RU2770909C1

RU2770909C1 - Inductor generator with air cooling system

Info

Publication number: RU2770909C1
Application number: RU2021126199A
Authority: RU
Inventors: Александр Самуилович Андреев; Анатолий Михайлович Сугробов; Анатолий Михайлович Русаков
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2022-04-25

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely to inductor machines of closed and explosion-proof design with air cooling, designed to operate under conditions of gas-pumping units of compressor stations and in other fields. An inductor generator is proposed with a structure usual for two-pack inductor machines with electromagnetic excitation, with placement of excitation winding between packs of a rotor and attachment of its frame on a spacer placed between packs of a stator. A cooling system is embedded in a case, in the form of impellers fixed to the rotor from its outer sides, with cooling plates made on inner surfaces of their cases and cooling channels made on spacer surfaces adjacent to packs of the stator and their elongation on inner surfaces of the case. The generator also contains a system for cooling outer surfaces that is implemented by installing a fan from the back side of a shaft with a rectifying device adjacent to it, and it contains a metal casing enclosing it with the generator, with a branch pipe for cooling air inlet into two parallel cooling channels. One cooling channel is formed by gaps between side surfaces of intensifiers of rectangular and partially rhomboid shape, made on the outer surface of a back shield and closed with a round plate with an inner hole, pressed to them with a case of the rectifying device. The second cooling channel is formed by gaps between ribs and slits concentrical to the shaft axis, made on outer surfaces of the case and a front shield. Ribbing of the case surface is made sector-by-sector.EFFECT: reduction in weight and dimensions of a generator, and increase in the reliability of power supply of electricity receivers by it.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения, а более конкретно к индукторным электрическим машинам закрытого и взрывозащищенного исполнения с воздушной системой охлаждения и может быть эффективно использовано при их работе в условиях взрывоопасных или потенциально взрывоопасных сред, когда искрение или взрыв внутри машины может привести к взрыву или воспламенению газов во внешней среде. Примером объектов с наличием таких сред являются помещения газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций (КС) газопроводов.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to inductive electric machines of a closed and explosion-proof design with an air cooling system and can be effectively used when they work in explosive or potentially explosive environments, when a spark or explosion inside the machine can lead to an explosion or ignition of gases in the external environment. An example of objects with the presence of such media are the premises of gas compressor units (GCU) of compressor stations (CS) of gas pipelines.

Выполнение электрической машины во взрывозащищенном исполнении предполагает присутствие в ней двух функционально связанных и конструктивно изолированных друг от друга составляющих системы ее охлаждения: внутренней совершенно изолированной от внешней среды, охлаждающий агент (воздух) в которой перемещается установленным (установленными) на валу вентилирующим(и) устройством(и) различного исполнения, и наружной, охваченной полностью или частично кожухом, перемещение хладагента в которой обеспечивает установленный на валу с тыльной стороны генератора вентилятор. При этом в качестве охлаждающего агента используется воздух. Применение в генераторах ГПА воздушной системы охлаждения (применительно к ним ведется изложение заявки на изобретение) позволяет упростить их конструкцию, повысить надежность электроснабжения и, что важно, в значительной степени компенсировать увеличение при этом массы генераторов исключением из системы конструктивных элементов масляной составляющей системы охлаждения.The implementation of an explosion-proof electric machine implies the presence in it of two functionally connected and structurally isolated from each other components of its cooling system: an internal completely isolated from the external environment, the cooling agent (air) in which is moved by the ventilating device (s) installed on the shaft (i) different versions, and external, covered completely or partially by the casing, the movement of the refrigerant in which is provided by a fan mounted on the shaft on the back of the generator. In this case, air is used as a cooling agent. The use of an air cooling system in GPU generators (the application for the invention is being presented in relation to them) makes it possible to simplify their design, increase the reliability of power supply and, importantly, to largely compensate for the increase in the weight of the generators by excluding the oil component of the cooling system from the system of structural elements.

Известен генератор с воздушным охлаждением (Патент RU 2740792 С1, МПК Н02K 19/20, Н02K 9/06).An air-cooled generator is known (Patent RU 2740792 C1, IPC H02K 19/20, H02K 9/06).

