ES2929661T3

ES2929661T3 - Refrigeración de motor eléctrico

Info

Publication number: ES2929661T3
Application number: ES17176273T
Authority: ES
Inventors: Robert Telakowski
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2028-04-28
Also published as: EP2003765A3; EP2003765A2; EP3252932A2; US20080309175A1; JP2008312439A; EP3252932B1; EP3252932A3; EP2003765B1; ES2928063T3; JP4767285B2; US7732953B2

Abstract

Se proporciona un sistema de enfriamiento de motor eléctrico que incluye una carcasa (16) y una primera (40) y una segunda fuente de enfriamiento que son diferentes entre sí respectivamente para proporcionar flujos de enfriamiento primero y segundo. Un estator (14) está montado en la carcasa y recibe el primer flujo de refrigeración. un rotor (12) es giratorio con respecto al estator y recibe el segundo flujo de enfriamiento. En los ejemplos, la carcasa soporta un cojinete liso (22) sobre el cual se apoya el rotor, y el segundo flujo de enfriamiento fluye a través del cojinete liso. El primer flujo de enfriamiento lo proporciona una fuente de baja presión, como el aire comprimido, y el segundo flujo de enfriamiento lo proporciona una fuente de alta presión, como el aire sangrado, por ejemplo. Se proporciona un espacio circunferencial entre el rotor y el estator. En un ejemplo, se dispone un sello entre el alojamiento y un estator para proporcionar una cavidad en comunicación fluida con el cojinete liso y el espacio. El flujo de enfriamiento del cojinete liso pasa a través de la cavidad y al espacio para enfriar el rotor. En otro ejemplo, el rotor incluye imanes espaciados circunferencialmente que proporcionan espacios. Los espacios están dispuestos en el interior de una superficie exterior del rotor. Un pasaje está en comunicación con los espacios y portando diario. El segundo flujo de enfriamiento del cojinete liso pasa a través del pasaje y dentro de los espacios para enfriar el rotor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Refrigeración de motor eléctrico

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a un aparato para refrigerar un motor eléctrico que se usa, por ejemplo, en aplicaciones aeronáuticas.

En muchas aplicaciones de motores, se requiere una refrigeración significativa para mantener el motor dentro de temperaturas aceptables. Un motor eléctrico incluye un estator fijo que acciona rotacionalmente un rotor. El estator típicamente se refrigera mediante el flujo de aire a través de ranuras ubicadas en un diámetro exterior del estator. El rotor del motor típicamente se refrigera proporcionando aire a un hueco, que separa el estator y el rotor. Típicamente, el aire proporcionado al estator y al rotor se origina en la misma fuente. A menudo, se usa aire sangrado refrigerado a alta presión como fuente de refrigeración del motor, lo que reduce el rendimiento del motor. El tamaño del hueco entre el estator y el rotor afecta al rendimiento del motor. El hueco se minimiza para proporcionar un mejor rendimiento y eficiencia para el motor. Sin embargo, minimizar el hueco restringe el flujo de aire de refrigeración, lo que dificulta la refrigeración del rotor. A altas velocidades de rotación, las fuerzas viscosas entre el estator y el rotor crean una alta impedancia en el hueco. Como resultado, se requiere aire a alta presión para forzar el flujo de refrigeración a través del hueco. Las ranuras de refrigeración en el diámetro exterior del estator, sin embargo, típicamente, no requieren esta alta presión para forzar el flujo de refrigeración a través de las ranuras. Como resultado, la eficiencia global de la disposición de refrigeración sufre al proporcionar aire a alta presión innecesario al estator.

Lo que se necesita es una disposición de refrigeración que no tenga un impacto negativo en el rendimiento y la eficiencia del motor ni sobrecargue la fuente de refrigeración.

El documento US 2007/0018516 A1 divulga:

Un sistema de refrigeración de motor eléctrico que comprende: una carcasa que soporta un estator, donde el estator incluye primeras y segundas caras axiales, el estator lo proporcionan bobinados que incluyen vueltas de extremo, y el estator incluye ranuras que se extienden axialmente que proporcionan canales de refrigeración dispuestos entre el estator y una porción de la carcasa; una primera fuente de refrigeración proporciona un primer flujo de refrigeración; una segunda fuente de refrigeración proporciona un segundo flujo de refrigeración; donde la segunda fuente de refrigeración está a una presión mayor que la primera fuente de refrigeración, lo que da lugar a una presión diferencial; un rotor soportado para rotar con respecto al estator; un hueco circunferencial proporcionado entre el rotor y el estator; un cojinete liso que soporta el rotor con respecto a la carcasa; donde el primer flujo de refrigeración fluye a través de una entrada hacia las ranuras y sale por una salida, donde la segunda cara axial se proporciona con el primer flujo de refrigeración a una presión menor desde la primera fuente de refrigeración, y donde el segundo flujo de refrigeración se proporciona al cojinete liso, y fluye a través del cojinete de refrigeración.

