Электрическая машина с испарительным охлаждением Советский патент 1980 года по МПК H02K9/20 

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к эакры,тым электродвигателям без внутренне циркуляции воздуха с испарительным охлаждением. Известна электрическая машина с испарительным охлаадением, содержащая отдельный от ротора герметичной обмоткой статор, включающий обмотку и охлс1ждаемый корпус и элемент из капиллярно пористого материала, заполненный жидкостью и соприкасающийся с частью обмотки статора и с охлаждаемым корпусом 1. Также известна электрическая машина с испарительным охлаждением, содержащая отделенный от ротора гер метичной оболочкой статор, включающий обмотку, имеющую осевые каналы и изоляцию пазовой части, охлаждаемый корпус и элемент, изготЬвленный из неэлектропроводного .каппйлярнопбристого материала, заполненный жидкостью и соприкасающийся с часть обмотки статора и с охлаждаемым корпусом (21 . Однако в указанных конструкциях не обеспечивается равномерный отвод испарившегося хладагента с внешней поверхности пазовой части обмотки. иэлью настоящего изобретения является дальнейшее снижение нагрева электромашины путем повьииения интенсивности охлаждения обмотки. Поставленная цель достигается тем, что изоляция пазовой части обмэтки выполнена с перфорационными отверстиями, а элемент из неэлектропроводного капиллярно-пористого материала выполнен в ёиде охватывающей лобовые части обмотки оболочки, имеющей каналы, сообщающиеся с осевыми каналами пазовой части обмотки. При этом электрическая машина может бьггь снабжена дополнительным неэлектропроводным капиллярно-пористым элементом, в котором расположена пазовая часть обмотки. Такое исполнение закрытой электромашины с охлаждаемым корпусом позволяет осуществить непосредственное испарительное охлаждение всыпной обмотки по всей ее длине и поперечному сечению, то есть уменьшить нагрев обмотки. Применение перфорированной изоляции обеспечивает возможность испарительного охлаждения пазовой части всыпной обмотки, заполняющей все сечения паза, так как позволяет парам охладителя беспрепятственно

окидать пазовую часть обмотки по сей ее длине. Выполнение насосного элемента в зоне лобовых частей оботки в виде оболочки, охватьвающей и заполняющей лобовые части, обеспечивает подачу охладителя после конденсации паров его на корпусе ко всему объему лобовых частей и к пазов.ой части всыпной обмотки.

На фиг. 1 изображена предлагаемая электрическая машина - продольный разрез; на фиг. 2 - электрическая машина, поперечнъай разрез.

Электричес,кая машина содержит корпус 1, имеющий внешние ребра 2, повышающие эффективность теплопереда- чи к наружному охлаждающему воздуху, и статор 3, всыпная обмотка 4 которого имеет пазовую изоляцию 5 с перфорационными отверстиями б для отвода паров охлаждающей жидкости в надпазовгде осевые каналы 7, соединяющие обе полости лобовых частей обмотки. В зоне лобовых, частей 8 об- мотка заключена и выполненную из неэлектропроводного капиллярно-пористого материала оболочку 9, радиальная часть 10 которой примыкает к внутренней поверхности корпуса, а осевая часть 11 - к подшипниковому щиту 12. При этом указанная оболочка охватывает лобовые части обмотки и заполняет их. Полостьобмотки статора загерметизирована в местах соединения щитов с корпусом уплотнением 13 (или склейкой, а со стороны расточки - с помощью крышки 14, уплотненной в зоне щитов резиновым кольцом 15 (или склейкой). На поверхность расточки статора с выходом частично на лобовые части обмотки наклеена тонкая (10-15 мкм) изоляционная пленка 16, препятствующая выходу пара в ctopOHy ротора. Оболочка 9 имеет каналы 17, сообщающиеся с осевыми каналами 7 в пазах обмотки.

В том случае, когда капиллярные каналы пазовой части всыпной обмотки (рассматриваемой как электропроводный капиллярный материал) не обеспечивают подачу необходимого количества охлаждающей жидкости в пазовую часть (например, при неплотной укладке проводников или большом диаметре их), пазовая часть, так же, как и лобовая, пропитывается диэлектрической капиллярно-пористой массой и таким образом расположена в дополнительном неэлектропроводном каппилярно-пористсм элементе.

При нагреве обмотки диэлектри.ческая жидкость, которой пропитана обмотка 4 и оболочка 9, выполняющие роль насосов, вскипает, поглощая тепло. Образовавшийся пар проходит в радиальном направлении через пучки проводов и отверстия 6 в пазовой изоляции 5, заполняет надпазовые паросборные каналы 7 и проходит по ним в полости лобовых частей, Здесь пар конденс ируется на внутренней поверхности корпуса 1 и щитов 12. Образовавшийся конденсат частично поступает непосредственно на поверхность оболочки 9, а частично собирается в полости лобовых частей у осевой части 11 оболочки 9 при горизонтальном- положении машины, или у рещиальной ее части 10 при вертикальном положении машины. Оболочка 9 подает жидкий охладительконденсат к лобовой части 8 обмотки и распределяет его по всему объему лобовых частей. Из лобовой части 8 обмотки конденсат подается капилля|)ными силами в пазойую часть, после 4его цикл охлаждения повторяется. .

Таким образом, предложенная с истема охлаждения осуществляет передачу тепла от пазовой и лобовой частей обмотки непосредственно к корпусу и щитам в процессе испарительно-конденсационного цикла. При этом обеспечивается минимально возможное значение перепада температуры между обмоткой и корпусом, так как процессы кипения и конденсации характеризуютс чрезвычайно высокой интенсивностью , теплопереноса. От корпуса электромашины тепло может быть отведено путем обдува его наружным вентилятором, или другим известным способом.

Данное устройство, как показали опыты, работает весьма эффективно: резко снижается температура обмотки. Обмотка нагревается по длине практически равномерно. Это дает возможность в несколько раз повысить плотность тока в обмотках и, следовательно, значительно увеличить мощность электромашин в существующих габаритах или существенно снизить габариты и материалоемкость машин .

Настоящее техническое решение обеспечивает преемственность существующей технологии обмоточно-изолировочных работ и может дать значительный технико-экономический эффект особенно при условиивнедрения в единой серии машин общепромышленного назначения.

Формула изобретения

1. Электрическая машина с испарительным охлаждением, содержащая отделенный от ротора герметичной оболочкой статор, включающий обмотку, имеющую осевые каналы и.изоляцию пазовой части, охлаждаемый корпус и элемент, изготовленный из неэлектропроводного капиллярно-пористого ма