Этот генератор содержит установленный в ферромагнитном корпусе статор, выполненный в виде двух шихтованных и зубчатых по расточке пакетов с установленной между ними проставкой в виде полого цилиндра из немагнитного материала с выполненными в нем пазами, расположенными соосно с пазами в пакетах статора, и охватывающую зубцы обоих пакетов обмотку якоря, два установленных на посаженной на вал ферромагнитной втулки и сдвинутых на 180 электрических градусов пакетов зубчатого ротора и расположенную между ними обмотку возбуждения в виде двух электрически соединенных между собой катушек разделенных немагнитным закрепленном на немагнитной, выполненной в виде полого цилиндры проставке каркасе с зазорами между наружными боковыми и нижними их поверхностями и обращенными к ним поверхностями соответственно пакетов ротора и вала, и являющихся составной частью одной из двух подсистем системы охлаждения генератора, а именно - системы внутреннего охлаждения, ограниченного внутренними поверхностями корпуса генератора и крышек, и наружного в виде металлической оболочкой полости открытой для поступления в нее наружного воздуха от вентилятора, установленного на валу перед задней крышкой генератора через сопряженный с этой полостью спрямляющий аппарат. Выбрасывается отработанный воздух из генератора через отверстия со стороны привода.This generator contains a stator installed in a ferromagnetic housing, made in the form of two laminated and geared by boring packages with a spacer installed between them in the form of a hollow cylinder made of non-magnetic material with grooves made in it, located coaxially with the grooves in the stator packages, and covering the teeth of both packages armature winding, two mounted on a ferromagnetic bushing planted on the shaft and shifted by 180 electrical degrees, gear rotor packages and an excitation winding located between them in the form of two electrically interconnected coils separated by a non-magnetic fixed on a non-magnetic frame made in the form of a hollow cylinder spacer with gaps between their outer side and lower surfaces and the surfaces facing them, respectively, of the rotor and shaft packages, and being an integral part of one of the two subsystems of the generator cooling system, namely, the internal cooling system limited by the internal surfaces of the housing ca of the generator and covers, and an outer cavity in the form of a metal shell open for outside air to enter it from a fan mounted on a shaft in front of the back cover of the generator through a directing vane coupled with this cavity. Exhaust air is expelled from the generator through openings on the drive side.

Недостаток рассмотренной конструкции генератора состоит в том, что внутренняя полость его не является герметичной и принудительное охлаждение ее от вентилятора может быть реализовано только при наличии отверстий в корпусе, обеспечивающих поступление в нее воздуха из наружного канала охлаждения.The disadvantage of the considered design of the generator is that its internal cavity is not airtight and its forced cooling from the fan can be realized only if there are holes in the case that ensure the flow of air into it from the external cooling channel.

Достоинством же этого генератора, с точки зрения решаемой изобретением задачи, состоит в том, что при введении в его конструкцию не систем охлаждения, отличающихся используемыми в них охладителями, способом доставки их в генератор и наличием дополнительного расположенного за пределами генератора оборудования (емкости с маслом, маслопроводов и маслонасоса), а также элементов сопряжения маслопроводов с генератором - штуцеров.The advantage of this generator, from the point of view of the problem solved by the invention, is that when non-cooling systems are introduced into its design, which differ in the coolers used in them, in the way they are delivered to the generator and in the presence of additional equipment located outside the generator (tanks with oil, oil pipelines and oil pump), as well as interface elements of oil pipelines with a generator - fittings.

Существенным недостатком является также недостаточно эффективное охлаждение пакетов статора и проставки, вследствие чего значительные тепловые нагрузки испытывает изоляция обмотки якоря и сокращается срок службы генератора.A significant disadvantage is also insufficiently efficient cooling of the stator and spacer packages, as a result of which significant thermal loads are experienced by the armature winding insulation and the generator service life is reduced.

При этом одна из систем - масляная при работе генераторов собственных нужд в условиях ГПА теряет свои преимущества из-за ограничений по возможности реализации в них, больших по сравнению с генераторами с воздушной системой охлаждения электромагнитных нагрузок, во избежание недопустимых перегревов активных частей этих генераторов и возможных вследствие этого аварийных режимов их работы и, как следствие, внешних их проявлений.At the same time, one of the systems, the oil one, during the operation of auxiliary generators in GCU conditions, loses its advantages due to restrictions on the possibility of implementing them, which are large compared to generators with an air cooling system of electromagnetic loads, in order to avoid unacceptable overheating of the active parts of these generators and possible as a result of this, emergency modes of their operation and, as a result, their external manifestations.

Достоинством конструкции генератора с точки зрения решаемых изобретением задач является возможность не сложного преобразования масляной составляющей системы охлаждения генератора в воздушную систему охлаждения с сохранением структуры и взаимного расположения практически всех поверхностей теплосъема.The advantage of the generator design from the point of view of the problems solved by the invention is the possibility of a simple transformation of the oil component of the generator cooling system into an air cooling system while maintaining the structure and relative position of almost all heat removal surfaces.

Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективной взрывозащищенной воздушной системы охлаждения индукторных генераторов собственных нужд ГПА КС, уменьшения их массы, повышение надежности и срока службы генераторов.The purpose of the present invention is to create a highly efficient explosion-proof air cooling system for auxiliary inductor generators of GPA KS, reduce their weight, increase the reliability and service life of generators.

Достигается это тем, что в конструкцию генератора, содержащего установленный в ферромагнитном корпусе статор, выполненный в виде двух шихтованных и зубчатых по расточке пакетов с установленной между ними сложных легко реализуемых конструктивных изменений он может быть преобразован во взрывозащищенную электрическую машин.This is achieved by the fact that in the design of a generator containing a stator installed in a ferromagnetic housing, made in the form of two stacked and geared by boring packages with complex easy-to-implement structural changes installed between them, it can be converted into an explosion-proof electric machine.

Наиболее близким по существенным признакам конструкции к заявляемому в качестве изобретения генератору является индукторный генератор, устройство активной части которого описано выше, (Патент RU 2695320 C1, МПК Н02K 9/19, Н02K 5/20), но имеющему внутреннюю взрывозащищенную систему воздушного охлаждения совершенно изолированную от внешней среды путем герметизации стыковых соединений между корпусом генератора и подшипниковыми щитами, а также подшипниковых узлов и реализованную расположенными с обеих сторон, торцевой поверхности каждого из пакетов ротора вентиляционными дисками с диаметром меньшим диаметра ротора и прижатыми не к торцевым поверхностям пакетов ротора, а к перекрывающим их пластинам, диаметр которых меньше диаметра расточки пакетов ротора и которые имеют отверстия в областях перекрытия ими пазов. На обращенных к ротору поверхностях дисков имеются радиальные выступы, образующие радиальные каналы охлаждения и объединяющие их кольцевой канал, воздух из которого поступает в пазы ротора через выполненные в пластинах отверстия. Диски закреплены на выступах ферромагнитной втулки винтами.The closest in essential design features to the generator claimed as an invention is an inductor generator, the device of the active part of which is described above (Patent RU 2695320 C1, IPC H02K 9/19, H02K 5/20), but having an internal explosion-proof air cooling system completely isolated from the external environment by sealing the butt joints between the generator housing and the bearing shields, as well as bearing assemblies and implemented on both sides of the end surface of each of the rotor packs with ventilation disks with a diameter smaller than the rotor diameter and pressed not to the end surfaces of the rotor packs, but to the overlapping their plates, the diameter of which is less than the diameter of the boring of the rotor packs and which have holes in the areas where they overlap the grooves. On the surfaces of the disks facing the rotor, there are radial protrusions forming radial cooling channels and an annular channel uniting them, the air from which enters the rotor slots through the holes made in the plates. The disks are fixed on the protrusions of the ferromagnetic sleeve with screws.

В качестве охлаждающего агента наружной составляющей системы охлаждения генератора используется масло. В пределах конструкции генератора, эта составляющая системы охлаждения выполнена в виде закрытых металлическими оболочками наружных поверхностей корпуса и подшипниковых щитов с выполненными на них прорезями, образующими множество интенсификаторов (турболизаторов), в виде выступающих из них штырьков. Характерным для рассматриваемой составляющей системы охлаждения является расположение интенсификаторов на всех наружных охлаждаемых поверхностях генератора вдоль окружностей Недостатком рассмотренной конструкции генератора является присутствие в ней двух проставкой в виде полого цилиндра из немагнитного материала с выполненными в нем пазами, расположенными соосно с пазами в пакетах статора, и охватывающую зубцы обоих пакетов, обмотку якоря, два установленных на посаженной на вал ферромагнитной втулки и сдвинутых на 180 электрических градусов пакетов зубчатого ротора с расположенной между ними обмоткой возбуждения в виде двух электрически соединенных между собой катушек, разделенных немагнитным закрепленном на немагнитной выполненной в виде полого цилиндры проставке каркасе с зазорами между наружными боковыми и нижними их поверхностями и обращенными к ним поверхностями соответственно пакетов ротора и посаженной на вал ферромагнитной втулки и имеющем две системы охлаждения: системы охлаждения внутренней взрывозащищенной его области в виде закрепленных с торцевых сторон ферромагнитной втулки вентилирующих устройств с вогнутыми в сторону наружных поверхностей пакетов ротора их корпусов, плотно без зазоров прилегающих к этим поверхностям с перекрытием пазов и системы охлаждения наружных поверхностей генератора, выполненной в виде закрытых металлическими оболочками наружных поверхностей корпуса и подшипниковых щитов с выполненными на них прорезями, образующими множество интенсификаторов их охлаждения, внесены следующие являющиеся отличительными признаками предлагаемого в качестве изобретения генератора изменения.Oil is used as a cooling agent for the external component of the generator cooling system. Within the limits of the generator design, this component of the cooling system is made in the form of outer surfaces of the housing and bearing shields covered with metal shells with slots made on them, forming a plurality of intensifiers (turbolizers), in the form of pins protruding from them. Characteristic for the considered component of the cooling system is the arrangement of intensifiers on all external cooled surfaces of the generator along the circumferences. teeth of both packages, armature winding, two packages of gear rotor installed on a ferromagnetic sleeve mounted on the shaft and shifted by 180 electrical degrees with an excitation winding located between them in the form of two electrically interconnected coils separated by a non-magnetic spacer fixed on a non-magnetic spacer made in the form of a hollow cylinder a frame with gaps between their outer side and lower surfaces and the surfaces facing them, respectively, of the rotor packages and the ferromagnetic bushing mounted on the shaft and having two cooling systems: cooling systems its internal explosion-proof area in the form of ventilating devices fixed from the end sides of a ferromagnetic sleeve with their housings concave towards the outer surfaces of the rotor packages, tightly adjacent to these surfaces without gaps with overlapping of the grooves and a cooling system for the outer surfaces of the generator, made in the form of outer surfaces closed with metal shells surfaces of the housing and bearing shields with slots made on them, forming a plurality of intensifiers for their cooling, the following are the hallmarks of the change generator proposed as an invention.

