Ротор электрической машины

Ротор электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Соцналнстинескнх

Республик (ц 675539

-;. -;; b

Ф .,;.<, и (51) М. Кл.

", "Н 02 К 9/20 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) ЗаявлЕно 07.СИ.77 (21) 2443004/24-07 с присоединением заявки №

Гююударютавнный кюьапат

СССР юю двлам нзюбрютюннй н ютнритнй (23) Приоритет !

Опубликовано 25 07.79. Бюллетень 3427 (53) УДК б21.313;713 (088.8) Лата опубликования описания 25.07.79

М. П. Кухарский, С..С. Самарский, Б. Н. Кривошеев, И. А. Волкомирский, В. А. Иванников и А. Ф. Голошумов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к испарительному охлаждению электрических машин с регулируемой частотой вращения и может применяться, например, в роторных высокомоментных двигателей постоянного тока.

Известен ротор электрической машины: с тепловой трубой, расположенной в валу 1т1.

Однако при отсутствии фитиля на внутренних стенках такая труба не обеспечивает onioда тепла при весьма малых частотах вращения, например 5 об/мин, так как жидкий теплоноситель располагается лужицей в нижней чали трубы, а верхняя часть трубы оказывается осушенной н через нее тепло не отводится. Устройство тепловой трубы в виде вала ограничивает возможность выбора совместного. материала для изготовления трубы, так как делать, весь вал из специальных .материалов (меди, титана и т.п.) атншком дорого, а зто снижает надежность тру. бы. Устройство в трубе фитиля также снижает надежность работы трубы в связи с возможностью засорения фитиля и окисления.интерметаллическими соединениями.

Кроме того, в ряде случаев, например, в высокомоментных двигателях постоянного тока, " вал с трубой получается весьма большого диаметра (до 120 — 140 мм), что сильно усложняer технологию подготовки трубы к заправке

5 (промывку, отжиг в вакууме и т.д.).

Известен ротор электрической машины с регулируемой частотой вращения, имеющий аксиальные каналы и содержащий вал, пакетированный магннтопровод и размещенные в аксита альных каналах тепловые трубы с оребренными охлаждаемыми концами, расположенными за цределамн магнитопровода (2) .

При этом необходимо размещать тепловые трубы в пазах ротора, что так же усложняет

15 укладку обмотки или заливку стержней клетки. Кроме того трубы приходится выполнять с малым диаметром — 4 мм.

Однако изготовление таких труб представ20 ляет самостоятельную проблему, укладка их в каналы малого диаметра затруднительна и не может обеспечить хорошего теплового контакта с пакетом магннтопровода.

Ч55Зз

Целью изобретеййя является повьццение технологичности и упрощение конструкции.

Достигается это тем, что известный ротор тяабжен выполненной иэ материала с высокой т«еплойрйводностью, например иэ алюминия; и

-расположенной между балом и пакетом- "маг- " нитопровода втулкой, по периферии которой расположены упомянутые аксиальные каналы с размещенными в них тепловыми трубами.

На фиг. 1 приведен ротор электрической маBMHbl высокомоментного двигателя постоянно-, го тока, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, разрез А-А на фиг, 1 и на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1.

На валу 1 двигателя укреплена втулка 2 из материала с высокой теплопроводностью, напри. мер алюминия. На периферии во втулку помеще ны испарительные участки тепловых труб 3. Расположенные за пределами магнитопровода концы тепловых труб выло:шены с оребрением 4 и охлаждаются наружным воздухом с помощью вентилятора 5 с независимым приводом. Тепловые трубы, помещенйые". в аксиальные каналы втулки, могут быль бесфитильными.

При вращении ротора электрической машины с достаточной частотой жидкий теплоноситель, "ттомещениьш в трубу, центробежными силами прижимается к периферийным сторонам тепловых труб. Тепловой ноток от пакета ротора через втулку из материала с высокой теплопроводностью поступает к периферийным сторонам тепловых труб и вызывает испарение находящегося здесь теплоносителя. Пар переносится в конденсаторные участки оребренных тепловых труб, и здесь конденсируется, отда-. вая тепло стенкам, снабженным наружными ребрами. С наружных поверхностей ребер тепло воздушным потоком, создаваемым вентилятором с независимым приводом,.рассеивается в окружающее пространство

При весьма малых частотах вращения и в неподвижном состоянии жидкий теплоноситель сосредоточивается в нижних частях тепловых труб. Путь телла до места испарения теплойосителя в верхней части ротора несколько увеличивается. Однако расчеты показывают, что неравномерность охлаждения ротора, обусловленная точечным расположением участков отвода тепла и разным расстоянием от пакета до этих:участков, при выполйении втулки из "материала с высокой теплопроводностью не превышает 3 — 5 С.

