Индукторная машина с жидкостным охлаждением

Индукторная машина с жидкостным охлаждением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i ц 777776

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.01.79 (21) 2711980/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М.К .

Н 02К 9/19

Н 02К 19/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.713 (088.8) (72) Авторы изобретения В. М. Британчук, Н. А. Чепурин, К. А. Столяров, В. В. Смирнов, E. Д. Карманов, А. Я. Черкас, О. Н. Савилов, Г. С. Ковалева, К. И. Старчеус и Н. Г. Иванищев (71) Заявитель (54) И НДУКТО РНАЯ МАШ И НА С )КИДКОСТНЫМ

ОХЛА)КДEHHEM

Изобретение относится к электротехнике, к разделу электрических машин с жидкостным охлаждением, может быть использовано для электрических машин, применяемых на транспортных средствах.

Одним из основных требований, предъявляемых к электрическим машинам, применяемым на транспортных средствах, является минимум массогабаритных показателей.

Снижение массогабаритных показателей 10 обеспечивается путем повышения интенсивности отвода тепла от нагретых частей электрической машины, в частности индукторной машины.

Известна индукторная машина, статор 15 которой охлаждается водой, циркулирующей по змеевику, уложенному в пазы, расположенные по периметру на наружном диаметре статора и залитом алюминием; охлаждение лобовых частей обмотки стато- 20 ра осуществляется потоком воздуха, образованным вентилятором, установленным на валу машины (1).

Ввиду низкой хладопроизводительности воздуха лобовые части обмотки статора 25 указанной машины имеют повышенную температуру, а наличие вентилятора ведет к значительным потерям энергии на вентиляцию при частоте вращения ротора более

1000 с — . Применение змеевика, уложенно- 30 го по наружной поверхности пакета статора и залитого алюминием, ведет к усложнению конструкции и повышению энергозатрат на организацию течения воды в змеевике.

Известна также индукторная машина, содержащая корпус, состоящий из двух частей, соединенных между собой стягивающей втулкой из магнитопроводящего материала; пакеты железа статора, охваченные втулками, запрессованными в корпусе с образованием в нем каналов для циркуляции охлаждающей жидкости; подшипниковые щиты, закрывающие машину с торцев, на подшипники которых опирается ротор, не имеющий обмотки; обмотку якоря, уложенную в пазы железа статора, кольцевую обмотку возбуждения, выполненную как монолитное тело и уложенную с образованием каналов для циркуляции жидкости в камеру, расположенную между пакетами железа статора и образованную стягивающей втулкой и демпферным кольцом, приваренным к корпусу (2).

Охлаждение статора и обмотки возбуждения осуществляется жидкостью, циркулирующей в каналах корпуса и камеры обмотки возбуждения. Отвод тепла от обмотки статора осуществляется через пазовую часть обмотки, железо статора, корпус, воз777776

25 зз

65 душные прослойки, образующиеся в местах сопряжения корпуса и пакетов железа статора, проводников обмотки, пазовой изоляции и пакетов железа статора.

Индукторная машина отличается низкой эффективностью охлаждения, так как повышенные термические сопротивления на пути теплового потока ведут к значительным перепадам температуры между проводниками обмотки якоря и поверхностью теплообмена. Лобовые части обмотки якоря работают в тяжелом тепловом режиме, поскольку отвод тепла от лобовых частей обмотки статора осуществляется в основном теплопроводностью через пазовую часть обмотки.

Выполнение обмотки возбуждения как монолитного тела ухудшает отвод тепла от проводников, удаленных от наружной поверхности обмотки возбуждения, являющейся поверхностью теплообмена — проводники центральной части обмотки возбуждения имеют повышенную температуру.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения индукторной машины.

Для этого индукторная машина снабжена перегородкой, размещенной в зазоре между статором и ротором и разделительными кольцами, расположенными между пакетами корпуса статора и подшипниковыми щитами, причем перегородка и кольца имеют обращенные к лобовым частям обмотки якоря конические поверхности с пазами, обмотка возбуждения выполнена секционированной и между секциями установлены дистанционные прокладки.

Введение в индукторную машину перегородки, дистанционных прокладок и разделительных колец позволяет интенсифицировать охлаждение нагретых поверхностей индукторной машины за счет их непосредственного контакта с потоком охлаждающей жидкости, обеспечивающего снижение термического сопротивления тепловому потоку от обмоток и железа статора к поверхности теплообмена.

На чертеже приведена индукторная машина с жидкостным охлаждением, продольный разрез.

Индукторная машина содержит корпус 1 из магнитопроводящего материала, закрытый с торцев сопрягающимися с корпусом подшипниковыми щитами 2 с подшипниками 3, на которые опирается ротор 4. В корпус 1 запрессованы два шихтованных пакета железа статора 5, в пазах которых уложена обмотка 6 якоря, а между пакетами статора 5 расположена кольцевая обмотка

7 возбуждения, выполненная в виде отдельных секций, и демпферное кольцо 8, охватывающее обмотку статора 6 в зоне обмотки возбуждения. Перегородка 9 помещена в расточку статора 5 в зазор между ротором 4 и статором 5 и на одном конце снабжена коническим утолщением 10 в зонелобовых частей обмотки 6, на наружной поверхности которого выполнены пазы 11, направленные под углом к образующей конуса, так что образуют прямой угол с направлением нижних слоев лобовых частей обмотки 6. После установки в расточку статора 5 на торец перегородки 9, противоположный коническому утолщению 10, напрессована являющаяся частью перегородки коническая втулка 12 с пазами 13 на наружной поверхности для образования каналов в зоне 14 лобовых частей обмотки 6.