1. Установленные на роторе вентиляционные устройства (крыльчатки) полностью, а не частично, как это имеет место в генераторе прототипе, перекрывают торцевые его поверхности и имеют на внутренних поверхностях их корпусов радиальные вентиляционные пластины, разделенные на несколько групп выступами трапецеидальной формы, в ближних к оси генератора участках которых выполнены отверстия для крепления их к торцевой поверхности втулки так, чтобы оси симметрии каждой группы вентиляционных пластин совпадали с осями впадин ротора, а с торцевых сторон проставки на соприкасающихся с пакетами статора их поверхностях выполнены радиально расположенные между ее пазами каналы охлаждения с продолжением их в виде продольных каналов на внутренней поверхности корпуса с выходом всех этих каналов за наружные торцевые поверхности пакетов статора.1. The ventilation devices (impellers) installed on the rotor completely, and not partially, as is the case in the prototype generator, cover its end surfaces and have radial ventilation plates on the inner surfaces of their housings, divided into several groups by trapezoidal protrusions, in the closest to generator axles, sections of which have holes for attaching them to the end surface of the sleeve so that the symmetry axes of each group of ventilation plates coincide with the axes of the rotor cavities, and on the end sides of the spacer on their surfaces in contact with the stator packs, cooling channels radially located between its grooves are made with a continuation them in the form of longitudinal channels on the inner surface of the housing with the exit of all these channels beyond the outer end surfaces of the stator packs.

2. Система наружного охлаждения реализована в предлагаемом в качестве изобретения генераторе установленном на валу с тыльной его стороны вентилятором с прилегающим к нему спрямляющим аппаратом и содержит охватывающий их с генератором с наружной боковой и торцевых сторон выполненный сварным металлический кожух с патрубком с тыльной его стороны для входа охлаждающего воздуха в два параллельных канала охлаждения, один из которых образован промежутками между боковыми поверхностями интенсификаторов прямоугольной и частично ромбовидной формы, выполненных на наружной поверхности заднего щита и закрытых круглой с внутренним отверстием пластиной, прижатой к ним корпусом спрямляющего аппарата, а второй - промежутками между выполненными на наружных поверхностях корпуса и переднего щита ребрами и концентричными оси вала прорезями. С целью обеспечения прочности и жесткости конструкции оребрение поверхности корпуса выполнено посекторно с разделением секторов продольными возвышающимися над наружными поверхностями ребер выступами.2. The external cooling system is implemented in the generator proposed as an invention, installed on the shaft from its rear side by a fan with a directing vane adjacent to it and contains a welded metal casing covering them with the generator from the outer side and end sides with a branch pipe on its rear side for entry cooling air into two parallel cooling channels, one of which is formed by gaps between the side surfaces of the rectangular and partially diamond-shaped intensifiers, made on the outer surface of the rear shield and closed by a round plate with an inner hole on the outer surfaces of the body and the front shield with ribs and slots concentric with the axis of the shaft. In order to ensure the strength and rigidity of the structure, the finning of the body surface is made sector by sector with the sectors separated by longitudinal protrusions rising above the outer surfaces of the ribs.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан продольный разрез генератора. Стрелками на нем показаны направления движения воздуха в каналах внутренней и наружной систем охлаждения генератора. На фиг.2 показан вид спереди на передний щит при снятом с генератора кожухе, а на фиг 3 - вид на задний щит. На фиг 4. показан вид на корпус генератора сверху, а на фиг. 5 - вид на внутреннюю его поверхность в развертке. На фиг. 6 и 7 приведены в двух проекциях соответственно чертежи вставки и внутреннего вентилятора - крыльчатки.The essence of the invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the generator. The arrows on it show the directions of air movement in the channels of the internal and external cooling systems of the generator. Figure 2 shows a front view of the front shield with the casing removed from the generator, and Figure 3 is a view of the rear shield. Fig. 4 shows a view of the generator housing from above, and Fig. 5 - a view of its inner surface in a sweep. In FIG. 6 and 7 are shown in two projections, respectively, drawings of the insert and the internal fan - impeller.

