CZ300265B6

CZ300265B6 - Elektromotor s rotacním pláštem pro prumyslové a modelárské aplikace

Info

Publication number: CZ300265B6
Application number: CZ20070415A
Authority: CZ
Inventors: Rozehnal@Dalibor; Überall@Roman
Original assignee: Rozehnal@Dalibor; Überall@Roman
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-04-01
Also published as: EP2006981B1; EP2006981A3; EP2006981A2; ES2600149T3; CZ2007415A3

Abstract

Elektromotor je na svém rotacním plášti, a to na kroužku magnetu (1) v oblasti mezi magnety (2), a/nebo v jeho zadním cele (3) a/nebo jeho predním cele (4), vybaven systémem výstupních chladicích kanálu (5) a soucasne je vybaven alespon jedním vstupem (6) chladicí tekutiny.

Description

Vynález se týká systému vnitřního chlazení elektromotoru s rotačním pláštěm, určeného pro průmyslové a modelářské použití.

Dosavadní stav techniky

Současné řešení elektromotorů s rotačním pláštěm využívá kjejich chlazení různě tvarovaných otvorů válcového i obecného tvaru na předním čele motoru. Vzhledem k tomu, že tyto elektromotory s rotačním pláštěm jsou používány v kombinaci s modelářskými vrtulemi k pohonu letec15 kých modelů, využívá se u nich k vlastnímu chlazení náporového tlaku od proudícího vzduchu, který protéká přes otvory v předním Čele motoru. Toto řešení umožňuje ochlazování svazků vinutí motoru a jeho magnetů na této čelní části motoru, ale pouze při klasickém „tažném“ uspořádání pohonné jednotky tj. elektromotor-vrtule.V případě inverzního-tlačného uspořádání pohonné jednotky je účinnost tohoto způsobu chlazení nedostatečná. V průmyslových aplikacích, kde se používá elektromotor s rotačním pláštěm bez vrtule a náporového tlaku tekutiny, je pak současný stav vnitřního chlazení zcela neúčinný. Provoz těchto zařízení vyžaduje realizovat chlazení externím způsobem nebo se spokojit s nižším výkonem těchto elektromotorů.

Pro zlepšení vnitřního chlazení elektromotoru s rotačním pláštěm se běžně používá konstrukcní25 ho řešení, kdy je do elektromotoru integrován ventilátor s radiálním oběžným kolem, které při své rotaci způsobuje intenzivnější rozvíření přitékající chladicí tekutiny do oblasti přední části motoru. Uvedeným konstrukčním řešením lze na elektromotoru s rotačním pláštěm dosáhnout určitého chladicího účinku, ale toto řešení přináší nárůst hmotnosti, zvýšení ceny zařízení, konstrukční složitosti s dopadem na spolehlivost a životnost a v neposlední řadě také nutnost zvýšení příkonu elektromotoru vzhledem k pohonu začleněného ventilátoru.

Současné konstrukční řešení na elektromotorech s rotačním pláštěm navíc neumožňuje dostatečné chlazení vinutí na opačné - zadní straně elektromotoru a v oblasti upevnění magnetů.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky související s chlazením u elektromotorů s rotačním pláštěm, které jsou používány v průmyslových a modelářských aplikacích, do značné míry odstraňuje řešení podle tohoto vynálezu. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že elektromotor je na svém rotačním plášti, a to na kroužku magnetů v oblasti mezi magnety a/nebo v jeho zadním čele a/nebo jeho předním čele vybaven systémem výstupních chladicích kanálů, a že tento elektromotor je současně vybaven alespoň jedním vstupem chladicí tekutiny.

Jedno z výhodných provedení elektromotoru podle vynálezu je dále charakteristické tím, že střední nosná část elektromotoru, statická, je opatřena alespoň jedním vstupem chladicí tekutiny, na něj navazující dutinou a dále průchodem chladicí tekutiny do meziprostoru nacházejícího se mezi částmi rotačního pláště a statickými částmi elektromotoru, přičemž rotační plášť je otočně uložen prostřednictvím alespoň jednoho ložiska na střední nosné části. Dutina je buď průchozí, nebo je rozdělena vnitřní přepážkou.

