BG2095U1

BG2095U1 - Not brushing electrical machine with air cooling

Info

Publication number: BG2095U1
Application number: BG002954U
Authority: BG
Inventors: Енчо Попов
Original assignee: "Алмотт" Оод
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2015-07-31

Abstract

The electric machine is designed to work as an alternator and motor-alternator for mobile vehicles such as servo motor, electric motor as electric vehicles and others. It has reduced dimensions in two orthogonal directions while maintaining power. Part of the outer surface of the cylindrical stator (5) is smooth and is covered by an aluminum body (8) consisting of a mirror located and pressed butt one to the other front portion (8a) and rear part (8c) of the aluminum body (8) with section with a square-oval. In the corner areas of the aluminum body (8) are formed axial ventilation ducts (9). If necessary, the rotor area can be isolated from the outside air by means of a non-metallic cylindrical partition (23).

Description

Област на техникатаField of technology

Полезният модел се отнася до безчеткова електрическа машина с въздушно охлаждане. Предназначена е за работа като серводвигатели, като електродвигатели за електромобили, като алтернатор за зареждане на акумулатори и за произвеждане на електроенергия с изправено напрежение за подвижни превозни средства или за неподвижни обекти, както и като моторалтернатори за подвижни моторни средства и за други обекти.The utility model refers to a brushless electric machine with air cooling. It is designed to work as servomotors, as electric motors for electric vehicles, as an alternator for charging batteries and for producing direct voltage electricity for mobile vehicles or for fixed objects, as well as as motor alternators for mobile motor vehicles and other objects.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известна е електрическа машина като алтернатор [1], включваща вал, върху който е закрепен неподвижно безчетков роторен комплект с клюнообразни магнитовъзбудителни полюси. Роторният комплект е обхванат от цилиндричен статор. Цилиндричният статор е поместен в цилиндричен корпус, затворен от преден и заден щитове с вентилационни отвори. Върху задвижващия вал, пред предния щит, е монтиран охлаждащ вентилатор. Задвижващият вал, посредством преден лагер и заден лагер, е лагеруван в предния и задния щитове. Цилиндричният статор се състои от статорен пакет с множество канали, разпределени равномерно по вътрешната му повърхност. В каналите са положени една или повече трифазни намотки. Върху външната повърхност на цилиндричния статор са разположени множество равномерно разпределени вентилационни канали за преминаване на охлаждащия въздух, които са затворени външно от цилиндричен корпус. Паралелни вентилационни канали са оформени и в роторното пространство, между магнитните полюси. Върху задния щит е закрепен токоизправителен блок.An electric machine is known as an alternator [1], comprising a shaft on which a brushless rotor set with beak-shaped magnetic excitation poles is fixed. The rotor kit is covered by a cylindrical stator. The cylindrical stator is housed in a cylindrical housing closed by front and rear shields with vents. A cooling fan is mounted on the drive shaft in front of the front shield. The drive shaft, by means of a front bearing and a rear bearing, is mounted in the front and rear shields. The cylindrical stator consists of a stator package with multiple channels evenly distributed on its inner surface. One or more three-phase windings are placed in the channels. On the outer surface of the cylindrical stator are located a number of evenly distributed ventilation ducts for the passage of cooling air, which are closed externally by a cylindrical housing. Parallel ventilation ducts are also formed in the rotor space, between the magnetic poles. A rectifier unit is attached to the rear shield.

Недостатък на известната електрическа машина е неефективното въздушно охлаждане при повишени габаритни размери в две взаимно перпендикулярни направления, дължащо се на кръговото разположение и значителните размери на вентилационните канали, оформени върху външната повърхност на цилиндричния статор.A disadvantage of the known electric machine is the inefficient air cooling at increased overall dimensions in two mutually perpendicular directions, due to the circular arrangement and the significant dimensions of the ventilation ducts formed on the outer surface of the cylindrical stator.

Техническа същност иа полезния моделTechnical essence of the utility model

Задачата на полезния модел е да се създаде електрическа машина с въздушно охлаждане с намалени габаритни размери в две взаимно перпендикулярни направления при запазена мощност.The task of the utility model is to create an electric machine with air cooling with reduced overall dimensions in two mutually perpendicular directions with preserved power.

