RU128414U1 - ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM - Google Patents

ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU128414U1
RU128414U1 RU2012156530/07U RU2012156530U RU128414U1 RU 128414 U1 RU128414 U1 RU 128414U1 RU 2012156530/07 U RU2012156530/07 U RU 2012156530/07U RU 2012156530 U RU2012156530 U RU 2012156530U RU 128414 U1 RU128414 U1 RU 128414U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
stator
electric machine
frontal parts
cooling system
Prior art date
Application number
RU2012156530/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Левин
Владимир Маркович Довгалёнок
Сергей Владимирович Журавлев
Роман Юрьевич Мисютин
Владимир Александрович Хабаров
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Александр Владимирович Левин
Владимир Маркович Довгалёнок
Сергей Владимирович Журавлев
Роман Юрьевич Мисютин
Владимир Александрович Хабаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь", Александр Владимирович Левин, Владимир Маркович Довгалёнок, Сергей Владимирович Журавлев, Роман Юрьевич Мисютин, Владимир Александрович Хабаров filed Critical Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Priority to RU2012156530/07U priority Critical patent/RU128414U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU128414U1 publication Critical patent/RU128414U1/en

Links

Images

Abstract

1. Статор электрической машины с системой охлаждения, содержащий корпус, внутри которого сформированы герметизированные полости, предназначенные для принудительной циркуляции нагнетаемого в них хладагента, в полостях размещены секции лобовых частей обмоток и магнитопровод, в котором выполнены аксиальные каналы круглой либо эллипсоидной формы поперечного сечения, отличающийся тем, что зона размещения центров каналов, расположенных вдоль оси каждого из зубцов, ограничена, с одной стороны радиусом оснований зубцов, а с другой - радиусом, при котором наименьшее расстояние от внутренней поверхности канала до соседнего с зубцом паза менее либо равно ширине зубца в основании.2. Статор электрической машины с системой охлаждения по п.1, отличающийся тем, что в полости между корпусом и наружной поверхностью лобовых частей секций обмоток установлен формирователь потока хладагента, плотно прилегающий к наружной поверхности лобовых частей секций обмоток, с образованием канала для прохождения хладагента в аксиальный канал.1. The stator of an electric machine with a cooling system, comprising a housing inside which sealed cavities are formed, intended for forced circulation of the refrigerant pumped into them, sections of the frontal parts of the windings and a magnetic circuit are placed in the cavities, in which axial channels of circular or ellipsoid cross-sectional shape are made, characterized the fact that the zone of placement of the centers of the channels located along the axis of each of the teeth is limited, on the one hand, by the radius of the bases of the teeth, and on the other, by the radius, at which the smallest distance from the inner surface of the channel to the groove adjacent to the tooth is less than or equal to the width of the tooth in the base. 2. The stator of an electric machine with a cooling system according to claim 1, characterized in that in the cavity between the housing and the outer surface of the frontal parts of the winding sections, a coolant flow former is installed that is tightly adjacent to the outer surface of the frontal parts of the winding sections to form a channel for the refrigerant to pass into the axial channel .

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при создании электрических машин с интенсивным охлаждением статора.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to create electric machines with intensive cooling of the stator.

Известны электрические машины, работа систем охлаждения статоров которых основана на использовании непосредственного теплоотвода от его наиболее нагревающихся частей с помощью проточного хладагента. Устройством, работающим по данному принципу, является электрическая машина, статор которой содержит корпус, внутри которого сформированы герметизированные полости с размещенными в них магнитопроводом и секциями обмоток (RU 2379813 C1, H02K 9/08, 2006 г.). Недостатком известного технического решения является низкая эффективность теплоотвода от лобовых частей обмоток и магнитопровода, что объясняется недостаточной скоростью обтекающего их хладагента и удаленность области теплообмена от пазовой части обмоток.Electric machines are known, the operation of the stator cooling systems of which is based on the use of direct heat removal from its most heated parts using flowing refrigerant. A device operating according to this principle is an electric machine, the stator of which contains a housing, inside of which are sealed cavities with a magnetic circuit and sections of windings placed in them (RU 2379813 C1, H02K 9/08, 2006). A disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of heat removal from the frontal parts of the windings and the magnetic circuit, which is explained by the insufficient speed of the refrigerant flowing around them and the remoteness of the heat transfer region from the groove part of the windings.

