КОМПЛЕКТ ИЗ МНОЖЕСТВА ОХЛАЖДАЮЩИХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ СБОРКИ С МАШИННЫМ МОДУЛЕМ Российский патент 2008 года по МПК H02K9/18 H02K9/04 

Настоящее изобретение относится к комплекту из множества охлаждающих модулей для сборки с машинным модулем.

Электрический агрегат с машинным модулем и охлаждающим модулем известен из JP 60-219939 А. Там электрический агрегат содержит теплообменник, который обтекается вдоль зигзагообразного пути, исходя из первой соединительной зоны охлаждающей текучей среды в направлении ко второй соединительной зоне охлаждающей текучей среды. Охлаждение подобных известных электрических агрегатов, однако, согласовано с примененным машинным модулем. Как только оказывается, что определенная техника охлаждения не достаточна для машинного модуля, необходимо полностью заново конструировать электрический агрегат относительно охлаждения.

Другие электрические агрегаты известны из JP 57-040344 А, JP 61-285039 А и WO 01/17094 A1.

Задача настоящего изобретения состоит в создании для машинного модуля выбора приспособленных к области применения вариантов охлаждения, без необходимости предпринимать для этого конструктивные изменения на машинном модуле.

Согласно изобретению эта задача решается комплектом из множества охлаждающих модулей согласно пункту 1 формулы изобретения.

Первый вариант охлаждающего модуля позволяет открытое воздушное охлаждение с обоих концов электрической машины. Второй вариант охлаждающего модуля позволяет закрытое воздушное охлаждение с теплообменником с обоих концов электрической машины. Третий вариант охлаждающего модуля позволяет открытое воздушное охлаждение, проходящее вдоль электрической машины. Четвертый вариант охлаждающего модуля позволяет закрытое воздушное охлаждение, проходящее вдоль электрической машины, с теплообменником. В зависимости от вида защиты электрической машины тогда можно выбирать, например, открытое или закрытое исполнение охлаждения. Закрытая электрическая машина может эксплуатироваться с воздушно-воздушным теплообменником или с воздушно-водяным теплообменником. Максимальная мощность охлаждения на основе нормы 0530 Общества немецких электротехников и тем самым максимальная мощность машины достигается с машиной с открытой внутренней самовентиляцией, а также с машиной с воздушно-водяным охлаждением. Воздушно-воздушно охлаждаемая машина дает при соответственно уменьшенной мощности преимущество закрытого вида исполнения в комбинации с воздушным охлаждением. Электрические машины производятся с различным числом пар полюсов и тем самым рассчитываются на различные частоты вращения. Эти машины могут эксплуатироваться тогда с сетью с постоянной частотой вращения или с преобразователем с переменной частотой вращения. В зависимости от числа пар полюсов и при работе в режиме преобразования тока или напряжения также в зависимости от желаемого диапазона частоты вращения может быть предпочтительным охлаждать машину воздушным потоком с двух концов или с одного конца. При этом также важную роль играет сопротивление воздуху охлаждающего модуля. Согласно изобретению является возможным выбирать самый эффективный вариант охлаждения в зависимости от вида охлаждения, числа пар полюсов и частоты вращения с одним и тем же корпусом машины. Охлаждающие модули с прохождениями охлаждающего воздуха, которые не требуют третьей соединительной зоны охлаждающей текучей среды к корпусу машины, просто уплотняют ее соответствующим уплотнительным устройством так, что течение охлаждающего воздуха к корпусу машины происходит исключительно через две остальные соединительные зоны охлаждающей текучей среды.

Форма выполнения вариантов охлаждающего модуля по пункту 2 формулы изобретения является особенно предпочтительной для экономичного изготовления этих вариантов охлаждающего модуля. Альтернативно является возможным для подвода охлаждающего воздуха к корпусу машины предусматривать патрубок. В случае одностороннего, то есть протекающего вдоль через электрическую машину, подвода воздуха третью соединительную зону охлаждающей текучей среды закрывают с помощью уплотнительного устройства. При воздушном охлаждении с обоих концов подвод воздуха производят через патрубки на первой и второй соединительной зоне охлаждающей текучей среды, а отвод воздуха - через патрубок на третьей соединительной зоне охлаждающей текучей среды.

Теплообменники согласно пунктам 3 и 4 формулы изобретения удовлетворяют многим также более высоким требованиям к охлаждению.

За счет формы выполнения корпуса машины машинного модуля с тремя соединительными зонами охлаждающей текучей среды можно реализовывать различные варианты прохождения охлаждающего воздуха в корпусе машины. Эти различные варианты прохождения охлаждающего воздуха можно тогда комбинировать с соответствующими охлаждающими модулями так, что можно учитывать индивидуальные требования к охлаждению. Электрический агрегат по пункту 5 формулы изобретения поэтому можно снабжать различными техниками охлаждения соответствующего охлаждающего модуля без необходимости конструктивно изменять для этого машинный модуль, в частности корпус машины. Например, с одним и тем же корпусом машины исключительно за счет согласования охлаждающего модуля являются реализуемыми следующие техники охлаждения: открытое воздушное охлаждение с обеих концов электрической машины, закрытое воздушное охлаждение с воздушно-воздушным теплообменником с обеих концов электрической машины, закрытое воздушное охлаждение с воздушно-водяным теплообменником с обеих концов электрической машины, открытое проходящее вдоль через электрическую машину воздушное охлаждение, закрытое проходящее вдоль через электрическую машину воздушное охлаждение с воздушно-воздушным теплообменником, закрытое проходящее вдоль через электрическую машину воздушное охлаждение с воздушно-водяным теплообменником. Охлаждающий модуль имеет или исключительно функцию направления охлаждающей текучей среды или содержит активные охлаждающие элементы, например теплообменник. Для всех этих техник охлаждения можно использовать стандартизованный корпус машины. В качестве электрической машины можно использовать электродвигатель или альтернативно также генератор.

