Ротор электрической машины закрытого исполнения Советский патент 1986 года по МПК H02K9/20 

1

Изобретение относится к системам .охлаждения роторов электрических машин с наружным воздушным и внутренним жидкостным охлаждением и может быть использовано при их конструировании и изготовлении в закрытом исполнении преимущественно для шахт и рудников.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения,

На фиг„1 изображен предлагаемый ротор, общий вид в разрезе; на фиг,2 - эпюра окружной и расходной скорости охлаждающей жидкости в кольцевом канале, без оребрения.

Предлагаемый ротор содержит магни топрОБОД 1 и полый вал 2, На валу 1 расположен вентилятор 3, полость которого заполнена охлаждающей жидкостью, и в ней установлен напорный элемент, выполненный в виде неподвижных радиальных трубок 4. В полости вала 2 имеется коаксиальная ему неподвижная труба 5, которая одним концом сообщается с трубками 4, а на другом ее копце имеется одно или несколько отверстий 6, посредством которых она сообщается с полостью вала 2, Труба 5 образует с внутренней поверхностью вала 2 кольцевой канал для прохождения охлаждающей жидкости. Внутренняя поверхность вала 2 и наружная поверхность трубы 5 снабжены винтовыми ребрами 7 и 8 соответственно , которые направлены встречно один другому. Ребро 8 трубы 5 выполнено, например, заодно с ее наружной поверхностью. Шаг п между витками оребрений 7 и 8 находится в пределах граничных зпаче1П1Й

: n.,

ширина плоскости поперечного м:

где b сечения витка, i-i, VVp - расходная скорость охлаждающей жидкости в кольцевом канале, м/с; СО - угловая скорость вращения

ротора, рад/с. 1 Витки робер 7 смещены относительно

витков ребер 8, гтреимущественно, на полшага.

При вращении ротора трубки 4 напорного элемента наполняются жидкостью,кторая поступает в трубу 5 с одного ее и вытекает с противоположного конца через отверстие 6 в коль365842

ценой клиал. В канале жидкость закручивается по винтовой в противополож- iibix aпpaвлeнияx так, что образуется два встречных потока, которые тур- 5 булизир лотся ребрами 7 и 8, При этом производится дополнительная турбули- зация охлаждающей жидкости за счет взаимодействия этих встречных ее по- TOKOJ3. Вблизи стенки вала 2 в цинами- ческом пограничном слое жидкость совершает одновременное поступательное ( под действием напорного элемента) и вращательное движения, т.е. ее частицы движутся по винтовой линии. Шаг винтовой линии, определяемый из выршкения

10

15

20

25

30

40

4:5

50

55

, 2ffWp И ---- ,

изменяется по толщине пограничного слоя 0ц , поскольку окружная скорость жидкости изменяется от 0) R до О, где R - радиус полости вала 2 (фиг. 2). В соответствии с этим указанный шаг между витками ребер 7 и 8 наилучшим образом обеспечивает турбулентное течение охлаждающей лсидкости во всем диапазоне частот вращения ротора и интенсивное перемешивание ее по всей длине кольцевого канала. За счет сдвига между витками ребер 7 и 8 достигается равномерность интенсификации перемешивания потоков, что способствует равномерности теплоотдачи на всех участках теплопередающей поверхности ротора. Тепло, уносимое жидкостью от сердечника 1 и вала 2 ротора, отбирается воздухом при поступлении жидкости по кольцевому каналу вала 2 и в полость вентилятора 3, откуда охлажденная жидкость вновь через трубки 4 поступает в трубу 5, и цикл повторяется.

Конструкция предлагаемого ротора э.иектрической машины закрытого исполнения, согласно приведенному обоснованию, позволяет noBbiciiTb интенсив- HOCTJ теплопередач в полости его вала на 12-15% и тем самьп { повысить эффективность его охлаждения. При этом не ухудшаются другие показатели, в том числе падежности и технологичности электрические машины.

Интенсификация теплообмена достигается как за счет усиления турбули- зации охлаждающей жидкости, так и за счет значительного развития теплопередающей поверхности. При этом создание в кольцевом канале вала двух потоков жидкости за счет

3

направленных встречно одно другому винтовых оребрений внутренней поверхности вала и трубы наилучшим образом способствует турбулизации охлаждающей жидкости при вращении ротора вне зависимости от направления его вращения. Винтовое оребрение с указанным шагом полностью соответствует характеру перемещения охлаждающей жидкости, которое также происходит по винтовой, В результате этого создается минимально возможное при наличии турбулизации гидравлическое сопротивление в кольцевом канале, чт также способствует интенсификации теплообмена в полости вала ротора. Сдвиг оребрения вала на полшага относительно оребрения трубы способст- вует обеспечению равномерности распределения интенсификации турбулизации жидкости по всему пути ее прохождения в полости вала,

Формула изобретения

1. Ротор электрической машины закрытого исполнения, содержащий магни- топровод, полый вал, полый напорный

Составитель Л. .Карцева Редактор Н. Бобкова Техред Л.Олейник Корректор Е. Сирохман

Заказ 3096/57 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

о

12365844

элемент и установленную в полости вала трубу, сообщающуюся одним кон

цом с полостью напорного элемента, а другим - с полостью вала и образующую с внутренней поверхностью вала кольцевой канал, отличающий- с я тем, что, с целью повыше1шя эффективности охлаждения, внутренняя поверхность вала и наружная поверхность трубы снабжены направленными встречно винтовыми ребрами с щагом между витками, соответствующим неравенству

Slb- bs

2 irWf СО

)

где

ь h шаг между витками; ширина плоскости поперечного сечения витка, м; расходная скорость охлаждающей жидкости в кольцевом канале, м/с;

угловая скорость вращения ротора, рад/с.

2. Ротор по ПП.1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что винтовое ребро вала смещено на полшага относительно винтового ребра трубы.

WpСО фиг. г

Изобретение относится к системам охлаждения роторов электрических машин с наружным воздушным и внутренним жидкостным охлаждением. Согласно изобретению в роторе машины закрытого исполнения с полым валом 2, внутри которого имеется труба 5, внутренняя поверхность вала и наружная поверхность трубы снабжены направленными встречно винтовыми ребрами 7 и В с шагом между витками, соответствующим характеру перемещения охлаждающей жидкости, которое также происходит по винтовой. Это приводит к интенсификации теплообмена как за счет усиления турбулизацыи охлаждающей жидкости, так и за счет развития теп- лопередающей поверхности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. I СО tNO 00 СУ5 СП 00 фиг.1