Закрытая электрическая машина с внутренним неподвижным якорем Российский патент 2019 года по МПК H02K9/19 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к охлаждению электрических машин с внутренним расположением якоря.

Известна закрытая электрическая машина, содержащая наружный ротор с торцевой стенкой, выполненной в виде подшипникового щита, образующий с корпусом замкнутую полость, в которой расположен якорь, при этом якорь закреплен на неподвижной ступице, имеющей опору, на которой консольно установлены подшипники ротора (см. RU 113890 U1, опуб., 27.02.2012).

Так как к неподвижному якорю в известной машине открыт неограниченный доступ охлаждающей среды со стороны корпуса, то возможен эффективный отвод тепла от неподвижного якоря. Однако недостатком является необходимость уплотнения внутренней полости по наибольшему радиусу, что приводит к малой эффективности бесконтактного уплотнения, либо к увеличенным механическим потерям при контактном уплотнении полости.

Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения машины с внутренним якорем, простоте конструкции и эффективном уплотнении внутренней полости ротора.

Поставленная задача достигается тем, что в закрытой электрической машине, содержащей наружный ротор с торцевыми стенками, выполненными в виде подшипниковых щитов, образующий замкнутую полость, в которой расположен якорь, при этом якорь закреплен на неподвижной ступице, имеющей опору, на которой установлены подшипники ротора, согласно изобретению, на торцевых поверхностях ступицы и на внутренней и наружной поверхностях подшипниковых щитов ротора выполнены кольцевые ребра охлаждения, при этом ребра ступицы обращены навстречу ребрам внутренней поверхности щитов и, по меньшей мере, часть ребер одной поверхности расположена в кольцевых выемках между соседними ребрами другой поверхности с возможностью относительного окружного перемещения ребра в кольцевой выемке между ответными соседними ребрами с образованием кольцевых щелевых полостей, в которых расположена промежуточная охлаждающая среда.

Поставленная задача достигается также тем, что ребра выполнены с непрерывной кольцевой поверхностью, либо, по меньшей мере, в части кольцевых ребер выполнены радиальные или наклонные прорези с образованием каналов для перемещения промежуточной охлаждающей среды между кольцевыми полостями.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показан продольный разрез описываемой машины;

На фиг. 2 показан местный вид А на фиг. 1;

На фиг. 3 - внешний вид на заднюю крышку машины;

На фиг. 4 - внешний вид на переднюю крышку машины;

На фиг. 5 - продольный разрез модели.

Описываемая машина содержит наружный ротор 1, с торцевыми стенками 2, выполняющими функции подшипниковых щитов, в которых установлены подшипники 3. Внутри ротора 1 образована полость, в которой расположен якорь 4 с обмотками 5. Якорь 4 закреплен на неподвижной ступице 6, имеющей опору 7, на которой установлены подшипники 3 ротора 1. Ступица 6 якоря 4 может быть выполнена в виде пустотелого цилиндра с торцевыми стенками 8, на которых выполнены кольцевые ребра 9 охлаждения. На внутренних поверхностях торцевых стенок 2 ротора 1 также выполнены кольцевые ребра 10 охлаждения, которые обращены навстречу ребрам 9. При этом ребро 9 расположено в выемке между соседними ребрами 10, а ребро 10, соответственно - в выемке между соседними ребрами 9 с образованием кольцевых щелевых полостей между перемещающимися одна относительно другой кольцевыми поверхностями ребер 9 и 10. В кольцевых щелевых полостях расположена промежуточная охлаждающая среда, например, воздух или жидкость. В предпочтительном варианте выполнения в качестве промежуточной среды используется воздух.

Ребра 9 и 10 охлаждения могут быть выполнены цельными с непрерывной кольцевой поверхностью, как показано на чертежах, либо в них могут быть выполнены радиальные или наклонные к радиусу прорези (на чертежах не показаны), то есть поперек ребра, с образованием каналов, соединяющих соседние кольцевые щелевые полости, для прохода промежуточной охлаждающей среды.

На внешних поверхностях стенок 2 ротора 1 также выполнены кольцевые ребра 11 охлаждения, причем они занимают по возможности всю торцевую поверхность от подшипника до края торцевой стенки 2 и могут быть выполнены с различной высотой ребер 11, например, с плавно меняющейся высотой.

Описываемая машина работает следующим образом. Ротор 1 установлен на подшипниках 3, расположенных на противоположных сторонах внутреннего неподвижного якоря 4. Так как опоры в этом случае выполняются минимально возможного диаметра, то уплотнение внутренней полости ротора 1 осуществляется с наилучшей эффективностью. Однако при такой компоновке ухудшается отвод тепла от расположенного в указанной полости ротора 1 неподвижного якоря 4 и его обмоток 5. Выполнение кольцевых ребер 9 и 10 на соседних торцевых поверхностях стенок 2 и 8, соответственно, ротора 1 и ступицы 6 якоря 4 позволяет значительно увеличить теплопередающую поверхность, а введение одних ребер в выемки других позволяет уменьшить зазор между взаимодействующими теплопередающими поверхностями.

Тепло, переданное в стенки 2 ротора 1, рассеивается его наружными ребрами 11, которые могут быть выполнены как кольцевыми, так и радиальными.

Таким образом, при использовании описываемого изобретения повышается эффективность охлаждения машины с внутренним неподвижным якорем 4, имеющей простую конструкцию, не требующую приводного нагнетателя для принудительного перемещения охлаждающей среды внутри полости ротора. При этом достигается повышенная эффективность уплотнения внутренней полости ротора за счет использования стенок ротора с минимальными отверстиями под опоры.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения машины с внутренним якорем, простота конструкции и эффективное уплотнение внутренней полости ротора. Закрытая электрическая машина содержит наружный ротор с торцевыми стенками, выполненными в виде подшипниковых щитов, образующих замкнутую полость, в которой расположен якорь. Якорь закреплен на неподвижной ступице, имеющей опору, на которой установлены подшипники ротора. На торцевых поверхностях ступицы и на внутренней и наружной поверхностях подшипниковых щитов ротора выполнены кольцевые ребра охлаждения, при этом ребра ступицы обращены навстречу ребрам внутренней поверхности щитов. При этом, по меньшей мере, часть ребер одной поверхности расположена в кольцевых выемках между соседними ребрами другой поверхности с возможностью относительного окружного перемещения ребра в кольцевой выемке между ответными соседними ребрами с образованием кольцевых щелевых полостей, в которых расположена промежуточная охлаждающая среда. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Закрытая электрическая машина с внутренним неподвижным якорем, содержащая наружный ротор с торцевыми стенками, выполненными в виде подшипниковых щитов, образующий замкнутую полость, в которой расположен якорь, при этом якорь закреплен на неподвижной ступице, имеющей опору, на которой установлены подшипники ротора, отличающаяся тем, что на торцевых поверхностях ступицы и на внутренней и наружной поверхностях подшипниковых щитов ротора выполнены кольцевые ребра охлаждения, при этом ребра ступицы обращены навстречу ребрам внутренней поверхности щитов и, по меньшей мере, часть ребер одной поверхности расположена в кольцевых выемках между соседними ребрами другой поверхности с возможностью относительного окружного перемещения ребра в кольцевой выемке между ответными соседними ребрами с образованием кольцевых щелевых полостей, в которых расположена промежуточная охлаждающая среда.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что ребра выполнены с непрерывной кольцевой поверхностью.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в части кольцевых ребер выполнены радиальные или наклонные прорези с образованием каналов для перемещения промежуточной охлаждающей среды между кольцевыми полостями.