижущую силу. При замкнутой внешней цепи по обмоткам статора 4 протекает ток нагрузки 1, который, в свою очередь, создает магнитодвижущую силу статора. Магнитодвижущая сила статора создает магнитный поток реакции статора и поток рассеяния, который замыкается поперек пазов статора и вокруг лобовых частей обмотки статора 4.
Итак, заявляемая конструкция позволяет уменьшить трудозатраты на изготовление обмотки статора высокоскоростной магнитоэлектрической машины, упростить конструкцию, а также максимально упростить ремонт обмотки статора высокоскоростной магнитоэлектрической машины, а также повысить надежность работы и интенсивность охлаждения высокоскоростной магнитоэлектрической машины.