BRPI0709889A2 - mÁquina elÉtrica - Google Patents
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Abstract
<B>MÁQUINA ELÉTRICA<D>A invenção refere-se a uma máquina elétrica (1) tendo um estator (4) e um rotor (3), com o rotor (3) tendo uma pluralidade de canais de resfriamento (8) disposta axialmente e uma primeira (5a) e uma segunda (5b) faces de extremidade, e uma unidade de ventilador (6) sendo dispostas adjacentes a cada face de extremidade e compreendendo pelo menos dois segmentos de ventilador (7), com um segmento de ventilador (7) em cada caso sendo associado com um canal de resfriamento (8) e sendo disposto alternadamente adjacente à primeira (5a) e à segunda (5b) faces de extremidade, e com o segmento de ventilador (7) tendo pelo menos um canal de guia de ar (7a) e pelo menos uma parede de guia de ar (7b).
Description
Relatorío Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINAELÉTRICA".
A invenção refere-se a uma máquina elétrica tendo um estator eum rotor, com o rotor tendo uma pluralidade de canais de resfriamento dis-postos axialmente e uma primeira e uma segunda face de extremidade, ecom uma unidade de ventilador sendo disposta em cada face de extremida-de e compreendendo pelo menos dois segmentos de ventilador, com umsegmento de ventilador em cada caso sendo associado com um canal deresfriamento e sendo disposto alternadamente na primeira face de extremi-dade e na segunda face de extremidade.
Durante a operação de máquinas elétricas ocorrem perdas decalor, e devem ser apropriadamente dissipadas. É conhecido por máquinaselétricas, em particular de um tipo fechado, para ser equipado com circuitosinternos de resfriamento que asseguram o resfriamento apropriado atravésda equalização das diferenças de temperatura no interior da máquina.
DE 42 42 132 A1 descreve uma máquina elétrica fechada emque um ventilador interno é disposto no eixo do rotor em cada uma das duasfaces de extremidade do seu rotor e canais de resfriamento de rotor, que seestendem por todo o comprimento axial do núcleo laminado do rotor, sãoprovidos no núcleo laminado do rotor. O fluxo passa através dos canais deresfriamento do rotor tanto da extremidade de acionamento quanto para aextremidade de não acionamento ou vice versa, isto é, o fluxo ocorre emdireções opostas. Os ventiladores internos são na forma de ventiladores ra-diais integrais, e são dispostos diretamente no eixo do rotor.
DE 616 902 descreve um arranjo de resfriamento para rotorespara máquinas elétricas completamente fechadas, em que o rotor é resfriadopor circulação de fluxos de ar que são passados alternadamente através decanais axiais em uma direção diferente e são movidos por ventiladores nasfaces de extremidade do rotor, com ventiladores sendo dispostos em ambasas faces de extremidade da máquina e sendo providos na sua parte de cubocom canais que são usados para guiar os fluxos de ar.
Uma desvantagem nesse caso é que os ventiladores podem serusados somente para máquinas elétricas de um tamanho específico, umavez que eles são integralmente formados. Outros ventiladores devem, dessamaneira, ser usados para máquinas elétricas de outros tamanhos.
DE 470 020 descreve um arranjo de resfriamento para rotoresde um tipo completamente fechado, em que o ar de resfriamento é sugadopor ventiladores, que são ajustados às superfícies de extremidade do rotor,através de canais axiais no rotor da extremidade de acionamento para a ex-tremidade de não acionamento, e vice versa.
A invenção é baseada no objetivo de desenvolver uma máquinaelétrica desse tipo genérico de modo que os ventiladores possam ser usadospara resfriamento interno de máquinas elétricas de diferentes tamanhos.
O objetivo é alcançado pelas características da reivindicação dapatente 1. São encontrados desenvolvimentos vantajosos nas reivindicaçõesdependentes.
