HU223700B1 - Folyadékhűtéssel ellátott villamos gép - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya villamos gép, amely állórészből (1), forgótengelyből (7), erre mereven rögzített forgórészből (2) és egy házból(4) áll. A házban állórész (1) van rögzítetten elhelyezve, és a ház(4) két oldalról csapággyal (6) ellátott csapágypajzzsal (5) vanellátva, amelyen keresztül a tengely (7) csapágyazva van, és adottesetben a ház (4) és/vagy a tengely (7) folyadékhűtéssel vanmegvalósítva. A ház (4) belső tere az állórészben (1) lévő tekercs (3)közelében olyan hűtőcső-elrendezést tartalmaz, amely a tekercsfejekhomlokoldalaival koncentrikusan van elhe- lyezve. A találmány lényegeabban van, hogy a hűtőcső-elrendezés tartalmaz egy, a tekercsfejekhomlokoldalaival párhuzamosan elhelyezett, nyitott gyűrűkéntkialakított első hűtőcsövet (14), továbbá a csapágy (6) tartományábanpárhuzamosan és koncentrikusan a tengely (7) csapágyazásávalelhelyezett, szintén nyitott gyűrűként kiképezett második hűtőcsövet(16), és a nyitott gyűrűknek eltérő az átmérője. ŕ

Description

A találmány tárgya villamos gép, amely állórészből, egy forgó tengelyből, amelyre mereven van a forgórész felerősítve, és olyan házból áll, amelyben az állórész van rögzítve. A ház két oldalról csapágypajzzsal van ellátva, amelyben csapágy van elhelyezve, amely csapágyon van a tengely csapágyazva, és adott esetben a ház és/vagy a tengely folyadékhűtéssel van ellátva.

Az ilyen felépítésű villamos gépek esetében veszteséghő keletkezik, amelyet általában el kell vezetni. Ez történhet friss hűtőlevegő hozzávezetésével, amikor vagy a levegő mozgása, vagy a levegő sugárzása révén külső szellőzőelem nélküli önhűtés következik be, vagy a forgórészre elhelyezett, vagy azáltal meghajtott saját szellőzés következtében létrejövő hűtéssel, vagy egyéb külső hűtőrendszerrel történő hűtéssel. Az önhűtés, illetve a saját hűtés hatása a gép fordulatszámától függ, a külső hűtés azonban a gép fordulatszámától független. Mindezeken túlmenően közvetlen folyadékhűtés is megvalósítható a gép házának a falában cirkuláló folyadék segítségével, amely szintén független a fordulatszámtól. A forgórész tengelyének a hűtése például nagy fordulatszámú villamos motoroknál szintén jól ismert megoldás. Ezen túlmenően további hűtési módszer a keringtetéses hűtés, ahol levegőt vagy hidrogént, vagy hasonlót megfelelő hűtőben áramoltatunk a gépen keresztül. Ez általában kör mentén történő hűtés, amely lehet fordulatszámtól függő kialakítású, vagy fordulatszámtól független kialakítású.

Vannak olyan géptípusok, amelyeknél bizonyos hűtési módok a konstrukcióból adódóan nem valósíthatók meg. Ilyen például a csúszógyűrűs forgórész is, amelynél igen nagyok a forgórészveszteségek. A tengelyhűtés ennél a géptípusnál szintén rendkívül költséges, ha egyáltalán megvalósítható, mivel a tengelyhűtéshez szükséges tengelycsonkon a csúszógyűrűk vannak elhelyezve. A forgórészveszteségek következtében fellépő hő megfelelő kezeléséről, illetve ennek a megfelelő elvezetéséről úgy lehet csak gondoskodni, hogy a gépeket túlméretezzük.

A JP 08294250 számú szabadalmi leírás olyan hűtött villamos motor ismertet, ahol a tekercsfejek tartományában spirális hűtőcsövek vannak a motor tengelye körül elrendezve. A hűtőközeg a villamos motor köpenyén keresztül van vezetve, és a motort körülvevő közeg, ebben az esetben víz, hűti azt le. A hűtővíz keringetéséhez olyan szivattyú van felhasználva, amelyet a motor tengelye hajt meg, és így a hűtéshez nem kell külön hajtóművet alkalmazni. A hűtőspirálok és a hűtőközeget mozgató szivattyú elhelyezéséhez azonban nagy helyre van szükség, ezért aztán ezeknek a villamos motoroknak nagy a helyigényük. Hiányosságként kell még megemlítenünk, hogy ennél a megoldásnál a motor tengelycsapágyainak a hűtése sem kielégítő.

