Электрическая машина Советский патент 1980 года по МПК H02K9/20 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции закрытых электрических машин с испарительнвлм охлаждением.

. Известна закрытая электрическая машина, с испарительным охлаждением, в которой отвод тепла от обмотки статора и перенос его к обдуваемому корпусу осуществлен за счет испарения и конденсации жидкости, залитой в герметичную полость, которая образована корпусом, сердечником, гильзой и тор- цовыми стенками 1. Однако в указанной машине охлаждение не обладает достаточной эфф ёJ тивнocтью вследствие малой поверхности конденсации, так как жидкость может конденсироваться только на поверхности участка корпуса между торцовыми стенками герметичной полости Кроме того, введение в расточку статора герметизирующей гильзы ухудшает охлаждение ротора и снижает характеристики.

Также известна электрическая машина с испарительным охлаждением, имеющая статор с лобовыми частями обмотки, подшипниковые узлы, включающие подшипники, крышки и щиты, ротор с магнитопроводом, короткозамЬ лающими кольцами, с расположенным свободно на валу между магнитопроводом и одним из подшипниковых узлом диском с лопатками на ободе и с торцовым кольцевым выступом, примыкающим к крышке подшипникового узла, и пружиной сжатия, расположенной между магнитопроводом и диском, и полости, одни из которых ограничены

10 щитами, а другие - лобовыми частями обмоток статора и короткозамыкаквдими кольцами ротора 2.

Наиболее близкой- к изобретению является вторая из .приведенных конст15рукций .

Целью данного изобретения является повышение.эффективности охлазвдения.

Пос:тавленная цель достигается тем,

20 что ротор снабжен дополнительньау диском, аналогичным упомянутому ДИСКУ и расположенным между другим подшипниковым узлом и торцом магнитопровода, оба диска имеют отверстия/ соединяю25щие полости,.ограниченные щитами с полостями, ограниченйыми лобовыми частями обмотки статора и короткозамы«ающими кольцами ротора, а лопатки каждого из дисков расположены на их

30 торцовых поверхностях с охватом лобовых частей обмотки статора по их наружной поверхности. На фиг. 1.изображена электрическая машина со стороны свободного конца вала, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения узла уплотнения подшипника. Между магнитопроводом 1 статора и подшипниковыми щитами 2 расположены посаженные на вал 3 ротора 4 диски 5, например, из графитизированного фторопласта, на ободе которых выполнены торцовые лопатки 6, например, треугольного профиля, в стенке - отверстия 7, а на торце ступицы - кольцевые выступы 8, примыкающие к полированным наружным поверхностям крышек 9 подшипников 10.,Торцовые лопатки б дисков 5 охватывают лобовые части 11 обмотки статора; по отношени к внутренней поверхности свисающих частей 12 корпуса лопатки б расположены с зазором 13. Между торцами ротора 4 и дисками 5 размещены пружины сжатия 14, например, винтового тина. Диски 5 насажены на вал ротора свободно, в осевой паз 15 ступицы дис ка входит штифт 16, запрессованный в сверление вала; над буртиком 17 ступи цы расположены козырьки 18 подшипниковых щитов. Подшипники 10 уплотнены манжетными уплотнениями 19 и собственными защитными шайбами со встроенными уплотнениями. Уплотнение неподвижных стыков осуществлено резиновыми кйльцами 20. в варианте уплотнения узла подшип ника, изображенном на фиг. 2, торцовые выступы 8 ступицы диска 5 примыкают к полированной шайбе 21, выполненной, например, из бронзы. С друго стороны к шайбе 21 примыкают торцовы выступы промежуточной крышки 22 подшипника 10, выполненной, например, и графитизированного полипропилена. Крышка 22 напрессована на ступицу 23 подшипникового щита 2, и прижимается к крьоике 9 подшипника, внутри которо го установлено дополнительное манжет ное уплотнение 24. Шайба 21 посажена на вал 3 ротора 4 свободно. При работе электромашины диски приходят во вращение и распределяют жидкий кидтящий теплоноситель (например,. дистиллированную воду), залитый во внутреннюю полость машины, по всей внутренней поверхности свисающих частей корпуса; теплонЬситель об разует вращающийся кольцевой слой. Поскольку окружная скорость слоя теп лоносителя из-за трения о корпус меньше окружной скоростиобода диска теплоноситель захватывается лопатками диска и сбрасывается ими в центро стреми.тельном движении на поверхност лобовых частей обмотки статора, а та же на короткозамыкающие кольца poTcip Теплоноситель, попавший на активные элементы электрической машины, KI. ит, отводя тепло от обмотки статора и клетки ротора. Образовавшийся пар проходит из полости 5, ограниченной обовыми частями обмотки статора и короткозамыкающими кольцами ротора через отверстия в дисках в полость 26 и конденсируется на подшипниковых щитах, передавая тепло щитам и через них - наружному воздуху. Конденсат стекает по внутренней- поверхности щитов в нижнюю часть полости машины, и вновь подается дисками на активные элементы. Наличие пара теплоносителя в полости электрической машины требует надежной системы уплотнений. Торцовое уплотнение обеспечивается кольцевыми выступами ступицы диска, которые прижимаются к полированной поверхности крышки подшипника под действием пружины, установленной между диском и торцом пакета ротора (диск посажен на вал свободно и подвижен в осевом направлении; вращение он получает от вала через штифт, входящий в осевой паз ступицы диска) . Рад иальное уплотнение обеспечивается манжетами и резервируется защитными шайбами подшипников. Уплотнение неподвижных сопряжений цилиндрических поверхностей осуществляется с помощью резиновых колец, установленных на стыке щита и корпуса, на внутренней поверхности ступицы диска и на торце наружного кольца подшипника. Для обеспечения большей надежности торцового уплотнения оно может быть выполнено (фиг. 2) с промежуточной плавающей шайбой. Поскольку шайба посажена на вал свободно, частота вращения ее будет в среднем вдвое меньше частоты вращения вала, так что скорости скольжения и износ УПЛОТ|нений будет меньше, чэм при фиксиро ванной шайбе. Поскольку конденсация пара теплоносителя в описанной конструкции идет не только на корпусе, но и на щитах, и кроме того, обеспечивается испарительнс охлаждение ротора, эффективность системы охлаждения предложенной электрической машины повышается. По данным теплового расчета предложенное техническое решение позволяет снизить нагрев машины по сравнению с прототипом на 7-10 С, что позволяет получить большой экономический эффект в народном хозяйстве. Например, при использовании предложенного технического решения в асинхронных двигателях средней мощностью 3 кВт будет получен годовой экономический эффект в народном хозяйстве в размере 1253-1790 тыс. руб. на 1 млн. выпуска электродвигателей.