Resumen de la invención

Un primer aspecto de la invención proporciona un sistema de refrigeración de motor eléctrico según la reivindicación 1.

En consecuencia, la disposición de refrigeración proporciona un flujo de refrigeración separado para el estator y el rotor, lo que proporciona un uso más eficiente del flujo de refrigeración desde las fuentes de refrigeración sin comprometer la eficiencia del motor al aumentar el hueco. La cantidad, la presión y la temperatura de los flujos de refrigeración al estator y al rotor se pueden controlar de forma independiente.

Estas y otras características de la presente invención se pueden entender mejor a partir de la siguiente memoria descriptiva y los dibujos, que muestran realizaciones de la invención solamente a modo de ejemplo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en sección transversal parcial de un motor de ejemplo que representa un primer flujo de refrigeración a través de un estator.

La figura 2 es una vista en sección transversal parcial ampliada que ilustra un ejemplo de flujo de refrigeración a través de un hueco entre el estator y un rotor que está separado del flujo de refrigeración que pasa a través de las ranuras en el estator.

La figura 3 es una vista en sección transversal parcial ampliada de otro ejemplo de flujo de refrigeración a través del hueco del rotor que proviene de una fuente distinta a la que fluye a través de las ranuras del estator. La figura 4 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 4-4 en la figura 3.

Descripción detallada de la realización preferida

En la figura 1, se muestra un motor eléctrico 10. El motor eléctrico 10 se puede usar para accionar un compresor de avión, por ejemplo. El motor 10 incluye un estator 14 montado en una carcasa 16. Un rotor 12 gira alrededor de un eje A con relación al estator 14, como se conoce en la técnica.

El rotor 12 incluye un eje 18 que está soportado por un cojinete liso 22 montado en una primera porción de carcasa 20. Un conjunto de junta 24 está dispuesto entre el eje 18 y la primera porción de carcasa 20. En el ejemplo mostrado, el conjunto de junta 24 es una disposición de junta de filo de cuchillo. El rotor 12 incluye un cubo 26 retenido entre las tapas de extremo 28 que están soportadas por el eje 18. Los imanes 30 están dispuestos circunferencialmente alrededor del cubo 26 y revestidos por un revestimiento 32.

Según la invención, el estator 14 lo proporcionan bobinados que incluyen vueltas de extremo 34. Según la invención, el estator 14 incluye ranuras 36 que se extienden axialmente que proporcionan canales de refrigeración dispuestos entre el estator 14 y una segunda porción de carcasa 38.

Según la invención, una primera fuente de refrigeración 40, tal como aire dinámico, proporciona una fuente de refrigeración de baja presión correspondiente a un primer flujo de refrigeración. Según la invención, el primer flujo de refrigeración fluye a través de una entrada 42 hacia las ranuras 36 y sale por una salida 44.

En la figura 2, se muestra un ejemplo de disposición de refrigeración del rotor. Según la invención, una segunda fuente de refrigeración 46, como el aire sangrado refrigerado de un motor de turbina, proporciona una fuente de refrigeración de mayor presión con respecto a la primera fuente de refrigeración 40. La segunda fuente de refrigeración 46 proporciona un segundo flujo de refrigeración usado para refrigerar los cojinetes lisos 22. En el ejemplo mostrado, se dispone una junta 48 entre la primera porción de carcasa 20 y las vueltas de extremo 34 del estator 14. La junta 48 puede ser una junta de tipo hoja, una junta tórica o un dispositivo similar, por ejemplo. La junta 48 proporciona una cavidad 50 en una primera cara 52 de las vueltas de extremo 34. Según la invención, una segunda cara 54 axialmente opuesta a la primera cara 52 está a la presión menor proporcionada por la primera fuente de refrigeración 40. El diferencial de presión a través de las vueltas de extremo 34 provoca que el aire fluya desde la cavidad 50 a través del hueco 56 hacia la segunda cara 54.