A találmánnyal célul tűztük ki egy olyan - a bevezetőben említett - villamos gép kialakítását, amely olyan hűtéssel van ellátva, amely mind a hűtés szempontjából megfelelő, mind pedig a gép gazdaságilag optimális kialakítását lehetővé teszi.

A találmány tárgya tehát villamos gép, amely állórészből, forgó tengelyből, erre mereven rögzített forgórészből és házból áll. A házban az állórész van rögzítetten elhelyezve, és a ház két oldalról csapággyal ellátott csapágypajzzsal van ellátva, amelyen keresztül a tengely csapágyazva van. Adott esetben a ház és/vagy a tengely folyadékhűtéssel van ellátva, továbbá a ház belső tere az állórészben lévő tekercs közelében olyan hűtőcső-elrendezést tartalmaz, amely a tekercsfejek homlokoldalaival koncentrikusan van elhelyezve.

A találmány lényege, hogy a hűtőcső-elrendezés tartalmaz egy, a tekercsfejek homlokoldalaival párhuzamosan elhelyezett nyitott gyűrűként kialakított első hűtőcsövet, továbbá a csapágy tartományában párhuzamosan és koncentrikusan a tengely csapágyazásával elhelyezett, szintén nyitott gyűrűként kiképezett második hűtőcsövet, és a nyitott gyűrűknek eltérő az átmérője.

A hűtőcsövek külső felületén előnyösen bordák vannak. A bordázat következtében a hűtőfelület jelentősen megnő, ami a hűtés hatásfokát tovább növeli.

A találmány szerinti megoldással lehetőség nyílik arra, hogy a forgórész-, illetve az állórésztekercsen keletkező veszteségi hőt a megfelelően kijelölt helyeken célzottan elvezessük. Ezáltal lehetővé válik, hogy a gép kihasználását növeljük, ami adott körülmények között azt teszi lehetővé, hogy kisebb gépet valósítsunk meg.

A hűtőcső-elrendezésnek a csapágy közelében történő elhelyezése előnyösen egy valódi alternatívát kínál a tengely hűtéséhez. A hűtőcsőnek az állórész-tekercselés tekercsfejének a homlokoldala tartományában történő elhelyezése pedig lehetőséget kínál a ház felületének a hűtéséhez. Természetesen egyéb változatok is alkalmazhatók.

Ahogyan erre már a korábbiakban is utaltunk, a homlokoldal, illetve a tekercsfej tartománya az egyik legmegfelelőbb hely, ahol a gép aktív részeiben keletkező veszteséghők elvezethetők. A hűtőcsővel, illetve hűtőkígyóval rendelkező berendezéseknél ez a megoldás jól alkalmazható.

Azáltal, hogy a hűtőcső párhuzamos és/vagy koncentrikus a tengely csapágyazásával, az ebben a tartományban keletkező veszteséghők a tengelyből nagyon jól vezethetők el. Ezeken túlmenően egy további törekvésünk is teljesül, nevezetesen, hogy a csapágy tartománya nem fog túlmelegedni.

A találmány egy további előnyös kiviteli alakja szerint a második hűtőcső a ház felületének a hűtésével és/vagy a tengely hűtésével van összekapcsolva. A gép belső részének a hűtése a hűtőcsövek segítségével valódi alternatívát kínál a mindenkori tengelyhűtéshez, de ugyanúgy a folyadékházfelület-hűtéshez is alkalmazható. Ez előnyösen úgy valósítható meg, hogy a tengelyhűtésnek a hűtőfolyadéka, illetve a felülethűtést megvalósító hűtőfolyadék a hűtőcsöveknél is felhasználható. A hűtőcsövek csatlakozásai közvetlenül a megfelelő hűtőkörhöz könnyen megvalósíthatók, azaz a hűtőkörhöz csatlakoztathatók.

A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével, a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben, ahol is az 1. ábrán látható a találmány szerinti villamos forgógép egy metszete,

HU 223 700 Bl a 2. ábrán pedig a hűtőcső egy példakénti kiviteli alakja.

Az 1. ábrán látható egy villamos forgógép egy részletének metszete, amely a példakénti kiviteli alaknál az egy forgó aszinkrongép, amely csúszógyűrűs forgórésszel van kialakítva. Az ilyen jellegű gépeket lehet például szélmalmok vagy széllel működtetett erőművek generátoraiként használni. Maga a gép egy 1 állórészből és egy 2 forgórészből áll. Az 1 állórészen 3 tekercs van elhelyezve, és ezt a gépnek a 4 háza veszi körül, továbbá oldalt vannak az 5 csapágypajzsok, a 6 csapágyakkal, amelyek a 4 házzal együttesen a gépet határolják. A gép 4 háza kettős falúra van kiképezve, és folyadék-felülethűtést megvalósítóan van kialakítva.

