BG112668A

BG112668A - Статор с вентилационни канали за електрическа машина

Info

Publication number: BG112668A
Application number: BG112668A
Authority: BG
Inventors: Енчо Попов; Николов Попов Енчо
Original assignee: "Алмотт" Оод
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-07-31
Also published as: WO2019144203A1; BG67198B1

Abstract

Статорът с вентилационни канали за електрическа машина намира приложение в генератори и електродвигатели и осигурява повишаване на мощността и намаляване на температурата им без повишение на размерите на електрическата машина. Статорът (9) съдържа статорен пакет (10) с множество канали (11), оформени по вътрешната му повърхност, в които е положена намотка (12). Концентрично над намотката (12) са оформени поне един кръг вентилационни канали (13, 21), които имат с над 50% увеличена площ на вътрешната им повърхност, дължащо се на оформянето им като кухо четиристенно тяло, изградено от две двойки срещулежащи стени (а1, а2) и (b1, b2). Всяка от тези двойки срещулежащи стени (а1, а2) и (b1, b2) на всеки вентилационен канал (13, 21) е оформена от редуващи се обиколно една след друга овални вдлъбнати (23) и изпъкнали (22) повърхности с обща амплитуда А, която не надвишава 2 mm.

Description

СТАТОР С ВЕНТИЛАЦИОННИ КАНАЛИ ЗА ЕЛЕКТРИЧЕСКА МАШИНА

Изобретението се отнася за статор с вентилационни канали за електрическа машина с повишена мощност с охлаждане чрез вентилатор, предназначена за работа като алтернатор за зареждане на акумулаторни батерии, като индукционен електродвигател,като електродвигател за задвижване на превозни средства,като серводвигатели.

ПРЕДШЕСТВАЩО НИВО НА ТЕХНИКАТА

Известен е статор с аксиални вентилационни канали монтиран в алтернатор с въздушно охлаждане с вентилатор [ 1 ], включващ статорен пакет с множество канали по вътрешната му повърхност, в които е положена намотка, над която концентрично е оформен поне един кръг вентилационни канали,

Недостатък на това решение е, че мощността на електрическата машина с такъв статор е намалена и животът й е скъсен. Това се дължи на факта, че площта на вътрешната топлоотдаваща повърхност на въздушните канали е ограничена, чрез което е ограничено и топлоотдаването от статорния пакет към преминаващия през каналите въздух, което води до това, че температурата на работните части на електрическата машина е повишена, Увеличението на топлоотдаващата повърхност чрез увеличение на диаметъра на каналите е ограничено, тъй като това води до увеличение на размерите на електрическата машина. Освен това, увеличението на диаметъра на вентилационните канали води и до намаляване на скоростта на движение на преминаващия въздух. Като следствие на намалената скорост на движение на въздуха е намален и коефициентът на топлоотдаване от повърхността на вентилационните канали.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задача на изобретението е да се увеличи мощността на електрическата машина и да се намали температурата без увеличение на размерите й.

Тази задача се решава със статор с вентилационни канали за електрическа машина, включващ статорен пакет с множество канали по вътрешната му повърхност, в които е положена намотка, над която концентрично е оформен поне един кръг вентилационни канали.

Съгласно изобретението всеки вентилационен канал е оформен като кухо четиристенно тяло, изградено от две двойки срещулежащи стени al, а2 и bl, Ь2. Всяка от тези двойки срещулежащи стени al, а2 и bl, Ь2 на всеки вентилационен канал е оформена от редуващи се една след друга по обиколката на вентилационните канали овални вдлъбнати и изпъкнали повърхности, които имат локални радиуси R2 по-големи от 0,3 mm. Амплитудната стойност А на сумата от размера на височината hl на изпъкналата повърхност и размера h2 на вдлъбнатината на вдлъбната повърхност е по-малка от 2 mm. Вдлъбнатите и изпъкналите повърхности, разположени върху две срещулежащи стени на вентилационните отвори, са оформени така, че срещу всяка вдлъбната повърхност върху една от стените al, bl на канала е разположена съответна изпъкнала повърхност върху другата срещуположна стена а2, Ь2. Всеки две съседни стени al, а2 и bl, Ь2 на всеки вентилационен канал в мястото на контактуването им оформят улей с радиус R1 по-малък от 2 mm.

Възможно е, в преходите между изпъкналите и вдлъбнатите повърхности на канала да са оформени равнинни повърхности с радиален размер X, който е по-малък от 0,5 mm.