Тази задача се решава с безчеткова електрическа машина, включваща вал, лагеруван чрез съответни лагери в преден и заден щитове, имаща неподвижно закрепен върху вала роторен комплект, обхванат от цилиндричен статор, по вътрешната повърхност на който е оформено множество равномерно разпределени канали, в които са положени една или повече многофазни намотки с брой на фазите повече от две. Електрическата машина е снабдена с вентилатор и вентилационни канали. Съгласно полезния модел, поне една трета от цилиндричния статор е обхваната от алуминиево тяло, центровано по външната повърхност на цилиндричния статор и е съставено от предна част, обединена с предния щит, и огледално разположена спрямо предната част, задна част, която е обединена със задния щит. Обхващащото алуминиево тяло поне в частта си, обхващаща цилиндричния статор и частично извън него, има четири надлъжни стени, между които са разположени ъглови зони. Вентилационните канали са поне два и са оформени във всяка една ъглова зона на двете части на алуминиевото тяло, като са разделени с преградни вътрешни ребра. Задната част е притисната към предната част така, че каналите и предградните вътрешни ребра, принадлежащи на предната част и на задната част на алуминиевото тяло са продължение един на друг.This problem is solved by a brushless electric machine comprising a shaft mounted by respective bearings in front and rear shields, having a rotor assembly fixedly mounted on the shaft, covered by a cylindrical stator, on the inner surface of which are formed a number of evenly distributed channels in which laid one or more multiphase windings with more than two phases. The electric machine is equipped with a fan and ventilation ducts. According to the utility model, at least one third of the cylindrical stator is covered by an aluminum body centered on the outer surface of the cylindrical stator and composed of a front part joined to the front shield and mirrored to the front, a rear part which is joined to the rear shield. The enclosing aluminum body has at least in its part enclosing the cylindrical stator and partially outside it, four longitudinal walls, between which corner zones are located. The ventilation ducts are at least two and are formed in each corner zone of the two parts of the aluminum body, separated by partition inner ribs. The rear part is pressed against the front part so that the channels and the suburban inner ribs belonging to the front part and to the rear part of the aluminum body are an extension of each other.

Обхващащото алуминиево тяло е с напречно сечение с квадратно овална форма, а четирите му надлъжни стени са плоски.The enclosing aluminum body has a cross-section with a square oval shape, and its four longitudinal walls are flat.

Възможно е обхващащото алуминиево тяло да е с напречно сечение квадрат, а четирите му надлъжни стени да са плоски.It is possible that the enclosing aluminum body has a square cross-section and its four longitudinal walls are flat.

Възможно е четирите надлъжни стени на алуминиевото тяло да са части от цилиндрична повърхност с радиус, превишаващ многократно радиуса на ъгловите зони.It is possible that the four longitudinal walls of the aluminum body are parts of a cylindrical surface with a radius many times greater than the radius of the corner zones.

Възможно е върху задния щит да е монтиран капак с входящ отвор за подаване на охлаждащ въздух от извънработната зона на безчетковата електрическа машина.It is possible to mount a cover with an inlet opening for cooling air supply from the non-working area of the brushless electric machine on the rear shield.

Над една или повече от плоските стени на предния корпус може да са монтирани дистанционно капаци за отклоняване назад и над предната част на алуминиевото тяло на част отAbove one or more of the flat walls of the front housing may be mounted remotely hinges for deflection and above the front of the aluminum body of part of the

2095 UI излизащия от вентилационното пространство охлаждащ въздух.2095 UI cooling air exiting the ventilation space.

Върху външната повърхност на статора, в зоните между всеки две съседни преградни вътрешни ребра, може да са оформени каналчета с дълбочина не по-голяма от 15% от дебелината на статорния ярем и с ширина не по-голяма от половината от каналната стъпка по вътрешната повърхност на статора.On the outer surface of the stator, in the areas between any two adjacent partition inner ribs, channels may be formed with a depth of not more than 15% of the thickness of the stator yoke and with a width of not more than half of the channel step on the inner surface. on the stator.

В пространството между роторния комплект и цилиндричния статор може да е монтирана неметална цилиндрична преграда, центрована по вътрешната повърхност на статора.A non-metallic cylindrical barrier centered on the inner surface of the stator may be installed in the space between the rotor assembly and the cylindrical stator.

Препоръчително е краищата на неметалната цилиндрична преграда да са свързани уплътняващо, съответно, към предния и задния щитове.It is recommended that the ends of the non-metallic cylindrical barrier be sealed to the front and rear shields, respectively.

Движението на въздуха е осъществено от собствен вентилатор или от вентилатор с независима скорост на въртене.The air movement is carried out by its own fan or by a fan with independent speed of rotation.

Предимство на безчетковата електрическа машина съгласно полезния модел е осъщественото ефективно въздушно охлаждане при намалени габаритни размери в две взаимноперпендикулярни направления при запазена мощност.An advantage of the brushless electric machine according to the utility model is the realized effective air cooling with reduced overall dimensions in two mutually perpendicular directions with preserved power.

Друго предимство е резултат на изолирането от външния въздух на роторното пространство и защитата на постоянните магнити от топлинното въздействие на статора чрез неметалната цилиндрична преграда.Another advantage is the result of the insulation of the rotor space from the outside air and the protection of the permanent magnets from the thermal impact of the stator through the non-metallic cylindrical barrier.

