RU118146U1

RU118146U1 - HEAT-GENERATING ELECTROMECHANICAL CONVERTER

Info

Publication number: RU118146U1
Application number: RU2012105518/07U
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Сергей Николаевич Иванов; Александр Геннадьевич Середа
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-07-10

Abstract

Теплогенерирующий электромеханический преобразователь, содержащий наружный кожух, внутри которого размещен магнитопровод цилиндрической формы, отделенный от внутренней поверхности наружного кожуха каналом для теплоносителя, первичную обмотку, уложенную на наружной боковой поверхности магнитопровода, вращающуюся короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную в виде полого цилиндра, отделенную от магнитопровода с первичной обмоткой теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях наружного кожуха расположены входной и выходной патрубки, магнитопровод выполнен с осевыми каналами, на торцевой поверхности которого со стороны выходного патрубка закреплена направляющая крышка с зазором, создающим канал для прохождения теплоносителя от вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки к осевым каналам магнитопровода. A heat-generating electromechanical converter containing an outer casing, inside which a cylindrical magnetic circuit is located, separated from the inner surface of the outer casing by a channel for the coolant, a primary winding laid on the outer side surface of the magnetic circuit, a rotating short-circuited secondary winding made in the form of a hollow cylinder, separated from the magnetic circuit with by the primary winding with a heat-insulating element made of antifriction non-conductive material, which performs the function of an angular contact sliding bearing and is integral with the magnetic circuit and the primary winding, on the inner surface of the rotating short-circuited secondary winding, pressure blades are formed and rigidly connected to it, characterized in that on the end surfaces of the outer of the casing, the inlet and outlet nozzles are located, the magnetic circuit is made with axial channels, on the end surface of which, from the side of the outlet nozzle, the direction lid with a gap that creates a channel for the passage of the coolant from the rotating short-circuited secondary winding to the axial channels of the magnetic circuit.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд.The utility model relates to electrical engineering and can be used for industrial, agricultural and domestic needs.

Известен управляемый теплогенерирующий электромеханический преобразователь, содержащий первичную обмотку, размещенную в пазах магнитопровода, внутри которого расположен нагревательный элемент, выполненный в виде вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки, между первичной обмоткой, подключаемой к источнику питания через устройство управления электромеханического преобразователя, и вращающейся короткозамкнутой вторичной обмоткой расположен неподвижный теплогенерирующий элемент из электропроводящего материала (RU №50741, H05B 6/10, F25B 29/00, 20.01.2006).Known controlled heat-generating electromechanical converter containing a primary winding, placed in the grooves of the magnetic circuit, inside which there is a heating element made in the form of a rotating short-circuited secondary winding, between the primary winding connected to a power source through an electromechanical converter control device and a rotating short-circuited secondary winding heat-generating element made of electrically conductive material (RU No. 50741, H05B 6/10 , F25B 29/00, 01.20.2006).

Недостатком устройства является низкая теплопроизводительность, связанная с потерей части тепловой мощности в виде рассеивания в окружающую среду и с высоким гидравлическим сопротивлением теплогенерирующего электромеханического преобразователя.The disadvantage of this device is the low heat output associated with the loss of part of the heat power in the form of dispersion into the environment and with high hydraulic resistance of the heat-generating electromechanical converter.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является теплогенерирующий электромеханический преобразователь, содержащий первичную обмотку, уложенную на наружной боковой поверхности магнитопровода цилиндрической формы, внутри которого расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка, выполненная в виде полого цилиндра, отделенной от магнитопровода дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, магнитопровод охваченный наружным кожухом, с образованием канала для теплоносителя между внешней поверхностью магнитопровода и внутренней поверхностью наружного кожуха (RU №87855, H05B 6/10, 20.10.2009).The closest in technical essence to the claimed utility model is a heat-generating electromechanical converter containing a primary winding laid on the outer side surface of a cylindrical magnetic circuit, inside of which there is a rotating short-circuited secondary winding made in the form of a hollow cylinder, separated from the magnetic circuit by an additional heat-insulating element made of antifriction non-conductive material acting as an angular contact bearing sliding and integral with the magnetic circuit and the primary winding, pressure blades are formed and rigidly connected to it on the inner surface of the rotating short-circuited secondary winding, the magnetic circuit is covered by the outer casing, with the formation of a channel for the coolant between the outer surface of the magnetic circuit and the inner surface of the outer casing (RU No. 87855 , H05B 6/10, 10.20.2009).