Индукторный генератор взрывозащищенного исполнения с воздушной системой охлаждения, содержит установленный в ферромагнитном корпусе 1 статор в виде двух шихтованных и зубчатых по расточке пакетов 2 с установленной между ними проставкой 3 в виде полого цилиндра из немагнитного материала с выполненными в нем пазами, расположенными соосно с пазами в пакетах статора 2, и охватывающую зубцы обоих пакетов статора 2 обмотку якоря 4, два установленных на запрессованной на вал 5 ферромагнитной втулке 6 и сдвинутых на 180 электрических градусов пакетов 7 зубчатого ротора и расположенную между ними обмотку возбуждения в виде двух электрически соединенных между собой катушек 8 и 9, разделенных немагнитным закрепленном на проставке 3 каркасе 10 с зазорами между наружными боковыми и нижними их поверхностями и основанием каркаса 10 и обращенными к ним поверхностями соответственно пакетов 7 ротора и ферромагнитной втулки 6, а также закрепленные на пакетах ротора 7 с обеих наружных их торцевых сторон вентиляционные устройства в виде крыльчаток 11, каждая из которых имеет вогнутый в сторону создаваемого ей воздушного потока корпус 12 и выполненные на внутренней его поверхности радиальные вентиляционные пластины 13, разделенные на шесть групп выступами 14 трапецеидальной формы, в ближних к оси генератора участках которых выполнены отверстия 15 для крепления крыльчаток к торцевой поверхности втулки 6, причем так, чтобы оси симметрии каждой группы вентиляционных пластин совпадала с осями симметрии впадин ротора. Для улучшения условий охлаждения пакетов 2 статора и обмотки якоря 4, включая лобовые ее части, в активной части генератора выполнены два дополнительных канала охлаждения, каждый из которых образован радиально расположенными между пазами проставки выемками 16 и продолжением их в виде продольных выемок 17 на внутренней поверхности корпуса 1 с выходом всех этих каналов за наружные торцевые поверхности пакетов 2 статора.Explosion-proof inductor generator with an air cooling system, contains a stator installed in a ferromagnetic housing 1 in the form of two stacked and geared packages 2 with a spacer 3 installed between them in the form of a hollow cylinder made of non-magnetic material with grooves made in it, located coaxially with the grooves in packages of the stator 2, and covering the teeth of both packages of the stator 2 armature winding 4, two installed on the ferromagnetic sleeve 6 pressed onto the shaft 5 and the gear rotor packages 7 shifted by 180 electrical degrees and the excitation winding located between them in the form of two electrically interconnected coils 8 and 9, separated by a non-magnetic frame 10 fixed on the spacer 3 with gaps between their outer side and lower surfaces and the base of the frame 10 and the surfaces of the rotor packages 7 and the ferromagnetic sleeve 6 facing them, respectively, and also fixed on the rotor packages 7 from both of their outer end faces. parties to ventilation devices in the form of impellers 11, each of which has a housing 12 concave towards the air flow created by it and radial ventilation plates 13 made on its inner surface, divided into six groups by protrusions 14 of a trapezoidal shape, in the areas closest to the generator axis, holes 15 are made for fastening the impellers to the end surface of the sleeve 6, and so that the symmetry axes of each group of ventilation plates coincide with the symmetry axes of the rotor cavities. To improve the cooling conditions for the stator packs 2 and the armature winding 4, including its frontal parts, two additional cooling channels are made in the active part of the generator, each of which is formed by grooves 16 radially located between the grooves of the spacer and their continuation in the form of longitudinal grooves 17 on the inner surface of the housing 1 with the exit of all these channels for the outer end surfaces of the packages 2 of the stator.