В случае корпуса машины согласно пункту 6 формулы изобретения имеет место эффективное охлаждение статора.

Корпус машины согласно пункту 7 формулы изобретения позволяет прохождение охлаждающей текучей среды, при котором охлаждающая текучая среда подводится к нему или отводится от него не только с концов машины, а также через средний участок корпуса машины. К этому среднему участку корпуса машины охлаждающую текучую среду можно подводить через циркуляционную или, соответственно, тангенциальную компоненту потока охлаждающей текучей среды. Таким образом с одним и тем же корпусом машины может быть, с одной стороны, реализовано охлаждение с обоих концов, а также, с другой стороны, охлаждение, которое проходит через машину с одной стороны.

Перемычки согласно пункту 8 формулы изобретения предлагают конструктивно простую возможность обеспечения циркуляционного потока охлаждающей текучей среды.

Проходные отверстия в перемычках согласно пункту 9 формулы изобретения дают в результате определенное тангенциальное прохождение охлаждающей текучей среды.

Воздух в качестве охлаждающей текучей среды согласно пункту 10 формулы изобретения представляет собой при охлаждении внутри корпуса машины простейший вариант. Альтернативно является возможным использовать также другую охлаждающую текучую среду, в частности отличный от воздуха охлаждающий газ. В принципе является возможным также использование охлаждающей жидкости.

Вентилятор согласно пункту 11 формулы изобретения является выгодным тогда, когда движение самого ротора не дает никакого или никакого достаточного задания желательного направления потока охлаждающей текучей среды.

Примеры выполнения изобретения поясняются в последующем более подробно с помощью приложенных чертежей, на которых показано:

фиг.1 - перспективно в вырезе электрический агрегат с машинным модулем и первым вариантом охлаждающего модуля, который представляет собой часть комплекта из множества охлаждающих модулей для сборки с машинным модулем;

фиг.2 - перспективно в вырезе следующий электрический агрегат с машинным модулем согласно фиг. 1 и вторым вариантом охлаждающего модуля комплекта охлаждающих модулей, который содержит воздушно-воздушный теплообменник;

фиг.3-6 - перспективно в вырезе машинный модуль согласно фиг.1 со следующими вариантами охлаждающих модулей; и

фиг.7 - перспективно в увеличении вырез корпуса машины машинного модуля.

Фиг.1 показывает перспективный вырез приводного агрегата 1 в качестве примера для электрического агрегата. При этом речь идет о машине с циркуляционным охлаждением. Электрический агрегат 1 имеет представленный на фиг.1 внизу модуль двигателя 2 в качестве примера для машинного модуля. К нему относится электрический двигатель 3 в качестве примера для электрической машины, от которой на фиг.1 представлен только статор 4, а именно его правая половина с разрывом. Статор 4 выполнен в виде шихтованного сердечника из листовой стали. Как это само по себе известно, статор 4 содержит множество проходных отверстий 5, через которые возможно радиальное прохождение текучей среды через статор 4. Соответствующие и известные по себе проходные отверстия имеет также не представленный ротор. Кроме того, как статор 4, так и ротор имеет проходящие в аксиальном направлении проходы 6, через которые также сделано возможным течение текучей среды.

Электродвигатель 3 установлен в корпусе машины или, соответственно, двигателя 7. От него на чертеже показана только вертикально разрезанная вдоль задняя половина. Корпус машины 7 имеет на чертеже левую первую торцевую стенку 8 и правую вторую торцевую стенку 9. Рядом с первой торцевой стенкой 8 и с зазором к ней корпус машины 7 имеет на чертеже левую первую разделительную перегородку 10. Рядом со второй торцевой стенкой 9 корпус машины 7 имеет на чертеже правую вторую разделительную перегородку 11. В смонтированном электрическом двигателе не представленный подшипниковый щит уплотняет электродвигатель 3 относительно торцевых стенок 8, 9 так, что с торцевой стороны, то есть на обоих концах электродвигателя 3, не возможен никакой проход текучей среды в корпус или из корпуса машины 7. В смонтированном электрическом двигателе 3, кроме того, боковая стенка 12 статора 4 прилегает к разделительным перегородкам 10, 11. Уплотнение боковой стенки статора на стенках корпуса происходит через не представленные направляющие стенки. В смонтированном электрическом двигателе 3 таким образом корпус машины 7 является подразделенным на осевой средний участок 13 между обоими разделительными перегородками 10, 11, на представленный на чертеже слева первый краевой участок 14 между первой торцевой стенкой 8 и первой разделительной перегородкой 10 и представленный на фиг.7 справа второй краевой участок 15 между второй разделительной перегородкой 11 и второй торцевой стенкой 9.