Недостатком устройства является низкая теплопроизводительность, обусловленная неравномерностью гидравлических сопротивлений внутри теплогенерирующего электромеханического преобразователя.The disadvantage of this device is the low heat output due to the unevenness of the hydraulic resistance inside the heat-generating electromechanical converter.

Задачей заявляемой полезной модели является создание теплогенерирующего электромеханического преобразователя с повышенной теплопроизводительностью посредством выравнивания плотностей тепловых потоков, связанных с тепловыделяющими элементами устройства.The objective of the claimed utility model is the creation of a heat-generating electromechanical transducer with increased heat through the alignment of the density of heat flux associated with the fuel elements of the device.

Технический результат - повышение теплопроизводительности. Технический результат достигается тем, что в теплогенерирующем электромеханическом преобразователе, содержащем наружный кожух, внутри которого размещен магнитопровод цилиндрической формы, отделенный от внутренней поверхности наружного кожуха каналом для теплоносителя, первичную обмотку, уложенную на наружной боковой поверхности магнитопровода, вращающуюся короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную в виде полого цилиндра, отделенную от магнитопровода с первичной обмоткой теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, на торцевых поверхностях наружного кожуха расположены входной и выходной патрубки, магнитопровод выполнен с осевыми каналами, на торцевой поверхности которого со стороны выходного патрубка закреплена направляющая крышка с зазором, создающим канал для прохождения теплоносителя от вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки к осевым каналам магнитопровода.The technical result is an increase in heat production. The technical result is achieved by the fact that in a heat-generating electromechanical transducer containing an outer casing, inside which is placed a magnetic circuit of cylindrical shape, separated from the inner surface of the outer casing by a coolant channel, a primary winding laid on the outer side surface of the magnetic circuit, a rotating short-circuited secondary winding made in the form of hollow cylinder, separated from the magnetic circuit with the primary winding by an insulating element of anti-friction non conductive material, which serves as an angular contact sliding bearing and is integral with the magnetic circuit and primary winding, pressure vanes are formed and rigidly connected to it on the inner surface of the rotating short-circuited secondary winding, inlet and outlet pipes are located on the end surfaces of the outer casing, the magnetic circuit is made with axial channels, on the end surface of which, on the side of the outlet pipe, a guide cover is fixed with a gap creating a channel for I coolant passage from a short-circuited secondary winding of a rotary to axial channels of the magnetic circuit.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом.The essence of the proposed utility model is illustrated in the drawing.

Теплогенерирующий электромеханический преобразователь состоит из наружного кожуха 1, отделенного от магнитопровода 2 цилиндрической формы, на наружной боковой поверхности которого уложена первична обмотка 3, каналом для теплоносителя 4 и вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5, выполненной в виде полого цилиндра, изготовленной из электропроводящего материала, например из алюминия. На внутренней поверхности стенки 6 вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5 сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 7. Между внутренней поверхностью магнитопровода 2 и внешней поверхностью вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5 расположен теплоизолирующий элемент 8, выполненный из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющий функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом 2 и первичной обмоткой 3. В магнитопроводе 2 с первичной обмоткой 3 выполнены осевые каналы 9. На торцевых поверхностях наружного кожуха 1 расположены входной 10 и выходной 11 патрубки. Теплоноситель подается через входной патрубок 10 и отводится через выходной патрубок 11, со стороны которого на торце магнитопровода 2 закреплена направляющая крышка 12 с зазором, создающим канал 13 для прохождения теплоносителя от вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5 к осевым каналам 9 магнитопровода 2.The heat-generating electromechanical converter consists of an outer casing 1, separated from a cylindrical magnetic core 2, on the outer side surface of which a primary winding 3 is laid, a coolant channel 4 and a rotating short-circuited secondary winding 5, made in the form of a hollow cylinder made of an electrically conductive material, for example, aluminum. On the inner surface of the wall 6 of the rotating short-circuited secondary winding 5, pressure vanes are formed and rigidly connected with it. Between the inner surface of the magnetic circuit 2 and the outer surface of the rotating short-circuited secondary winding 5 there is a heat-insulating element 8 made of antifriction non-conductive material, which serves as an angular contact bearing slip and integral with the magnetic circuit 2 and the primary winding 3. In the magnetic circuit 2 with the primary winding 3 in Full axial channels 9. In the end surfaces of the outer casing 1 are arranged the input 10 and output 11 tubes. The coolant is supplied through the inlet pipe 10 and is discharged through the outlet pipe 11, from the side of which a guide cover 12 is fixed at the end of the magnetic circuit 2 with a gap creating a channel 13 for the coolant to pass from the rotating short-circuited secondary winding 5 to the axial channels 9 of the magnetic circuit 2.

