Электрическая машина Советский патент 1980 года по МПК H02K9/20 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке электрических машин.

В известной электрической машине закрытого исполнения вал выполнен в виде центробежной тепловой трубы, на наружной поверхности зоны конденсации которой выполнены продольные каналы, а на каналах закреплена втулка вентилятора 1.

Тепло от ротора передается через стенку тепловой трубы к рабочей жидкости, которая непрерывно испаряется. Поток пара переносится в зону конденсации, где он конденсируется за счет передачи тепла через стенку продольным каналам и втулке вентилятора, обдуваемым воздухом, прокачиваемым вентилятором.

Недостатком известной машины является малая интенсивность охлаждения, обусловленная сравнительно небольшими коэффициентами теплоотдачи от стенки к воздуху.

Также известна электрическая машина, содержащая закрытый корпус, направляющий кожух с торцовыми отверстиями и установленный в подшипниках ротор с валом, выполненным в виде тепловой трубы, имеющей расположенную между одним из подшипников и направляющим кожухом зону конденсации с продольными ребрами и каналами, с доаолнительным охватывающим зону конденсации корпусом, и с вентилятором, охваченным направляющим корпусом 2.

Указанная конструкция также не обеспечивает необходимого повышения эффективности охлаждения.

Наиболее близкой к предлагаемой является вторая из приведенных конструкций. 10 Целью изобретения является повыщение эффективности охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительный корпус имеет перфорированные боковую и обращенную к упомянутому подшипнику торцовую стенки и распо15ложенные в нем элементы из теплопроводного материала, например алюминиевые щарики, а вентилятор расположен между упомянутым подщипником и перфорированной торцовой стенкой дополнительного корпуса. 20 На фиг. 1 показана электрическая машина, общий вид и продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Электрическая мащина закрытого исполнения включает в себя корпус 1, внутри которого размещены статор 2 и ротор 3 с обмотками, причем ротор 3 укреплен на валу 4. Вал 4 опирается на подшипники 5. Вал 4 выполнен в виде центробежной тепловой трубы 6, зона 7 испарения которой находится внутри ротора 3, а зона 8 конденсации вынесена за пределы закрытого корпуса 1.

На наружной поверхности зоны 8 конденсации закреплен центробежный вентилятор 9 и выполнены продольные каналы 10, которые охвачены перфорированным корпусом 11, жестко прикрепленным к валу 4. Торец 12 корпуса 11 со стороны вентилятора выполнен перфорированным, причем между передней стенкой колеса вентилятора и торцом корпуса 11 зазор может отсутствовать. Внутрь перфорированного корпуса 11 засыпаны непроваливающиеся твердые частицы 13. Торец со стороны,противоположной вентилятору 9, закрыт глухой крышкой 14.

Перфорированный корпус 11 вентилятора 9 и закрытый корпус 1 со стороны вентилятора закрыты профильным направляющим кожухом 15 с отверстием 16. На вентиляторе 9 установлена дополнительная крыльчатка 17.

Электрическая машина работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку статора 2 и снятии мощности с вала 4 происходит нагревание статора 2 и ротора 3. Тепло от ротора 3 передается в зону 7 испарения тепловой трубы 6. При этом рабочая жидкость, распределяемая по внутренней поверхности зоны 7 испарения за счет действия центробежных сил, испаряется, а поток пара переносится в зону 8 конденсации. В зоне 8 поток пара конденсируется, а тепло отводится от наружной стенки зоны конденсации, причем рабочая жидкость центробежными силами снова возвращается в зону 7 испарения.

Для интенсификации теплообмена между охлаждающим воздухом, прокачиваемым вентилятором 9 и наружной поверхностью зоны 8 конденсации продольные каналы 10, образованные продольно расположенными охлаждающими ребрами, охвачены перфорированным корпусом 11, например цилиндрической формы, внутрь которого засыпаны непроваливающиеся твердые частицы 13. За счет разрежения, создаваемого вентилятором 9, наружный воздух засасывается через отверстие 16, проходит вдоль глухой крышки 14 и далее через перфорированный корпус 11, омывает стенки и ребра каналов 10, выходит через перфорированный торец 12 и выбрасывается по зазору между герметичным оребренным корпусом 1 и направляющим кожухом 15 наружу.

При продувании наружного воздуха через перфорированный корпус 11 осуществляется псевдоожижение твердых частиц, прижимаемых к корпусу 11 центробежными

силами. При этом ребра и стенки продольных каналов 10 оказываются в.. зоне активного псевдоожиженного слоя твердых частиц.

Известно, что даже при малых скоростях псевдоожиженного агента (продуваемого воздуха) достигаются большие значения коэффициентов теплообмена для поверхностей, омываемых псевдоожиженным слоем частиц, которые составляют 300- 600 ккал/м ч°С и выше.

В данной электрической машине легко может быть организован псевдоожиженный слой твердых частиц, а точнее его можно назвать центробежным псевдоожиженным слоем.

В качестве материала твердых частиц можно использовать,например, алюминиевые шарики или цилиндрики, поскольку алюминий обладает малым удельным весом и высокой теплопроводностью. При таком сочетания теплофизических свойств указанные частицы могут быть легко псевдоожижены в поле центробежных сил при сравнительно небольших скоростях продуваемого воздуха. В псевдоожиженном слое, обладающем развитой поверхностью теплообмена, происходит интенсивный перенос тепла от наружной поверхности зоны конденсации через псевдоожиженные частицы к продуваемому охлаждающему воздуху.

Кроме указанного выше способа переноса тепла, происходит также охлаждение зоны конденсации при непосредственном омывании воздухом стенок и ребер каналов 10 и поверхности зоны 8 конденсации. Твердые частицы будут непрерывно отбрасываться центробежными силами к перфорированному корпусу 11, перемешиваясь и псевдоожижаясь потоком охлаждающего воздуха.

На приведенном чертеже корпус 11 примыкает без зазора к колесу вентилятора 9, что соответствует режиму работы вентилятора с максимальным разряжением внутри перфорированного корпуса 11. Возможен также вариант работы электрической машины с зазором между корпусом 11 и вентилятором 9.

Увеличение количества воздуха, продуваемого в зазоре между корпусом I и кожухом 5, достигается установкой дополнительной крыльчатки 17 на кш1есе вентилятора 9.

Эффективность предлагаемой электрической машины заключается в том, что достигается значительная интенсификация охлаждения ротора путем увеличения наружного коэффициента теплообмена в зоне конденсации. Увеличение коэффициента теплообмена на наружной стороне зоны конденсации обеспечивается поддержанием в этой зоне интенсивного псеидоожиженного слоя твердых частиц, омывающих продольные ребра и стенки зоны конденсации. Вследствие этого мощность электрических машин