В области среднего участка 13 корпус машины 7 имеет перпендикулярно к своей продольной оси восьмиугольное поперечное сечение. В среднем участке 13 боковая стенка 12 статора 4 через проходящие аксиально между разделительными перегородками 10, 11 перемычки 16, которые жестко соединены с боковой стенкой 17 корпуса машины 7, прилегает к корпусу машины 7. Статор 4 на внешнем периметре фиксирован на перемычках 16. Перпендикулярно к своему направлению прохождения и параллельно к соседнему участку стенки 17 корпуса перемычки 16 имеют проходные отверстия 18 для текучей среды. В представленном примере выполнения на перемычку 16 предусмотрено по шесть проходных отверстий 18.

На фиг.1 выше корпуса машины 7 расположен охлаждающий модуль 19 электрического агрегата 1 и жестко соединен с машинным модулем 2. Через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды 20 в верхнем на чертеже участке обращенной к охлаждающему модулю 19 стенки 17 корпуса, которая на охлаждающей стороне образована подводящим отверстием охлаждающей текучей среды, внутреннее пространство корпуса охладителя 21 охлаждающего модуля 19 находится в соединении по текучей среде с первым краевым участком 14 корпуса машины 7. Для этого корпус охладителя 21 имеет на фиг.1 на стороне дна проходное отверстие 22, которое соосно с первой соединительной зоной охлаждающей текучей среды 20 корпуса машины 7. Далее, корпус машины 7 имеет вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23, которая образована на стороне двигателя также посредством проходного отверстия охлаждающей текучей среды в обращенном к охлаждающему модулю 19 участке стенки корпуса машины 7. Через вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23 второй краевой участок 15 корпуса машины 7 находится в соединении по текучей среде с корпусом охладителя 21. Для этого корпус охладителя 21 имеет следующее, на фиг.1 правое на стороне дна проходное отверстие 24. Далее, корпус машины 7 в обращенном к охлаждающему модулю 19 участке стенки корпуса имеет третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25. Она лежит между двумя первыми соединительными зонами охлаждающей текучей среды 20, 23. Третья соединительная зона охлаждающей текучей среды выполнена на стороне двигателя на чертеже в верхнем, то есть обращенном к корпусу охладителя 21, участке стенки восьмиугольного в поперечном сечении среднего участка 13 корпуса машины 7 и подразделена на множество, в представленном примере выполнения в целом на восемнадцать, расположенных в растре квадратных проходных отверстий 26.

Через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 средний участок 13 находится в соединении по текучей среде с внутренним пространством корпуса охладителя 21. Для этого корпус охладителя 21 имеет на стороне дна среднее проходное отверстие 27 между проходными отверстиями 22 и 24.

Внутреннее пространство корпуса охладителя 21 подразделено на первое, на фиг.1 верхнее, пространство корпуса охладителя 28 и на второе пространство корпуса охладителя 29, представленное на фиг.1 внизу в середине. Оба пространства корпуса охладителя 28, 29 разделены друг от друга непроницаемо для текучей среды посредством имеющей форму площадки перегородки 30. Последняя простирается от промежуточной перемычки на стороне дна корпуса охладителя 21, которая расположена между проходными отверстиями 22 и 27, вплоть до следующей промежуточной перемычки на стороне дна корпуса охладителя 21 между проходными отверстиями 27 и 24. Первое пространство корпуса охладителя 28 через проходные отверстия 22 и 24 находится, с одной стороны, в соединении по текучей среде с первой соединительной зоной охлаждающей текучей среды 20 и, с другой стороны, со второй соединительной зоной охлаждающей текучей среды 23. Второе пространство корпуса охладителя 29 через проходное отверстие 27 находится в соединении по текучей среде с третьей соединительной зоной охлаждающей текучей среды 25. Через противоположно расположенные с торцевых сторон входные отверстия 31, 32 первое пространство корпуса охладителя 28 находится в соединении по текучей среде с окружающей средой охлаждающего модуля 19. Через выходное отверстие 33 на стороне дна второе пространство корпуса охладителя 29 находится в соединении с окружающей средой охлаждающего модуля 19.

Выходное отверстие 33 соосно с выемкой 34 в обращенном к охлаждающему модулю 19 участке корпуса машины 7, которая получается вследствие восьмиугольного поперечного сечения среднего участка 13.

Двухстороннее открытое воздушное охлаждение электродвигателя 3 в электрическом агрегате 1 согласно фиг.1 работает следующим образом.