Пояснение на приложените фиеуриExplanation of the attached figures

Фигура 1 представлява напречен полуразрез на индукционна електрическа машина;Figure 1 is a cross-sectional view of an induction electric machine;

фигура 2 представлява над лъжен полуразрез през въздушен канал в корпуса на безчеткова електрическа машина с електромагнитно възбуждане, съдържаща един роторен комплект с клюнообразни полюси;Figure 2 is a view above a false half-section through an air duct in the housing of a brushless electric machine with electromagnetic excitation, comprising a rotor set with beak-shaped poles;

фигура 3 представлява надлъжен полуразрез през въздушен канал в корпуса на безчеткова електрическа машина с електромагнитно възбуждане, съдържаща два огледално разположени роторни модула с клюнообразни полюси;Figure 3 is a longitudinal half-section through an air duct in the housing of a brushless electric machine with electromagnetic excitation, comprising two mirror-arranged rotor modules with beak-shaped poles;

фигура 4 представлява напречен полуразрез на безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити с изолирано от външния въздух роторно пространство;Figure 4 is a cross-sectional view of a brushless electric machine with excitation by permanent magnets with rotor space isolated from the outside air;

фигура 5 представлява надлъжен полуразрез на безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити с изолирано от външния въздух роторно пространство;Figure 5 is a longitudinal half-section of a brushless electric machine with excitation by permanent magnets with rotor space isolated from the outside air;

фигура 6 представлява напречен частичен разрез на уплътняваща връзка в безчеткова 5 електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити от фигура 5, която е осъществена между щитовете и неметалната цилиндрична преграда, изолираща роторното пространство.Figure 6 is a cross-sectional view of a sealing connection in a brushless electric machine with permanent magnet excitation of Figure 5, which is formed between the shields and the non-metallic cylindrical barrier isolating the rotor space.

Примери на изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

В едно примерно изпълнение, показано на фиг. 1, електрическата машина съгласно полезния модел е изпълнена като индукционна електрическа 15 машина. Тя се състои от вал 1, върху който е монтиран неподвижно роторен комплект 2. Върху външната повърхност на роторния комплект 2 е оформено множество външни канали 3, във всеки от които е положена късосъединена намотка 4. 20 Роторният комплект 2 е обхванат от цилиндричен статор 5. По вътрешната повърхност на цилиндричния статор 5 е оформено множество равномерно разпределени вътрешни канали 6, в които са положени една или повече намотки 7 с брой на 25 фазите повече от две. Поне една трета от дължината на цилиндричния статор 5 е обхваната от алуминиево тяло 8 с напречно сечение с квадратно овална форма, което има четири плоски стени, между които са разположени ъглови зони. 30 Алуминиевото тяло 8 е изградено от предна част 8а и задна част 8в. Предната част 8а е обединена с преден щит 16, лагеруван в преден лагер, свързан към вала 1. Задната част 8в е обединена със заден щит 13, лагеруван в заден лагер, свързан към вада 35 1. Задната част 8в е разположена огледално на предната част 8а и е притисната към нея. Във всяка една ъглова зона на алуминиевото тяло 8 със сечение с квадратно овална форма са оформени поне два аксиални вентилационни канала9. Между 40 всеки два аксиални вентилационни канали 9 са оформени преградни вътрешни ребра 10. Като вариант на полезния модел, върху външната повърхност на статора 5, в зоните между всеки две съседни преградни вътрешни ребра 10 на 45 алуминиевото тяло 8, са формирани аксиални вентилационни каналчета 11, които са не по-дълбоки от 15% от дебелината на статорния ярем и широки не повече от половината канална стъпка между вътрешните канали 6, разположени по вътрешната 50 повърхност на статора 5.In one embodiment shown in FIG. 1, the electric machine according to the utility model is designed as an induction electric machine 15. It consists of a shaft 1 on which a rotor assembly 2 is fixedly mounted. On the outer surface of the rotor assembly 2 a plurality of external grooves 3 are formed, in each of which a short-circuited winding 4 is placed. 20 The rotor assembly 2 is covered by a cylindrical stator 5. A plurality of evenly distributed inner channels 6 are formed on the inner surface of the cylindrical stator 5, in which one or more windings 7 with a number of 25 phases of more than two are laid. At least one third of the length of the cylindrical stator 5 is covered by an aluminum body 8 with a cross-section of square oval shape, which has four flat walls, between which are located corner zones. 30 The aluminum body 8 is made up of a front part 8a and a rear part 8c. The front part 8a is joined to a front shield 16 mounted in a front bearing connected to the shaft 1. The rear part 8b is connected to a rear shield 13 mounted in a rear bearing connected to the bucket 35 1. The rear part 8b is mirrored to the front part 8a and is pressed against it. At least two axial ventilation ducts9 are formed in each corner zone of the aluminum body 8 with a square-oval cross-section9. Between 40 every two axial ventilation channels 9 are formed partition inner ribs 10. As a variant of the utility model, on the outer surface of the stator 5, in the areas between two adjacent partition inner ribs 10 of the 45 aluminum body 8, axial ventilation channels 11 are formed. , which are not deeper than 15% of the thickness of the stator yoke and not more than half a channel step between the inner channels 6 located on the inner 50 surface of the stator 5.

