CS207997B1

CS207997B1 - Electric rotating machine

Info

Publication number: CS207997B1
Application number: CS296579A
Authority: CS
Inventors: Zdenko Stanicek; Milan Hudec; Josef Brychta
Original assignee: Zdenko Stanicek; Milan Hudec; Josef Brychta
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1981-08-31

Description

(54) Elektrický stroj točivý(54) Electric rotary machine

Vynález se týká elektrického stroje točivého, zejména malého a středního výkonu, s axiálním průtokem chladivá přes aktivní části stroje, opatřeného výměníkem tepla pro uzavřený vnitřní oběh chladivá, se vstupem a výstupem chladivá do výměníku tepla uspořádanými na přední a zadní straně pláště stroje.The invention relates to an electrical machine of rotary, in particular low and medium power, with an axial coolant flow through the active parts of the machine, provided with a heat exchanger for closed coolant circulation, with coolant inlet and outlet to the heat exchanger disposed on the front and rear of the machine housing.

Stále náročnější požadavky co nejmenších hmotností a zastavovacích rozměrů elektrických strojů točivých v poměru k jejich výstupním parametrům podmiňují neustále se zvyšující elektrické, magnetické a rovněž i tepelné namáhání aktivních částí elektrických strojů. V důsledku toho jsou pak současně kladeny neustále větší nároky na optimální odvod tepla ze stroje, kdy při klasickém uspořádání stroje, opatřeného pouze vlastním ventilátorem pro axiální průtok chládiva přes aktivní části stroje, mnohdy už nestačí pouhý přechod na materiály vyšších tepelných tříd, ale vzniká nutná potřeba využití nástavbového chladicího ústrojí, výměníku tepla. Až do nedávní doby se výměníků tepla převážně využívalo pouze u zavřených elektrických strojů, avšak vzhledem k současnému trendu vývoje nových elektrických strojů se v současnosti opatřují výměníkem tepla i otevřené elektrické stroje s ohledem na potřebu odvedení velkého množství tepla vzniklého při zvýšených výstupních parametrech vzhledem k jeho zastavo207997 vacím rozměrům. Tyto elektrické stroje jsou ponejvíce provedeny s axiálním průtokem chladivá přes aktivní části a jsou opatřovány výměníkem tepla s přirozeným odvodem tepla pro uzavřený vnitřní oběh chladivá, který je uspořádán na plášti stroje tak, že vstup a výstup chladivá je uspořádán na přední a zadní straně pláště stroje. Plášť elektrického stroje točivého je vytvořen podle určitého tělesného vytvoření kostry a štítů stroje. V případě, že elektrický stroj točivý je opatřen deskovitými štíty, tvoří plášť stroje pouze vlastní kostra, ke které jsou deskovité štíty uspořádány na jejích čelních stranách a vstup a výstup chladivá z vnitřního prostoru stroje do výměníku tepla je' umístěn na přední a zadní straně kostry stroje. Deskovitými štíty jsou převážně opatřovány elektrické stroje vyšších výkonů. V případě elektrických strojů malých a středních výkonů, které jsou převážně opatřovány hlubokými štíty tvořenými deskovitou čelní částí a prstencovitou částí, jejíž profil s výhodou odpovídá příčnému tvaru kostry, tvoří plášť stroje kostra stroje a na ní uspořádané prstencovité části hlubokých štítů. U takto vytvořených otevřených elektrických strojů točivých opatřených výměníkem tepla pro uzavřený oběh chladivá, jsou doposud v převážné míře využívána řešení výměníků tepla vytvořených jako trubkové chladiče se vstupem a výstupem na přední a zadní stráně pláště stroje. Tyto výměníky tepla s přirozeným odvodem tepla, uspořádané převážně na horní části pláště elektrického stroje točivého, vykazují nejlepší chladicí vlastnosti pouze při prostorovém uspořádání stroje v horizontální montážní poloze. V jiných montážních polohách, zejména při prostorovém uspořádání stroje ve vertikální poloze, se chladicí vlastnosti dosud užívaných řešení výměníků tepla kvalitativně zhoršují, zejména s ohledem podstatně nižšího součinitele přestupu tepla trubek chladiče. Tato skutečnost doposud výrazně zužuje oblasti využití elektrických strojů točivých opatřovaných výměníkem tepla s ohledem na montážní polohu prostorového uspořádání v jiných zařízeních, do kterých jsou elektrické stroje ustavovány jako zdrojová či pohonná jednotka, a vynucuje potřebu více nákladů při následném vývoji dalších elektrických strojů s výměníkem tepla uzpůsobovaných pro předpokládané prostorové uspořádání strojů v daném zařízení.Increasingly demanding requirements for the smallest weights and stopping dimensions of electric machines rotating in relation to their output parameters are conditional on the ever increasing electric, magnetic and also thermal stresses of the active parts of electric machines. Consequently, increasing demands are placed on optimum heat dissipation from the machine, where in a conventional machine arrangement equipped only with its own fan for axial coolant flow through the active parts of the machine, it is often no longer sufficient to switch to higher heat class materials. the need to use an additional cooling device, a heat exchanger. Until recently, heat exchangers were mainly used for closed electrical machines only, but due to the current trend in the development of new electric machines, open electrical machines are currently being equipped with a heat exchanger because of the need to remove large amounts of heat generated by increased output parameters. dimensions207997. These electrical machines are mostly designed with axial coolant flow through the active parts and are provided with a natural heat dissipation heat exchanger for a closed internal coolant circulation, which is arranged on the housing of the machine so that the coolant inlet and outlet are arranged on the front and rear of the machine housing. . The housing of the electric rotary machine is formed according to a particular embodiment of the frame and shields of the machine. In the case where the electric rotary machine is provided with plate-like shields, the casing of the machine only constitutes its own carcass, to which the plate-like shields are arranged on its front sides and the coolant inlet and outlet from the interior of the machine to the heat exchanger are located on the front and rear of the carcass machinery. The plate-shaped shields are mainly provided with higher power electrical machines. In the case of small and medium power electrical machines, which are predominantly provided with deep shields formed by a plate-shaped end portion and an annular portion, the profile of which preferably corresponds to the transverse carcass shape, the machine casing forms the machine frame and the annular portions of the deep shields. In open-ended rotary electric machines thus provided with a heat exchanger for the closed coolant circulation, solutions of heat exchangers designed as tubular coolers with inlet and outlet on the front and rear sides of the machine housing have been largely used. These natural heat dissipation heat exchangers, which are arranged predominantly on the upper part of the housing of the electric rotary machine, exhibit the best cooling properties only when the machine is arranged in a horizontal mounting position. In other mounting positions, especially when the machine is arranged vertically, the cooling properties of the heat exchanger solutions used hitherto are deteriorated qualitatively, in particular due to the substantially lower heat transfer coefficient of the radiator tubes. This has so far greatly narrowed the field of application of heat exchanger rotating electric machines with respect to the mounting position of the spatial arrangement in other devices where the electric machines are set up as a source or power unit, and imposes the need for more costs in the subsequent development of other electric heat exchanger machines. adapted to the assumed spatial arrangement of machines in the device.

