CS210306B1

CS210306B1 - Appliance for cooling the inner parts of the electric rotating machines winding

Info

Publication number: CS210306B1
Application number: CS126580A
Authority: CS
Inventors: Karel Vasku
Original assignee: Karel Vasku
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1980-02-25
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Princip vynálezu spočívá v konstrukčním vytvoření chladicích cest tak, aby se zvýšilo chlazení zadních částí čel vinutí na straně vzdálené od komutátoru., Toho se dociluje jednak pomocí axiálních chladicích kanálů v jádře kotvy, kanálků mezi žebry zadního nátrubku a izolační přepážkou a jednak pomocí radiálních otvorů v předním nátrubku. Těmito radiálními otvory je veden chladicí vzduch do duté tvarované radiální vložky umístěné v drážce magnetického obvodu mezi horní a dolní polohou cívek a prochází přes rozpěrky do prostoru zadních čel, kde se spojuje s proudem chladicího vzduchu procházejícím axiálními kanály v jádře kotvy a je odváděn ze stroje.The principle of the invention resides in the design of the cooling paths so as to increase the cooling of the rear portions of the winding faces away from the commutator. This is achieved by means of axial cooling channels in the core of the anchor, channels between the fins of the rear sleeve and the insulating partition and by radial holes in the front sleeve. With these radial holes, cooling air is guided into a hollow shaped radial insert located in the groove of the magnetic circuit between the upper and lower coil positions and passes through the spacers to the rear face space where it connects with the cooling air flow passing through the axial channels in the anchor core and is discharged from the machine .

Description

Vynález se týká zařízení pro chlazení vnitřních částí vinutí elektrických strojů točivých s nuceným oběhem chladicího vzduchu, zvláětě kotev stejnosměrných trakčních motorů, nebo statorů asynchronních trakčních motorů.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to an apparatus for cooling the internal windings of electrical machines rotating with forced cooling air, in particular anchors of DC traction motors, or stators of asynchronous traction motors.

Až dosud se chlazení vinutí kotev stejnosměrných trakčních rotorů provádělo buá přímým odváděním tepla z povrchu kotvy a vinutí, anebo nepřímo axiálními ventilačními kanály a nátrubky. Tímto řešením se však nedocílí stejného rozloženi oteplení vodičů vinutí kotvy, protože oteplení vinutí vzrůstá směrem od komutátoru do zadních částí čel, kde dosahuje hodnot o 20 až 30 °C vyšších než za praporky komutátoru. Podobně uprostřed délky jádra statoru asynchronního trakčního motoru bývá oteplení vodičů vinutí ve středu délky drážky mnohem vyšší než ve vyložení čel. Takové rozložení oteplení je v obou případech z hlediska tepelného namáhání izolace nežádoucí.Until now, cooling of the anchor windings of DC traction rotors has been carried out either by direct heat dissipation from the anchor and winding surfaces, or indirectly through axial ventilation ducts and sleeves. However, this solution does not achieve the same distribution of warming of the anchor winding wires, since the winding warming increases from the commutator to the rear of the foreheads where it reaches values of 20 to 30 ° C higher than behind the commutator flags. Similarly, in the middle of the stator core length of an asynchronous traction motor, the winding conductor warming at the center of the groove length tends to be much higher than in the lining of the faces. Such a distribution of warming is undesirable in both cases in terms of thermal stress of the insulation.

Také použití distančních trubkových vložek podle čs. patentu č. 83 454 vložených mezi neizolované svazky vodičů jedné strany cívky není výhodné, protože technologie výroby těchto cívek je složitá a pracná. Kromě toho není zaručena dobrá izolační pevnost v přechodových zónách, to je mezi izolačními průchodkami a společnou povrchovou izolací.Also the use of spacers according to the art. No. 83,454 inserted between the non-insulated wire bundles of one side of the coil is not preferred because the technology of manufacturing these coils is complex and laborious. In addition, good insulation strength in transition zones is not guaranteed, i.e. between insulating bushings and common surface insulation.