A máquina elétrica de acordo com a invenção tem um estator eum rotor com uma pluralidade de canais de resfriamento axialmente dispos-tos. Uma unidade de ventilador é disposta em cada das duas faces de ex-tremidade do rotor e compreende pelo menos dois segmentos de ventilador,com um segmento de ventilador em cada caso sendo associado com umcanal de resfriamento. Neste caso, os segmentos de ventilador são dispos-tos alternadamente nas duas faces de extremidade, de modo que os seg-mentos de ventilador de cada caso em uma face de extremidade são asso-ciados com cada canal de resfriamento alternado. O segmento de ventiladortem um canal de guia de ar e uma parede de guia de ar.
A unidade de ventilador compreende pelo menos dois segmen-tos de ventilador, isto é, uma unidade de ventilador funcional é formada poruma pluralidade de segmentos de ventilador. Um segmento de ventiladorestá, em cada caso, associado com um canal de resfriamento e são dispos-tos alternadamente na primeira e na segunda face de extremidade, de modoque os segmentos de ventilador de, em cada caso, uma face de extremidadesão dispostos em cada canal de resfriamento alternado. Se o rotor tem umtotal de um para n (1-n) canais de resfriamento, então os segmentos de ven-tilador na primeira face de extremidade são, em cada caso, dispostos noscanais de resfriamento com números ímpares, e os segmentos de ventiladorna segunda face de extremidade são dispostos correspondendo aos canaisde resfriamento com números pares. Por exemplo, se o rotor tem seis canaisde resfriamento, então os segmentos de ventilador na primeira face de ex-tremidade são dispostos no primeiro, terceiro e quinto canais de resfriamen-to, e os segmentos de ventilador na segunda face de extremidade são dis-postos no segundo, quarto e sexto canais de resfriamento. Isso resulta emum arranjo descentralizado dos segmentos de ventilador nas duas faces deextremidade. Em conseqüência, o fluxo passa de uma maneira correspon-dente em direções opostas através dos canais de resfriamento, tanto da ex-tremidade de acionamento para a extremidade de não acionamento, ou viceversa.
O segmento de ventilador compreende um canal de guia de ar euma parede de guia de ar. O meio de resfriamento, por exemplo, ar, é trans-portado no canal de guia de ar. A seção transversal do canal de resfriamentoem ângulos retos para o eixo de rotor, por conseguinte, corresponde essen-cialmente à seção transversal do canal de guia de ar, uma vez que o ar ésugado através de canais de resfriamento e é então emitido através do canalde guia de ar do segmento de ventilador. O segmento de ventilador podetambém ter uma pluralidade de canais de guia de ar, por exemplo, dois.
A parede de guia de ar é preferivelmente projetada de modo queé conectado a um segmento de ventilador adjacente pelo menos em coloca-ções, ou sobrepõe o segmento de ventilador adjacente pelo menos em colo-cações. Essa sobreposição ou conexão da parede de guia de ar, que existepelo menos em colocações, resulta no fluxo de ar sendo guiado de uma ma-neira definida na máquina elétrica, como a seguir: o ar é primeiro de tudosugado pela unidade de ventilador, por exemplo, compreendendo três seg-mentos de ventilador, na primeira face de extremidade e flui através dos ca-nais de resfriamento associados, correspondentemente através do primeiro,terceiro e quinto canais de resfriamento, se existe um total de seis canais deresfriamento. O ar então emerge dos canais de guia de ar dos três segmen-tos de ventilador, flui via a bobina de extremidade para a parede de aloja-mento da máquina elétrica, e então volta para o segundo, quarto e sexto ca-nais de resfriamento do rotor uma vez que o ar é agora sugado pela unidadede ventilador na segunda face de extremidade.