Výše uvedené ňedostatky jsou odstraněny u elektrického stroje točivého podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výměník tepla je tvořen alespoň jedním na boku pláště umístěným chladičem, který je tvořen alespoň jednou plochou trubkou opatřenou soustavou planparalelních radiálních žeber, přičemž osové roviny žeber svírají s osou rotace ostrý úhel, s výhodou 45°.The abovementioned shortcomings are eliminated in an electric rotary machine according to the invention, characterized in that the heat exchanger is formed by at least one cooler placed on the side of the housing, which is formed by at least one flat tube provided with a set of planar parallel radial ribs. the axis of rotation is an acute angle, preferably 45 °.

Řešením výměníku tepla elektrického stroje točivého podle vynálezu se docílí zvýšení univerzálnosti využití stroje s ohledem na jeho možné prostorové uspořádání poloh podle potřeby ustavení stroje v daném zařízení, ve kterém se uvažuje jeho provozování. Ke zvýšení množství odvedeného tepla z aktivních částí stroje bude rovněž příznivě přispívat i ta skutečnost, že ploché trubky chladiče jsou opatřeny žebry na straně přivrácené k plášti stroje i na straně odvrácené od pláště stroje tak, že osové roviny žeber na straně trubek přivrácené k plášti stroje svírají s osovými rovinami žeber na straně žeber odvrácené od pláště stroje ostrý až pravý úhel, čímž _se _docílí optimální obtékání žeber proudem okolního vzduchu při libovolné montážní poloze ustavení stroje. Pro své jednoduché tělesné vytvoření lze chladiče výměníku tepla u elektrického stroje podle vynálezu s výhodou zhotovovat jako odlitek.The solution of the heat exchanger of an electric machine rotating according to the invention achieves an increase in the versatility of use of the machine with regard to its possible spatial arrangement of positions according to the need of setting up the machine in the given device, in which its operation is considered. Also, the fact that the radiator flat pipes have ribs on the side facing the machine housing and on the side facing away from the machine housing, so that the axial plane of the ribs on the side of the pipes facing the machine housing, will also contribute to increasing heat dissipation from the active machine parts. they form an acute to right angle with the rib axial planes on the side of the ribs facing away from the machine casing, thereby achieving optimum flow of the ribs with the ambient air flow at any mounting position of the machine alignment. For their simple design, the heat exchanger coolers of the electrical machine according to the invention can advantageously be manufactured as a casting.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení elektrického stroje točivého podle vynálezu, kde značí obr. 1 pohled na možné ^spořádání žeber chladiče, uspořádaného na boku pláště stroje, obr. 2 uspořádání ploché trubky na boku pláště stroje v částečném příčném řezu, obr. 3 půdorys elektrického stroje s výměníkem tepla, zobrazeným v podélném řezu.1 shows a view of a possible arrangement of the fins of the radiator arranged on the side of the machine housing, FIG. 2 shows the arrangement of a flat tube on the side of the machine housing in partial cross-section, FIG. 3 plan view of an electric machine with a heat exchanger shown in longitudinal section.