Tento nedostatek odstraňuje předmět vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v předním nátrubku jsou vytvořeny radiální otvory, ústící do zadní části prostoru předních čel cívek. Jednotlivé polohy cívek jsou rozepřeny rozpěrkami. Mezi horními polohami cívek a dolními polohami cívek v drážce jsou vloženy duté tvarované radiální vložky. Zadní nátrubek je kromě radiálních otvorů opatřen i radiálními žebry vytvářejícími kanálky ústící společně s prostorem zadních čel cívek do těsně k nim nasazené vstupní části sacího ventilátoru.This drawback removes the subject matter of the invention, which consists in that radial openings are formed in the front sleeve opening into the rear part of the front coil front space. The individual coil positions are braced with spacers. Hollow shaped radial inserts are interposed between the upper coil positions and the lower coil positions in the groove. In addition to the radial openings, the rear nozzle is also provided with radial ribs forming channels which, together with the space of the rear coil ends, enter the intake fan inlet part closely connected thereto.

Dutá tvarovaná radiální vložka je profilovaná a vyrobena z nemagnetického tepelně vodivého materiálu, odizolovaná od postranních boků zubů drážek.The hollow shaped radial insert is profiled and made of a non-magnetic thermally conductive material, insulated from the side flanks of the groove teeth.

Příklad praktického provedení předmětu vynálezu je zobrazen na výkresu, kde je na obr.An example of a practical embodiment of the present invention is shown in the drawing, where FIG.

podélný řez rotorem stejnosměrného trakčního motoru, na obr. 2 jsou zakresleny příčné průřezy duté tvarované radiální vložky a na obr. 3 je znázorněn další příklad praktického použití předmětu vynálezu, a to chlazení statorového vinutí asynchronního trakčního motoru.2 is a cross-sectional view of a hollow shaped radial liner, and FIG. 3 is another example of a practical application of the present invention, namely cooling the stator windings of an asynchronous traction motor.

V předním nátrubku 4 jsou kromě axiálních otvorů, které umožňují vstup chladicího vzduchu do axiálních chladicích kanálů 2 v jádře 1 kotvy, i radiální otvory j. Tyto otvory 3 ústí do zadní části prostoru 10 předních čel 11 cívek. Jednotlivé polohy cívek jsou rozepřeny rozpěrkami 12· ^Mezi borními polohami 6 cívek a dolními polohami 1 cívek jsou vloženy duté tvarované radiální vložky 5> které jsou zhotovené buá z nemagnetického tepelně vodivého materiálu, např. z mědi nebo duralu, nebo mohou být i z nerez oceli, ale musí být odizolované oči postranních boků zubů drážek. Tomuto účelu postačí použitá drážková izolace. Délka duté tvaiOvané radiální vložky 5 přibližně odpovídá délce magnetického obvodu.In the front sleeve 4, in addition to the axial openings which allow cooling air to enter the axial cooling channels 2 in the armature core 1, there are also radial openings j. Individual spool positions are spaced by spacers 12 · Hollow shaped radial inserts 5 ' are made ^between boring spool positions 6 and lower spool positions 1, which are either made of a non-magnetic thermally conductive material, such as copper or duralumin, but the eyes of the side flanks of the groove teeth must be stripped. The groove insulation used is sufficient for this purpose. The length of the hollow shaped radial insert 5 approximately corresponds to the length of the magnetic circuit.

Zadní nátrubek 14 je kromě radiálních otvorů 18 opatřen i radiálními žebry 16, které vytváří kanálky 15· Tyto kanálky 15 musí ústit společně s prostorem 12 zadních čel 13 cívek do těsně k nim nasazené vstupní části sacího ventilátoru.In addition to the radial openings 18, the rear nozzle 14 is also provided with radial ribs 16 which form channels 15. These channels 15 must, together with the space 12 of the rear coil ends 13, enter into the intake fan inlet part closely connected thereto.

