Якорь электрической машины Советский патент 1990 года по МПК H02K1/32 H02K9/10 

(21)А369588/24-07

(22).01.88

(И) 15.02.90. Бюл„ N 6

(71)Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта и Научно- исследовательский , проектно-конструк- торский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода Электромаш

им. В.И.Ленина

(72)Л.Л.Добровольская и В.Б.Каплунов (53) 621.313.713 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР IP 228765, кл. Н 02 К 1/32, 1966,

Авторское свидетельство СССР

№ 957358, кл. Н 02 К 1/32, 1980.

(5k) ЯКОРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

(57)Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с аксиальной вентиляцией. Цель изобретения - повышение надежности и нагрузочной способности якоря электричес.кой машины. Якорь электрической машины состоит из шихтованного сердечника 1 с аксиальными вентиляционными каналами 2, обмоткой 3, размещенной в пазах. Внутри вентиляционного канала со стороны входа хладагента установлены тепловые экраны 5 из материала с низкой теплопроводностью. Установка тепловых экранов в аксиальных каналах приводит к понижению интенсивности охлаждения близлежащего участка обмотки и, соответственно, к подъему ее местной температуры. При этом снижается подогрев охлаждающего воздуха внутри аксиальных каналов, что приводит к резкому снижению температуры стали и меди на участке якоря, расположенном за тепловыми экранами. Это приводит к снижению максимальной температуры обмотки, что сказывается на повышении надежности обмотки якоря и повышении его нагрузочной способности. 4 ил.

(Л

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с аксиальной вентиляцией. Цель изобретения - повышение надежности и нагрузочной способности якоря электрической машины. Якорь элекрической машины состоит из шихтованного сердечника 1 с аксиальными вентиляционными каналами 2, обмоткой 3, размещенной в пазах. Внутри вентиляционного канала со стороны входа хладагента установлены тепловые экраны 5 из материала с низкой теплопроводностью. Установка тепловых экранов в аксиальных каналах приводит к понижению интенсивности охлаждения близлежащего участка обмотки и соответственно к подъему ее местной температуры. При этом снижается подогрев охлаждающего воздуха внутри аксиальных каналов, что приводит к резкому снижению температуры стали и меди на участке якоря, расположенном за тепловыми экранами. Это приводит к снижению максимальной температуры обмотки, что сказывается на повышении надежности обмотки якоря и повышении его нагрузочной способности. 4 ил.

И

ел

4ь

со

4ь

СО

оо

фиг.1

315

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с аксиальной вентиляцией общепромышленного применения и к тепловозным электродвигателям, характеризующимся высоким уровнем тепловых нагрузок якоря.

Целью изобретения является повышение надежности и нагрузочной способности якоря электрической машины путем выравнивания распределения температуры по длине якоря0

На фиг, 1 представлен якорь электрической машины постоянного тока, продольный разрез;на фиг.2- разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З -тепловой экран; на фиг.k - распределение температур (полученное расчетом) по длине обмотки якоря (А - известного, В - предлагаемого) . i

Якорь электрической машины состоит

из шихтованного из электротехнической стали сердечника 1 с аксиальными вентиляционными каналами 2 и обмотки 3, размещенной в пазах . Вентиляционные каналы выполнены с изменением по длине их гидравлического сечения: со стороны входа хладагента в вентиляционный канал его сечение уменьшено. В этой зоне внутри канала установлены тепловые экраны 5 из материала с низкой теплопроводностью, например из отформованной и запеченной стеклоткани. Экраны установлены со стороны торца 6 якоря примерно на одной трети его длины. В этой части якоря лобовые части 7 обмотки электрически соединены с петушками 8 коллектора 9. На фиг.1 обозначены торцовая поверхность 10 сердечника .якоря со стороны выхода воздуха из якоря и наружная поверхность 11 якоря. Внутренняя поверхност 12 тепловых экранов на большей части длины имеет трубчатую форму с неизменным поперечным сечением. На части внутренней поверхности тепловых экранов выполняются местные выступы 13 для турбулизации воздушного потока.

