Закрытая электрическая машина Советский патент 1982 года по МПК H02K9/20 

(54) ЗАКРЫТАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в закры тых электрических машинах с изменяющейся в широком диапазоне частотой вращения, например в тяговых двигателях рудничных электровозов. Известна закрытая электрическая машина с наружным воздуишьш и внутренним испарительным охлаждением, содержащая пустотелый вал, в полости которого размещен капил лярно-пористый элемент с жидкостью. На кон це вала установлен вентилятор, выполненный полым и сообщающимся с полостью вала. В полости вентилятора размещен каЪиллярно. пористый элемент в виде кольца, примыкающий к капиллярно-пористому элементу вала. Капиллярно -пористый элемент в системе охлаж Дения выполняет роль напорного элемента-насоса, возвращающего жидкость из зоны конденсации в зону испарения 1. Недостатком такой электрической маиганы является затрудненный возврат конденсата капиллярным насосом в зону подвода тепла при высоких частотах вращения ротора. При определенной частоте вращения (критической) наступает равенство силы, движущей жидкость по капиллярам, имеющей постоянное значение, и противодействующей ей центробежной силы, пропорциональной квадрату частоты вращения ротора и радиуса капиллярно-пористого элемента вентилятора. С увеличением габаритных размеров машины затрудняется возврат конденсата из полости вентилятора в зону тепловьщеления. Наличие выполненного в виде кольца капиллярнопористого злемента в полости вентилятора значительно уменьшает площадь поверхностной зоны конденсации, существенно снижая эффективность охлаждения. Наиболее близкой к предлагаемой является электрическая машина, в которой напорный элемент выполнен в внде радиально расположенных неподвижных открытых трубок, поочередно отогнутых по периферии в тангенциальном направлении. В полости вала установлен цилиндр, с которым соединены радиально расположенные в полости вентилятора трубfi 12. 39 Недостатком такой электрической машины является неэффективная работа системы охла дения при низких частотах вращения ротора. При снижении частоты вращения до определенного значения динамический напор вращаю щейся жидкости становится недостаточным дл обеспечения ее циркулями в полости вала. При повышении частоты вращения ротора дннамичес{ ий напор возрастает, и система охлаж дения обеспечивает эффективное охлаждение двигателя. -Для напряженных в тепловом отно Шении электрических машин, например тяговых двигателей руднишых электровозов, необ ходимо обеспечить эффективное охлаждение на всем диапазоне частот врашення. Цель изобретения - обеспечение эффективного охлаждения при любых значениях частоты вращения ротора. Поставленная цель достигается тем, что в известной электрической машине, содержащей пустотелый вал, полый вентилятор, сообщающийся С полостью вала, напорный элемент в виде радиально расположенных в полости вен тилятора неподвижных трубок с заборниками на концах и установленного в полости вала цилиндра,С которым соединены радиальные трубки, в 1ГОЛОСТИ вала со стороны, противоположной вентилятору, расположена камера на Ш1линдрической стенке которой расположен капиллярно-гюристый элемент, продолжаю щийся по внутренней поверхност, вала, причем камера выполнена с возможностью заполнения ее жидкостью из напорного элемента при вращении ротора. Для предотвращения вытекания жидкости из камеры в торцовой части цилиндра устано лен обратный клапан. Для укрепления конструкции стенка вала может быть вьпюлнена капиллярной. На чертеже изображена предлагаемая машн на, продольный разрез. Машина состоит из закрытого оребренного корпуса 1, полюсов 2, якоря 3 и коллектора 4. Вал 5 выполнен полым. На валу размещен полый вентилятор-теплообменник 6, бнутри которого радиально расположены неподвижные трубки 7, периферийные участки которых изогнуты в тангенциальном направлении по и против направления вращения. В полости вала установлен цилиндр 8, с которым соединены трубки 7. В полости вала со стороны, противоположной вентилятору, выполнена полая камера 9, на цилиндрической стенке которой расположен капиллярнопористый элемент 10, продолжающийся по внутренней поверхности вала 5. Для заполнения камеры 9 жидкостью при вращении якоря 3 и предотвращения вытекания ее из камеры 9, в торцовой части цилиндра 8 установлен обратный клапан 11. При вращении якоря охлаждающая жидкость под действием центробежных сил отбрасывается в периферийную часть полости вентилятора-теплообменника, образуя вращающийся кольцевой слой. Встречая на своем пути неподвижный напорный элемент, жидкость Под действием динамического напора вращающегося слоя по трубкам 7 и цилиндру 8 поступает в полость вала 5, а затем в полость вентилятора 6, отбирая тепло со стенки вала и отдавая его внутренней поверхности юлого вентилятора посредством конвективного теплообмена. Через стенки вентилятора тепло передается охлаждающему воздуху. Часть жидкости из напорного элемента заполняет полую камеру 9. При малых значениях частоты вращения ротора, когда динамический напор не обеспечивает циркуляцию жидкости в полости вала, жидкость поступает в полость вала из камеры по капиллярно-пористому элементу. Подведенная к внутренней цилиндрической стенке вала жидкость вскипает и, превращаясь в пар, устремляется в полость вентилятора-теплообменника 6. При конденсации пара тепло передается через стенки вентилятора охлаждающему воздуху. Таким образом, предлагаемая система охлаждения обес(гечивает бесперебойную подачу охладителя в зону испарения при различных значениях частоты вращения ротора, что повышает эффективность охлаждения и надежность работы электрической машины. Такая система охлаждения может быть применена в закрытых электрических машинах с переменной частотой вращения ротора, например, в рудничных тяговых электродвигателях. Формула изобретения 1. Закрытая электрическая машина с наружным воздушным и внутренним жидкостным испарительным охлаждением, содержащая пустотелый вал, полый вентилятор, сообщающийся с полостью вала, нагюрный элемент, выполненный в виде радиально расположенных в полости вентилятора неподвижных трубок с заборииками на концах и установленного в полости вала цилиндра, с которым соединены радиальные трубки, отличаюшая с я тем, что, с целью обесггечения эффективного охлаждения при любых частотах вращения ротора, в полости вала со стороны, противоположной вентилятору, расположена 5904 камера,, на цюшндрической стенке которой расположен капиллярно-пористый элемент, продопжающийся по внутренней поверхности вала, причем камера выполнена с возможностью заполнения ее жидкостью из напорного элемента при вращении ротора. 2. Машина по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью предотвращения выте5086 ка1шя жидкости из камеры, в торцовЫ части цилиндра установлен обратный клапан. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 499631, кл. Н 02 К 9/20. 1973. 2. Авторское свидетельство СССР N 524279, кл. Н 02 К 9/20, 1974.