A 6 csapágyakon van a 2 forgórész 7 tengelye csapágyazva. Ezeken túlmenően a gép egyik oldalán a 7 tengely az 5 csapágypajzson van átvezetve, és a meghosszabbított tengelyvégeken vannak a 8 csúszógyűrűk elhelyezve. A 8 csúszógyűrűk az 5 csapágypajzshoz rögzített 9 burkolattal vannak ellátva, amely 9 burkolatra még rögzítésére szolgáló részek is el vannak helyezve.

A 2 forgórész rétegelt 10 forgórészlemezekből áll, amelyek a 7 tengelyre vannak elhelyezve. A 2 forgórész 11 csúszógyűrűs forgórész-tekercseléssel van ellátva, amelynek kivezetése a 12 furatokon keresztül amely a 7 tengelyen van - a 8 csúszógyűrűkhöz van elvezetve.

Ahogy erre már a korábbiakban is utaltunk, a gép 4 háza dupla falúra van kialakítva, és benne hűtőfolyadék kering. Ennél a köpenyhűtéses rendszernél a csatlakozáson keresztül van a hűtőfolyadék bevezetve. Ezen túlmenően pedig a gép belső részében egy első 14 hűtőcső van, amely az 1 állórész 3 tekercse tartományában, elsősorban pedig a 3 tekercs tekercsfeje homlokoldalaival párhuzamosan van elhelyezve. Ez az első 14 hűtőcső köpenyhűtéses kialakítás esetén a 15 csatlakozásokon keresztül van a köpenyhűtéssel összekapcsolva. A találmány szerint kialakíthatóak azonban saját kivezetések is a hűtőfolyadék számára.

Azoknál a gépeknél, ahol csúszógyűrűs forgórészt alkalmaznak, a csúszógyűrűs konstrukció következtében tengelyhűtés nem valósítható meg. Ebben az esetben az a lehetőség, hogy egy második 16 hűtőcsövet helyezünk el a 6 csapágyak közelében. Ahogyan erre már a korábbiakban is utaltunk, ez a második 16 hűtőcső a 17 csatlakozásokon keresztül a köpenyhűtéssel összekapcsolható, de adott esetben saját kivezetései is lehetnek.

A találmány szerinti felismerés következtében olyan kialakítás is elképzelhető, hogy az első 14 hűtőcső és a második 16 hűtőcső egy meglévő tengelyhűtés esetén a tengelyhűtéssel csatlakozásokon keresztül vannak összekapcsolva.

A 2. ábrán látható, hogy az első 14 hűtőcső és a második 16 hűtőcső kialakítható úgy is, hogy a felületén a hűtőfelület megnövelése céljából 18 bordák vannak kialakítva. Az első 14 hűtőcső és a második 16 hűtőcső anyaga lehet például alumínium vagy niroszteranyag. A 14 és 16 hűtőcsövek anyagának megválasztásánál elsődlegesen az alkalmazott hűtőközegnek van jelentősége.

Claims (3)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Villamos gép, amely állórészből (1), forgó tengelyből (7), erre mereven rögzített forgórészből (2) és házból (4) áll, a házban (4) van az állórész (1) rögzítetten elhelyezve, és a ház (4) két oldalról csapággyal (6) ellátott csapágypajzzsal (5) van ellátva, amelyen keresztül a tengely (7) csapágyazva van, és adott esetben a ház (4) és/vagy a tengely (7) folyadékhűtéssel van megvalósítva, továbbá a ház (4) belső tere az állórészben (1) lévő tekercs (3) közelében olyan hűtőcső-elrendezést tartalmaz, amely a tekercsfejek homlokoldalaival koncentrikusan van elhelyezve, azzal jellemezve, hogy a hűtőcső-elrendezés tartalmaz egy, a tekercsfejek homlokoldalaival párhuzamosan elhelyezett, nyitott gyűrűként kialakított első hűtőcsövet (14), továbbá a csapágy (6) tartományában párhuzamosan és koncentrikusan a tengely (7) csapágyazásával elhelyezett, szintén nyitott gyűrűként kiképezett második hűtőcsövet (16), és a nyitott gyűrűknek eltérő az átmérője.

2. Az 1. igénypont szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy a hűtőcsövek (14, 16) külső felületén bordák (18) vannak.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy a hűtőcsövek (14, 16) a ház (4) külső felületénél alkalmazott hűtéssel és/vagy a tengelyhűtéssel össze vannak kapcsolva.