Отвод выделяющегося в активной части генератора тепла в окружающее генератор пространство производится наружной составляющей системы охлаждения, которая реализована в предлагаемом в качестве изобретения генераторе установленном на валу 5 с тыльной его стороны вентилятором 18 с отверстием 19 в его диске и с прилегающим к нему спрямляющим аппаратом 20 и содержит охватывающий их с генератором с наружной боковой и торцевых сторон сварной металлический кожух 21 с патрубком 22 с тыльной его стороны для входа охлаждающего воздуха в два параллельных канала охлаждения, один из которых образован между боковыми поверхностями интенсификаторов 23 прямоугольной и частично ромбовидной формы, выполненных на наружной поверхности заднего щита 24 и закрытых круглой с внутренним отверстием пластиной 25, прижатой к ним корпусом спрямляющего аппарата 20, а второй -промежутками между выполненными на наружных поверхностях корпуса 1 и переднего щита 26 ребрами соответственно 27 и 28 и концентричными оси вала 5 прорезями 29 и 30, выполненными для интенсификации теплообмена. С целью обеспечения прочности и жесткости конструкции генератора оребрение корпуса 1 выполнено посекторно с разделением секторов (в рассматриваемом варианте исполнения генератора девяти секторов) продольными возвышающимися над ребрами 27 выступами 31 на корпусе 1.The removal of the heat released in the active part of the generator into the space surrounding the generator is carried out by the external component of the cooling system, which is implemented in the generator proposed as an invention mounted on the shaft 5 from its rear side by a fan 18 with an opening 19 in its disk and with a directing vane 20 adjacent to it and contains a welded metal casing 21 covering them with the generator from the outer side and end sides with a branch pipe 22 on its back side for the entry of cooling air into two parallel cooling channels, one of which is formed between the side surfaces of the rectangular and partially diamond-shaped intensifiers 23, made on the outer surfaces of the rear shield 24 and closed by a round plate 25 with an internal hole, pressed against them by the body of the straightener 20, and the second by the gaps between the ribs 27 and 28 made on the outer surfaces of the body 1 and the front shield 26, respectively, and concentric to the axis of the shaft 5 slots 29 and 30, made to intensify heat transfer. In order to ensure the strength and rigidity of the generator structure, the fins of the housing 1 are made sector by sector with the division of sectors (in the considered embodiment of the generator of nine sectors) by longitudinal protrusions 31 on the housing 1 rising above the ribs 27.

Оребрение поверхности переднего подшипникового щита 26 выполнено аналогично выполнению интенсификаторов заднего щита 24 с той лишь только разницей, что произведено оно на большую глубину и длина ребер в пределах каждого из девяти заполненных ими секторов ограничена точкой соприкосновения их с симметрично расположенными ребрами смежного с ним сектора, в связи с чем свободная от ребер поверхность переднего щита имеет форму девяти конечной звезды (по числу винтов крепления щита к корпусу). Помимо этого разделяющие ребра 27 концентрические прорези в этом щите отстоят друг от друга на значительно большее расстояние чем в заднем щите 24.The ribbing of the surface of the front bearing shield 26 is made similar to the implementation of the intensifiers of the rear shield 24 with the only difference being that it is made to a greater depth and the length of the ribs within each of the nine sectors filled with them is limited by their point of contact with the symmetrically located ribs of the sector adjacent to it, in In connection with this, the surface of the front shield, free from ribs, has the shape of nine final stars (according to the number of screws that fasten the shield to the body). In addition, the concentric slots separating the ribs 27 in this shield are spaced from each other by a much greater distance than in the rear shield 24.

Работа системы охлаждения генератора происходит следующим образом.The operation of the generator cooling system is as follows.

Процесс охлаждения генератора характеризуется тепловым взаимодействием между внутренней взрывозащищенной его частью и наружной, выполненной в виде интенсификаторов различной формы, нанесенных на наружные поверхности корпуса 1 и подшипниковых щитов 24 и 26 закрытых снаружи плотно прилегающими к ним поверхностями охватывающего их металлического кожуха 21 и металлической пластины 25.The generator cooling process is characterized by thermal interaction between its internal explosion-proof part and the external one, made in the form of intensifiers of various shapes, applied to the outer surfaces of the housing 1 and bearing shields 24 and 26, closed from the outside by the surfaces of the metal casing 21 and the metal plate 25 that are tightly adjacent to them.

