Статор электрической машины с жидкостным охлаждением (варианты) Российский патент 2019 года по МПК H02K1/20 H02K9/16 

Описание патента на изобретение RU2706802C1

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к высокооборотным и сверхвысокооборотным электрическим машинам.

Известен статор электрической машины с жидкостным охлаждением [патент РФ №2283525, Н02K 9/19, опубл. 10.09.2006], содержащий охладители, каждый из которых состоит из трубки, внутри которой протекает охлаждающая жидкость, и корпуса охладителя. При этом он снабжен охладителями, каждый из которых состоит из медного корпуса охладителя и медной трубки, вложенной в корпус охладителя, насосом, коллектором и теплообменником, причем каждый охладитель с охлаждающей жидкостью размещен без зазора между участками магнитопровода статора, разделенного по длине, при этом насос соединен с коллектором, выполненным с возможностью подачи охлаждающей жидкости параллельно во все охладители, а охладители выполнены с возможностью поступления подогретой, выделяемой теплом статора электрической машины, охлаждающей жидкости по медным трубкам в отводную часть коллектора, причем коллектор соединен с теплообменником, который выполнен с возможностью подачи после охлаждения жидкости снова во входную часть коллектора.

Известен статор электрической машины с жидкостным охлаждением [патент РФ №2223584, Н02K 1/20, Н02K 9/02, опубл. 20.01.2003], сердечник которого набран из изолированных листов электротехнической стали, при этом на внутреннем диаметре сердечника расположены пазы с обмоткой якоря, а на внешнем диаметре расположены ориентированные вдоль продольной оси статора пазы, в которых размещена обмотка охлаждения в виде зигзагообразного змеевика, при этом пазы на внешнем диаметре сердечника выполнены открытыми, имеют прямоугольную форму, обмотка охлаждения выполнена из трубок прямоугольного сечения и состоит как минимум из двух параллельно соединенных по охлаждающему агенту ветвей, прямолинейные элементы которых расположены в пазах в два слоя, а потоки охлаждающего агента в ветвях направлены по окружности статора навстречу друг другу.

Также известна рубашка охлаждения статора электромашины [патент РФ №169095, Н02K 9/16, опубл. 03.03.2017], выполненная в виде спирального трубчатого элемента с патрубками входа и выхода охлаждающей жидкости и предназначенная для установки между статором и корпусом электромашины, причем спиральный трубчатый элемент выполнен в виде двух спиральных ветвей, одна из которых включает входной патрубок с одного торца и витки, выполненные так, что между ними размещены витки второй ветви с выходным патрубком с того же, что и входной патрубок, торца, при этом обе ветви гидравлически соединены между собой с противоположного патрубкам торца.

Общим недостатком этих аналогов является малая площадь соприкосновения охлаждающей жидкости с активными тепловыделяющими частями статора (обмотками), а также ограниченные функциональные возможности относительно беспазовых электрических машин с тороидальными обмотками. Применение подобных статоров для электрических машин с тороидальными обмотками будет неэффективно, так как необходимо охлаждение и внешней, и внутренней частей обмоток.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является статор электрической машины с жидкостным охлаждением [патент РФ №2651581, H01К 1/20, Н01К 9/16, опубл. 11.04.2018], содержащий магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали, обмотку, размещенную в пазах магнитопровода, и по меньшей мере один охладитель, имеющий по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости, при этом в нем реализовано по меньшей мере одно из следующих технических решений:

а) по меньшей мере один охладитель размещен в пазах магнитопровода и приспособлен для охлаждения обмотки и магнитопровода;

б) по меньшей мере один охладитель размещен между магнитопроводом и лобовыми частями обмотки;

в) по меньшей мере один охладитель размещен между участками разделенного по длине магнитопровода статора с возможностью охлаждения магнитопровода и обмотки;

г) по меньшей мере один охладитель выполнен из теплопроводного и однородного по химическому составу материала или конструктивно реализован с использованием пайки или сварки его составных частей;

д) по меньшей мере один охладитель выполнен с возможностью прямого теплового контакта боковых поверхностей листов электротехнической стали с охлаждающей жидкостью;