Se proporciona un hueco 56 circunferencial entre el rotor 12 y el estator 14. El segundo flujo de refrigeración fluye a través del cojinete liso 22 y se filtra pasando por el conjunto de junta 24, como es típico, entrando en la cavidad 50. El flujo de la cavidad 50 cerrada entra en el hueco 56 para refrigerar el rotor. De esta manera, el flujo de refrigeración de alta presión necesario se puede proporcionar al hueco 56 para refrigerar el rotor, mientras que el estator 14 simplemente recibe un flujo de refrigeración de baja presión, como se ilustra en la figura 1. Como resultado, se usa menos aire sangrado, lo que mejora la eficiencia de la fuente.

En las figuras 3 y 4, se ilustra otro ejemplo de disposición de refrigeración del rotor. Similar a la disposición mostrada en la figura 2, el segundo flujo de refrigeración lo proporciona la segunda fuente de refrigeración 46 y fluye a través del cojinete liso 22, que no se muestra en la figura 3. Se proporciona una abertura 58 por encima del conjunto de junta 24 para permitir que el segundo flujo de refrigeración fluya a través de una porción hueca del eje 18. El cubo 26 incluye imanes 30 espaciados circunferencialmente alrededor del cubo 26. En el ejemplo, se proporcionan espacios 60 que se extienden axialmente entre los imanes 30. El revestimiento 32 se usa típicamente para encerrar los imanes 30, lo que proporciona los espacios 60 que están separados del hueco 56. El revestimiento 32 proporciona una superficie externa del rotor 12 que mira hacia el hueco 56. Un pasaje 62 provisto por el eje 18 en el ejemplo mostrado permite que el segundo flujo de refrigeración fluya a través de los espacios 60 entre los imanes 30 para refrigerar el rotor 12. El segundo flujo de refrigeración puede salir por la cara opuesta del rotor 12 a través de una estructura similar a la estructura a través de la cual entró el segundo flujo de refrigeración. Algún flujo de refrigeración de baja presión usado para las ranuras 36 del estator 14 también se puede proporcionar al hueco 56. Esto proporciona redundancia si la fuente de refrigeración de alta presión se ve interrumpida o comprometida.

Aunque se ha divulgado una realización de ejemplo de esta invención, un trabajador con experiencia ordinaria en esta materia reconocería que ciertas modificaciones se encontrarían dentro del alcance de esta invención. Por esta razón, las siguientes reivindicaciones deberían ser estudiadas para determinar el verdadero alcance y contenido de esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de refrigeración de motor eléctrico que comprende:

una carcasa (16) que soporta un estator (14), donde el estator (14) incluye unas primeras (52) y segundas (54) caras axiales, el estator lo proporcionan bobinados que incluyen vueltas de extremo (34), y el estator incluye ranuras que se extienden axialmente (36) que proporcionan canales de refrigeración dispuestos entre el estator (14) y una porción de carcasa (38);

una primera fuente de refrigeración (40) que proporciona un primer flujo de refrigeración;

una segunda fuente de refrigeración (46) que proporciona un segundo flujo de refrigeración;

donde la segunda fuente de refrigeración (46) está a una presión mayor que la primera fuente de refrigeración (40), lo que da lugar a una presión diferencial;

un rotor (12) soportado para rotar con respecto al estator;

un hueco circunferencial (56) proporcionado entre el rotor y el estator;

un cojinete liso (22) que soporta el rotor con respecto a la carcasa;

una junta (48) dispuesta entre la carcasa y el estator, la junta proporciona una cavidad (50) en la primera cara axial (52), la cavidad está en comunicación fluida con el hueco; y

un conjunto de junta (24) dispuesto entre la carcasa y el rotor y dispuesto por encima de la junta (48); donde el primer flujo de refrigeración fluye a través de una entrada (42) hacia las ranuras (36) y sale por una salida (44),

donde la segunda cara axial (54) se proporciona con el primer flujo de refrigeración de menor presión desde la primera fuente de refrigeración (40), y

donde el segundo flujo de refrigeración se proporciona al cojinete liso (22), fluye a través del cojinete liso y pasa el conjunto de junta (24) hacia la cavidad (50), a través de la cavidad hacia el hueco (56) para refrigerar el motor, donde la presión diferencial, a través de las primeras (52) y segundas (54) caras axiales mueve el segundo flujo de refrigeración desde la cavidad (50) hacia la segunda cara axial.

2. El sistema de refrigeración de motor eléctrico según la reivindicación 1, donde el rotor (12) incluye imanes (30) que proporcionan espacios (60), los espacios reciben el flujo de refrigeración.

3. El sistema de refrigeración de motor eléctrico según la reivindicación 1 o 2, donde la junta (48) es de tipo hoja o una junta tórica.