КОРПУС ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК H02K5/18 H01F27/08 H02K9/04 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям электромашин, и может быть использовано при проектировании корпусов мощных преобразователей напряжения, используемых для питания железнодорожного транспорта.

Известен корпус электрической машины, содержащий стенки, одна из которых имеет параллельные жалюзи определенной конфигурации (см. Справочник по преобразовательной технике, под ред. И.М.Чиженко. Киев: Техника, 1978 г., стр. 288).

Однако известная конструкция корпуса не может быть эффективно использована для мощных преобразователей напряжения больших габаритов, так как при этом потребуется применение толстого листового металла или использование сложных приспособлений для укрепления корпуса, если использовать тонкий листовой материал.

Известен корпус преобразователя напряжения (станина электрической машины), содержащий стенки, на поверхности, как минимум, одной из которых расположены продольные и поперечные группы параллельных ребер (см. а.с. СССР N 1403240, кл. H 02 K 5/04 от 24.07.86).

Несмотря на оригинальность этой конструкции, имеются недостатки, особенно в недостаточно эффективной теплоотдаче, так как литая поверхность хуже отдает тепло, чем катаная поверхность.

Техническим результатом является увеличение теплоотдачи при обеспечении легкости и прочности конструкции.

Для этого в корпусе преобразователя напряжения, содержащем стенки, на поверхности, как минимум, одной из которых расположены продольные и поперечные группы параллельных ребер, вышеуказанные группы ребер расположены на разных сторонах стенки и образованы из пластин Г-образного профиля, а также продольная группа ребер расположена на внутренней стороне стенки, а поперечная группа ребер расположена на внешней стороне стенки или продольная группа ребер расположена на внешней стороне стенки, а поперечная группа ребер расположена на внутренней стороне стенки.

Согласно изобретению в корпусе
0,2<h1/L1≤0,6, где h1 - шаг между ребрами, расположенными на внешней стороне стенки,
L1 - высота вышеуказанных ребер;
0,5<h2/L2≤1,5, где h2 - шаг между ребрами, расположенными на внутренней стороне стенки,
L2 - высота вышеуказанных ребер;
0,05<S/L1≤0,13, где S - толщина ребра, расположенного на внешней стороне стенки,
L1 - высота ребра, расположенного на внешней стороне стенки;
пластины Г-образного профиля укреплены при помощи контактно-точечной сварки, причем
1,5<h3/d≤3, где h3 - шаг между сварочными точками,
d - диаметр сварочной точки.

Сущность изобретения заключается в том, что расположение продольных и поперечных групп параллельных ребер на разных сторонах стенки позволило повысить прочность конструкции корпуса.

Выполнение стенки из прокатного материала и ребер из пластин Г-образного профиля позволило повысить эффективность теплоотдачи.

Сравнение предлагаемого изобретения с прототипом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предварительные испытания позволяют утверждать о соответствии критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлен вид спереди предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вид сбоку, а на фиг. 3 - разрез по А-А.

Корпус содержит стенки 1, на поверхности, как минимум, одной из которых расположены продольные и поперечные группы параллельных ребер 2 и 3, расположенные на разных сторонах стенки и образованные из пластин Г-образного профиля.

Продольная группа ребер 2 может быть расположена на внутренней (или внешней) стороне стенки 1, а поперечная группа ребер 3 при этом может быть расположена на внешней (или внутренней) стороне, соответственно.

Пластины Г-образного профиля выполнены из прокатного материала и укреплены при помощи контактно-точечной сварки с определенным диаметром сварочной точки 4.

При этом должно выполняться следующее соотношение
0,2<h1/L1≤0,6, где h1 [мм] - шаг между ребрами, расположенными на наружной стороне стенки,
L1 [мм] - высота наружного ребра 2.

Данное соотношение обеспечивает при обтекании ребер 2 внешней стороны стенки 1 потоком такую силу вязкости в области, непосредственно примыкающей к поверхности ребер 2 и образующей аэродинамический пограничный слой заторможенного потока, при которой не происходит смыкание пограничного слоя, а коэффициент оребрения принимает оптимальное значение.

Для ребер 3 внутренней стороны стенки 1 должно выполняться соотношение
0,5<h2/L2≤1,5, где h2 [мм] - шаг между ребрами, расположенными на внутренней стороне стенки,
L2 [мм] - высота ребра 3.

Данное соотношение обеспечивает при обтекании ребер 3 внутренней стороны стенки 1 потоком окружающей, среды такую силу вязкости в области, непосредственно примыкающей к поверхности ребер 3 и образующей гидродинамический пограничный слой заторможенного потока, при которой не происходит смыкание пограничного слоя, а коэффициент оребрения принимает оптимальное значение.

Кроме того, должно выполняться следующее соотношение
0,5<S/L1≤0,13, где S [мм] - толщина ребра 2,
L1 [мм] - высота ребра 2.

Данное соотношение выбрано с учетом минимизации материалоемкости корпуса при оптимизации тепловой проводимости ребра. Также должно выполняться следующее соотношение
1,5<h3/d≤3, где h3 [мм] - шаг между сварочными точками,
d [мм] - диаметр сварочной точки.

Данное соотношение получено посредством тщательного экспериментального изучения тепловых процессов при выполнении условия обеспечения минимального теплового переходного сопротивления между основанием корпуса и ребрами и технологическими возможностями выполнения контактной сварки.

Все приведенные соотношения были найдены посредством решения уравнений теплопроводности и применения эмпирических зависимостей, полученных на основе теории подобия, при выполнении условия обеспечения максимального отвода тепла при минимальном тепловом напоре, снижении материалоемкости и технологических возможностей производства.

При данных соотношениях осуществляется эффективное теплофизическое конструирование корпуса преобразователя, при котором обеспечивается оптимальное тепловое сопротивление при минимизации массы, габаритов и аэродинамическом сопротивлении.

Таким образом, использование контактно-точечной сварки позволяет на большой поверхности из тонкостенного металла укрепить Г-образные пластины, получив увеличенную площадь теплоотдачи, так как непосредственный тепловой контакт между Г-образными пластинами и стенкой корпуса осуществляется лишь в местах точечной сварки.

Расположение продольной и поперечной групп Г-образных пластин перпендикулярно друг другу позволяет значительно усилить стенку корпуса без увеличения ее толщины.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании корпусов мощных преобразователей напряжения, например, для питания железнодорожного транспорта. Технический результат, достигаемый от использования данного изобретения, состоит в увеличении теплоотдачи при одновременном обеспечении легкости и прочности конструкции корпуса. Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемый корпус преобразователя напряжения содержит стенки, на поверхности которых расположены продольные и поперечные группы параллельных ребер. Согласно изобретению вышеуказанные группы ребер расположены на разных сторонах стенки и образованы из пластин Г-образного профиля. При этом продольные группы параллельных ребер расположены на внутренней или внешней сторонах стенки, а поперечные группы - на внешней или внутренней сторонах стенки. 3 ил.

Корпус преобразователя напряжения, содержащий стенки, как минимум, одна из которых снабжена продольными и поперечными группами параллельных ребер, отличающийся тем, что вышеуказанные группы параллельных ребер образованы из пластины Г-образного профиля, при этом продольные группы параллельных ребер расположены на внутренней или внешней сторонах стенки, а поперечные группы параллельных ребер расположены на внешней или внутренней сторонах стенки.