A parede de guia de ar é vantajosamente disposta paralela àprimeira ou segunda face de extremidade no canal de guia de ar. A paredede guia de ar é disposta paralela quando a unidade de ventilador está, porexemplo, na forma de um ventilador radial. Nesse caso, o ar para ser emitidoé essencialmente defletido através de 90°. A unidade de ventilador pode, noentanto, também estar na forma de um ventilador diagonal, em cujo caso aparede de guia de ar não seria disposta paralela à primeira ou segunda facede extremidade. A título de exemplo, a parede de guia de ar poderia entãoestar disposta de modo que o ângulo entre a parede de guia de ar e a pri-meira ou segunda face de extremidade esteja essencialmente a 45°. O ajus-te da parede de guia de ar resulta no fluxo de ar sendo guiado de uma ma-neira definida dentro da máquina elétrica, por conseguinte, resultando emresfriamento uniforme.
O segmento de ventilador preferivelmente tem um canal de guiade ar e duas paredes de guia de ar, com as paredes de guia de ar se esten-dendo em dois lados do canal de guia de ar.
A segunda parede de guia de ar está preferivelmente dispostamais perto da primeira ou segunda face de extremidade do rotor. O arranjodescentralizado das paredes de guia de ar torna possível para as paredesde guia de ar de segmentos de ventilador adjacentes sobreporem-se. Issoresulta em uma parede de guia de ar comum, estável para os segmentos deventilador adjacentes, como um resultado do que o fluxo de ar é passado deuma maneira definida para os canais de resfriamento correspondentes dorotor. Por exemplo, a segunda parede de guia de ar do primeiro segmentode ventilador é, por conseguinte, movida sob a primeira parede de guia de ardo segundo segmento de ventilador, uma vez que ambas as paredes guiasde ar são descentralizadas e paralelas à face de extremidade do rotor.
O segmento de ventilador é preferivelmente produzido de alumí-nio fundido. Isso possibilita a produção a baixo custo, particularmente paragrandes quantidades. O segmento de ventilador pode, no entanto, tambémser produzido de outros materiais, por exemplo, de plástico, aço ou outrosmetais.
O segmento de ventilador é preferivelmente ligado por um para-fuso à face de extremidade do rotor. A título de exemplo, durante a monta-gem por meio de conexões de parafuso, o rotor pode ser balanceado nosparafusos através de arruelas sendo ajustadas. Outros tipos de ligação são,é claro, também possíveis. Por exemplo, um segmento de ventilador podeser ligado aos canais de resfriamento do rotor por meio de uma conexão poração de encaixe. As conexões por ação de encaixe fazem uso da elasticida-de dos materiais, por exemplo, de plásticos ou aço de mola, de modo a co-nectar dois componentes. A título de exemplo, são ajustados ganchos aosegmento de ventilador e então o gancho, de preferência destacadamente,nos canais de resfriamento. No evento de reparo, um segmento de ventila-dor pode então ser facilmente substituído.
A unidade de ventilador é preferivelmente na forma de um venti-lador radial ou diagonal. O ar é sugado em paralelo a ou axialmente comrespeito ao eixo do rotor através dos canais de resfriamento uma vez que arotação do rotor resulta em uma pressão reduzida sendo criada nos canaisde resfriamento. O ar é, por conseguinte, sugado nos canais de resfriamentoe é passado para a unidade de ventilador, isto é, aos segmentos de ventila-dor. O ar é então apropriadamente defletido e é emitido radial ou diagonal-mente.
A modalidade da unidade de ventilador na forma de segmentosindividuais de ventilador torna possível usar os segmentos de ventilador paramáquinas elétricas de diferentes tamanhos. Isso é governado essencialmen-te pelo tamanho das paredes de guia de ar dos segmentos de ventilador.Uma faixa de diâmetro específica do rotor e dos canais de guia de ar podeser coberta pelos segmentos de ventilador fisicamente idênticos por causada variabilidade na sobreposição das paredes de guia de ar. Por exemplo,no caso de máquinas elétricas com um diâmetro de rotor relativamente pe-queno, a sobreposição das paredes de guia de ar é maior do que no caso demáquinas com um diâmetro de motor maior.
Além do mais, o uso de segmentos de ventilador em vez de ven-tiladores integrais reduz o número de variantes de ventilador. Além disso,não existe necessidade por qualquer usinagem mecânica adicional dossegmentos de ventilador. No caso de ventiladores convencionais, o diâmetrodo cubo, o comprimento ou o diâmetro externo freqüentemente tem que serinvertido em um torno mecânico.