Възможно е обхващащото алуминиево тяло 8 да е с напречно сечение квадрат.It is possible for the enclosing aluminum body 8 to have a cross-sectional square.

Друга възможност за реализиране на полезния модел е четирите надлъжни стени на алуминиево тяло 8 да са изпълнени като части от 5 цилиндрична повърхност, която е с радиус, многократно превишаващ радиуса на ъгловите зони.Another possibility for realizing the utility model is that the four longitudinal walls of an aluminum body 8 are made as parts of a cylindrical surface 5, which has a radius many times larger than the radius of the corner zones.

В примерното изпълнение на фиг. 2 е показана безчеткова електрическа машина с електромагнитно 10 възбуждане, съдържаща един роторен комплект с клюнообразни полюси. Върху вала 1 е монтиран роторен комплект 2 с клюнообразни полюси. Роторният комплект 2 с клюнообразни полюси обхваща възбудител 12, монтиран към задния щит 15 13. Възбудителят 12 съдържа възбудителна бобина 14. Роторният комплект 2 е обхванат от цилиндричен статор 5. По вътрешната повърхност на цилиндричния статор 5 е оформено множество равномерно разпределени вътрешни канали 6, в които са 20 положени една или повече намотки 7 с брой на фазите по-голям от две. Статорът 5 е обхванат от алуминиево тяло 8. Алуминиевото тяло 8 е съставено от предна част 8а, обединена с преден щит 16, и огледално разположена задна част 8в, обединена 25 със заден щит 13. Поне в областта над цилиндричния статор 5 и частично извън него, предната част 8а и задната част 8в са с напречно сечение с квадратно овална форма. Алуминиевото тяло 8 има четири плоски стени, между които са разположени ъглови 3 0 зони. Във всяка една ъглова зона на алуминиевото тяло 8 със сечение с квадратно овална форма са оформени поне два аксиални вентилационни канала 9 с преградни вътрешни ребра 10 между тях. Задната част 8в на тялото 8 е притисната към предната част 35 8а, така че аксиалните вентилационни канали 9 и преградните вътрешни ребра 10 в задната част 8в са продължение на аксиалните вентилационни канали 9 и вътрешните преградни ребра 10 на предната част 8а. 40In the exemplary embodiment of FIG. 2 shows a brushless electric machine with electromagnetic excitation 10 comprising a rotor set with beak-shaped poles. A rotor set 2 with beak-shaped poles is mounted on the shaft 1. The rotor assembly 2 with beak-shaped poles comprises an exciter 12 mounted to the rear shield 15. 13. The exciter 12 comprises an excitation coil 14. The rotor assembly 2 is covered by a cylindrical stator 5. A plurality of evenly distributed inner channels 6 are formed on the inner surface of the cylindrical stator 5. in which one or more windings 7 with a number of phases greater than two are laid. The stator 5 is enclosed by an aluminum body 8. The aluminum body 8 is composed of a front part 8a joined by a front shield 16 and a mirror-positioned rear part 8c joined 25 by a rear shield 13. At least in the area above the cylindrical stator 5 and partially outside it. , the front part 8a and the rear part 8c have a cross section with a square oval shape. The aluminum body 8 has four flat walls, between which there are corner 30 zones. In each corner zone of the aluminum body 8 with a cross-section of square oval shape are formed at least two axial ventilation ducts 9 with partition inner ribs 10 between them. The rear part 8b of the body 8 is pressed against the front part 35 8a, so that the axial ventilation channels 9 and the partition inner ribs 10 in the rear part 8b are a continuation of the axial ventilation channels 9 and the inner partition ribs 10 of the front part 8a. 40

Възможно е обхващащото алуминиево тяло 8 да е реализирано с напречно сечение квадрат.It is possible that the enclosing aluminum body 8 is made with a square cross section.

Друга възможност за реализиране на полезния модел е, четирите надлъжни стени на алуминиево тяло 8 да са изпълнени като части от 45 цилиндрична повърхност, която е с радиус, многократно превишаващ радиуса на ъгловите зони.Another possibility for realizing the utility model is that the four longitudinal walls of the aluminum body 8 are made as parts of a 45 cylindrical surface, which has a radius many times larger than the radius of the corner zones.