Възможно е, статорният пакет да е обхванат неподвижно от корпус, чиято вътрешна повърхност изпълнява ролята на една от стените Ь2 на канала от най-външния спрямо намотката кръг от вентилационни канали.

Предимство на статор с вентилационни канали за електрическа машина, съгласно изобретението, е увеличената мощността на електрическата машина и намалената й температурата без увеличение на размерите й, което се дължи на това, че площта на оформената охладителна повърхност на каналите спрямо гладката цилиндрична повърхност на известното най-близко техническо решение е увеличена с над 50% без да са увеличени размерите на каналите и без да е намалена скоростта на движение на въздуха във вентилационните канали. Така, при запазени размери на охладителните канали, не са увеличени и размерите на електрическата машина, в която е вграден статорът, съгласно изобретението.

Друго предимство е, че малките размери и взаимното разположението на вдлъбнатите и изпъкналите повърхности на стените на канала, практически, не налагат увеличение на напречния размер на ярема на статорния пакет, нито на размерите на електрическата машина.

Така, практически не е увеличено магнитното съпротивление на статорния ярем в сравнение с ярема с гладки цилиндрични канали.

В резултат на това, температурата на частите на електрическата машина е намалена и мощността на електрическата машина е увеличена без увеличение на размерите на електрическата машина като цяло.

КРАТКО ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Фиг. 1 представлява надлъжен разрез на електрическа машина със статор с вентилационни канали, съгласно изобретението, с един кръг вентилационни канали, оформени в ярема на статорния пакет.

Фиг. 2 представлява напречен разрез на статорен комплект без корпус съгласно изобретението с един кръг вентилационни канали.

Фиг. 3 представлява напречен разрез на статорен комплект с корпус съгласно изобретението с два кръга вентилационни канали.

Фиг. 4 представлява изрез от напречен разрез на статорен комплект без корпус, съгласно изобретението, с един кръг вентилационни отвори .

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

На фиг.1 е показан алтернатор със статор с вентилационни канали, съгласно изобретението, включващ вал 1, лагеруван чрез преден лагер 2 и заден лагер 3 в преден щит 4 и заден щит 5. Към вала 1 е закрепен неподвижно ротор 6. Към щитовете са закрепени преден възбудител 7 и заден възбудител 8.

В друг вариант на изпълнение на изобретението, непоказан на фиг. 1, възбудителят може да е монтиран в ротора.

Възможно е, също така, възбуждането на магнитен поток да е осъществено от постоянни магнити, монтирани в ротора.

Между щитовете 4 и 5 е притиснат статорен комплект 9. Статорният комплект 9 включва статорен пакет 10. По вътрешната повърхност на статорния пакет 10 е оформено множество канали 11, в които е положена намотка 12. В ярема на статорния пакет 10 са оформени въздушни охладителни канали 13, през които преминава въздух 14, задвижван от вентилатор 15. Алтернаторът се присъедява към акумулаторна батерия чрез изводи 16 и 17.

На фиг.2 е показан напречен разрез на статорен комплект 9 със статорен пакет 10 за електрическа машина, съгласно изобретението, с един концентричен кръг от въздушни охладителни канали 13.

На фиг.З е показан напречен разрез на статорен комплект 18 с корпус 19, в който неподвижно е закрепен статорен пакет 20. В статорния пакет 20 са оформени два концентрични кръга въздушни охладителни канали, съгласно изобретението. Те са първи концентричен кръг вентилационни канали 13, разположен над намотката 12 и втори концентричен кръг вентилационни канали 21, разположен над първия концентричен кръг канали и непосредствено под корпуса 19.

На фиг. 4 е показана структурата на охладителната повърхност във вентилационните канали, съгласно изобретението, в частичен изрез на статорен комплект 9 с един концентричен кръг вентилационни канали 13, съгласно изобретението. Всеки вентилационен канал 13 е оформен като кухо четиристенно тяло, изградено от две двойки срещулежащи стени al, а2 и bl, Ь2. Всяка от тези двойки срещулежащи стени al, а2 и bl, Ь2 на всеки вентилационен канал 13 е оформена от редуващи се една след друга овални вдлъбнати 23 и изпъкнали 22 повърхности, които имат локални радиуси R2 по-големи от 0,3 mm, и амплитудната стойност А на сумата от размера на височината hl на изпъкналата повърхност 22 и размера h2 на вдлъбнатината на вдлъбната повърхност 23 е по-малка от 2 mm. Вдлъбнатите 23 и изпъкналите 22 повърхности, разположени върху две срещулежащи стени на вентилационните отвори 13, са оформени така, че срещу всяка вдлъбната повърхност 23 върху една от стените al, bl на канала 13 е разположена съответна изпъкнала повърхност 22 върху другата срещуположна стена а2, Ь2. Всеки две съседни стени al, а2 и bl, Ь2 на всеки вентилационен канал 13 в мястото на контактуването им оформят улей с радиус R1 по-малък от 2 mm.