Características e detalhes adicionais da invenção serão expla-nados em mais detalhes na seguinte descrição em conjunção com os dese-nhos em anexo e na base de modalidades exemplares. Nesse caso, as ca-racterísticas e relações que são descritas em variantes individuais podem, aprincípio, ser transferidas para todas as modalidades exemplares. Nos de-senhos:
A Figura 1 mostra uma ilustração de seção longitudinal de umamáquina elétrica de acordo com a invenção;
A Figura 2 mostra uma ilustração de uma seção transversal deuma máquina elétrica de acordo com a invenção;
A Figura 3 mostra uma primeira modalidade de um segmento deventilador;
A Figura 4 mostra uma segunda modalidade de um segmento deventilador; e
A Figura 5 mostra uma vista plana de um segmento de ventila-dor como mostrado na Figura 4.
A Figura 1 mostra uma ilustração de seção longitudinal de umamáquina elétrica 1 de acordo com a invenção. A máquina elétrica 1 tem umestator 4 com bobinas de extremidade 9, e tem um rotor 3 que é disposto noeixo do rotor 2. A unidade de ventilador 6 é disposta em cada das duas facesde extremidade 5a, 5b do rotor 3, e compreende uma pluralidade de seg-mentos de ventilador 7. Além do mais, o rotor 3 tem uma pluralidade de ca-nais axiais de resfriamento 8. Os segmentos de ventilador 7 são dispostosalternadamente nas duas faces de extremidade 5a, 5b. O meio de resfria-mento, em particular ar, é sugado pelas unidades de ventilador 6 que sãoformadas nas duas faces de extremidade 5a, 5b, e flui através dos canais deresfriamento 8 e dos segmentos de ventilador 7 via as bobinas de extremi-dade 9 para a parede interna do alojamento 10 e da blindagem de mancai 11volta para os canais de resfriamento 8. A unidade de ventilador 6 compreen-de uma pluralidade de segmentos de ventilador 7, formando, por conseguin-te, um ventilador radial funcional.
A Figura 2 mostra uma ilustração em seção transversal de umamáquina elétrica 1 de acordo com a invenção, olhando na primeira face deextremidade de rotor 5a. Isso claramente mostra os canais de resfriamento 8do rotor 3, com um total de 16 canais de resfriamento 8 sendo providos. Ca-da canal de resfriamento 8 tem um segmento de ventilador associado 7 re-sultando, por conseguinte, em oito segmentos de ventilador sendo dispostosem cada face de extremidade 5a, 5b. Além do mais, o canal de guia de ar 7ae as paredes de guia de ar 7b e 7c são ilustrados. As paredes de guia de ar7b e 7c são dispostas paralelas à face de extremidade 5a que é mostrada.Como já descrito em mais detalhes, as paredes de guia de ar 7b e 7c sãodispostas descentralizadas de modo que a segunda parede de guia de ar 7cé disposta mais perto da face de extremidade 5a. Isso leva à sobreposição12, uma vez que a segunda parede de guia de ar 7c de um segmento deventilador 7 é movida abaixo da primeira parede de guia de ar 7b do seg-mento de ventilador adjacente 7. Uma primeira parede de guia de ar pode, éclaro, também ser movida sob a segunda parede de guia de ar. É tambémpossível para as paredes de guia de ar não sobreporem-se em absoluto,mas justo serem conectadas uma a outra. Além do mais, a Figura 2 mostraque as paredes de guia de ar 7b e 7c são designadas de modo que os ca-nais de guia de ar 8 que são usados para alimentar realimentar o ar rema-nescente correspondentemente livre de modo que o ar tem livre acesso aí,sugado pela unidade de ventilado, que não é ilustrada, para a face de ex-tremidade oposta do rotor 3.
