РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК H02K1/32 H02K9/08 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкции закрытых электрических машин с полым ротором и независимой вентиляцией.

Известен ротор электрической машины, содержащий полый сердечник, закрепленный на валу распорками. Распорки попарно смещены относительно друг друга и расположены в разных плоскостях по длине ротора [1] .

Однако, ему присущ ряд недостатков: мала поверхность охлаждения (обдува); низка теплопроводность материала распорок; распорки создают существенное аэродинамическое сопротивление потоку хладагента (воздуха). Эти недостатки не позволяют существенно снизить нагрев ротора, что непосредственно снижает срок службы изоляции обмоток ротора и статора, в целом машины.

Известен ротор электрической машины, содержащий полый сердечник, соединенный со ступицей симметрично установленными продольными ребрами [2] .

Данному решению присущи следующие недостатки: ограниченное количество продольных массивных ребер и в связи с этим мала площадь охлаждения (обдува); соединение всех продольных массивных ребер со ступицей ротора; материал продольных массивных ребер с низкой теплопроводностью; высока металлоемкость и трудоемкость такого ротора.

Цель изобретения - интенсификация охлаждения.

Для этого в ротор электрической машины, содержащий полый сердечник, закрепленный на ступице посредством симметрично установленных продольных ребер, введены радиаторы, каждый из которых выполнен в виде основания с элементами охлаждения, при этом радиаторы размещены между продольными ребрами и прикреплены к внутренней поверхности полого сердечника с образованием контакта по всей сопрягающейся поверхности и воздушного зазора от цилиндрической поверхности ступицы. Элементы охлаждения выполнены в виде продольных ребер, размещенных по всей длине основания, параллельных между собой и оси, проходящей через середину каждого основания и центр ротора. Элементы охлаждения выполнены в виде штырьков, расположенных на основании в шахматном (ромбическом) порядке. Элементы охлаждения выполнены в виде Z-образного или П-образного профиля, а основание - в виде плоского пружинящего элемента, размещенного с внешней стороны элементов охлаждения, при этом ребра Z-образного или П-образного профиля выполнены радиальными. Радиаторы выполнены из сплава с высокой теплопроводностью.

На фиг. 1 показан предлагаемый ротор с радиаторами, элементы охлаждения которых продольные ребра; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - предлагаемый ротор с радиаторами, элементы охлаждения которых штырьки; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 3; на фиг. - предлагаемый ротор с радбиаторами, элементы охлаждения которых П-образного профиля; на фиг. 7 - тоже, элементы охлаждения Z-образного профиля; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 6.

Ротор содержит полый сердечник 1, закрепленный на ступице 2 с помощью симметрично установленных продольных ребер 3, радиаторы 4, каждый из которых выполнен в виде основания 5 с элементами охлаждения, при этом основания 5 размещены между продольными ребрами 3 и прикреплены к внутренней поверхности полого сердечника 1 с образованием контакта по всей сопрягающейся поверхности.

Элементы охлаждения выполнены в виде продольных ребер 6, размещенных по всей длине основания, параллельных между собой и плоскости, проходящей через середину каждого основания и центр ротора. Элементы охлаждения могут быть выполнены в виде штырьков 7, расположенных на основании в шахматном (ромбическом) порядке. Элементы охлаждения могут быть выполнены в виде П-образного профиля 8, а основание - в виде плоского пружинящего элемента 9, размещенного с внешней стороны элебментов охлаждения, при этом ребра П-образного профиля выполнены радиальными.

Элементы охлаждения могут быть выполнены в виде Z-образного профиля 10, а основание и ребра аналогичны приведенным на фиг. 7.

Оптимальное отношение расстояния между ребрами элементов охлаждения радиаторов b_р к их высоте h_р предпочтительно в пределах 0,3-0,6, при этом минимально допускаемое расстояние между указанными поверхностями должно быть не менее 6-8 мм. Толщина ребра определяется технологическими возможностями предпочтительно 2,5-4 мм.