е) каналы для охлаждающей жидкости выполнены с переменным сечением, причем каналы в частях охладителей, расположенных около более нагреваемых частей статора, имеют меньшее сечение;

ж) охладитель выполнен в виде рубашки охлаждения, охватывающей наружную поверхность магнитопровода, и имеет спиральный или зигзагообразный канал для охлаждающей жидкости переменного сечения, причем этот канал в частях охладителей, расположенных около более нагреваемых частей статора, имеет меньшее сечение;

з) внутренняя поверхность канала для охлаждающей жидкости по меньшей мере одного охладителя имеет выступы или ребра;

и) внутри канала для охлаждающей жидкости по меньшей мере одного охладителя установлен по меньшей мере один турбулизатор.

Недостатком ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности, поскольку его невозможно применить для беспазовых электрических машин с тороидальными обмотками.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей в отношении беспазовых электрических машин с тороидальными обмотками, повышение срока службы изоляции обмоток.

Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения электрических машин и снижение тепловой заметности электрических машин.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается по первому варианту тем, что в статоре электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащем магнитопровод, обмотку и по меньшей мере один охладитель, имеющий по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости, согласно изобретению, статор электрической машины выполнен беспазовым с тороидальными обмотками, а канал для охлаждающей жидкости выполнен в виде змеевика, расположенного на внутренней и/или внешней поверхности магнитопровода статора с тороидальными обмотками и плотно прилегающий к тороидальным обмоткам.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается по второму варианту тем, что в статоре электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащем магнитопровод, обмотку и по меньшей мере один охладитель, имеющий по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости, согласно изобретению, статор электрической машины выполнен беспазовым с тороидальными обмотками, а каждый канал для охлаждающей жидкости расположен с возможностью прохождения по внешней и внутренней поверхностям магнитопровода статора с тороидальными обмотками и плотно прилегающий к обмоткам.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема статора электрической машины с жидкостным охлаждением. На фиг. 2 изображена 3-D модель двух каналов охлаждения (внешнего и внутреннего) статора электрической машины с жидкостным охлаждением по первому варианту. На фиг. 3 изображена 3-D модель одного канала охлаждения статора электрической машины с жидкостным охлаждением по первому варианту. На фиг. 4 изображена 3-D модель каналов охлаждения статора электрической машины с жидкостным охлаждением по второму варианту.

Предложенный статор электрической машины с жидкостным охлаждением по первому и второму вариантам содержит (фиг. 1) беспазовый магнитопровод статора 1 с тороидальными обмотками 2 и по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости 3.

Статор электрической машины с жидкостным охлаждением работает следующим образом. При работе электрической машины происходит нагрев активных частей электрической машины. В канале для охлаждающей жидкости 3 создается поток охлаждающей жидкости. В качестве охлаждающей жидкости используется, например, вода. По мере движения по каналу для охлаждающей жидкости 3 охлаждающая жидкость забирает тепло от статора электрической машины, а также ротора. При этом плотное прилегание тороидальных обмоток 2 к каналу для охлаждающей жидкости 3 обеспечивает высокую эффективность охлаждения. Кроме того, отвод тепла от статора и ротора приводит к уменьшению тепловой заметности электрической машины.

Итак, заявляемое устройство позволяет расширить функциональные возможности в отношении беспазовых электрических машин с тороидальными обмотками.

В результате повышается эффективность охлаждения электрических машин, повышается срок службы изоляции обмоток, а также снижается тепловая заметность электрических машин.