Elektrický stroj točivý s axiálním průtokem chladivá podle vynálezu je opatřen výměníkem tepla pro uzavřený vnitřní oběh chladivá, přičemž vstup a výstup chladivá do výměníku tepla jsou uspořádány na přední a zadní straně pláště 1 stroje, ve kterém jsou vytvořeny otvory pro vstup a výstup chladivá z Vnitřního prostoru stroje. Předmětný výměník tepla je tvořen alespoň jedním chladičem uspořádaným na boku 2 pláště 1 stroje. Jak je patrno náobr. 1, je chladič 6 výměníku tepla tvořen alespoň jednou plochou trubkou 7, která je na vnějším povrchu opatřena soustavou planparalelních radiálních žeber 8, jejichž osové roviny svírají s osou rotace ostrý úhel. V případě, že není možné předem konkrétně stanovit přesnou montážní polohu ustavení stroje v zařízení, ve kterém má být provozován, je výhodné žebra 8 uspořádat na plochých trubkách 7 chladiče 6 tak, aby jejich osové roviny svíraly s osou rotace úhel 45°. Jak je znázorněno na obr. 2 a 3, jsou ploché trubky opatřeny žebry 8 jak na straně přivrácené k boku 2 pláště 1 stroje, tak i na straně odvrácené od boku 2 pláště 1 stroje, přičemž osové roviny žeber 8 na straně přivrácené k boku 2 pláště 1 svírají s osovými rovinami žeber 8 na straně odvrácené od boku 2 pláště 1 ostrý až pravý úhel. Není-li předem známa přesná poloha ustavení stroje, je účelné, aby osové roviny žeber 8 pp obou stranách trubky svíraly navzájem pravý úhel. Tímto uspořádáním žeber 8 se docílí intenzivního odvodu tepla z aktivních částí stroje jednak vlivem velkého chladicího povrchu žeber 8 a rovněž optimálním tangenciálním obtékáním povrchu alespoň jedné řady žeber uspořádaných na plochých trubkách 7 chladiče 6. Cirkulaci chladivá v uzavřeném vnitřním oběhu přes aktivní části stroje do plochých trubek 7 chladiče 6 á zpět do prostoru aktivních částí zabezpečuje ventilátor 9 uspořádaný na hřídeli stroje v prostoru zadní strany pláště 1 stroje. Vstup a,výstup chladivá z vnitřního prostoru stroje je umožněn otvory na plášti 1 stroje, jejichž uspořádání jé dáno podle toho, zda je elektrický, stroj opatřen deskovitými štíty 3, kdy plášť 1 stroje tvoří vlastní kostra s otvory pro vstup a výstup chladivá jsou vytvořeny na přední a zadní straně kostry, nebo zda je elektrický stroj opatřen hlubokými štíty 3 tvořenými deskovitou čelní částí 5 a prstencovitou částí 4, u kterých jsou otvory převážně vytvořeny na prstencovité části 4 hlubokých štítů, jak je zobrazeno na‘ obr. 3. Uspořádání elektrického stroje— točivého S výměníkem tepla podle vynálezu lze tím současně považovat za řešení s vyšším stupněm krytí a přizpůsobením hlavních dílců lze snadno provést jejich unifikaci s dílci elektrických strojů. točivých zavřeného provedení. V případě provedení elektrického stroje točivého podle vynálezu se sběracím ústrojím uspořádaným v prostoru přední strany stroje, je přístup ke sběracímu ústrojí možný krytem 10 uspořádaným na přední straně pláště stroje. Pokud by tento,případ složitějších úkonů nestačil, je možné vytvořit manipulační odnímatelné kryty 10 rovněž i na chladiči 6.- Pro potřebu případných oprav či údržby funkčních částí v prostoru zadní strany pláště 1 stroje může být elektrický stroj točivý podle vynálezu opatřen obdobně uspořádanými kryty 10 i na zadní straně stroje.The axial flow coolant electric machine according to the invention is provided with a heat exchanger for a closed internal coolant circulation, wherein the coolant inlet and outlet to the heat exchanger are arranged on the front and rear sides of the machine housing 1, in which the coolant inlet and outlet openings are formed. machine space. The heat exchanger is formed by at least one cooler arranged on the side 2 of the housing 1 of the machine. As can be seen in FIG. 1, the heat exchanger cooler 6 is formed by at least one flat tube 7 which is provided on the outer surface with a