Dále je výhodné, jestliže jeho blok statorových plechů je opatřen systémem průchozích kanálů, které jsou propojeny s kanály ve střední nosné části, na níž může být upevněn blok statorových plechů s vinutím a nejméně jedním ložiskem.

-1 CZ 300265 B6

Každá základní i rozvinutá varianta řešení podle právě uvedených výhodných provedení vynále. zu může být přitom doplněna některým z konstrukčních prvků poskytujících další výhodná provedení, tedy elektromotor může být například vybaven zadním úchytným prvkem a/nebo předním úchylným prvkem, na přední čelo rotačního pláště může být připevněn unášeč vrtule, a na vstup statické části je možno připojit zdroj tlakové chladicí tekutiny.

Hlavní výhoda elektromotoru s rotačním pláštěm podle tohoto vynálezu je dána tím, že na vnitřní straně kroužku magnetů a/nebo na vnitřní straně předního Čela rotujícího pláště a/nebo na vnitřní straně zadního čela rotujícího pláště, a současně na obvodu rotujícího pláště elektromotoru je vytvořen integrovaný systém tvarových kanálů, který vytváří při provozu elektromotoru podtlak uvnitř elektromotoru, čímž se dosahuje samovolného kontinuálního nasávání a odvodu, tedy proudění chladicí tekutiny, většinou vzduchu, uvnitř elektromotoru. Tak dochází k intenzivnímu chlazení přední části vinutí, zadní části vinutí, svazku statorových plechů, jakož i vlastních magnetů. Chlazení elektromotoru s rotačním pláštěm podle tohoto vynálezu umožňuje výrazně snížit provozní teplotu uvnitř elektromotoru, a to jak na vinutí, statorových plechách, tak i na magnetech a ložiscích. Přitom elektromotor sestává z jinak běžných součástí a k dosažení chladicího účinku v podstatě nepotřebuje žádné přídavné zařízení. Řešení podle tohoto vynálezu umožňuje u elektromotoru dosahovat při dodržení daných mezních teplotních limitů jeho jednotlivých částí většího výkonu.

²⁰

Vstup chladicí tekutiny, nejčastěji vzduchu, do elektromotoru je vytvořen dle potřeby tlakového spádu buď ve statických středových částech elektromotoru a/nebo v přilehlých částech rotačního pláště a je tvořen otvorem nebo systémem otvorů zde umístěných, na něž pak navazuje kanál nebo systém kanálů zakončený výstupními kanály.

Výhodné dále je, že kromě samovolného chlazení vzduchem je možno elektromotor podle tohoto vynálezu napojit i na externí zdroj chladicí tlakové tekutiny, nejčastěji opět vzduchu, a tím zvýšit intenzitu přestupu tepla, tepelný tok, mezi vnitřními pevnými částmi elektromotoru, vnitřními částmi rotujícího pláště a chladicí tekutinou. Jedná se o chlazení těchto částí, tj. statorových plechů pod vinutím, přední i zadní částí vinutí i vnitřní strany magnetů. Intenzita protékání chladicí tekutiny vnitřními částmi elektromotoru s rotačním pláštěm je závislá na třecích ztrátách v jeho kanálech a otáčkách elektromotoru. Napojením přívodu vzduchu do elektromotoru na externí zdroj chladicí tekutiny lze nuceným protékáním chladivá jeho vnitřními částmi vhodně regulovat odvod tepla tak, aby odpovídal požadavkům na provoz zařízení.

³⁵

Výhodou elektromotoru s rotačním pláštěm podle tohoto vynálezu z aplikačního hlediska je především skutečnost, že chlazení umožňuje dostatečně intenzívní odvod tepla z jeho vnitřních částí, a to při jeho použití jak v modelářských aplikacích s vrtulemi v tažném i tlačném uspořádání, tak i v dalších, průmyslových, aplikacích bez vrtule, například s řemenicemi nebo s přímým náho40 nem na poháněnou součást.

