ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2012 года по МПК H02K9/06 H02K1/20 H02K5/20 

Изобретение относится к области электромашиностроения.

Известна электрическая машина, предназначенная для работы в окружающей среде с большим содержанием пыли, активные элементы которой - обмотки и магнитопроводящие сердечники статора и ротора - охлаждаются постоянным объемом воздуха, циркуляция которого внутри электрической машины обеспечивается внутренним вентилятором. Внутренний воздух в свою очередь охлаждается в воздухоохладителе наружным воздухом, продувка которого через воздухоохладитель осуществляется внешним вентилятором. Воздухоохладитель представляет собой чередующиеся камеры, по одним из которых (например, нечетным) проходит горячий внутренний воздух, по другим (четным) - холодный наружный воздух (см., например, А.Е.Алексеев «Конструкция электрических машин», ГЭИ, 1958 г., стр.63, рис.2-42).

Известна также принятая за прототип электрическая машина закрытая обдуваемая с более эффективным трубчатым воздухоохладителем, в котором наружный воздух внешним вентилятором продувается по трубкам охладителя, а внутренний горячий воздух движется поперек трубок охладителя (см. упомянутую монографию, стр.65, рис.2-46).

Общий недостаток этих электрических машин с воздушными охладителями - сравнительно невысокая эффективность охлаждения, больший расход материалов и трудозатраты на изготовление.

Основная задача, которую решает изобретение, - значительное увеличение эффективности охлаждения электрической машины при одновременном уменьшении как расхода материалов, так и трудозатрат на ее изготовление.

Технический результат достигается тем, что в электрической машине, содержащей ротор, статор, магнитопроводящий сердечник которого собран из листов, выполненных из тонколистовой электрической стали с пазами в зоне внутреннего диаметра для обмотки статора, внешний вентилятор, конструктивные элементы, обеспечивающие опору статора и всей электрической машины, а также воздухонаправляющие кожухи, листы магнитопроводящего сердечника статора в зоне наружного диаметра выполнены с четырьмя концентричными выступами, в которых предусмотрены вентиляционные отверстия с шагом по окружности расположения, кратным шагу по пазам для обмотки статора, каждый последующий лист сердечника статора или каждая последующая группа листов сердечника статора при сборке сердечника тангенциально смещены относительно предыдущего листа или относительно предыдущей группы листов на величину шага по вентиляционным отверстиям в концентричных выступах листов, а в конструктивном элементе, обеспечивающем опору статора и всей электрической машины, на стороне внешнего вентилятора предусмотрены воздухонаправляющие выгородки, вентиляционные отверстия и окна для прохода охлаждающего воздуха, соединяющие зону выхода воздуха из внешнего вентилятора с вентиляционными отверстиями в торце сердечника статора.

В электрической машине на стороне рабочего конца вала выполнены воздухонаправляющие выгородки, вентиляционные отверстия и окна для выхода охлаждающего воздуха, совпадающие в конструктивных элементах, обеспечивающих опору статора и всей электрической машины на стороне внешнего вентилятора.

Предложенная конструкция поясняется чертежами, где схематично показаны на:

фиг.1 - продольное сечение электрической машины;

фиг.2 - поперечное сечение A-A на фиг.1 сердечника статора (ротор условно не показан);

фиг.3 - вид Е на фиг.2 (развертка) - расположение концентричных выступов листов статора на наружной поверхности сердечника статора.

Электрическая машина закрытая обдуваемая содержит статор 1, ротор 2, внешний вентилятор 3 на свободном конце вала ротора 2, кожух вентилятора 4, щиты подшипниковые 5, конструктивные элементы 6 и 7, являющиеся опорой статора 1 и всей электрической машины. Листы сердечника статора 1 выполнены из тонколистовой электротехнической стали в зоне внутреннего диаметра с пазами для обмотки статора, с наружным диаметром 8 и концентричными выступами 9, в которых предусмотрены вентиляционные отверстия 10. Величина наружного диаметра 8 с точки зрения наиболее экономичного использования электротехнической стали определяется шириной заготовки листа (рулона) электротехнической стали. Количество концентричных выступов 9 листа сердечника статора 1 равно четырем.

В процессе сборки сердечника статора 1 каждый последующий лист (или каждая последующая группа листов) тангенциально смещен (смещена), например, всегда в одну сторону относительно предыдущего листа (или предыдущей группы листов) на одно вентиляционное отверстие. При этом на наружной поверхности сердечника статора 1 концентричными выступами на листах сердечника образованы спиральные выступы 11 с аксиальными вентиляционными каналами 12, а между выступами 11 - спиральные вентиляционные каналы 13. В результате образована очень большая охлаждаемая поверхность сердечника статора 1. При необходимости при сборке сердечника статора 1 может быть задан и иной порядок тангенциального смещения последующих листов (групп листов) относительно предыдущих.