Перегородка 9 имеет уплотнение в зоне подшипниковых щитов для герметизации полости статора.

Разделительные кольца 15 изготовлены из электроизоляционного материала, например пластмассы АГ-4, и предназначены для отделения входных жидкостных коллекторов 16 от выходных 17. На внутренней поверхности разделительных колец 15 выполнены пазы 18, направленные к образующей так, что образуют прямой угол с направлением верхних слоев лобовых частей обмотки 6. На наружной поверхности разделительных колец 15 выполнены каналы

19, сообщающиеся одним концом с каналами 20 пакета железа статора 5, а другим— с выходным коллектором 17. Разделительные кольца 15 снабжены уплотнениями на обоих торцах для предохранения протекааия жидкости из входного 16 в выходной коллектор 17.

Демпферное медное кольцо 8 обмотки 7 изготовлено с каналами 21 через боковую поверхность, предназначенными для течения охлаждающей жидкости. Ряды каналов

21, расположенные на соседних образующих поверхности кольца 8, выполнены с противоположным наклоном к оси кольца 8 и составляют с осью кольца угол, отличный от 90 .

Дистанционные прокладки 22 между секциями обмотки 7 изготовлены из электроизоляционного материала, например пластмассы АГ-4, установлены в шести диаметрально противоположных точках между секциями обмотки возбуждения, а также между торцевыми поверхностями крайних секций обмотки 7 и пакетов железа статора 5.

Лобовые части обмотки 6 расположены между поверхностями перегородки 9 и разделительных колец 15 и снабжены П-образными прокладками 23, расположенными в шахматном порядке между слоями обмотки 6 в зоне 14 лобовых частей и образующие каналы для течения жидкости.

Охлаждение нагретых элементов индукторной машины осуществляется потоком охлаждающей жидкости, например масла, циркулирующим через машину. При этом последовательность охлаждения нагретых частей определяется классом нагревостойкости изоляции обмоток 7 и 6 статора 5, а

777776 также прочн»остью статорной перегородки

9. В варианте исполнения последовательность охлаждения изображена стрелками на чертеже. Охлаждающая жидкость подается через проходники 24 во входные жидкостные коллекторы 16, обтекает по поверхности лобовых частей оомотки 6, нагревается и отводит тепло от лобовых частей обмотки 6. Решетка лобовых частей обмотки

6 выполнена прозрачной с развитой поверхностью теплообмена, образованной при помощи пазов 11 и 13 на поверхности перегородки 9 и втулки 12, пазов 18 на поверхности разделительных колец 15 и П-образных прокладок 23. После охлаждения лобовых частей обмотки 6 поток жидкости направляется в осевые каналы 25, выполненные в пакетах железа статора 5, и каналы

26, образованные поверхностями перегородки 9, пазовых клиньев и статора 5. При контакте потока охлаждающей жидкости с поверхностями указанных осевых каналов

25 и 26 жидкость нагревается и отводит тепло, выделившееся в пазовой части обмотки статора 6 и в пакетах железа статора 5. Из осевых каналов 25 и 26 охлаждающая жидкость подается в межпакетное пространство 27, откуда протекает через каналы 21, кольца 8, нагревается, отводит потери, выделившиеся в кольце 8, направляется в каналы между секциями обмотки

7, нагревается в процессе контакта с поверхностями секции обмотки 7, охлаждает их и по каналам 19 и 20 подается в коллекторы 17, откуда при помощи проходника 28 нагретая жидкость удаляется из полости машины.

Применение непосредственного жидкостного охлаждения нагретых элементов статора индукторной машины выгодно отличает ее от известных машин. Выполненная система каналов в лобовых частях обмотки статора способствует турбулизации потока жидкости при ее течении как в каналах лобовых частей, так и в осевых каналах пакетов железа статора. Кроме того, выполнение различного наклона осей смеж5

45 ных рядов каналов демпферного кольца к

его оси вызывает местные вихреобразования при течении жидкости через каналы демпферного кольца, что также способствует турбулизации потока жидкости при его течении между секциями обмотки возбуждения. Организация течения турбулентного потока жидкости относительно нагретых поверхностей индукторной машины позволило достигнуть значительной интенсивности отвода тепла из зоны тепловыделений и низкие термические сопротивления на пути теплового потока из мест тепловыделения к поверхностям теплообмена. В результате этих мероприятий достигнуто снижение массогабаритных показателей индукторной машины.

Формула изобретения

Индукторная машина с жидкостным охлаждением, содержащая корпус, пакеты статора, в пазах которых размещена обмотка якоря, кольцевую обмотку возбуждения, расположенную между упомянутыми пакетами с образованием каналов охлаждения, подшипниковые щиты и ротор, установленный в подшипниковых щитах, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, она снабженаустановленной в зазоре между ротором и статором перегородкой и установленными между пакетами корпусом и подшипниковыми щитами разделительными кольцами, причем перегородка и кольца имеют обращенные к лобовым частям обмотки якоря конические поверхности с пазами, обмотка возбуждения выполнена секционированной и между секциями установлены дистанционные прокладки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Альпер Н. Я. и Терзян А. А. Индукторные генераторы, М., «Энергия», 1970.

2. Патент Великобритании № 1102753, кл. Н 02К 19/20, 1965 (прототип).

77777G

/ /У E 20 2/ о gg ZZ у 5 М /

Составитель Л. Карцева

Техред В. Серякова

Редактор Г. Петрова

Корректор В. Борисова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2538/1 Изд. № 580 Тирана 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5