Chlazení elektromotoru s rotačním pláštěm podle tohoto vynálezu umožňuje vytvářet při jeho provozu přetlak i podtlak v navazujících i předřazených zařízeních. Tím lze aktivně ovlivňovat intenzitu chlazení prouděním chladicí tekutiny v těchto zařízeních s cílem zvýšit intenzitu přestu45 pu tepla, chladicí účinek, mezi zdrojem tepla a protékající chladicí tekutinou.

Uvedené řešení vnitřního chlazení podle tohoto vynálezu lze plně uplatnit i pří použití elektromotoru s rotačním pláštěm v inverzním, generátorickém, režimu práce.

Přehled obrázků na výkresech

Příklady konkrétního provedení elektromotoru s rotačním pláštěm podle tohoto vynálezu jsou znázorněny na přiložených výkresech, kde znázorňuje

-2CZ 3UUZ65 B6 obr. 1 elektromotor s dutinou ve střední nosné části - osový řez, obr. 2 elektromotor s dutinou a přepážkou ve střední nosné části - osový řez, obr. 3 elektromotor s plnou střední nosnou částí a vnitřním chlazením statorových plechů a obr. 4 elektromotor s vstupy chladicí tekutiny přímo do meziprostoru mezi statickými a rotují5 čími částmi - osový řez.

Příklady provedení vynálezu io

Příklad 1

Na obr. 1 je schématicky znázorněn elektromotor, který je na jednotlivých částech rotačního pláště, na kroužku 1 magnetů 2, na zadním čele 3 a na předním čele 4, vybaven výstupními chladicí15 mi kanály 5, a současně je vybaven vstupem 6 chladicí tekutiny, zde vzduchu, vytvořeným ve střední nosné části 7 elektromotoru. Střední nosná část 7 je dále vybavena dutinou 8 a průchody 9 chladicí tekutiny do meziprostoru JO nacházejícího se mezi statickými částmi elektromotoru a částmi rotačního pláště otočně uloženého prostřednictvím ložisek JJ na střední nosné části 7. Dutina 8 je průchozí a na střední nosné části 7 je upevněn zadní úchytný prvek J7. Z přední stra20 ny pak je na předním čele 4 rotačního pláště uchycen unášeč J9 vrtule.

Při spuštění elektromotoru a otáčení rotačního pláště začne ve výstupních ehladicích kanálech 5 v oblasti kroužku i magnetů 2, zadního čela 3 a předního čela 4 vznikat podtlak, který nasává vzduch z meziprostoru JO a na něj navazujících průchodů 9 a postupně i z dutiny 8 a vstupu 6 chladicí tekutiny. Paralelně je vzduch nasáván i z průchozích kanálů J4 a navazujících kanálů J_5 a následně z dutiny 8 a vstupu 6 chladicí tekutiny. Tak je vyvoláno kontinuální proudění vzduchu vnitřními částmi elektromotoru směrem od střední nosné části 7, která je statická, k jednotlivým statickým částem uvnitř elektromotoru a k jednotlivým pohybujícím se částem rotačního pláště, samovolně zahřívaným při práci motoru a v důsledku vyvolaného proudění chladicího vzduchu nyní souběžně ochlazovaným. To se děje bez nutnosti připojit jakýkoliv přídavný chladicí systém, který by znamenal zvýšení hmotnosti, nákladů a energetické náročnosti. Z toho vyplývá vysoká efektivnost systému chlazení elektromotoru podle vynálezu. Popsané konkrétní provedení počítá s využitím tohoto elektromotoru především u modelů letadel s inverzním, tlačným uspořádáním pohonné jednotky, a modelů, kde je elektromotor např. z důvodů maketovosti umístěn tak, že chlazení náporovým tlakem od proudícího vzduchu není možné neboje nedostatečné.

