ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 1995 года по МПК H02K5/18 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкциям электрических машин с наружным обдувом оребренной станины, и может применяться, например, в асинхронных двигателях общего назначения.

Известна электрическая машина с воздушным охлаждением, у которой высота наружных продольных ребер станины практически не меняется по длине. К ним относятся серийные асинхронные двигатели закрытого исполнения с чугунной станиной (см. книгу Асинхронные двигатели общего назначения. / Под ред. В.М. Петрова и А.Э.Кравчика. М. Энергия, 1980). При осевом разъеме литых чугунных станин высота ребер в соответствии с литейным уклоном максимальна в средней части станины и слабо уменьшается к торцам. Вентиляционный кожух машины частично перекрываeт ребра станины и имеет диаметр больше диаметра оребрения станины. Как показали эксперименты, в этом случае значительная часть воздушного потока уходит из-под кожуха по зазору между кожухом и ребрами, минуя межреберные каналы станины, и в теплообмене не участвуeт. В результате этого значительная часть энергии, расходуемой для подачи воздуха, затрачивается бесполезно. Для компенсации этого приходится увеличивать диаметр вентилятора, что приводит к увеличению потребляемой им мощности и вентиляционного шума, поскольку потребляемая вентилятором мощность зависит от диаметра в пятой степени, а уровень шума в шестой.

Известна электрическая машина с воздушным охлаждением, у которой высота ребер в районе их перекрытия кожухом переменна и к торцу уменьшается быстрей, чем этого требует литейный уклон, а вентиляторный кожух может иметь как меньший диаметр D_к, так и больший, чем диаметр оребрения D_o на основной части станины (А.Е.Алексеев. Конструкция электрических машин. Госэнергоиздат, 1958). В этом случае практически весь подаваемый воздух поступает в межреберные каналы станины. Однако, поскольку высота ребер под кожухом переменна, через зазор между ребрами и кожухом из соседнего канала поступаeт поперечная струя воздуха, и в межреберном канале образуется осевой вихрь (см. ст. Кухарский М.П. Кривошеев Б.Н. Структура воздушного потока в межреберных каналах станины. "Электротехника", 1991, N 5). Во вращающемся воздушном потоке возникают центробежные силы, которые после выхода потока из-под кожуха выбрасывают значительную часть воздуха из канала в окружающее пространство, минуя межреберные каналы, что также снижает его полезное использование и требует для компенсации увеличения потребляемой вентилятором мощности. Электрическая машинa этой конструкции принята в качестве прототипа.

У предлагаемой вращающейся электрической машины с воздушным охлаждением станина снабжена наружными продольными ребрами, высота которых меняется по длине станины, а вентиляционный кожух частично перекрывает ребра станины.

Цель изобретения снижение потерь энергии на вентиляцию и уровня вентиляционного шума путем повышения полезного использования подаваемого на охлаждение воздуха. Эта цель достигается за счет того, что на всей длине перекрытия ребер кожухом высотa ребер постоянна и меньше, чем на остальной части станины, а зазор между кожухом и ребрами выполнен минимально возможным по технологическим соображениям.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически показана электрическая машина, обладающая указанными выше признаками.

Машина содержит станину 1, снабженную наружными продольными ребрами 2, и вентиляторный кожух 3, частично перекрывающий ребра 2 станины 1. Диаметр вентиляторного кожуха 3 D_к меньше диаметра оребрения станины 1 D_o, а высота ребер 2' в месте их перекрытия кожухом 3 h меньше, чем на остальной части станины 1 h₁, причем высота ребер 2' в месте перекрытия их кожухом 3 постоянна по всей длине перекрытия l. Зазор между кожухом 1 и ребрами 2 δ в месте перекрытия выполнен минимально возможным по технологическим соображениям (например, 1-3 мм).

При работе вентилятора благодаря тому, что высота h ребер 2 в месте их перекрытия кожухом 3 меньше по сравнению с их высотой h' на остальной части станины, весь холодный воздух поступает в межреберные каналы станины. Поскольку высота ребер 2 в месте их перекрытия кожухом 3 постоянна по длине перекрытия, а зазор δ между кожухом 3 и ребрами 2 минимальный, воздух из соседнего канала не попадает в данный канал и в потоке не возникает продольного вихря, который выбрасывал бы воздух из канала. Основная масса воздуха движется по межреберному каналу, охлаждая его стенки, что обеспечивает его максимальное использование. В свою очередь это исключает необходимость компенсации низкого использования воздуха и позволяет уменьшить диаметр вентилятора и соответственно потери энергии на охлаждение в 1,5-2,0 раза по сравнению с прототипом. Эффект от использования изобретения возрастает с увеличением мощности машины и уменьшением числа пар полюсов (см. ст. Кухарский М. П. Кривошеев Б.Н. Структура воздушного потока в межреберных каналах станины. "Электротехника", 1991, N 5). Уменьшение диаметра вентилятора и потребляемой вентилятором мощности приводит к уменьшению уровня вентиляционного шума на 3-5 дБА.

Снижение потерь энергии на охлаждение повышает КПД электрической машины на 0,3-1,0% Машины, обладающие повышенным КПД и пониженным уровнем шума, имеют повышенную потребительскую стоимость, что и определяет экономический эффект от использования изобретения.

Изобретение предусматривается использовать в асинхронных двигателях средней мощности закрытого исполнения.

Использование: изобретение относится к электромашиностроению, в частности, к конструкциям электрических машин с наружным обдувом оребренной станины. Сущность изобретения: в электрической машине по всей длине перекрытия ребер вентиляторным кожухом их высота выполнена постоянной и меньше, чем на остальной части ребер, а зазор между кожухом 3 и ребрами 2 выполнен минимально возможным по технологическим соображениям. За счет этого повышается КПД машины и снижается уровень вентиляционного шума. 1 ил.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержащая укрепленный на валу вентилятор, станину с продольными ребрами, высота которых со стороны вентилятора меньше, чем в остальной части, и вентиляторный кожух, частично перекрывающий ребра, отличающаяся тем, что часть вентиляторного кожуха, перекрывающая ребра, расположена на участке, где ребра имеют меньшую высоту, и зазор между кожухом и ребрами выполнен минимальным, чтобы исключить переток воздуха в соседние межреберные каналы.