Ротор электрической машины Советский патент 1987 года по МПК H02K9/20 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах с испарительным охлаждением.

Известен ротор электрической машины с испарительным охлаждением по принципу тепловой трубы, в котором процесс испарения происходит в центральном отверстии вала.

Недостаток этого ротора - низкая эффективность охлаждения из-за высокого теплового сопротивления между участком выделения тепла - обмоткой и поверхностью ротора и участком отвода тепла - центральным отверстием вала.

Наиболее близок к предлагаемому ротор электрической машины с испарительным охлаждением, имеющий полый вал, выполненный в виде тепловой трубы, и систему аксиальных и радиальных каналов.

Недостатком известного ротора является относительно низкая эффективность аксиальных каналов, наиболее удаленных от оси вращения, так как хладагент находится в поле больших центробежных сил, чем снижается площадь его соприкосновения с юверхностью аксиального канала.

Цель изобретения - повышение интенсивности охлаждения ротора и снижение его массогабаритных показателей путем более эффективного использования указанных аксиальных каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в роторе электрической машины с испарительным охлаждением, имеющем сердечник, полый .вал и систему сообщающихся с валом аксиальных и радиальных каналов, частично заполненных хладагентом и образующих тепловую трубу, на внутренней поверхности каждого, аксиального канала, наиболее удаленного от оси вращения, установлен элемент с капиллярно-пористой структурой, выполненной с уменьшающимся в направлении к оси вращения эффективным диаметром пор.

Указанный элемент с капиллярно-пористой структурой может быть выполнен из того же материала, что и ротор, и присоединен с обеспечением теплового контакта к внутренней поверхности каждого аксиального канала.

Кроме того, элемент с капиллярно-пористой структурой .может быть расположен со смещением продольной оси относительно продольной оси канала в сторону оси вращения.

На фиг. 1 показан ротор электрической машины, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

В корпусе 1 ротора имеется полый вал 2, выполненный в виде тепловой трубы, радиальный канал 3, соединяющий тепловую трубу с аксиальным каналом 4, радиальный канал 5, соединяющий аксиальный канал 4 с полостью б, отделенную от тепловой трубы 2 цилиндром 7.

На внутренней поверхности аксиального канала 4 установлен элемент с капиллярно- пористой структурой 8, переменной пористости, причем эффективный диаметр пор этой структуры уменьшается в направлеНИИ от внешнего диаметра ротора к оси О вращения ротора.

С целью обеспечения надежного теплового контакта между элементом с капиллярно-пористой структурой 8 и корпусом

, 1 ротора эта структура выполнена из того же материала, что и ротор (нанример,стальной порощок, сетка или войлок), и припечена к внутренней поверхности аксиального канала 4.

В случае если капиллярно-пористая

0 структура выполнена из ме таллической сетки или войлока, наиболее целесообразно сетку или войлок наматывать равномерно на технологическую оправку, представляющую стержень с наружным диаметром di,

с равным внутреннему диаметру капиллярно- пористой структуры, вставлять оправку в месте со структурой 8 в аксиальный канал 4, а затем смещать оправку на расстояние О, - Oj к оси О вращения ротора.

0 При этом оптимальная величина смещения О, - Ог определяется центробежными силами, действующими на хладагент в аксиальном канале 4, и размерами этого канала и определяется соотношением

О, - 0, ,

где d.,-диаметр аксиального канала;

D - диаметр, на котором расположен центр 0 аксиального канала 4 относитель- Q по оси вращения.

При сборке ротора внутренняя полость образуется полостью вала 2, каналами 3, 4 и 5, полостью 6, частично заполняется хладагентом, например, водой.

Система охлаждения работает следую- 5 щим образом.

При работе электрической машины хладагент по полому валу 2 и радиальному каналу 3 поступает в аксиальный канал 4, где происходит испарение, далее хладагент в виде пара через радиальный канал 5 и полость 6 поступает в теплообменник, где происходит его конденсация.

0

Выполнение капиллярно-пористой структуры 8 переменной пористости с уменьше- нием эффективного диаметра пор по окружности в направлении оси врашения ротора обеспечивает растекание хладагента по всему периметру аксиального канала 4 в

противовес центробежным силам, стремящимся сконцентрировать хладагент на наружной, наиболее удаленной от оси вращения ротора поверхности аксиального канала 4.

Использование предлагаемого ротора повыщает в 3 раза эффективность системы охлаждения ротора, что обеспечивает снижение массы и габаритов машины на 35- 50%.