Od hlavního proudu chladicího vzduchu, vstupujícího do axiálních chladicích kanálů 2 provedených v jádře 1 kotvy,se oddělí jedna jeho část a je usměrňována radiálními otvory 3 v předním nátrubku 1 tak, aby procházela prostorem předních čel 10 vytvořeným rozpěrkami 19 mezi předními čely 11 cívek. Zde se spojuje s proudem chladicího vzduchu přiváděného štěrbinou 8 za praporky 3 komutátoru. Oba proudy pak společně vstupují do duté tvarované radiální vložky 5· Proud chladicího vzduchu pak prochází prostorem 12 zadních čel 13 cívek. Od hlavního proudu, který prošel axiálními chladicími kanály 2 v jádře 1 kotvy se v zadním nátrubku 14 oddělí proud chladicího vzduchu. Tento proud je vedený otvory 18 do kanálu 15, které tvoři žebra 16 zadního nátrubku 14 a izolační přepážka 17 tak, aby procházel kolem prostoru 12 vytvořeného rozpěrkami 19 zadních čel 13 cívek,odkud Je chladicí vzduch odsáván ventilátorem, který může být umístěn buá na straně komutátoru, nebo na straně opačné, takže proud chladicího vzduchu může procházet oběma směry.One part is separated from the main cooling air stream entering the axial cooling ducts 2 provided in the armature core 1 and is directed through radial openings 3 in the front sleeve 1 so as to pass through the front faces 10 formed by spacers 19 between the front faces 11 of the coils. Here, it is connected to the cooling air stream supplied by the slot 8 behind the commutator flags 3. The two streams then enter together into the hollow shaped radial insert 5. The cooling air flow then passes through the space 12 of the rear faces 13 of the coils. A cooling air flow is separated from the main stream which has passed through the axial cooling channels 2 in the armature core 1 in the rear sleeve 14. This flow is conducted through openings 18 into channel 15, which forms ribs 16 of rear sleeve 14 and insulating partition 17 so as to pass around a space 12 formed by spacers 19 of rear coil 13s, from which cooling air is exhausted by a fan that can be placed either side the commutator, or on the opposite side, so that the cooling air flow can pass in both directions.

Proud chladicího vzduchu od ventilátoru umístěného například mimo vnitřní část statoru, vniká do předního radiálního prostoru 20 čel cívek statoru, prochází opět čelními radiálními vložkami 21 a zadním radiálním prostorem 22 vystupuje ven.The cooling air flow from the fan located, for example, outside the inner part of the stator, enters the front radial space 20 of the stator coil ends, passes again through the front radial inserts 21, and extends out through the rear radial space 22.

Využitím vynálezu se odstraní nestejnosměrné rozložení oteplení vinutí, sníží se oteplení a také se prodlouží životnost izolace vinutí. Zvýšeným proudovým zatížením vodičů na přípustnou mez se dosáhne většího výkonu stroje při stávajících rozměrech nebo při zachování původního výkonu se zmenší průřez vodiče a tím se uspoří měá. Zvětší se chladicí plochy vinutí cívek a středních částí zubů jádra v místech, kde se vyskytuje maximální koncentrace ztrátového tepla mědi. Je to velmi výhodné, zvláště u strojů, jejichž délka je větší než průměr. Podstatnou výhodou rovněž je, že se nemění technologie výroby cívek.By using the invention, the non-uniform distribution of the winding warming is eliminated, the warming is reduced and the winding insulation lifetime is also extended. Increasing the current load of the conductors to the permissible limit results in greater machine power at the existing dimensions or, while maintaining the original power, reduces the conductor cross-section and thus saves money. The cooling surfaces of the coil windings and the central parts of the core teeth increase where the maximum concentration of copper heat loss occurs. This is very advantageous, especially for machines whose length is greater than the diameter. An important advantage is also that the technology of coil production does not change.

Použití vynálezu je také možné u stacionárních stejnosměrných, asynchronních, kolektorových motorů a s výhodou u motorů s cirkulačním uzavřeným chlazením.The use of the invention is also possible in stationary DC, asynchronous, collector motors and preferably in circulating closed-cooling motors.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1 »A device for cooling the internal windings of electric machines rotating with forced circulation of cooling air, in particular anchors of DC traction motors or stators of asynchronous traction motors, characterized in that radial openings (3) opening into the rear part of the space are formed in the front sleeve (4) (10) front coil ends (11), each of which are spaced by spacers (19), while hollow shaped radial inserts (5) and rear sleeve (5) are inserted between upper coil positions (6) and lower coil positions (7) in the groove (5) 14) is provided in addition to radial openings (18) also with radial ribs (16) forming channels (15) leading together with the space (12) of the rear coil ends (13) into the intake fan inlet part,

Device for cooling the internal windings of electric machines rotating according to claim 1, characterized in that the hollow shaped radial insert (5) is profiled from a non-magnetic, thermally conductive material,

Device for cooling the internal windings of electric machines rotating according to items 1 and 2, characterized in that the hollow shaped radial insert (5) is insulated from the lateral flanks of the groove teeth.