Воздух через входные отверстия 31, 32 всасывается в первое пространство корпуса охладителя 28 корпуса охладителя 21, как показано стрелками направления потока 35, 36 на фиг.1. Всасывающее действие, которое обуславливает это всасывание, возникает за счет вращения ротора электродвигателя 3 в статоре 4. Всасанный воздух проходит через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды 20 и вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23, то есть входит, с одной стороны, через проходные отверстия 22 и 20 в первый краевой участок 14 корпуса машины 7 и, с другой стороны, через проходные отверстия 24 и 23 во второй краевой участок 15 корпуса машины 7. Оттуда охлаждающий воздух, как это показано стрелками направления потока 37, 38, поступает в средний участок 13 корпуса машины 7. При этом воздух течет с обоих концов электродвигателя 3 через соответствующие проходные отверстия и проходы ротора, а также через проходные отверстия 5 и проходы 6 статора 4. При этом речь идет таким образом о двухстороннем охлаждении электродвигателя 3. Далее, охлаждающий воздух, например, выступающий из статора 4, проходит снаружи вдоль боковой стенки 12 статора 4. Вследствие перемычек 16 боковая стенка 12 имеет зазор от стенки 17 корпуса так, что между боковой стенкой 12 и стенкой 17 корпуса является возможным поток текучей среды. За счет этого ротор и статор 4 эффективно охлаждаются воздухом. В среднем участке 13 охлаждающий воздух может течь через проходные отверстия 18 в перегородках 16 к проходным отверстиям 26 третьей соединительной зоны охлаждающей текучей среды 25, как показано стрелками направления потока 39, 40. Проходные отверстия 18 в перегородках 16 позволяют таким образом циркуляционный или, соответственно, тангенциальный поток охлаждающего воздуха между боковой стенкой 12 и стенкой 17 корпуса. От третьей соединительной зоны охлаждающей текучей среды 25 отводящий сбросное тепло охлаждающий воздух поступает во второе пространство корпуса охладителя 29 и из выходного отверстия 33 выходит из него через выемку 34 снова наружу.

Фиг.2 показывает машинный модуль 2 со вторым вариантом охлаждающего модуля 41. Последний описывается в последующем только там, где он отличается от охлаждающего модуля 19. Компоненты, которые соответствуют тем, которые уже ранее были пояснены со ссылкой на фиг.1, носят одинаковые ссылочные номера и еще раз детально не обсуждаются.

Корпус охладителя 42 охлаждающего модуля 41 разделен на первый участок корпуса охладителя с двумя краевыми участками 43, 44, с одной стороны, и второй участок корпуса охладителя 45, с другой стороны. Краевые участки 43, 44 корпуса охладителя 42 расположены на фиг.2 выше краевых участков 14, 15 корпуса машины 7. Через проходное отверстие 22 краевой участок 43 находится в соединении по текучей среде с проходным отверстием первой соединительной зоны охлаждающей текучей среды 20 корпуса машины 7. Через проходное отверстие 24 краевой участок 44 находится в соединении по текучей среде с проходным отверстием второй соединительной зоны охлаждающей текучей среды 23 корпуса машины 7. Через проходное отверстие 27 краевой участок корпуса охладителя 45 находится в соединении по текучей среде с проходными отверстиями 26 третьей соединительной зоны охлаждающей текучей среды 25 корпуса машины 7.

Параллельно к торцевым стенкам 46, 47 корпуса охладителя 42, которые представлены на фиг.2 слева и справа, внутри корпуса охладителя 42 расположены три несущие стенки 48, 49, 50. Первая представленная на фиг.2 слева несущая стенка 48 смонтирована со стороны дна на несущей перемычке корпуса охладителя 42, которая расположена между проходными отверстиями 22 и 27. Несущая стенка 48 отделяет левый на фиг.2 краевой участок 43 от второго участка корпуса охладителя 45. Это отделение является не полным, так как несущая стенка 48 не доходит вплоть до представленной на фиг.2 сверху стенки корпуса охладителя 42. Вторая несущая стенка 49 смонтирована на представленной на фиг.2 сверху стенке корпуса охладителя 42 во втором участке корпуса охладителя 45. Вторая несущая стенка 49 не доходит до дна корпуса охладителя 42 так, что несущая стенка 49 во втором участке корпуса охладителя 45 не представляет собой никакого барьера для охлаждающей текучей среды. Третья несущая стенка 50 смонтирована на несущей перемычке со стороны дна корпуса охладителя 42, которая расположена между проходными отверстиями 27 и 24, и соответствует, что касается ее прохождения, первой несущей стенке 48. Третья несущая стенка 50, как и первая несущая стенка 48, представляет собой преодолимое для охлаждающей текучей среды разделение между вторым участком корпуса охладителя 45 и правым на фиг.2 краевым участком 44.

Торцевыми стенками 46, 47 и несущими стенками 49, 50 удерживаются трубы охлаждающего воздуха 51 для вторичного охлаждающего воздуха, которые проходят через корпус охладителя 42 параллельно к оси электродвигателя 3. В целом в примере выполнения согласно фиг.2 имеют место восемьдесят труб охлаждающего воздуха 51. Они образуют воздушно-воздушный теплообменник 52.

В случае электрического агрегата 1 по фиг.2 двухстороннее воздушное охлаждение по замкнутому циклу происходит следующим образом.