set of planar parallel radial fins 8, whose axial planes form an acute angle with the axis of rotation. If it is not possible to predict the exact mounting position of the machine in the machine in which it is to be operated, it is advantageous to arrange the ribs 8 on the flat tubes 7 of the cooler 6 so that their axial planes make an angle of 45 ° with the axis of rotation. As shown in Figures 2 and 3, the flat tubes are provided with ribs 8 both on the side facing the side 2 of the machine housing 1 and on the side facing away from the side 2 of the machine housing 1, the axial plane of the ribs 8 on the side facing the side 2. the skins 1 form an acute to right angle with the axial planes of the ribs 8 on the side facing away from the side 2 of the skirt 1. If the exact position of the machine setting is not known beforehand, it is expedient for the axial planes of the ribs 8 pp to form a right angle to each other of the pipe. This arrangement of the fins 8 results in an intense heat dissipation from the active parts of the machine, both due to the large cooling surface of the fins 8 and also by optimum tangential flow around the surface of at least one fin line arranged on the cooler tubes 7. of the radiator tubes 7 and back into the active part space is provided by a fan 9 arranged on the machine shaft in the space of the rear side of the machine housing 1. The coolant inlet and outlet from the interior of the machine is made possible by openings on the machine casing 1, the arrangement of which is determined according to whether the machine is provided with plate-like shields 3, the machine casing 1 forming its own frame with openings on the front and rear of the carcass, or whether the electric machine is provided with deep shields 3 formed by a plate-shaped front part 5 and an annular part 4, in which the apertures are predominantly formed on the annular part 4 of the deep shields as shown in FIG. At the same time, the heat exchanger according to the invention can be considered as a solution with a higher degree of protection and by unifying it with the components of electric machines by adapting the main parts. rotating closed version. In the case of an embodiment of an electric rotary machine according to the invention with a collecting device arranged in the space of the front side of the machine, access to the collecting device is possible by a cover 10 arranged on the front side of the machine housing. If this, in the case of more complicated operations, is not sufficient, it is also possible to provide the removable covers 10 also on the cooler 6. For the purpose of eventual repair or maintenance of the functional parts in the rear side of the machine housing 1, even on the back of the machine.

Claims

SUBJECT

An electrical rotary machine, in particular of small and medium power, with an axial coolant flow through the active parts of a machine, having a heat exchanger for closed internal coolant circulation with a coolant inlet and outlet to the heat exchanger disposed on the front and rear of the machine housing; The heat exchanger comprises at least one cooler (6) located on the side (2) of the housing (1) and is formed by at least one flat tube (7) provided with a set of planar parallel radial fins (8), the axial plane of the fins (8) with an axis of rotation an acute angle, preferably 45 °.

Rotary electric machine according to claim 1, characterized in that the tubes (7) are provided with ribs (8) on the side facing the housing (1) and on the side. the axial planes of the ribs (8) on the side facing the casing (1) form an acute to a right angle with the axial planes of the ribs (8) on the side facing away from the casing (1).

Rotary electric machine according to Claim 1, characterized in that the coolers (6) are designed as a casting.