Закрытая электрическая машина Советский патент 1981 года по МПК H02K9/197 

1

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к-организации охлаждения закрытых электрических машин переменного тока различного назначения.

По основному авт.св. 534833 известна закрытая электрическая машина с обмоткой статора, состоящая из лобовых и пазовых частей, лобовые части которой охлаждают непроводящей ферромагнитной жидкостью , содержащей герметичную перегородку, отделяющую ротор от статора и образующую в зонах лобовых частей обмотки статора Зс1мкнутые полости, заполненные указанной жидкостью, которая под воздействием вращающегося магнитного поля, создаваемого статором, активно перемешивается, тем самым интенсифицируя теплообмен .

Однако снижение средней температуры обмотки статора достигают в основном за счет снижения температуры лобовых частей. Снижение температуры пазовых частей обмотки статора незначительно. В результате температурная неоднородность по длине витка обмотки статора в феррожидкостном режиме охлаждения по сравнению с воздушным увеличивается. Наиболее напряженным

участком обмотки статора становится ее пазовая часть.

Цель изобретения - интенсификация охлаждения пазовой части обмотки, что приводит к выравниванию температуры обмотки статора, а в конечном счете - к увеличению мощности и повышению надежности и долговечности электрической машины при неизменных габаритах.

Для достижения поставленной цели в статоре со стороны герметичной перегородки выполнен спиральный трубопровод, соединяющий замкнутые полости, причем входные отверстия спиральных каналов снабжены заборниками, а выходные - дефлекторами.

На чертеже изображена общая схема предлагаемой закрытой электрической машины, поясняющая действие объемной магнитной силы на непроводящую ферромагнитную жидкость в спиральном канапе/ продольный разрез.

В корпусе 1 закрытой электрической машины размещен статор 2 с обмоткой статора 3, состоящей из лобовых 4 и пазовых 5 частей, отделенный от ротора 6 герметичной перегородкой 7, образующей в зонах лобовых частей 4 обмотки статора 3 замкнутые .юлости 8,

заполненные непроводящей ферромагнитной жидкостью 9. В статоре 2 со стороны герметичной перегородки 7 выполнены спиральные трубопроводы 10, соединяющие-замкнутые полости 8. Входные отверстия 11 спиральных трубопроводов 10 снабжены заборниками 12, а выходные 13 - дефлекторами 14. По кансШсш 15, расположенным между статором 2 и корпусом 1 закрытой электрической -машины, замыкают циркуляцию указанной жидкости 9 меааду замкнутыми полостями 8. Циркуляция жидкости 9 отмечена стрелками.

Охлаждение в закрытой электрической машине осуществляют следующим образом.

Непроводящую ферромагнитную жидкость 9 под воздействием вращакнцегося магнитного поля, создаваемого статором 2, активно перемешивают, тем самым интенсифицируя теплообмен. Указанная жидкость 9 из одной замкнутой полости 8 через заборники 12, входные отверстия 11 поступает в спиральные каналы трубопроводов 10, а затем через выходные отверстия 13, дефлекторы 14 проходит в идентичную другую замкнутую полость 8. Из этой полости 8 по каналам 15, расположенным между статором 2 и корпусом 1 закрытой электрической машины, ферромагнитная жидкость 9 снова поступает в первую замкнутую полость 8 и т.д.За счет циркуляции жидкости 9 по спиральным трубопроводам 10 осуществляют теплосъем с наиболее напряженной в тепловом отношении пазовой 5 части обмотки статора 3 и выравнивание температур лобовых 4 и пазовых 5 частей обмотки статора 3. Так как тепловое сопротивление Лобовых частей 4 невелико, о чем свидетельствует резкое понижение температуры при переходе от пазовой 5 части к лобовой 4, выравнивание температуры обмотки статора 3 достигают в основном за счет снижения температуры пазовой части 5 и, следовательно, это приводит к уменьшению среднего перегрева обмотки статора 3. Циркуляцию ферромагнитной жидкости 9 по спирсшьным каналам трубопроводов 10 обеспечивают следующими факторами. Вращающееся магнитное поле закрытой электрической мгшшны вызывает дейстг 1е на ферромагнитную жидкость 9 объемной магнитной силы вектор которой лежит в плоскости, перпендикулярной оси машины и направлен в азимутальном направлении в сторону вращения магнитного поля. Эта сила обуславливает наблюдаемую в экспериментах азимутальную циркуляцию указанной жидкости 9, обеспечивающую охлаждение лобовых частей 4 обмотки статора 3. В кангше трубопровода 10, вследствие его спиральной формы объемная магнитная

сила F. составляет с осью канала,

который острый угол с6 . Составляющая этой силы, направленная вдоль оси канала, fyn fy,,- cos oi- обеспечивает движение феррожидкости 9 по каналу. Величина f, максимальная в каналах кольцевой формы, так как cosct 1, однако в этом случае отсутствует теплообмен. В каналах, параллельных оси закрытой электрической MamHHH,f о, так как cos ct 0.

Таким образом, только наличие спиральных каналов в закрытой электрической машине позволяет под воздействием собственного вращающегося магнитного поля обеспечить как циркуляцию непроводящей ферромагнитной жидкости 9 по этим каналам,так и вследствие этого интенсифицировать охлаждение пазовой части 5 обмотки статора 3. Чтобы увеличить скорость циркуляции ферромагнитной жидкости 9 по спиральным каналам входные отверстия 11 этих спиральных каналов снабжены заборниками 12, а выходные 13 дефлекторами 14. Для этого на пути вращающейся ферромагнитной жидкости 9 ставится перегородка под определенным углом, для заборника 12 этот угол составляет 30°, а для дефлектора 14 150° .

Введение в конструкцию закрытой электрической машины спиральных трубопроводов позволяет снизить температуру пазовой части обмотки статора на , что позволяет увеличить мощность электрической машины при тех же габаритах на 8-10%. Кроме того, вследствие выравнивания температур улучшаются условия эксплуатации машины, повышается ее надежность и увеличивается ее долговечность. Для скорейшего внедрения предлагаемого изобретения в народное хозяйство необходимо внести несущественные изменения в сложившуюся технологию производства закрытых электрических машин на стадии изготовления статора. В серийно выпускаемых электрических машинах небольшой и средней мощноти расстояние между пазовой частью обмотки статора и герметичной перегородкой обычно незначительно. Это накладывает ограничение на высоту поперечного сечения канала. Для уменьшения гидравлического сопротивления спирального канала и интенсификации охлаждения пазовой части обмотки статора желательно увеличить площадь поперечного сечения за счет увеличения ширины канала. Поэтому поперечное сечение канала должно быть прямоугольным, а отношение ширины к высоте сечения - наибольшим. При больших габаритах статора спиральных каналов может быть несколько. Прямоугольные отверстия под спиральные каналы могут быть выполнены штамповкой отверстий в пакетах стали, а при сборке статора собраны с определенным шагом. При модернизации существующих моделей электрических машин спиральные каналы могут быть проточены на обычном токарном станке.

Формула изобретения

1. Закрытая электрическая машина по авт.св. № 534833, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации охлаждения, упомянутые замкнутые полости соединены между собой рас положенным в пазовой зоне обмотки статора со стороны герметичной перегородки спиральным трубопроводом с входным и выходным отверстием.

2. Машина поп.1, отличающаяся тем, что у входного отверстия трубопровода установлен заборник, а у выходного - дефлектор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1. Авторское свидетельство СССР 534833, кл. Н 02 К 9/197, 1975.