Первичный охлаждающий воздух поступает в корпус машины 7 через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды 20 и вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23, как показано на фиг.2 стрелками направления потока 53, 54. Дальнейший поток охлаждающего воздуха в корпусе машины 7 в случае электрического агрегата 1 по фиг.2 соответствует потоку охлаждающего воздуха при охлаждении электрического агрегата 1 по фиг.1, как показано стрелками направления потока 39, 40. После прохождения через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 отводящий тепло охлаждающий воздух поступает во второй участок корпуса охладителя 45 корпуса охладителя 42, как показано стрелками направления потока 55. Во втором участке корпуса охладителя 45 и в обоих краевых участках 43, 44 первого участка корпуса охладителя 42 происходит только теплообмен от отдающего тепло первичного охлаждающего воздуха к принимающему тепло вторичному охлаждающему воздуху, который течет через трубы охлаждающего воздуха 51. Первичный охлаждающий воздух преодолевает при этом разделительные перегородки 48, 50 и течет снова в направлении первой соединительной зоны охлаждающей текучей среды 20, с одной стороны, и второй соединительной зоны охлаждающей текучей среды 23, с другой стороны, как показано стрелками направления потока 56, 57. За счет этого контур охлаждения первичного охлаждающего воздуха замыкается. Направление потока этого контура охлаждения получается вследствие всасывающего действия электродвигателя 3.

В последующем со ссылкой на фиг.3 описывается следующий вариант охлаждающего модуля 58. Описание происходит только там, где охлаждающий модуль 58 отличается от охлаждающего модуля 41 по фиг.2. Компоненты, которые соответствуют тем, которые были пояснены выше со ссылкой на фиг.1 и 2, несут одинаковые ссылочные номера и еще раз детально не обсуждаются.

Вместо воздушно-воздушного теплообменника охлаждающий модуль 58 содержит воздушно-водяной теплообменник 59. Последний имеет два пластинчатых модуля 60, 61, которые представлены схематически на фиг.3 в виде блоков с прямоугольным поперечным сечением. Обтекаемые охлаждающей водой охлаждающие пластины пластинчатых модулей 60, 61 выполнены, как это, например, известно из автомобильных радиаторов, в виде плоских структур, которые в основном направлены все вместе параллельно к плоскости основного протяжения. Эта плоскость основного протяжения одновременно находится вертикально на дне корпуса охладителя 62 охлаждающего модуля 58 и, с другой стороны, вертикально на торцевых стенках 63, 64 корпуса охладителя 62, которые представлены на фиг.3 слева и справа. За счет этой ориентации пластин имеет место по возможности невозмущенный поток первичного охлаждающего воздуха. Водяной теплообменник 59 удерживается имеющей форму площадки несущей стенкой 65. Опорная стенка 66 несущей стенки 65, на которую опирается теплообменник 59, выполнена воздухопроницаемой, то есть содержит проходные отверстия для первичного охлаждающего воздуха.

Эти проходные отверстия отличают несущую стенку 65 от разделительной перегородки 30 в корпусе охладителя 21 охлаждающего модуля 19 согласно фиг.1. В остальном форма, а также монтаж несущей стенки 65 соответствуют таковым разделительной перегородки 30. Несущая стенка 65 отделяет первый участок корпуса охладителя 62 с краевыми участками 43, 44 от второго среднего участка корпуса охладителя 67, который ограничен на фиг.3 сверху посредством несущей стенки 65.

Двухстороннее замкнутое воздушно-водяное охлаждение в случае варианта охлаждающего модуля по фиг.3 функционирует следующим образом.

Первичный поток охлаждающего воздуха в корпусе машины 7 соответствует таковому, который был описан в связи с охлаждающим модулем 41 по фиг.2. Из третьей соединительной зоны охлаждающей текучей среды 25 нагретый охлаждающий воздух поступает во второй участок корпуса охладителя 67 корпуса охладителя 62 и оттуда через опорную стенку 66 в пластинчатые модули 60, 61, как показано стрелками направления потока 68, 69. В пластинчатых модулях 60, 61 охлаждающий воздух отдает свое тепло протекающей через пластины охлаждающей воде водяного теплообменника 59. Из пластинчатых модулей 60, 61 охлажденный охлаждающий воздух течет в краевые участки 43, 44 корпуса охладителя 62 и оттуда снова в направлении проходных отверстий 22, 24, как показано стрелками направления потока 70, 71.

В последующем на основе фиг.4 описывается третий вариант охлаждающего модуля 72, который можно монтировать к машинному модулю 2 для пополнения электрического агрегата 1 вместо охлаждающих модулей 19, 41 и 58. Компоненты охлаждающего модуля 72, которые соответствуют таковым, которые уже были пояснены выше в связи с фиг.1-3, несут одинаковые ссылочные номера и не обсуждаются подробно еще раз. Корпус охладителя 73 охлаждающего модуля 72 подразделен на первое, со стороны дна, пространство корпуса охладителя 74 и второе в основном расположенное над ним пространство корпуса охладителя 75. Оба пространства корпуса охладителя 74, 75 отделены друг от друга внутри корпуса охладителя 73 непроницаемо для текучей среды разделительной перегородкой 76.

Через входное отверстие 77 первое пространство корпуса охладителя 74 находится в соединении по текучей среде с окружающей средой охлаждающего модуля 72. Входное отверстие 77, что касается его размера и расположения, соответствует выходному отверстию 33 охлаждающего модуля 19 по фиг.1. Через проходное отверстие 24 первое пространство корпуса охладителя 74 находится в соединении по текучей среде со второй соединительной зоной охлаждающей текучей среды 23.

Через проходное отверстие 22 левый на фиг.4 участок второго пространства корпуса охладителя 75 находится в соединении по текучей среде с первой соединительной зоной охлаждающей текучей среды 20 корпуса машины 7. Через выходное отверстие 78 второе пространство корпуса охладителя 75 находится в соединении по текучей среде с окружающей средой охлаждающего модуля 72. Выходное отверстие 78, что касается его размера и расположения, соответствует входному отверстию 32 корпуса охладителя 21 по фиг.1.

