Индукторная машина с жидкостным охлаждением Советский патент 1980 года по МПК H02K9/19 H02K19/20 

душные прослойки, образующиеся в местах сопряжения корпуса и пакетов железа статора, проводников обмотки, пазовой изоляции и пакетов железа статора.

Индукторная машина отличается низкой эффективностью охлаждения, так как повышенные термические сопротивления на пути теплового потока ведут к значительным перепадам температуры между проводниками обмотки якоря и поверхностью теплообмена. Лобовые части обмотки якоря работают в тяжелом тепловом режиме, поскольку отвод тепла от лобовых частей обмотки статора осуш ествляется в основном теплопроводностью через пазовую часть обмотки.

Выполнение обмотки возбуждения как монолитного тела ухудшает отвод тепла от проводников, удаленных от наружной поверхности обмотки возбуждения, являюш,ейся поверхностью теплообмена - проводНИКИ центральной части обмотки возбуждения имеют повышенную температуру.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения индукторной машины.

Для этого индукторная машина снабжена перегородкой, размешенной в зазоре между статором и ротором и разделительными кольцами, расположенными между пакетами корпуса статора и подшипниковыми ш,итами, причем перегородка и кольца имеют обрашенные к лобовым частям обмотки якоря конические поверхности с пазами, обмотка возбуждения выполнена секционированной и между секциями установлены дистанционные прокладки.

Введение в индукторную машину перегородки, дистанционных прокладок и разделительнь1х колец позволяет интенсифицировать охлаждение нагретых поверхностей индукторной машины за счет их непосредственного контакта с потоком охлаждаюш,ей жидкости, обеспечиваюш.его снижение термического сопротивления тепловому потоку от обмоток и железа статора к поверхности теплообмена.

На чертеже приведена индукторная машина с жидкостным охлаждением, продольный разрез.

Индукторная машина содержит корпус 1 из магнитопроводяшего материала, закрытый с торцев сопрягаюш,имися с корпусом подшипниковыми ш,итами 2 с подшипниками 3, на которые опирается ротор 4. В корпус 1 запрессованы два шихтованных пакета железа статора 5, в пазах которых уложена обмотка 6 якоря, а между пакетами статора 5 расположена кольцевая обмотка 7 возбуждения, выполненная в виде отдельных секций, и демпферное кольцо 8, охватываюш,ее обмотку статора б в зоне обмотки возбуждения. Перегородка 9 помещена в расточку статора 5 в зазор между ротором 4 и статором 5 и на одном конце снабжена коническим утолщением 10 в зонелобовых частей обмотки 6, на наружной поверхности которого выполнены пазы 11, направленные под углом к образующей конуса, так что образуют прямой угол с направлением нижних слоев лобовых частей обмотки 6. После установки в расточку статора 5 на торец перегородки 9, противоположный коническому утолщению 10, напрессована являющаяся частью перегородки коническая втулка 12 с пазами 13 на наружной поверхности для образования каналов в зоне 14 лобовых частей обмотки 6. Перегородка 9 имеет уплотнение в зоне подшипниковых щитов для герметизации полости статора.

Разделительные кольца 15 изготовлены из электроизоляционного материала, например пластмассы АГ-4, и предназначены для отделения входных жидкостных коллекторов 16 от выходных 17. На внутренней поверхности разделительных колец 15 выполнены пазы 18, направленные к образующей так, что образуют прямой угол с направлением верхних слоев лобовых частей обмотки 6. На наружной поверхности разделительных колец 15 выполнены каналы 19, сообщающиеся одним концом с каналами 20 пакета железа статора 5, а другим - с выходным коллектором 17. Разделительные кольца 15 снабжены уплотнениями на обоих торцах для предохранения протекааия жидкости из входного 16 в выходной коллектор 17.

Демпферное медное кольцо 8 обмотки 7 изготовлено с каналами 21 через боковую поверхность, предназначенными для течения охлаждающей жидкости. Ряды каналов 21, расположенные на соседних образующих поверхности кольца 8, выполнены с противоположным наклоном к оси кольца 8 и составляют с осью кольца угол, отличный от 90°.