Теплогенерирующий электромеханический преобразователь работает следующим образом.Heat generating electromechanical Converter operates as follows.

На первичную обмотку 3 подается напряжение от преобразователя (на чертеже не показан). Проходящий при этом по первичной обмотке 3 ток создает намагничивающую силу и переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 5 электродвижущие силы и обусловленные ими вторичные токи, взаимодействующие с первичным магнитным полем, созданным первичной обмоткой 3. Количество теплоты, выделяемое во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 5 и ее производительность, т.е. количество теплоносителя в единицу времени, м³/с, зависят от величины тока, наведенного во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 5. Вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка 5 обеспечивает отбор тепла с внутренней и внешней поверхности магнитопровода 2 за счет закручивания теплоносителя. Так как между внутренней поверхностью магнитопровода 2 и внешней поверхностью вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5 расположен теплоизолирующий элемент 8, вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка 5 приходит во вращение со скоростью, определяемой параметрами напряжения и частоты сети. При вращении вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5 теплоноситель проходит по каналу 13, образованному торцевой поверхностью магнитопровода 2 и внутренней поверхностью направляющей крышки 12, по осевым каналам 9 и каналу для теплоносителя 4. При этом теплоноситель нагревается как за счет отвода тепловой мощности от вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 5, выполненной с возможностью вращения, в виде электрических, механических, гидравлических и добавочных потерь, так и за счет электрических потерь в первичной обмотке 3 и магнитных потерь в магнитопроводе 2, в том числе в его осевых каналах 9.The primary winding 3 is supplied with voltage from the converter (not shown in the drawing). The current passing through the primary winding 3 creates a magnetizing force and an alternating magnetic field that induces, on the basis of the law of electromagnetic induction in the rotating short-circuited secondary winding 5, electromotive forces and the secondary currents resulting from them, interacting with the primary magnetic field created by the primary winding 3. The amount of heat allocated in the rotating squirrel-cage secondary winding 5 and its performance, i.e. the amount of coolant per unit time, m ³ / s, depends on the magnitude of the current induced in the rotating squirrel-cage secondary winding 5. The rotating short-circuited secondary winding 5 provides heat removal from the inner and outer surfaces of the magnetic circuit 2 by twisting the coolant. Since a heat-insulating element 8 is located between the inner surface of the magnetic circuit 2 and the outer surface of the rotating short-circuited secondary winding 5, the rotating short-circuited secondary winding 5 comes into rotation at a speed determined by the voltage and frequency parameters of the network. During the rotation of the rotating squirrel-cage secondary winding 5, the coolant passes through the channel 13 formed by the end surface of the magnetic circuit 2 and the inner surface of the guide cover 12, along the axial channels 9 and the channel for the coolant 4. In this case, the coolant is heated as a result of the removal of heat power from the rotating short-circuited secondary winding 5, made with the possibility of rotation, in the form of electrical, mechanical, hydraulic and additional losses, and due to electrical losses in the primary winding 3 and magnetic losses in the magnetic circuit 2, including in its axial channels 9.

Использование направляющей крышки 12 приводит к выравниванию гидравлических сопротивлений внутри устройства и как следствие плотности тепловых потоков со стороны тепловыделяющих элементов, что обеспечивает повышение теплопроизводительности теплогенерирующего электромеханического преобразователя.The use of the guide cover 12 leads to equalization of hydraulic resistance inside the device and, as a consequence, the density of heat fluxes from the side of the heat-generating elements, which ensures an increase in the heat output of the heat-generating electromechanical converter.

Claims

A heat-generating electromechanical converter containing an outer casing, inside which is a magnetic circuit of cylindrical shape, separated from the inner surface of the outer casing by a coolant channel, a primary winding laid on the outer side surface of the magnetic circuit, a rotating short-circuited secondary winding made in the form of a hollow cylinder, separated from the magnetic circuit with primary winding with an insulating element of anti-friction non-conductive material that performs a section of an angular contact sliding bearing and integral with the magnetic circuit and the primary winding, pressure vanes are formed and rigidly connected to it on the inner surface of the rotating short-circuited secondary winding, characterized in that the input and output nozzles are located on the end surfaces of the outer casing, the magnetic circuit is made with axial channels, on the end surface of which, on the side of the outlet pipe, a guide cover is fixed with a gap creating a channel for the passage of heat transfer Itel from a rotating squirrel-cage secondary winding to the axial channels of the magnetic circuit.