Разделительная перегородка 76 содержит первый участок разделительной перегородки 79, который смонтирован на несущей перемычке со стороны дна корпуса охладителя 73 между проходным отверстием 22 и входным отверстием 77 и круто повышается от дна так, что второе пространство корпуса охладителя 75 исходя от проходного отверстия 22 сначала постоянно расширяется. К первому участку разделительной перегородки 79 примыкает второй участок разделительной перегородки 80 разделительной перегородки 76. Он расположен, слегка спадая, в корпусе охладителя 73 так, что второе пространство корпуса охладителя 75 исходя от соединения между обоими участками разделительной перегородки 79, 80 вплоть до выходного отверстия 78 постоянно расширяется.

За исключением отверстий 22, 24 и 77 со стороны дна, дно корпуса охладителя 73 выполнено в виде непроницаемой для текучей среды платы. В частности, над третьей соединительной зоной охлаждающей текучей среды 25 корпуса машины 7 расположена уплотнительная плата 81. Последняя представляет собой уплотнительное устройство, которое уплотняет третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 таким образом, что через эту соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 не происходит никакого обмена текучей среды между машинным модулем 2 и охлаждающим модулем 72.

Одностороннее открытое воздушное охлаждение электрического агрегата 1 с охлаждающим модулем 72 функционирует следующим образом.

Охлаждающий воздух всасывается снаружи через входное отверстие 77 в первое пространство корпуса охладителя 74. Всасывающее действие получается опять-таки за счет вращения ротора в статоре 4. Это всасывающее действие может альтернативно создаваться или поддерживаться с помощью вентилятора. Подобный вентилятор на фиг.4 не представлен и может, например, быть выполнен в виде расположенного в первом краевом участке 14 корпуса машины 7 радиального центробежного вентилятора. Альтернативно может быть предусмотрен также осевой вентилятор. Поступление охлаждающего воздуха во входное отверстие 77 делает наглядным стрелка направления потока 82. От входного отверстия 77 охлаждающий воздух течет сначала через первое пространство корпуса охладителя 74, как показано стрелкой направления потока 83, и оттуда через проходное отверстие 24 и вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23 во второй краевой участок 15 корпуса машины 7, как показано стрелкой направления потока 84. После этого охлаждающий воздух на фиг.4 течет справа в электродвигатель 3 и протекает через проходные отверстия и проходы ротора, с одной стороны, и проходные отверстия 5 и проходы 6 статора 4, с другой стороны, как описано в связи с потоком охлаждающего воздуха по фиг.1. Так как охлаждающий воздух не может вытекать наверх через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25, то охлаждающий воздух протекает аксиально полностью через электродвигатель 3 на фиг.4 справа налево, как показано стрелками направления потока 85, 86 и 87. То есть речь идет об одностороннем охлаждении электродвигателя 3. От среднего участка 13 охлаждающий воздух течет затем в первый краевой участок 14 корпуса машины 7 и оттуда через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды 20 и проходное отверстие 22 во второе пространство корпуса охладителя 75 корпуса охладителя 73, как показано стрелкой направления потока 88. Нагретый охлаждающий воздух течет затем от проходного отверстия 22 через постоянно расширяющееся второе пространство корпуса охладителя 75 мимо на переходе между участками разделительной перегородки 79, 80, как показано стрелкой направления потока 89, в направлении к выходному отверстию 78 и оттуда из корпуса охладителя 73.

Фиг.5 показывает электрический агрегат 1 с четвертым вариантом охлаждающего модуля 90, который может быть смонтирован на машинном модуле 2. Конструкция охлаждающего модуля 90 описывается в последующем только там, где она отличается от конструкции охлаждающего модуля 41 по фиг.2. Компоненты, которые соответствуют таковым, которые уже были пояснены со ссылкой на фиг.1-4, несут одинаковые ссылочные номера и не обсуждаются детально еще раз. В случае корпуса охладителя 91 охлаждающего модуля 90 проходное отверстие 27 не имеется, а закрыто уплотнительной платой 92. Последняя представляет собой таким образом уплотнительное устройство, которое уплотняет третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 корпуса машины 7 так, что через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 не происходит никакого обмена текучей среды между машинным модулем 2 и охлаждающим модулем 90.

Односторонний замкнутый контур охлаждающего воздуха для первичного охлаждающего воздуха имеет в случае охлаждающего модуля 90 следующий ход.

Ход охлаждающего воздуха в корпусе машины 7 при выполнении электрического агрегата 1 по фиг.5 соответствует таковому при выполнении по фиг.4, как показано стрелками направления потока 85, 86 и 87.

Через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды 20 и проходное отверстие 22 нагретый охлаждающий воздух поступает тогда в левый на фиг.5 краевой участок 43 корпуса охладителя 91. В краевом участке 43 происходит первый теплообмен между нагретым первичным охлаждающим воздухом и вторичным охлаждающим воздухом, который течет через трубы охлаждающего воздуха 51 воздушного теплообменника 52 охлаждающего модуля 90. Вход нагретого охлаждающего воздуха в краевой участок 43 делает наглядным стрелка направления потока 93.