Příklad 2

Na obr. 2 je schématicky znázorněn elektromotor, který je na jednotlivých částech rotačního pláště, na kroužku i magnetů 2, na zadním čele 3 a na předním čele 4, vybaven výstupními chladicími kanály 5, a současně je vybaven vstupy 6 chladicí tekutiny, vytvořenými ve střední nosné části 7 elektromotoru. Na střední nosné částí 7 jsou nepohyblivě upevněny statorové plechy JJ s vinutím 16. Střední nosná část 7 je dále vybavena dutinou 8 a průchody 9 chladicí tekutiny do meziprostoru JO nacházejícího se mezi statickými částmi elektromotoru a částmi rotačního pláště otočně uloženého prostřednictvím ložisek JT na střední nosné části 7. Dutina 8 je vybavena přepážkou J2 a na střední nosné části 7 je upevněn zadní úchytný prvek J7 a přední úchytný prvek

18. Z přední strany pak je na předním čele 4 rotačního pláště uchycena řemenice 20.

Při spuštění elektromotoru a otáčení rotačního pláště začne ve výstupních chladicích kanálech 5 v oblasti kroužku 1 magnetů 2, zadního čela 3 a předního čela 4 vznikat podtlak, který nasává chladicí tekutinu z meziprostoru JJ) a na něj navazujících průchodů 9 a postupně i z dutiny 8 a vstupů 6 chladicí tekutiny. Tak je vyvoláno kontinuální proudění chladicí tekutiny vnitřními

-3CZ 30U265 B6 částmi elektromotoru směrem od střední nosné části 7, která je statická, k jednotlivým statickým částem uvnitř elektromotoru, tj. statorovým plechům JJ a vinutím 16, i k jednotlivým pohybujícím se částem rotačního pláště, samovolně zahřívaným při práci motoru a v důsledku vyvolaného proudění chladicí tekutiny nyní souběžně ochlazovaným. Chlazení opět probíhá bez nutnosti při5 pojit jakýkoliv přídavný chladicí systém, pouze s využitím a konstrukční modifikací prvků, které jako takové jsou již na elektromotoru přítomny, tedy s vysokou efektivností a všestrannou výhodností. Provedení elektromotoru s tímto systémem vnitřního chlazení je možno využít v průmyslových aplikacích v motorickém i generátorickém režimu práce, kde chlazení náporovým tlakem od proudícího vzduchu není možné a je požadováno velmi tuhé upevnění elektromotoru. Toho je dosaženo prostřednictvím zadního úchytného prvku 17 a předního úchytného prvku 18. Elektromotor lze napojit na externí zdroj chladicí tekutiny a nuceným protékáním chladivá jeho vnitřními částmi lze vhodně regulovat odvod tepla tak, aby odpovídal provozním požadavkům zařízení.

Příklad 3

Na obr. 3 je schématicky znázorněn elektromotor s plnou střední nosnou částí 7, který je vybaven vstupem 6 chladicí tekutiny, zde vzduchu, vytvořeným ve střední nosné části 7 elektromotoru. Střední nosná část 7 je dále vybavena dutinou 8 a průchody 9 chladicí tekutiny. Na střední nosné části 7 jsou nepohyblivě upevněny statorové plechy 13 s vinutím 16 a průchozími kanály 14, Části rotačního pláště jsou otočně uloženy prostřednictvím ložisek JT na střední nosné části 7. Na střední nosné části 7 je upevněn zadní úchytný prvek Γ7. Ž přední strany pak je na předním čele 4 rotačního pláště uchycen unášeč 19 vrtule.

Při spuštění elektromotoru a otáčení rotačního pláště začne vznikat podtlak, kteiy nasává vzduch přes průchozí kanály j_4 a na ně navazující průchody 9 a postupně i z dutiny 8 a vstupu 6 chladicí tekutiny. Tak je vyvoláno kontinuální proudění vzduchu vnitřními částmi elektromotoru směrem od střední nosné části 7, která je statická, přes průchody 9 a na ně navazující, průchozí kanály _14 uvnitř statorových plechů 13 pod vinutím 16 kjednotlivým pohybujícím se částem rotačního pláště, samovolně zahřívaným při práci motoru a v důsledku vyvolaného proudění chladicího vzduchu nyní souběžně ochlazovaným, Systém je opět charakteristický vysokou účinností pří relativně nízkých výrobních i provozních nákladech. Toto provedení počítá s využitím především u elektromotorů, které mají velký průměr rotoru. Zde potom průchozí kanály U slouží jak pro chlazení, tak představují současně i odlehčení statorových plechů 13.