Дистанционные прокладки 22 между секциями обмотки 7 изготовлены из электроизоляционного материала, например пластмассы АГ-4, установлены в шести диаметрально противоположных точках между секциями обмотки возбуждения, а также между торцевыми поверхностями крайних секций обмотки 7 и пакетов железа статора 5.

Лобовые части обмотки 6 расположены между поверхностями перегородки 9 и разделительных колец 15 и снабжены П-образными прокладками 23, расположенными в шахматном порядке между слоями обмотки 6 в зоне 14 лобовых частей и образующие каналы для течения жидкости.

Охлаждение нагретых элементов индукторной машины осуществляется потоком охлаждающей жидкости, например масла, циркулирующим через машину. При этом последовательность охлаждения нагретых частей определяется классом нагревостойкости изоляции обмоток 7 и 6 статора 5, а

также прочн остью статорной перегородки 9. В варианте исполнения последовательность охлаждения изображена стрелками на чертеже. Охлаждающая жидкость подается через проходники 24 во входные жидкостные коллекторы 16, обтекает по поверхности лобовых частей обмотки 6, нагревается и отводит тепло от лобовых частей обмотки 6. Решетка лобовых частей обмотки 6 выполнена прозрачной с развитой поверхностью теплообмена, образованной нри помощи пазов И и 13 на поверхности перегородки 9 и втулки 12, пазов 18 на поверхности разделительных колец 15 и П-образных прокладок 23. После охлаждения лобовых частей обмотки 6 поток жидкости направляется в осевые каналы 25, выполненные в пакетах железа статора 5, и каналы 26, образованные нрверхностями перегородки 9, пазовых клиньев и статора 5. При контакте потока охлаждающей жидкости с поверхностями указанных осевых каналов 25 и 26 жидкость нагревается и отводит тепло, выделившееся в пазовой части обмотки статора бив пакетах железа статора 5. Из осевых каналов 25 и 26 охлаждающая жидкость подается в межпакетное пространство 27, откуда протекает через каналы 21, кольца 8, нагревается, отводит потери, выделившиеся в кольце 8, направляется в каналы между секциями обмотки 7, нагревается в процессе контакта с поверхностями секции обмотки 7, охлаждает их и по каналам 19 и 20 подается в коллекторы 17, откуда при помощи проходника 28 нагретая жидкость удаляется из полости машины.

Применение непосредственного жидкостного охлаждения нагретых элементов статора индукторной машины выгодно отличает ее от известных машин. Выполненная система каналов в лобовых частях обмотки статора способствует турбулизации потока жидкости при ее течении как в каналах лобовых частей, так и в осевых каналах пакетов железа статора. Кроме того, выполнение различного наклона осей смежных рядов каналов демпферного кольца к его оси вызывает местные вихреобразования при течении жидкости через каналы демпферного кольца, что также способствует турбулизации потока жидкости при его течении между секциями обмотки возбуждения. Организация течения турбулентного потока жидкости относительно нагретых поверхностей индукторной машины позволило

достигнуть значительной интенсивности отвода тепла из зоны тепловыделений и низкие термические сопротивления на пути теплового потока из мест тепловыделения к поверхностям теплообмена. В результате

этих мероприятий достигнуто снижение массогабаритных показателей индукторной машины.

Формула изобретения

Индукторная машина с жидкостным охлаждением, содержащая корпус, пакеты статора, в пазах которых размещена обмотка якоря, кольцевую обмотку возбуждения, расположенную между упомянутыми пакетами с образованием каналов охлаждения, подшипниковые щиты и ротор, установленный в подшипниковых щитах, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, она снабжена установленной в зазоре между ротором и статором перегородкой и установленными между пакетами корпусом и подшипниковыми щитами разделительными кольцами, причем перегородка и кольца имеют обращенные к лобовым частям обмотки якоря конические поверхности с пазами, обмотка возбуждения выполнена секционированной и между секциями установлены .дистанционные прокладки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Альпер Н. Я. и Терзян А. А. Индукторные генераторы, М., «Энергия, 1970.

2.Патент Великобритании № 1102753, кл. Н 02К 19/20, 1965 (прототип).

1 W 5 20 t В 22 7 5 25 15

....IU,./,/,:/