При следващо примерно изпълнение, показано на фиг. 3, безчетковата електрическа машина е с електромагнитно възбуждане и съдържа два огледално разположени роторни комплекта с клюнообразни полюси 17а и 17в, като роторният комплект 2 е монтиран върху вала 1. Предният роторен комплект с клюнообразни полюси 17а обхваща възбудител 18а, а задният роторен комплект с клюнообразни полюси 17в обхваща възбудител 18в. Предният възбудител 18а е закрепен към предния щит 16 и съдържа възбудителна бобина 19а, а задният възбудител 18в е закрепен към задния щит 13 и съдържа възбудителна бобина 19в. Роторният комплект 2, изграден от двата огледално разположени роторни комплекта с клюнообразни полюси 17а и 17в, е обхванат от цилиндричен статор 5. По вътрешната повърхност на цилиндричния статор 5 е оформено множество равномерно разпределени вътрешни канали 6, в които са положени една или повече намотки 7 с брой на фазите повече от две. Статорът 5 е обхванат от алуминиево тяло 8. Алуминиевото тяло 8 е съставено от предна част 8а, обединена с преден щит 16, и огледално разположена задна част 8в, обединена със заден щит 13. Поне в областта над цилиндричния статор 5 и частично извън него предната част 8а и задната част 8в на алуминиевото тяло 8 са с напречно сечение с квадратно овална форма. Алуминиевото тяло 8 има четири плоски стени, между които са разположени ъглови зони. Във всяка една от ъгловите зони на алуминиевото тяло 8 със сечение с квадратно овална форма, са оформени поне два аксиални вентилационни канала 9 с преградни вътрешни ребра 10 между тях. Задната част 8в на алуминиевото тяло 8 е притиснато към предната част 8а, така че аксиалните вентилационни канали 9 и преградните вътрешни ребра 10 в задната част 8в са продължение на аксиалните вентилационни канали 9 и вътрешните преградни ребра 10 на предната част 8а.In another embodiment shown in FIG. 3, the brushless electric machine is electromagnetically excited and comprises two mirror-arranged rotor sets with beak-shaped poles 17a and 17b, the rotor set 2 being mounted on the shaft 1. The front rotor set with beak-shaped poles 17a comprises an exciter 18a and the rear rotor set with beak-shaped ones. poles 17c cover the exciter 18c. The front exciter 18a is attached to the front shield 16 and contains an excitation coil 19a, and the rear exciter 18b is attached to the rear shield 13 and contains an excitation coil 19b. The rotor assembly 2, composed of the two mirror-arranged rotor assemblies with beak-shaped poles 17a and 17b, is enclosed by a cylindrical stator 5. On the inner surface of the cylindrical stator 5 is formed a plurality of evenly distributed inner channels 6 in which one or more windings 7 are laid. with more than two phases. The stator 5 is enclosed by an aluminum body 8. The aluminum body 8 consists of a front part 8a joined by a front shield 16 and a rear mirror 8b joined by a rear shield 13. At least in the area above the cylindrical stator 5 and partially outside the front part 8a and the rear part 8c of the aluminum body 8 have a cross-section with a square oval shape. The aluminum body 8 has four flat walls, between which corner areas are located. In each of the corner zones of the aluminum body 8 with a cross-section with a square oval shape, at least two axial ventilation channels 9 are formed with partition inner ribs 10 between them. The rear part 8b of the aluminum body 8 is pressed against the front part 8a, so that the axial ventilation channels 9 and the partition inner ribs 10 in the rear part 8b are a continuation of the axial ventilation channels 9 and the inner partition ribs 10 of the front part 8a.

Възможно е обхващащото алуминиево тяло 8 да е изпълнено с напречно сечение квадрат.It is possible that the enclosing aluminum body 8 is made with a square cross section.

Друга възможност за реализиране на полезния модел е четирите надлъжни стени на алуминиево тяло 8 да са изпълнени като части от цилиндрична повърхност, която е с радиус, многократно превишаващ радиуса на ъгловите зони.Another possibility for realizing the utility model is that the four longitudinal walls of the aluminum body 8 are made as parts of a cylindrical surface, which has a radius many times larger than the radius of the corner zones.