После этого охлаждающийся охлаждающий воздух преодолевает несущую стенку 48, как показано стрелкой направления потока 94, протекает через второй участок корпуса охладителя 45, как показано стрелкой направления потока 95, и после этого преодолевает несущую стенку 50, как показано стрелкой направления потока 96, причем охлажденный теперь охлаждающий воздух течет в правый на фиг.5 краевой участок 44. Затем охлажденный охлаждающий воздух течет через проходное отверстие 24 и вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23 снова в корпус машины 7 так, что первичный воздушный контур является замкнутым.

Фиг.6 показывает следующий вариант охлаждающего модуля 97 для монтажа на машинном модуле 2. Компоненты, которые соответствуют таковым, которые уже были пояснены выше со ссылкой на фиг.1-5, несут одинаковые ссылочные номера и еще раз подробно не обсуждаются. В корпусе охладителя 98 охлаждающего модуля 97 расположен в середине параллельно к представленным на фиг.6 слева и справа торцевым стенкам корпуса охладителя 91 воздушно-водяной теплообменник 99. Последний имеет два пластинчатых модуля 100, 101. Пластины пластинчатых модулей 100, 101 протекаются воздухом. Этот охлаждающий воздух со своей стороны находится в теплообмене с охлаждающей водой, которая течет через трубы охлаждающей воды, которые размещены в пластинчатых модулях 100, 101. Эти модули имеют обтекаемые охлаждающей водой пластины соответственно пластинам водяного теплообменника 59 при форме выполнения по фиг.3. Плоскость основного прохождения пластин водяного теплообменника 99 соответствует при этом таковой водяного теплообменника 59. Принципиально вместо водяного теплообменника 99 можно применять также водяной теплообменник 59 формы выполнения по фиг.3.

Водяной теплообменник 99 разделяет внутреннее пространство корпуса охладителя 98 на представленный на фиг.6 слева первый участок корпуса охладителя 102 и представленный на фиг.6 справа второй участок корпуса охладителя 103. Первый участок корпуса охладителя 102 через проходное отверстие 22 находится в соединении по текучей среде с первой соединительной зоной охлаждающей текучей среды 20 корпуса машины 7. Второй участок корпуса охладителя 103 через проходное отверстие 24 находится в соединении по текучей среде со второй соединительной зоной охлаждающей текучей среды 22 корпуса машины 7. Соединение по текучей среде между обоими участками корпуса охладителя 102, 103 имеет место через водяной теплообменник 99.

На стороне дна корпус охладителя 91 охлаждающего модуля 90 содержит между проходными отверстиями 22 и 24 уплотнительную плату 104. Последняя представляет собой уплотнительное устройство, которое уплотняет третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 корпуса машины 7 так, что через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды 25 не происходит никакого обмена текучей среды между машинным модулем 2 и охлаждающим модулем 97.

Одностороннее циркуляционное воздушно-водяное охлаждение происходит с охлаждающим модулем 97 в случае электрического агрегата 1 по фиг.6 следующим образом.

Воздушный поток в корпусе машины 7 при форме выполнения по фиг.6 соответствует таковому в формах выполнения по фиг.4 и 5, как это показано стрелками направления потока 85, 86 и 87. Из первого краевого участка 14 подогретый охлаждающий воздух поступает через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды 20 и проходное отверстие 22 в первый участок корпуса охладителя 102, как это показано стрелкой направления потока 105. От первого участка корпуса охладителя 102 охлаждающий воздух проходит через водяной теплообменник 99, причем за счет теплообмена с охлаждающим воздухом и водой, которая обтекает пластинчатые модули 100, 101, он охлаждается.

После этого охлажденный охлаждающий воздух от второго участка корпуса охладителя 103 через проходное отверстие 24 и вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды 23 поступает снова во второй краевой участок 15 корпуса машины 7. Контур охлаждения первичного охлаждающего воздуха тем самым завершен.

Различные варианты охлаждающих модулей 19, 41, 58, 72, 90, 97 представляют собой комплект, причем по выбору можно монтировать один охлаждающий модуль 19, 41, 58, 72, 90, 97 из этого комплекта в зависимости от требований к охлаждению или, соответственно, предоставленных условий на машинном модуле 2, который на стороне корпуса всегда выполнен идентично.

Если при описанных выше первичных прохождениях охлаждающего воздуха имеется проходное отверстие для связи наружу, оно может быть выполнено так, что оно является защищенным от проникновения воды и пыли.

