Электрическая машина с испарительным охлаждением Советский патент 1981 года по МПК H02K9/20 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к разделу электрических машин с испарительным охлаждением.

Известны электрические машины, у которых полый вал выполнен и виде тепловой трубы, а его конец в виде Одной детали с вентилятором-радиатором, неподвижно закрепленным на валу 1 .

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является машина, содержащая подшипниковый щит и ротор, включающий полый вал, тепловую трубу с концом, расположенным за подшипниковым щитом, и радиаторвентилятор, закрепленныйна конце тепловой трубы. Двигатель имеет полый вал. В полость вала помещена тепловая труба с небольшим количеством жидкости-теплоносителя, приводимая во вращение независигвлм приводом. Между полостью вала -и наружными стенками трубы оставлен зазор. Конец трубы, расположенный за подшипниковым щитом, снабжен оребренным радиаторомвентилятором, неподвижно закрепленным на трубе. При работе двигателя тегшо от ротора через зазор передается стенкам вращающеПся тепловой

трубы в валу. Находящаяся в трубе жидкость испаряется, забирая тепло. Пар переносится в охлаждаемый участок трубы, расположенный вне машины, где конденсируется, отдавая тепло стенкам. Через стенки тепло передается наружному радиатору-вентилятору 2 .

Недостатком этой конструкции яв10ляется неравномерное охлаждение участков ротора по длине вала вследствие удаления зоны конденсации от зоны испарения, слабая циркуляция охлажденного хладагента из зоны конденсации в зону испарения в условиях

15 тепловых перегрузок. Охлажденный хладагент из зоны конденсации устремляется в зону нагрева и, перемещаясь в глубь полости трубы, производит отбор тепла, при этом участок трубы,

20 находящийся ближе к зоне конденсации, охлаждается наиболее интенсивно по отношению к отдаленным. Причиной этому является то, что через каждый бли25жайший к зоне конденсации участок тепловой трубы проходит больший объем охлажденного хладагента и с гораздо низшей температурой, чем через отдаленные, поскольку при продвижении хладагента в глубь тепловой тру30

бы происходит его нагрев и испарение. В условиях тепловых перегрузок объем испарившегося хладагента по длине трубы увеличивается, скорость движения пара в трубе повышается, что значительно затрудняет возврат хладагента в зону испарения из зоны конденсации. . ,

Цель изобретения - повышение эффективности охла ждения обдуваемых электрических машин с помощью тепловой трубы.

Указанная цель достигается тем, что зона конденсации совмещена с зоной испарения в полости вала внутри машины. Для этого в полость вала, содержащей некоторое количество жидкости-теплоносителя, введена трубатеплообменник, выполненная из теплопроводящего материала, по которой под напором проходит хладагент. На наружной поверхности трубы имеются конденсатосборные винтовые канавки и насажены чередующиеся друг с другом диски из теплопроводящего материала и втулки из капиллярно-пористого материала с пароотводящими каналами. Диски делят полость вала на участки. Внутренний диаметр втулок и дисков равен наружному диаметру трубы-теплообменника, наружный-внутреннему диаметру вала, причем диаметр дисков меньше. Боковая поверхность дисков рифленая, в виде множества радиально расходящихся углублений, а с внутренней стороны имеются перекрывающие канавки трубы выступы, количество и форма которых соответствуют канавкам на трубе. Диски имеют контакт с трубой путем сварки или плотной посадки Для герметизации полостч вала применены уплотнительные втулки . Подача хладагента в трубу-теплообменник осуществляется по гибкому трубопроводу или от нагнетакяцего вентилятора типа наездник, установленного в кожухе. В последнем случае подшипниковые щиты для направления хладагента в трубу-теплообменник имеют форму усеченного конуса внутрь машины. .

На фиг. 1 изображена система охлаждения закрытого электродвигателя с циркуляцией теплоносителя в полост вала, продольный разрез;на фиг.2 - система охлаждения закрытого электродвигателя с циркуляцией теплоно.сител в полости ротора, продольный разрез; на фиг. 3 - труба-теплообменник; на фиг. 4 - диск.

Двигатель включает оребренный корпус 1, подшипниковые щиты 2, ротор 3 с пустотелым валом 4, пакет статора 5 с обмоткой 6. В полости вала находятся труба-теплообменник 7 с винтовыми канавками 8, втулки 9 с пароотводящими каналами 10, диски 11 с радиально расходящимися углублениями 12 с внутренними выступами 13. В кожухе 14 установлен нагнетающий вентилятор 15 типанаездник. Для герметизации в полости вала установлены втулки 16.

в другом варианте двигатель содержит оребренный корпус 17, подшипниковые щиты 18, ротор 19 с полостью, пакет статора 20 с обмоткой 21, трубу 22 из теплопроводящего материала с конденсатосборными винтовыми канавками, с втулками 23 и дисками 24. Подача хладагента осуществляется по гибкому трубопроводу 25.

Система охлаждения (фиг. 1) работает следующим образом.

По трубе-теплообменнику 7 протекает под напором хладагент. При вращении ротора 3 жидкость-теплоноситель, сосредоточенная в капиллярно-пористых втулках 9,центробежными силами перемещается в контактирующую с внутренней поверхностью вала область втулок. Под действием теплового потока жидкость-теплоноситель испаряется, образовавшийся пар по капиллярным и пароотводящим каналам устремляется к наружной поверхности трубы-теплообменника 7, где конденсируется. По конденсатосборным винтовым канавкам 8 конденсат в зависимости от направления вращения ротора 3 перемещается в каждом участке полости вгита к левым или правым дискам 11, которые своими внутренними выступами 13 перекрывают канавки 8 и преграждают путь конденсатору. Под действием центробежных сил конденсат по радиально расходящимся углублениям 12 боковой поверхности дисков 11 возвращается в зону испарения, где снова испаряется. Затем цикл повторяется.

В такой системе охлаждения все участки ротора по длине вала охлаждаются более равномерно, потому что объем проходящего под напором по трубе-теплообменнику хладагента постоянный, а циркуляция в полости вала ох лажденного хладагента из зоны конденсации в зону испарения в условиях

5 тЪпловых перегрузок не нарушается,

J rrf поскольку полость вала разделена дисками на участки., и движение пара и конденсата осуществляется по разным каналам.

Устройство (фиг. 2) работает аналогично. Отличается, тем, что роль --трубы-теплообменника выполняет вал, а подача хлгццагента осуществляется по гибкому трубопроводу, конец которого укреплен на подшипниковом щите.

Таким образом, предлагаемая конструкция закрытой электрической машины имеет более эффективную систему охлаждения, лишенную указанных недос.татков по сравнению с известной.

Формула изобретения

Электрическая машина с испарительным ог&лаждением, содержащая оребренный корпус, статор с обмоткой и ротор, включаквдий трубу из теплопроводящего материала с продольным каналом для хладагента, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, она снабжена установленными на наружной поверхности трубы чередунвдимися втулками из капиллярно-пористого материа ла с парротводящими каналами и дисками из еплопроводящего материала

с рифленой поверхностью в виде радиально расходящихся углублений и выступов, а наружная поверхность трубы имеет конденсатосборные канавки, пе- .рекрытые выступами дисков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР tt 531235, кл. Н 02 К 9/20, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР 618821, кл. Н 02 К 9/20, 1978.

Т

: ;sss УSSSR S 5s x c x:

-У // / / /

// / / / /

/ 2/ 77

i||||ll)flHii....../iii/||yf|||

/ . у /

/9 20 zk 22 гъ

Фиг..

/Э

,//

/ )fO

)