A Figura rotor 3 mostra uma primeira modalidade de um seg-mento de ventilador 7. O segmento de ventilador 7 compreende um canal deguia de ar 7a e uma parede de guia de ar 7b. O ar é transportado ou sugadono canal de guia de ar 7a. A parede de guia de ar 7b é disposta no canal deguia de ar 7a, paralela a uma das duas faces de extremidade 5a ou 5b, em-bora isso não esteja ilustrado aqui. A parede de guia de ar é desenhada demodo que é conectada a ou sobrepõe um segmento de ventilador adjacente,que não é mostrado, pelo menos em colocações.
A Figura estator 4 mostra uma segunda modalidade de um seg-mento de ventilador 7. O segmento de ventilador 7 tem o canal de guia de ar7a e duas paredes de guia de ar 7b e 7c, que se estendem em lados opos-tos do canal de guia de ar 7a. Como pode ser visto particularmente bem naFigura estator 4, as paredes de guia de ar 7b e 7c são dispostas descentrali-zadas com respeito uma a outra, com a parede de guia de ar 7c sendo dis-posta mais perto da face de extremidade do rotor o que não é ilustrado. Issopermite uma sobreposição durante a montagem dos segmentos de ventila-dor 7.
A Figura 5 mostra uma vista plana de um segmento de ventila-dor 7 como mostrado na Figura 4. Como pode ser visto a partir da Figura 5,as paredes de guia de ar 7b e 7c não se estendem por todo o canal de guiade ar 7a, mas somente para tal extensão em que os canais de resfriamentoque não são mostrados permanecem livres para o ar ser realimentado.
Claims (9)
1. Máquina elétrica (1) tendo um estator (4) e um rotor (3), comum rotor (3) tendo uma pluralidade de canais de resfriamento axialmentedispostos (8) e uma primeira (5a) e uma segunda (5b) face de extremidade,e com uma unidade de ventilador (6) sendo disposta em cada face de ex-tremidade e compreendendo pelo menos dois segmentos de ventilador (7),com um segmento de ventilador (7) em cada caso sendo associado com umcanal de resfriamento (8) e sendo disposto alternadamente na primeira facede extremidade (5a) e na segunda face de extremidade (5b), caracterizadapelo fato de que o segmento de ventilador (7) tem pelo menos um canal deguia de ar (7a) e pelo menos uma parede de guia de ar (7b).
2. Máquina elétrica (1) de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizada pelo fato de que a parede de guia de ar (7b) é desenhada de modoque ela conectada a ou se sobrepõe a um segmento de ventilador (7) adja-cente pelo menos em colocações.
3. Máquina elétrica (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que o segmento de ventilador (7) tem duas pare-des de guia de ar (7b, 7c).
4. Máquina elétrica (1) de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3,caracterizada pelo fato de que as paredes de guia de ar (7b, 7c) no canal deguia de ar (7a) são dispostas paralelas à primeira ou segunda face de ex-tremidade (5a, 5b) do rotor.
5. Máquina elétrica (1) de acordo com a reivindicação 3, caracte-rizada pelo fato de que a segunda parede de guia de ar (7c) é disposta maisperto da primeira ou segunda face de extremidade (5a, 5b).
6. Máquina elétrica (1) de acordo com uma das reivindicaçõesde 3 a 6, caracterizada pelo fato de que as paredes de guia de ar (7b, 7c) dedois segmentos de ventilador (7) adjacentes se sobrepõem ou são conecta-das uma a outra pelo menos em colocações.
7. Máquina elétrica (1) de acordo com uma das reivindicações 1a 6, caracterizada pelo fato de que o segmento de ventilador (7) é produzidode alumínio fundido.
8. Máquina elétrica (1) de acordo com uma das reivindicações 1a 7, caracterizada pelo fato de que o segmento de ventilador (7) é ligado porum parafuso à face de extremidade (5) do rotor (3).
9. Máquina elétrica (1) de acordo com uma das reivindicações 1a 8, caracterizada pelo fato de que a unidade de ventilador (6) está na formade um ventilador radial ou diagonal.
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