Альтернативно или дополнительно к проходным отверстиям 18 в перемычках 16 тангенциальный поток охлаждающей текучей среды между боковой стенкой статора 12 и стенкой 17 корпуса может достигаться за счет формирования перемычек 16 так, что боковая стенка статора 12 прилегает к ним только участками так, что между боковой стенкой статора 12 и перемычками 16 получаются промежуточные пространства для тангенциального протекания.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам охлаждения электрических машин. Техническим результатом изобретения является создание такой системы охлаждения электрической машины, которая приспособлена к различным вариантам охлаждения без изменения конструктивного выполнения машинного модуля. Указанный результат достигается за счет использования комплекта из множества охлаждающих модулей, причем по выбору можно монтировать один охлаждающий модуль в зависимости от требований к охлаждению. Первый вариант охлаждающего модуля позволяет открытое воздушное охлаждение с обоих концов электрической машины. Второй вариант охлаждающего модуля позволяет закрытое воздушное охлаждение с теплообменником с обоих концов электрической машины. Третий вариант охлаждающего модуля позволяет открытое воздушное охлаждение, проходящее вдоль электрической машины. Четвертый вариант позволяет закрытое воздушное охлаждение, проходящее вдоль электрической машины с теплообменником. В зависимости от вида защиты электрической машины можно выбрать открытое или закрытое исполнение охлаждения, в том числе и с воздушно-водяным теплообменником. 25 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Комплект из множества охлаждающих модулей (19; 41; 58; 72; 90; 97), содержащий корпус охладителя (21; 42; 62; 73; 91; 98), который через первую соединительную зону охлаждающей текучей среды (20) в стенке корпуса (17) корпуса машины (7) и по крайней мере одну вторую соединительную зону охлаждающей текучей среды (23) в стенке корпуса (17) корпуса машины (7) находится в соединении по текучей среде с внутренним пространством корпуса машины (7), для сборки с машинным модулем, без необходимости предпринимать на нем конструктивные изменения, с корпусом машины (7), который принимает электрическую машину (3), причем внутреннее пространство корпуса машины (7) на участке стенки корпуса (17), который обращен к корпусу охладителя (21; 42; 62; 73; 91; 98), через по крайней мере одну третью соединительную зону охлаждающей текучей среды (25) с по крайней мере одним проходным отверстием охлаждающей текучей среды (26) является приводимым в соединение по текучей среде с внутренним пространством корпуса охладителя (21; 42; 62; 73; 91; 98), а также с по крайней мере двумя охлаждающими модулями (19; 41; 58; 72; 90; 97) из следующих вариантов охлаждающего модуля:

первый вариант охлаждающего модуля (19) с первым пространством корпуса охладителя (28), которое через по крайней мере одно входное отверстие (31, 32) находится в соединении по текучей среде с окружающей средой и через соответствующие проходные отверстия (22, 24) находится в соединении по текучей среде с первой (20) и второй (23) соединительной зоной охлаждающей текучей среды, с отделенным непроницаемо для текучей среды от первого пространства корпуса охладителя (28) вторым пространством корпуса охладителя (29), которое через по крайней мере одно проходное отверстие (27) находится в соединении по текучей среде с третьей соединительной зоной охлаждающей текучей среды (25) и через выходное отверстие (33) находится в соединении по текучей среде с окружающей средой,

второй вариант охлаждающего модуля (41; 58) с первым участком корпуса охладителя (43; 44), который через соответствующие проходные отверстия (22, 24) находится в соединении по текучей среде с первой (20) и второй (23) соединительной зоной охлаждающей текучей среды, с находящимся в соединении по текучей среде с первым участком корпуса охладителя (43; 44) вторым участком корпуса охладителя (45; 67), который через по крайней мере одно проходное отверстие (27) находится в соединении по текучей среде с третьей соединительной зоной охлаждающей текучей среды (25), с теплообменником (52; 59), который находится в тепловом контакте с обоими участками корпуса охладителя (43; 44),

третий вариант охлаждающего модуля (72) с первым пространством корпуса охладителя (74), которое через по крайней мере одно входное отверстие (77) находится в соединении по текучей среде с окружающей средой и через по крайней мере одно проходное отверстие (24) находится в соединении по текучей среде с первой соединительной зоной охлаждающей текучей среды (20), с отделенным непроницаемо для текучей среды от первого пространства корпуса охладителя (74) вторым пространством корпуса охладителя (75), которое через по крайней мере одно проходное отверстие (22) находится в соединении по текучей среде со второй соединительной зоной охлаждающей текучей среды (23) и через по крайней мере одно выходное отверстие (78) находится в соединении по текучей среде с окружающей средой, с уплотнительным устройством (81), которое уплотняет третью соединительную зону охлаждающей текучей среды (25) так, что через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды (25) не происходит никакого обмена охлаждающей текучей среды между машинным модулем (2) и охлаждающим модулем (12),

четвертый вариант охлаждающего модуля (90; 97) с первым участком корпуса охладителя (43; 102), который через по крайней мере одно проходное отверстие (22) находится в соединении по текучей среде с первой соединительной зоной охлаждающей текучей среды (20), с находящимся в соединении по текучей среде с первым участком корпуса охладителя (43; 102) вторым участком корпуса охладителя (44; 103), который через по крайней мере одно проходное отверстие (24) находится в соединении по текучей среде со второй соединительной зоной охлаждающей текучей среды (23), с теплообменником (52; 59), который находится в тепловом контакте с обоими участками корпуса охладителя (43; 44; 102; 103), с уплотнительным устройством (92; 104), которое уплотняет третью соединительную зону охлаждающей текучей среды (25) так, что через третью соединительную зону охлаждающей текучей среды (25) не происходит никакого обмена охлаждающей текучей среды между машинным модулем (2) и охлаждающим модулем (90; 97), причем корпус машины (7) принимает электрическую машину (3) таким образом, что имеет место аксиальный поток охлаждающей текучей среды между боковой стенкой статора (12) и стенкой корпуса (17).