При работе якоря под нагрузкой воздух поступает в аксиальные вентиляционные каналы со стороны торца б якоря и, проходя через каналы, выходит со стороны торца 10 якоря. В том же направлении движется охлаждающий воздух и со стороны наружной поверхности якоря.

Полученное расчетным путем распределение температуры по длине обмотки

0

0

5

$

0

5

0

5

0

5

в номинальном режиме работы якоря традиционного исполнения (фиг.4, зависимость А) имеет на длине сердечника Ln - линейный участок, наклон которого определяется подогревом воздуха по длине аксиальных каналов. Величина подогрева воздуха по длине каналов для высокоиспользованных машин может достигать 30-50°С. В зоне лобовых частей Lf (со стороны входа воздуха в каналы) и L (со стороны выхода из каналов) распределение температуры по длине обмотки имеет нелинейный характер, что объясняется влиянием теплопередачи по длине обмотки. Максимум температуры имеет место у торца 10 якоря. Для предложенной конструкции характерно иное распределение температуры (фиг„А, зависимость В). Установка тепловых экранов в аксиальные каналы на длине UT приводит к понижению интенсивности охлаждения

близлежащего участка обмотки и, соответственно, к подъему ее местной температуры. Увеличивается также температура лобовой части на длине LJ. При этом происходит перераспределение тепловых потоков от обмотки к охлаждающему воздуху: уменьшается доля потерь, отводимых в сторону аксиальных каналов, и возрастает доля потерь, отводимых с наружной поверхности якоря. При этом снижается подогрев охлаждающего воздуха внутри аксиальных каналов. Это приводит к тому, что на границе, где охлаждающий воздух, выходя из тепловых экранов, начинает непосредственно омывать стенки аксиальных каналов, наблюдается резкое снижение температуры. В дальнейшем зависимость В проходит ниже зависимости А. К торцу 10 якоря поступает более холодный воздух. Это приводит к снижению максимальной температуры обмотки якоря в зоне торца 10. Если рля якоря традиционной конструкции примерно 80% потерь в обмотке отводится воздухом, проходящим через аксиальные каналы, то в предложенном якоре эта доля может быть уменьшена примерно до 65%. Это обеспечит снижение максимальной температуры обмотки якоря примерно на 10ГС.

Общий градиент температуры обмотки на длине сердечника в предложенной конструкции ив снижен по сравнению с соответствующей величиной -i & для традиционного исполнения якоря в результате снижения максимума темпера

туры у торца 10, а также в результате повышения температуры обмотки у торца 6. Это благоприятно сказывается на надежности обмотки при многократных воздействиях на нее температурных циклов в процессе эксплуатации.

Таким образом, достигается выравнивание температуры по длине обмотки якоря, снижение ее максимального уровня, что способствует повышению надежности и нагрузочной способности якоря.

Тепловые экраны могут быть установлены на любом участке вентиляцион- ных каналов. Однако наиболее эффективна с точки зрения работоспособности конструкции и ее технологичности установка экранов непосредственно у торца 6 якоря со стороны входа охлаж- дающего воздуха в каналы. При этом в наибольшей мере ограничивается отвод потерь в каналы, вызывающий нежелательный подогрев воздуха, упрощается крепление экрана в канале.

Дальнейшее повышение эффективности предложенной конструкции достигается

.

ате р на х

турбулизацией потока воздуха внутри аксиального канала местными выступами. Это обеспечивает повышение коэффициента теплоотдачи с поверхности канала, свободной от теплового экрана, и приводит к дальнейшему снижению максимальной температуры обмотки яко- ря и выравниванию ее распределения по длине.

Формула изобретения

Якорь электрической машины, преимущественно тягового электродвигателя, состоящий из сердечника с аксиальными вентиляционными каналами и обмотка, размещенной в его пазах, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и нагрузочной способности путем выравнивания распределения температур по длине, со стороны входа хладагента в вентиляционных каналах установлены цилиндрические тепловые экраны из материала с низкой теплопроводностью.

Фтг

k

Составитель Г.Чебыкин Редактор Л„Веселовская Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 06

Тираж Й2

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. А/Ь

IX

/3

Фи&3

Подписное