В примерното изпълнение, показано на фиг. 4 и фиг. 5, безчетковата електрическа машина е с възбуждане от постоянни магнити. Върху вала 1 еIn the exemplary embodiment shown in FIG. 4 and FIG. 5, the brushless electric machine is excited by permanent magnets. On shaft 1 is

2095 Ul монтиран роторен комплект 2, съдържащ постоянни магнити 20, закрепени неподвижно върху стоманен ярем 21, закрепен неподвижно чрез носач 22 към вала 1. Роторният комплект 2 е обхванат от цилиндричен статор 5. По вътрешната повърхност на цилиндричния статор 5 е оформено множество равномерно разпределени вътрешни канали 6, в които са положени една или повече намотки 7 с брой на фазите по-голям от две. Поне една трета от дължината на цилиндричния статор 5 е обхванат от алуминиево тяло 8. Алуминиевото тяло 8 е съставено от предна част 8а, обединена с преден щит 16, и огледално разположена задна част 8в, обединена със заден щит 13. Поне в областта над цилиндричния статор 5 и частично извън него предната част 8а и задната част 8в са с напречно сечение с квадратно овална форма. Във всяка една ъглова зона на алуминиевото тяло 8 със сечение с квадратно овална форма са оформени поне два аксиални вентилационни канала 9 с преградни вътрешни ребра 10 между тях. Задната част 8в на алуминиевото тяло 8 е притисната към предната част 8а така, че аксиалните вентилационни канали 9 и преградните вътрешни ребра 10 в задната част 8в са продължение на аксиалните вентилационни канали 9 и на вътрешните преградни ребра 10 на предната част 8а. Роторното пространство около роторния комплект 2 е изолирано от външния въздух посредством неметална цилиндрична преграда 23, центрована по вътрешната повърхност на статора 5. Краищата на цилиндричната преграда 23 са свързани уплътняващо, съответно, към предния 16 и задния 13 щитове.2095 Ul mounted rotor assembly 2 comprising permanent magnets 20 fixedly mounted on a steel yoke 21 fixedly supported by a support 22 to the shaft 1. The rotor assembly 2 is enclosed by a cylindrical stator 5. On the inner surface of the cylindrical stator 5 is formed a plurality of evenly distributed internal channels 6 in which one or more windings 7 with a number of phases greater than two are laid. At least one third of the length of the cylindrical stator 5 is covered by an aluminum body 8. The aluminum body 8 is composed of a front part 8a joined by a front shield 16 and a mirror-positioned rear part 8b joined by a rear shield 13. At least in the area above the cylindrical stator 5 and partially outside it, the front part 8a and the rear part 8c have a cross-section with a square oval shape. In each corner zone of the aluminum body 8 with a cross-section of square oval shape are formed at least two axial ventilation ducts 9 with partition inner ribs 10 between them. The rear part 8b of the aluminum body 8 is pressed against the front part 8a so that the axial ventilation channels 9 and the partition inner ribs 10 in the rear part 8b are a continuation of the axial ventilation channels 9 and the inner partition ribs 10 of the front part 8a. The rotor space around the rotor assembly 2 is insulated from the outside air by a non-metallic cylindrical barrier 23 centered on the inner surface of the stator 5. The ends of the cylindrical barrier 23 are sealed to the front 16 and rear 13 shields, respectively.

Когато безчетковата електрическа машина с въздушно охлаждане е използвана като алтернатор, изводите на намотките 7 на статора 5 са присъединени към токоизправителен блок 15, а когато е използвана като мотор-алтернатор изводите на намотките 7 на статора 5 са присъединени към силов управляващ електронен контролер, непоказан на фигурите.When the brushless air-cooled electric machine is used as an alternator, the terminals of the stator windings 7 are connected to a rectifier unit 15, and when used as an alternator motor, the terminals of the stator windings 7 are connected to a power control electronic controller, not shown. of the figures.

Движението на въздуха в безчетковата електрическа машина е осъществено от собствен вентилатор, монтиран на вала на електрическата машина или от вентилатор с независима скорост на въртене, непоказан на фигурите.The movement of the air in the brushless electric machine is carried out by its own fan mounted on the shaft of the electric machine or by a fan with an independent speed of rotation, not shown in the figures.

Съгласно фиг. 6, всеки от краищата на неметалната цилиндрична преграда 23 са втикнати в насочени към роторното пространство челни цилиндрични жлебове 24, които са закрепени, съответно, към предния щит 16 и задния щит 13. Във всеки от жлебовете откъм външната стена на неметалната цилиндрична преграда 23 е поставен поне по един еластичен уплътняващ пръстен 25. Еластичните уплътняващи пръстени 25 са притиснати радиално между външните повърхности на краищата на неметалната цилиндрична преграда 23 и външните повърхности в челните цилиндрични жлебове 24. Челните цилиндрични жлебове 24 откъм роторното пространство се разширяват чрез преминаване на цилиндричните вътрешни повърхности на челните цилиндрични жлебове 24 в повърхности 26 с форма на пресечен конус.According to FIG. 6, each of the ends of the non-metallic cylindrical barrier 23 is inserted into frontal cylindrical grooves 24 directed towards the rotor space, which are fastened respectively to the front shield 16 and the rear shield 13. In each of the grooves on the outer wall of the non-metallic cylindrical barrier 23 placed at least one elastic sealing ring 25. The resilient sealing rings 25 are pressed radially between the outer surfaces of the ends of the non-metallic cylindrical barrier 23 and the outer surfaces in the front cylindrical grooves 24. of the front cylindrical grooves 24 in surfaces 26 in the shape of a truncated cone.