Příklad 4

Na obr. 4 je schématicky znázorněn elektromotor, který je na jednotlivých částech rotačního pláš40 tě, na kroužku 1 magnetů 2 a na zadním čele 3 vybaven výstupními chladicími kanály 5, a současně je vybaven vstupy 6 chladicí tekutiny, zde vzduchu, vytvořenými ve střední nosné části 7 elektromotoru a v zadním čele 3. Části rotačního pláště jsou otočně uloženy prostřednictvím ložisek H na střední nosné části 7.

Při spuštění elektromotoru a otáčení rotačního pláště začne ve výstupních chladicích kanálech 5 v oblasti kroužku 1 magnetů 2 a zadního čela 3 vznikat podtlak, který nasává vzduch přes vstupy 6 chladicí tekutiny. Tak je vyvoláno kontinuální proudění vzduchu vnitřními částmi elektromotoru směrem od střední nosné části 7, která je statická, k jednotlivým statickým částem uvnitř elektromotoru a k jednotlivým pohybujícím se částem rotačního pláště, samovolně zahřívaným při práci motoru a v důsledku vyvolaného proudění chladicího vzduchu nyní souběžně ochlazovaným. To se děje opět s vysokou účinností a všestrannou ekonomickou výhodností. Popsané konkrétní provedení elektromotoru je vhodné pro aplikaci u modelů letadel, kde je nutno upevnit elektromotor na zadní stranu motorové přepážky.

-4CZ JUUZOS BÓ

Průmyslová využitelnost

Elektromotoru s rotačním pláštěm podle tohoto vynálezu je možno využít jak v modelářských aplikacích s vrtulemi v tažném i tlačném uspořádání, tak i v dalších průmyslových aplikacích bez vrtule, například s řemenicemi nebo s přímým náhonem na poháněnou součást. Vnitřní chlazení elektromotoru podle tohoto vynálezu lze plně uplatnit i při použití elektromotoru s rotačním pláštěm v inverzním, generátorickém, režimu práce.

Claims

15 1. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace, vyznačující se tím, že na svém rotačním plášti, a to na kroužku magnetů (1) v oblasti mezi magnety (2) a/nebo v jeho zadním čele (3) a/nebo jeho předním čele (4) je vybaven systémem výstupních chladicích kanálů (5), a že tento elektromotor je současně vybaven alespoň jedním vstupem (6) chladicí tekutiny.

2. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho střední nosná část (7) je opatřena alespoň jedním vstupem (6) chladicí tekutiny, dutinou (8) a průchodem (9) chladicí tekutiny do meziprostoru (10) nacházejícího se mezi částmi rotačního pláště a statickými částmi elektromotoru, přičemž rotační plášť

25 je otočně uložen prostřednictvím alespoň jednoho ložiska (11) na střední nosné části (7).

3. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho dutina (8) je průchozí neboje rozdělena vnitřní přepážkou (12).

4. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho blok statorových plechů (13) je opatřen systémem průchozích kanálů (14).

35

5. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že průchozí kanály (14) jsou propojeny s kanály (15) ve střední nosné části (7).

6. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1,

40 vyznačující se tím, že na jeho střední nosné části (7) je upevněn blok statorových plechů (13) s vinutím (16) a nejméně jedním ložiskem (11).

7. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1, vyznačující se t í m , že je dále vybaven zadním úchytným prvkem (17) a/nebo předním

45 úchytným prvkem (18).

8. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že na přední čelo (4) je připevněn unášeě (19) vrtule.

50 9. Elektromotor s rotačním pláštěm pro průmyslové a modelářské aplikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že, na vstup (6) je připojen zdroj tlakové chladicí tekutiny.

55 2 výkresy