Картина распределения тепловых потоков во внутренних областях генератора и в наружных, охваченных кожухом 21 его областях с направлением их перемещения показана на фиг.1.The picture of the distribution of heat flows in the internal regions of the generator and in the outer, covered by the casing 21 of its areas with the direction of their movement is shown in Fig.1.

Тепловые потери отводятся от активных частей генератора теплопроводностью к корпусу 1 и потоками, исходящими из крыльчаток 11 под давлением воздуха, прогоняемого ими через технологические (пазы ротора и прилегающая к ним область воздушного пространства, ограниченная по оси ротора торцевой поверхностью катушек возбуждения 8 и 9) и специально выполненные каналы 16 и 17 в соприкасающихся с активными частями генератора конструктивных элементах (в проставке 3 и корпусе 1), а также через расположенные с торцевых сторон генератора области воздушного пространства, ограниченные внутренней поверхностью подшипниковых щитов 24 и 26. Соприкасаясь с поверхностями пакетов 7 ротора, катушек возбуждения 8 и 9 и лобовых частей обмотки якоря, воздух нагревается, а в результате соприкосновения с поверхностями корпуса 1 и внутренними поверхностями подшипниковых щитов 24 и 26 он охлаждается до установившейся рабочей температуры на входе в крыльчаток 11, соответствующей каждому конкретному режиму работы генератора.Heat losses are removed from the active parts of the generator by thermal conductivity to the body 1 and flows emanating from the impellers 11 under the pressure of air driven by them through the technological (rotor grooves and the adjacent air space area, limited along the rotor axis by the end surface of the excitation coils 8 and 9) and specially made channels 16 and 17 in structural elements in contact with the active parts of the generator (in the spacer 3 and housing 1), as well as through the areas of air space located on the end sides of the generator, limited by the inner surface of the bearing shields 24 and 26. In contact with the surfaces of the packages 7 of the rotor , excitation coils 8 and 9 and the frontal parts of the armature winding, the air is heated, and as a result of contact with the surfaces of the housing 1 and the internal surfaces of the bearing shields 24 and 26, it is cooled to a steady operating temperature at the inlet to the impeller 11, corresponding to each specific operating mode of the gene speaker.

Картина распределения тепловых потоков во внутренних областях генератора и в наружных, охваченных кожухом 21 его областях с направлением их перемещения показана на фиг. 1.The picture of the distribution of heat flows in the inner regions of the generator and in the outer regions covered by the casing 21 with the direction of their movement is shown in Fig. one.

Система наружного охлаждения генератора реализуется установленным на валу 5 с тыльной его стороны вентилятором 18 и спрямляющим аппаратом 20, в виде венца направляющих лопаток, воздух в которые поступает из окружающей среды через патрубок 22 кожуха 21. В расположенном за рабочими лопатками вентилятора 18 спрямляющем аппарате 20 кинетическая энергия воздуха преобразуется в потенциальную (за счет снижения скорости повышается давление). Помимо этого обеспечивается радиальное направление движения воздуха, оптимальное для входа во внутренние каналы корпуса 1. Охлаждающий воздух после спрямляющего аппарата 20 входит в выполненные в корпусе девять каналов с продольными ребрами 27, выполненными на всю высоту канала. Для интенсификации теплообмена в ребрах 27 выполнены концентричные оси генератора прорези. Участок наружной поверхности корпуса 1 показан на рис. 4. Воздух наружного канала после перемещения по нему поступает в каналы переднего щита 26 и выходит в окружающую среду. Вид на генератор со стороны переднего щита 26 показан на фиг. 4. На щите 26 выполнено оребрение в виде девяти групп по одиннадцати параллельных ребер на полную высоту канала. Для интенсификации теплообмена в ребрах выполнены две концентричные прорези. Образованные ребрами каналы имеют разную длину. Воздух проходит вдоль ребер от периферии к центру. В местах встречи потоков соседних групп каналов возникают вихри, интенсифицируя теплообмен. Далее через центральное отверстие в кожухе переднего щита воздух выходит в окружающую среду.The external cooling system of the generator is implemented by a fan 18 installed on the shaft 5 from its rear side and a straightener 20, in the form of a crown of guide vanes, air into which enters from the environment through the pipe 22 of the casing 21. In the straightener 20 located behind the working blades of the fan 18, the kinetic the energy of the air is converted into potential energy (by reducing the speed, the pressure increases). In addition, a radial direction of air movement is provided, which is optimal for entering the internal channels of the housing 1. The cooling air after the directing vane 20 enters nine channels made in the housing with longitudinal ribs 27 made for the entire height of the channel. To intensify heat transfer in the ribs 27, concentric axes of the slot generator are made. A section of the outer surface of housing 1 is shown in Fig. 4. The air of the outer channel, after moving through it, enters the channels of the front shield 26 and exits into the environment. A view of the generator from the side of the front shield 26 is shown in Fig. 4. Shield 26 is ribbed in the form of nine groups of eleven parallel ribs to the full height of the channel. Two concentric slots are made in the ribs to intensify heat transfer. The channels formed by the ribs have different lengths. Air flows along the ribs from the periphery to the center. Vortices appear at the meeting points of the flows of neighboring groups of channels, intensifying heat transfer. Further, through the central hole in the casing of the front shield, the air enters the environment.