При следващ вариант на изпълнение на полезния модел върху задния щит 13 е закрепен капак 27 с входящ отвор 28 за доставяне на охлаждащ въздух от извън загрятата зона около безчетковата електрическа машина.In a further embodiment of the utility model, a cover 27 with an inlet 28 for attaching cooling air from outside the heated area around the brushless electric machine is mounted on the rear shield 13.

При друг вариант на изпълнение на полезния модел над едната или повече плоски стени на предната част 8а на алуминиевото тяло 8 и на разстояние от нея са закрепени отклоняващи капаци 29, служещи за отклоняване назад и над предната част 8а на част на излизащия охлаждащ въздух от вентилационното пространство 30, което е свързано с вентилатор, непоказан на чертежите, монтиран пред предния щит 16.In another embodiment of the utility model, over one or more flat walls of the front part 8a of the aluminum body 8 and at a distance from it are provided deflection covers 29, used for deflection and above the front part 8a of a part of the cooling air coming out of the ventilation a space 30 which is connected to a fan, not shown in the drawings, mounted in front of the front panel 16.

Други варианти на изпълнение на полезния модел е при безчеткова електрическа машина с електромагнитно възбуждане, съдържаща един или два роторни комплекта с клюнообразни полюси, както и при безчетковата електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, при които върху външната повърхност на статора 5, в областта между преградните вътрешни ребра 10 на алуминиевото тяло 8 са формирани аксиални вентилационни каналчета 11, които са не по-дълбоки от 15% от дебелината на статорния ярем и широки не повече от половината канална стъпка между вътрешните канали 6, разположени по вътрешната повърхност на статора 5.Other embodiments of the utility model are in a brushless electric machine with electromagnetic excitation, containing one or two rotor sets with beak-shaped poles, as well as in the brushless electric machine with excitation by permanent magnets, in which on the outer surface of the stator 5, in the area between the partition inner ribs 10 of the aluminum body 8 are formed axial ventilation channels 11, which are not deeper than 15% of the thickness of the stator yoke and not more than half a channel step between the inner channels 6 located on the inner surface of the stator 5.

Действие на безчетковата електрическа latiwiiiiiiiiiiii'· машина c въздушно охлажданеOperation of the brushless electric latiwiiiiiiiiiiii '· air-cooled machine

В безчетковата електрическа машина с въздушно охлаждане в статорните и роторните намотки се отделят топлинни загуби. Чрез структурата на охладителната система корпусът е 5 оформен като топлинен радиатор, отнемащ топлината от статора. Преминаването на охлаждащия въздух е концентрирано в ъгловите зони чрез структуриране в ъгловите зони на вентилационни канали 9 и радиаторните топлоотнемащи преградни 10 ребра 10. Същевременно, обединените с частите 8а и 8в щитове 13 и 16 разширяват радиаторните функции и подпомагат разстилането на охлаждащия въздух над по-голяма площ на челните извънстаторни части на намотката 7. Така, 15 охлаждащата способност на безчетковата електрическа машина със структурираната система с въздушно охлаждане е доближена по ефикасност до охлаждаща способност на система с охлаждане, осъществена с течност, преминаваща през отделен 20 радиатор, като при това размерите са намалени. В безчеткова електрическа машина с възбуждане от постоянни магнити, чрез неметалната цилиндрична преграда 23, постоянните магнити 20 са защитени от замърсяващо атмосферно въздействие при 25 осъщественото интензивно охлаждане на статора 5, като, същевременно, топлопреминаването от статора 5 към постоянните магнити 20 е намалено.In the brushless electric machine with air cooling, heat losses are released in the stator and rotor windings. Through the structure of the cooling system, the housing is shaped like a heat radiator, removing heat from the stator. The passage of the cooling air is concentrated in the corner zones by structuring in the corner zones of the ventilation ducts 9 and the radiator heat-removing partition 10 fins 10. At the same time, the shields 13 and 16 combined with the parts 8a and 8c expand the radiator functions and help spread the cooling air large area of the front non-stator parts of the winding 7. Thus, 15 the cooling capacity of the brushless electric machine with the structured air-cooled system is close in efficiency to the cooling capacity of a cooling system implemented with a liquid passing through a separate radiator, while dimensions are reduced. In a brushless electric machine with excitation by permanent magnets, through the non-metallic cylindrical barrier 23, the permanent magnets 20 are protected from atmospheric pollution during 25 intensive cooling of the stator 5, while the heat transfer from the stator 5 to the permanent magnets 20 is reduced.