Цилиндрические штырьки 7 (см. фиг. 3 и 4) расположены на плоскости (хорде) основания в шахматном (ромбическом) порядке, вершины штырьков 7 располагаются на плоскости, касательной к цилиндрической поверхности ступицы 2 и нормальной к оси основания 5, с наименьшим зазором в 4-5 мм между ними. Шаг Х₁ между двумя смежными штырьками предпочтительно выбирать в пределах 8-9 мм, шаг Х₂ по ходу движения хладагента (газа)-8-10 мм. Диаметр штырьков по вершине 3-5 мм.

Ребра элементов охлаждения П-образного профиля - гибка из 2-й толщины листового материала. Перемычки между ребрами радиаторов, прилегающие к сердечнику, повторяют кривизну поверхности сердечника. Пружинящие элементы 9 - вырубка из листа.

Для плотного прилегания контактирующих поверхностей полого сердечника и радиатора, устранения возможных местных воздушных прослоек между ними указанные поверхности покрытия теплопроводной массой, например компаундом, затем скреплены друг с другом с удельным давлением, равным 0,5-1 кгс˙ см^-2, что обеспечивает наилучшую теплопроводность.

При вращении ротора в работающей машине центробежные силы от масс радиаторов дополнительно прижимают радиатор к сердечнику и, таким образом, снижают термическое сопротивление контакта их.

Радиаторы выполнены из сплава с высокой теплопроводностью, например алюминиевого, магниевого и т. п.

Вершины ребер, штырьков отделены от цилиндрической поверхности ступицы 2 воздушным зазором в пределах 4-6 мм. Эта величина воздушного зазора позволяет понизить аэродинамическое сопротивление проходу потока хладагента (газа). При этом одновременно воздушный зазор служит тепловым барьером для предотвращения перетока тепловой энергии от сердечника ротора на ступицу и далее к подшипникам, обеспечивая нормальные условия работы подшипниковых узлов машины.

Работает ротор следующим образом.

При работе электрической машины хладагент (воздух) от напорного (или вытяжного) вентилятора поступает в пространство между полым сердечником и ступицей ротора, омывает поверхности ребер (или штырьков) и оснований радиаторов, благодаря развитой поверхности последних и высокой теплопроводности материала их эффективно охлаждает сердечник ротора и в целом машину.

Эффективность использования предлагаемого ротора заключается в том, что благодаря применению встроенных в полый ротор радиаторов ребристого или штырькового типов с развитой поверхностью обдува, высокой теплопроводностью материала, из которого радиаторы изготовлены, при одновременном положительном аэродинамическом качестве таких радиаторов позволяет интенсивно отбирать (снимать) тепло от сердечника ротора и в целом машины. (56) Авторское свидетельство СССР N 1327234, кл. H 02 K 1/32, 1985.

Комплексный параметрический электропривод КПЭТУ 16-89 г. ИЖТП. 654223. 003ТУ.

Ротор электрической машины содержит полый сердечник 1, закрепленный на ступице 2 посредством симметрично установленных продольных ребер 3. В ротор введены радиаторы 4, каждый из которых выполнен в виде основания, которое размещено между продольными ребрами и прикреплено к внутренней поверхности полого сердечника с образованием контакта по всей сопрягающейся поверхности. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий полый сердечник, закрепленный на ступице посредством симметрично установленных продольных ребер, отличающийся тем, что в него введены радиаторы, каждый из которых выполнен в виде основания с элементами охлаждения, при этом радиаторы размещены между продольными ребрами и прикреплены к внутренней поверхности полого сердечника с образованием контакта по всей сопрягающейся поверхности и воздушного зазора от цилиндрической поверхности ступицы. 2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что элементы охлаждения выполнены в виде продольных ребер, размещенных по всей длине основания, параллельных между собой и с плоскостью, проходящей через середину каждого основания и центр ротора. 3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что элементы охлаждения выполнены в виде штырьков, расположенных на основании в шахматном порядке. 4. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что элементы охлаждения выполнены в виде Z- или П-образного профиля, а основание - в виде плоского пружинящего элемента, размещенного с внешней стороны элементов охлаждения, при этом ребра Z- или П-образного профиля выполнены радиальными. 5. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что радиаторы выполнены из сплава с высокой теплопроводностью.