Процесс охлаждения заднего щита 24 отличается от охлаждения переднего щита 26. Тепловой поток, поступающий из внутренних областей генератора через выступающие из наружной поверхности этого щита 26 штырьков - интенсификаторов, воспринимается потоком перемещающимся между ними воздуха и переходящим вследствие этого в турбулентное состояние, характеризующиеся повышенным коэффициентом теплоотдачи и передается через прилегающую к штырькам пластину 5 и основание спрямляющего аппарата 20 потоку входящего в генератор воздуха и частично выбрасывается через отверстие 19 в основании вентилятора 18 в окружающее генератор пространство.The cooling process of the rear shield 24 differs from the cooling of the front shield 26. The heat flow coming from the internal regions of the generator through the 26 pins - intensifiers protruding from the outer surface of this shield, is perceived by the flow of air moving between them and, as a result, passing into a turbulent state, characterized by an increased heat transfer coefficient and is transmitted through the plate 5 adjacent to the pins and the base of the directing vane 20 to the flow of air entering the generator and is partially ejected through the hole 19 in the base of the fan 18 into the space surrounding the generator.

Использованная литература:References:

1. Патент RU 2740792 С1, МПК Н02K 19/20, Н02K 9/06,1. Patent RU 2740792 C1, IPC H02K 19/20, H02K 9/06,

2. Патент RU 2695320 C1, МПК Н02K 9/19, Н02K 5/20.2. Patent RU 2695320 C1, IPC H02K 9/19, H02K 5/20.

Claims

An inductor generator with an air cooling system, containing a stator installed in a ferromagnetic housing, made in the form of two laminated and geared packages with a spacer installed between them in the form of a hollow cylinder made of non-magnetic material with grooves made in it, located coaxially with the grooves in the stator packages, and an armature winding covering the teeth of both packages, two packages of a gear rotor installed on a ferromagnetic sleeve planted on the shaft and shifted by 180 electrical degrees with an excitation winding located between them in the form of two electrically connected coils separated by a non-magnetic coil fixed on a non-magnetic one made in the form of a hollow cylinder a spacer with a frame with gaps between their outer side and lower surfaces and the surfaces facing them, respectively, of the rotor packages and the ferromagnetic bushing mounted on the shaft, and having two cooling systems: a cooling system for its internal explosion-proof area in in the form of ventilating devices fixed from the end sides of the ferromagnetic bushing, namely, impellers, with their housings concave towards the outer surfaces of the rotor packs, tightly adjacent to these surfaces without gaps with overlapping grooves, and the cooling system of the outer surfaces of the generator is made in the form of outer surfaces closed by a metal shell housings and bearing shields with intensifiers made on them, characterized in that the ventilation devices (impellers) installed on the rotor completely cover its end surfaces and have radial ventilation plates on the inner surfaces of their housings, divided into several groups by trapezoidal protrusions closest to the axis generator sections of which holes are made for attaching them to the end surface of the sleeve so that the symmetry axes of each group of ventilation plates coincide with the axes of the rotor cavities, and on the end sides of the spacer on their contact with the stator packages surfaces, radially located between its grooves, cooling channels are made with their continuation in the form of longitudinal channels on the inner surface of the housing with the exit of all these channels beyond the outer end surfaces of the stator packs and the cooling system for the outer surfaces of the generator, implemented in it by a fan mounted on the shaft from its rear side with directing apparatus adjacent to it and containing a welded metal casing enclosing them with a generator from the outer side and end sides with a branch pipe on its back side for the entry of cooling air into two parallel cooling channels, one of which is formed by gaps between the side surfaces of the intensifiers rectangular and partially rhomboid forms made on the outer surface of the rear shield and closed by a round plate with an internal hole pressed against them by the body of the straightener, and the second - by the gaps between the ones made on the outer surfaces of the body and the front about the shield with ribs and slots concentric to the axis of the shaft, while the finning of the surface of the body is made sector by sector with the separation of the sectors by longitudinal protrusions rising above the outer surfaces of the ribs.