Експериментални резултати, получени при изследване на експериментален образец съгласно 30 полезния моделExperimental results obtained by examining an experimental sample according to a utility model

Съгласно полезния модел е създаден виртуален модел на мотор-алтернатор с възбуждане от постоянни магнити с продължителна мощност 5 KVA, максимална мощност 10 KVA, максимален 35 момент 60 Нм. Напрежението на батерията е 48 V, а максималният ток при стартиране е 300 А. Страната на сечението с квадратно овална форма е 150 mm, дължината с вграден силов електронен блок за електронно управление е 360 mm. Моделът е 40 работоспособен с максимално превишение на температура на намотката 130°С, което е сравнимо с конкурентен модел с аналогични параметри и с течно охлаждане.According to the utility model, a virtual model of a motor-alternator with excitation by permanent magnets with a continuous power of 5 KVA, maximum power 10 KVA, maximum 35 torque 60 Nm was created. The battery voltage is 48 V and the maximum starting current is 300 A. The cross-sectional area with a square oval shape is 150 mm, the length with a built-in power electronic unit for electronic control is 360 mm. The model is 40 workable with a maximum temperature of the winding of 130 ° C, which is comparable to a competing model with similar parameters and liquid cooling.

Установена е работоспособността на 45 виртуалния образец с постоянни магнити: максимално превишение на температурата на намотката на статора 142°С, максимален момент 180 Нм, максимална мощност 60 KW, номинална мощност 20 KW за батерия 48 V, максимален ток 50The operability of the 45 virtual sample with permanent magnets has been established: maximum exceedance of the stator winding temperature 142 ° С, maximum torque 180 Nm, maximum power 60 KW, nominal power 20 KW for 48 V battery, maximum current 50

U1 при стартиране като мотор-алгернатор 600А, страна на сечението с квадратно овална форма 185 mm, дължина на образеца с вграден силов електронен блок 400 mm.U1 when started as motor-algerator 600A, cross-sectional side with square oval shape 185 mm, sample length with integrated power electronic unit 400 mm.

Claims

A brushless electric machine comprising a shaft mounted by respective bearings in front and rear shields, having a rotor assembly fixedly mounted on the shaft, enclosed by a cylindrical stator, on the inner surface of which a plurality of evenly distributed channels are formed in which one or more multiphase windings with more than two phases, the brushless electric machine being equipped with a fan and ventilation ducts, characterized in that at least one third of the cylindrical stator (5) is covered by an aluminum body (8) centered on the outside a surface of the cylindrical stator (5) consisting of a front part (8a) joined to the front shield (16) and mirrored to the front part (8a), a rear part (8c) which is joined to the rear shield (13), as the enclosing aluminum body (8) at least in its part enclosing the cylindrical stator (5) and partially outside it has four longitudinal walls, between which corner zones are located, such as the ventilation ducts (9). ) are at least two and are formed in each corner zone of the two parts (8a and 8c) of the aluminum body (8), separated by partition inner ribs (10), where the rear part (8c) is pressed to the front part (8a) so that the channels (9) and the partition inner ribs (10) belonging to the front part (8a) and to the rear part (8c) of the aluminum body (8) are an extension of each other.

Brushless electric machine according to claim 1, characterized in that the enclosing aluminum body (8) has a square-oval cross-section and its four longitudinal walls are flat.

Brushless electric machine according to claim 1, characterized in that the enclosing aluminum body (8) has a square cross-section and its four longitudinal walls are flat.

Brushless electric machine according to claim 1, characterized in that the four longitudinal walls of the aluminum body (8) are parts of a cylindrical surface with a radius,

2095 UI many times the radius of the corner zones.

Brushless electric machine according to claims 1 to 4, characterized in that a cover (27) with an inlet opening (28) for supplying cooling air from the non-operating area of the brushless electric machine is mounted on the rear shield (13).

Brushless electric machine according to claims 1 to 4, characterized in that over one or more of the flat walls of the front part (8a) are remotely mounted covers (29) for deflection and above the front part (8a) of the aluminum body (8) of part of the cooling air coming out of the fan.

Brushless electric machine according to claims 1 to 4, characterized in that on the outer surface of the stator (5), in the areas between each adjacent partition inner ribs (10), channels (11) are formed with a depth not exceeding greater than 15% of the thickness of the stator yoke and not more than half the width of the channel step on the inner 5 surface of the stator (5).

Brushless electric machine according to claims 1 to 4, characterized in that 10 non-metallic cylindrical barrier (23) is mounted in the space between the rotor set (2) and the cylindrical stator (5), centered on the inner surface of the stator (5). ).

Brushless electric machine according to claim 8, characterized in that the ends of the non-metallic cylindrical barrier 15 (23) are sealed to the front (16) and rear (13) shields, respectively.