Похожие патенты RU2706802C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ СТАТОРА 2018
  • Коровин Владимир Андреевич
RU2687560C1
СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН АВТОНОМНЫХ ОБЪЕКТОВ 2013
  • Хайруллин Ирек Ханифович
  • Исмагилов Флюр Рашитович
  • Афанасьев Юрий Викторович
  • Охотников Михаил Валерьевич
  • Вавилов Вячеслав Евгеньевич
RU2513042C1
СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ 2016
  • Коровин Владимир Андреевич
RU2651581C2
СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ 2019
  • Коровин Владимир Андреевич
RU2706016C1
СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2001
  • Богданов Г.Л.
  • Войтеко Н.С.
  • Карасик С.И.
  • Козлова В.С.
  • Нафиков А.В.
  • Хуторецкий Г.М.
RU2223584C2
Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения 2019
  • Исмагилов Флюр Рашитович
  • Вавилов Вячеслав Евгеньевич
  • Ямалов Ильнар Илдарович
  • Фаррахов Данис Рамилевич
  • Минияров Айбулат Халяфович
  • Бекузин Владимир Игоревич
  • Жарков Евгений Олегович
  • Пермин Данила Юрьевич
RU2719287C1
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ 2010
  • Дашко Олег Григорьевич
  • Кривоспицкий Юрий Прокопьевич
  • Литвинов Владимир Никонович
  • Машуров Сергей Иванович
  • Долголаптев Анатолий Васильевич
RU2422969C1
ИНДУКТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР С ВОЗДУШНОЙ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ 2021
  • Андреев Александр Самуилович
  • Сугробов Анатолий Михайлович
  • Русаков Анатолий Михайлович
RU2770909C1
ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 2017
  • Коровин Владимир Андреевич
RU2660811C1
КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАКРЫТОЙ ИНДУКТОРНОЙ МАШИНЫ 2016
  • Андреев Александр Самуилович
  • Окунеева Надежда Анатольевна
  • Рудин Виктор Геннадьевич
  • Русаков Анатолий Михайлович
  • Соломин Александр Николаевич
  • Шатов Виталий Александрович
RU2695320C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 706 802 C1

Реферат патента 2019 года Статор электрической машины с жидкостным охлаждением (варианты)

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к высокооборотным электрическим машинам. Технический результат - повышение эффективности охлаждения и снижение тепловой заметности электрических машин. Беспазовый статор электрической машины с жидкостным охлаждением содержит магнитопровод, тороидальную обмотку и по меньшей мере один охладитель, имеющий по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости. Канал для охлаждающей жидкости выполнен в виде змеевика, расположенного на внутренней и/или внешней поверхности магнитопровода статора с тороидальными обмотками, причем канал выполнен плотно прилегающим к указанным обмоткам. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 706 802 C1

1. Статор электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащий магнитопровод, обмотку и по меньшей мере один охладитель, имеющий по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что статор электрической машины выполнен беспазовым с тороидальными обмотками, а канал для охлаждающей жидкости выполнен в виде змеевика, расположенного на внутренней и/или внешней поверхности магнитопровода статора с тороидальными обмотками, причем канал выполнен плотно прилегающим к тороидальным обмоткам.

2. Статор электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащий магнитопровод, обмотку и по меньшей мере один охладитель, имеющий по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что статор электрической машины выполнен беспазовым с тороидальными обмотками, а каждый канал для охлаждающей жидкости расположен с возможностью прохождения по внешней и внутренней поверхностям магнитопровода статора с тороидальными обмотками, причем канал выполнен плотно прилегающим к тороидальным обмоткам.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2706802C1

СТЕКЛОВАРЕННАЯ ВАННАЯ ПЕЧЬ 0
SU166812A1
СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ МАГНИТОПРОВОДА 2004
  • Кравченко Александр Игнатьевич
  • Матвеев Лев Иванович
  • Федоренко Римма Ивановна
RU2284627C2
US 6489697 B1, 03.12.2002
JP 2011217434 A, 27.10.2011
JP 2011217433 A, 27.10.2011
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВОВ "ПТИЦА С КАПУСТОЙ И ПАРОВЫМ СОУСОМ" 2005
  • Квасенков Олег Иванович
RU2302766C1
US 20140312718 A1, 23.10.2014.

RU 2 706 802 C1

Авторы

Исмагилов Флюр Рашитович

Вавилов Вячеслав Евгеньевич

Айгузина Валентина Владимировна

Даты

2019-11-21Публикация

2018-10-09Подача