При вертикальном расположении оси вращейия "маптины и весьма малых частотах вращеФ1я те101оноситель из "конденсатора стекает по внутренним стенкам вниз в испаритель, и трубы работают как неподвижные двухфазные термосифоньь При больших частотах вращения в мпмине с вертикальной осью теплойоситель

4 располагается в периферийных частях труб, как и при горизонтальном расположении оси вращения.

При наличии в трубах фитилей несколько улучшается теплоотдача на испарительном участ ке"при малых- скоростях вращения, так как капиллярные силы распределяют жидкий тепло«,«..1 . носитель по всей окружности испарительного участка. Однако наличие фитиля на конденсаторном участке ухудшает теплоотдачу при

10 конденсации за счет увеличения толщины слоя конденсата у внутренних стенок, Как показывают расчеты и эксперименты, при умеренных тепловых нагрузках, которые имеют место в электрических машинах, общая теплоотдача теп15 ловых труб ограничивается не интенсивностью передачи тепла в трубе, а интенсивностью сьема тепла с наружной поверхности радиатора.

Поэтому применение в машинах предлагаемой

20 конструкции фитильных тепловых труб не гарантирует каких-либо перимуществ в отношенин интенсивности охлаждения по сравнению с бесфитильными трубами.

Во втулку из материала с высокой теплопроводностью тепловые трубы помещаются во время: отливки втулки. Это обеспечивает наилучший тепловой контакт между трубами и втулкой. У электрических машин с тепловыми трубами в пазах ротора необходимость электрической иэоляцйи трубы от обмотки не дает возможность обеспечить такой же тепловой кон30 такт, какой имеют трубы, залитые во втулку

То же самое относится и к трубам, помещен«ьпн в аксиальные каналы в пакете ротора

35 При расположении труб во втулке иэ материала с высокой теплопроводностью неравномерность отвода тепла выравнивается материалом втулки, поэтому трубы во втулке можно делать бесфитильными, что весьма упрощает их

40 изгьтовланйе;

Диаметр труб во втулке можно делать в

3 — 5 раз больше, чем диаметр труб, помещаемых в пазы ротора и в аксиальные каналы па4 кета. Это существенно упрощает технологию их изготовления и установки в ротор.

Йо сравнению с валом — тепловой трубой отдельные тепловые трубы, помещаемые во втулку, легче промывать, отжигать в вакууме, геру м*етизировать,"поскольку их вес в десятки раэ меньше, чем вес вала — тепловой трубы. В двигателях с глубоким регулированием частоты вращения вала — тепловую трубу необхоРасход совместимых (и обычно, дефицитных) материалов на трубы во: втулке в десятки раз меньше, чем на вал — тепловую трубу. Наконец, поверхность теплоотдачи отдельных теплодимо делать с фитилем! на внутренних стенках, 55 а трубы во втулке можно делать без фитиля.

675539

5 6 вых труб во втулке может бьггь в 1„5--2,0 ра. ный маглитопровод и размещенные в аксиаль. за больше, чем поверхность теплоотдачи вал — ных каналах тепловые трубы с оребренными тенловои трубы, а толщина стенок радиатора охлаждаемьгми концами, расположенными за соответственно в 3 — 5 раэ меньше. пределами магнитопровода, о т л н ч à io

Таким образом, данная конструкция злектрн- шийся тем, что, с целью повышения техноческой машины с регулируемой скоростью вра- логичности и упрощения, ол снабжен выполненщения значительно проще по конструкции и ной из материала с высокой теплопровадностью, технологии изготовления. например из алюминия, и расположенной между

Изобретение может использоваться в асин- . валом и пакетом магнитопровода втулкой, по хронных двигателях с масснвйым фотором, в "вьиО периферии которой расположены упомянутые сокомоментъых двигателях постоянного тока и аксиальныа каналы с размещенными в них тент.п. и позволит расширить область применения ловыми трубами. тепловых труб в электрических машинах. Источники информации, принятые во внимаФормула изобретения ние при экспертизе

Ротор электрической машины с регулируемой 5 1. Авторское свидетельство СССР У 531235, частотой вращеняя, например высокомоментно- кл. Н 02 К 9/20, 1975. го двигателя постоянного тока, имеющий акси- . 2. Патент США У 3801843, кл. Н 02 К 9/00, альные каналы и содержащий вал, пакетирован- 1974.

ЦНИИПИ Заказ 4325/47 Тираж 856 Пэдписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, уп. Проектная,4