Като вариант на изпълнение на изобретението в зоните на прехода от вдлъбнатините 23 към изпъкналостите 22 са формирани прави участъци с дължини X.

Възможно е статорният пакет 10 да е обхванат неподвижно от корпус 19, чиято вътрешна повърхност изпълнява ролята на една от стените Ь2 на канала от най-външния спрямо намотката 12 кръг от вентилационни канали 21.

ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Статорът с вентилационни канали 13, 21, съгласно изобретението, е използван, като е вграден в безчеткова електрическа машина. Електрическата машина съдържа вал 1 с неподвижно закрепен към вала 1 ротор 6.

Възбудителите 7 и 8 са закрепени неподвижно към предния 4 и задния 5 щитове на електрическата машина. Валът 1 е лагеруван посредством преден 2 и заден 3 лагери в преден 4 и заден 5 щитове. Между предния 4 и задния 5 щитове е притиснат статор 9 с вентилационни канали 13, 21, съгласно изобретението. Статорът 9, съгласно изобретението, е с подобрено охлаждане, дължащо се на структурата на вентилационните канали 13, 21. Като следствие на подобреното охлаждане е повишена мощността на електрическата машина и са намалени температурите.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ ДАННИ ПОЛУЧЕНИ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТИРАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО.

Изобретението е експериментирано в алтернатор 535А, 28V. Сравнението е извършено с предишен вариант на същия алтернатор със статор с два концентрични кръга, чиито вентилационни канали са оформени съгласно фиг. 3, но с гладки вътрешни повърхности на каналите. След смяна само на инструмента, с който се щанцовани вентилационните канали, за да се изработят съгласно изобретението, температурата на статорната намотка 12 е намалена с 18°С. При експеримент в друг вариант, при запазване на предишната температура на намотката токоотдаването е увеличено с 9% (48А).

ЦИТИРАНА ЛИТЕРАТУРА:

1. DELSTAR-HD ALTERNATOR-400 SERIES, www.DIXIEELECTRIC.COM

Claims

ПРЕТЕНЦИИ

1. Статор с вентилационни канали за електрическа машина, включващ статорен пакет с множество канали по вътрешната му повърхност, в които е положена намотка, над която концентрично е оформен поне един кръг вентилационни канали, характеризиращ се с това, че всеки вентилационен канал (13, 21) е оформен като кухо четиристенно тяло, изградено от две двойки срещулежащи стени (al, а2 и bl, Ь2), а всяка от тези двойки срещулежащи стени (al, а2 и bl, Ь2) на всеки вентилационен канал (13, 21) е оформена от редуващи се обиколно една след друга овални вдлъбнати (23) и изпъкнали (22) повърхности, които имат локални радиуси R2 по-големи от 0,3 mm, и амплитудната стойност (А) на сумата от размера на височината (hl) на изпъкналата повърхност (22) и размера (h2) на вдлъбнатината на вдлъбната повърхност (23) е по-малка от 2 mm, а вдлъбнатите (23) и изпъкналите (22) повърхности, разположени върху две срещулежащи стени (al, а2 и bl, Ь2) на вентилационните отвори (13, 21), са оформени така, че срещу всяка вдлъбната повърхност (23) върху една от стените (al, bl) на канала (13, 21) е разположена съответна изпъкнала повърхност (22) върху другата срещуположна стена (а2, Ь2), при което всеки две съседни стени (al, а2 и bl, Ь2) на всеки вентилационен канал (13, 21) в мястото на контактуването им оформят улей с радиус R1 помалък от 2 mm.
2. Статор с вентилационни отвори за електрическа машина, съгласно претенция 1, характеризиращ се стова, че в преходите между изпъкналите (22) и вдлъбнатите (23) повърхности на канала (13, 21) са оформени равнинни повърхности с радиален размер (X), който е по-малък от 0,5 mm.
3. Статор с вентилационни отвори за електрическа машина, съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че статорният пакет (10) е обхванат неподвижно от корпус (19), чиято вътрешна повърхност изпълнява ролята на една от стените (Ь2) на канала от най-външния спрямо намотката (12) кръг от вентилационни канали (21).