Охлаждающий воздух окружающей среды (его движение показано стрелками) от внешнего вентилятора 3 по каналам, образованным в опорном конструктивном элементе 6 статора 1 и электрической машине в целом выгородками 14, окнами 15 и вентиляционными отверстиями 16, поступает в аксиальные вентиляционные каналы 12 и спиральные вентиляционные каналы 13 и в пространстве между сердечником статора 1 и кожухом 17, обдувая всю наружную поверхность сердечника статора 1, проходит, например, в верхнюю часть электрической машины и выбрасывается в окружающую среду из-под кожуха 18 в ограниченном секторе этого пространства.

Этим воздухом отводятся все потери в сердечнике и обмотке статора 1 и частично - потери в сердечнике и обмотке ротора 2. Внутренним воздухом в этой закрытой обдуваемой электрической машине отводятся только потери в роторе 2 - частично в сердечник статора 1, частично - в окружающую среду через торцевые элементы конструкции, в частности через щиты подшипниковые 5.

Использование наружного воздуха для отвода основных потерь непосредственно с поверхности сердечника статора 1 ставит охлаждение предложенной закрытой обдуваемой электрической машины по эффективности на уровень эффективности охлаждения нормальных продуваемых электрических машин, а многократно увеличенная охлаждаемая поверхность эту эффективность существенно повышает, т.е. охлаждение предложенной закрытой обдуваемой электрической машины эффективнее охлаждения нормальной продуваемой электрической машины и тем более - прототипа. При этом значительно уменьшен расход материалов, т.к. не нужны воздушные воздухоохладители и существенно уменьшены трудозатраты на изготовление электрической машины.

Охлаждение этой закрытой обдуваемой электрической машины может быть, при необходимости, дополнительно интенсифицировано путем выполнения в конструктивном элементе 7, обеспечивающем опору статора 1 и электрической машины, воздухонаправляющих выгородок, вентиляционных отверстий и окон для выхода охлаждающего воздуха, аналогичных выгородкам 14, окнам 15 и вентиляционным отверстиям 16 в конструктивном элементе 6.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в электрических машинах, предназначенных для работы в окружающей среде с большим содержанием пыли, в которых активные элементы статора и ротора охлаждаются постоянным объемом воздуха, циркуляция которого осуществляется внутренним вентилятором. Предлагаемая электрическая машина содержит статор (1), ротор (2), наружный вентилятор (3), сердечник статора (1), собранный из листов электротехнической стали, выполненных в зоне наружного диаметра с концентрическими выступами (9) с вентиляционными отверстиями (10) в них. Каждый последующий лист (группа листов) сердечника статора при сборке сердечника тангенциально смещен (смещена) относительно предыдущего листа (группы листов) на величину шага по вентиляционным отверстиям (10) в концентрических выступах (9) листов сердечника. В конструктивном элементе (6) для опоры статора на стороне внешнего вентилятора (3) предусмотрены воздухонаправляющие выгородки (14), вентиляционные отверстия (16) и окна (15) для прохода охлаждающего воздуха. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в улучшении охлаждения электрической машины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрическая машина, содержащая ротор, статор, магнитопроводящий сердечник которого собран из листов, выполненных из тонколистовой электрической стали с пазами в зоне внутреннего диаметра для обмотки статора, внешний вентилятор, конструктивные элементы, обеспечивающие опору статора и всей электрической машины, а также воздухонаправляющие кожухи, отличающаяся тем, что листы магнитопроводящего сердечника статора в зоне наружного диаметра выполнены с четырьмя концентричными выступами, в которых предусмотрены вентиляционные отверстия с шагом по окружности расположения, кратным шагу по пазам для обмотки статора, каждый последующий лист сердечника статора или каждая последующая группа листов сердечника статора при сборке сердечника тангенциально смещена относительно предыдущего листа или относительно предыдущей группы листов на величину шага по вентиляционным отверстиям в концентричных выступах листов, а в конструктивном элементе, обеспечивающем опору статора и всей электрической машины на стороне внешнего вентилятора, предусмотрены воздухонаправляющие выгородки, вентиляционные отверстия и окна для прохода охлаждающего воздуха, соединяющие зону выхода воздуха из внешнего вентилятора с вентиляционными отверстиями в торце сердечника статора.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что в конструктивных элементах, обеспечивающих опору статора и всей электрической машины на стороне рабочего конца вала, выполнены воздухонаправляющие выгородки, вентиляционные отверстия и окна для выхода охлаждающего воздуха, совпадающие в конструктивных элементах, обеспечивающих опору статора и всей электрической машины на стороне внешнего вентилятора.