Наиболее близким к полезной модели устройством является электрическая машина с системой интенсивного охлаждения статора (Алексеев А.Е. «Конструкции электрических машин» Ленинград, 1958 г., с 44-45). Статор содержит корпус, внутри которого сформированы герметизированные полости, соединенные между собой в единый гидравлический тракт, через который хладагент прокачивают под давлением. В полостях размещены секции лобовых частей обмоток и магнитопровод с вентиляционными аксиальными каналами.The device closest to the utility model is an electric machine with an intensive stator cooling system (A. Alekseev, “Designs of electrical machines”, Leningrad, 1958, from 44-45). The stator contains a housing, inside of which sealed cavities are formed, interconnected into a single hydraulic path through which refrigerant is pumped under pressure. In the cavities there are sections of the frontal parts of the windings and a magnetic circuit with axial ventilation channels.

При использовании подобной методики охлаждения элементов статора в высокооборотных электрических машинах, требующих более интенсивного охлаждения его тепловыделяющих элементов, повышение эффективности теплоотвода возможно за счет увеличения числа вентиляционных каналов либо их диаметра. Однако такой путь ограничен допустимым сечением активного железа для прохождения магнитного потока, величину которого можно увеличить лишь за счет увеличения сечения зубцовой зоны либо ярма, что ведет к ухудшению масса габаритных показателей машины.When using a similar technique for cooling the stator elements in high-speed electric machines that require more intensive cooling of its heat-generating elements, an increase in the efficiency of heat removal is possible due to an increase in the number of ventilation channels or their diameter. However, this path is limited by the permissible cross section of active iron for the passage of magnetic flux, the value of which can be increased only by increasing the cross section of the tooth zone or yoke, which leads to a deterioration in the mass of overall dimensions of the machine.

Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении полезной модели, является повышение эффективности охлаждения элементов статора при сохранении его оптимальных масса габаритных показателей.The technical result that can be achieved in the implementation of the utility model is to increase the cooling efficiency of the stator elements while maintaining its optimal mass overall dimensions.

Технический результат достигается за счет того, что в статоре электрической машины с системой охлаждения, содержащем корпус, внутри которого сформированы герметизированные полости, предназначенные для принудительной циркуляции нагнетаемого в них хладагента, в полостях размещены секции лобовых частей обмоток и магнитопровод, в котором выполнены аксиальные каналы круглой либо эллипсоидной формы поперечного сечения, зона размещения центров каналов, расположенных вдоль оси каждого из зубцов, ограничена, с одной стороны радиусом оснований зубцов, а с другой - радиусом, при котором наименьшее расстояние от внутренней поверхности канала до соседнего с зубцом паза менее либо равно ширине зубца в основании. Кроме того, в полости между корпусом и наружной поверхностью лобовых частей секций обмоток может быть установлен формирователь потока хладагента, плотно прилегающий к наружной поверхности лобовых частей секций обмоток, с образованием канала для прохождения хладагента в аксиальный канал.The technical result is achieved due to the fact that in the stator of an electric machine with a cooling system containing a housing, inside which are sealed cavities designed for forced circulation of the refrigerant pumped into them, sections of the frontal parts of the windings and a magnetic circuit are arranged in the cavities, in which axial channels are made round or an ellipsoidal cross-sectional shape, the area of the center of the channels located along the axis of each of the teeth is limited, on the one hand, the radius is based teeth, and on the other, the radius at which the smallest distance from the inner surface of the channel to the groove adjacent to the tooth is less than or equal to the width of the tooth at the base. In addition, in the cavity between the casing and the outer surface of the frontal parts of the winding sections, a coolant flow former can be installed that is tightly adjacent to the outer surface of the frontal parts of the winding sections to form a channel for the refrigerant to pass into the axial channel.

На Фиг.1 представлена конструктивная схема статора.Figure 1 presents a structural diagram of the stator.

На Фиг.2 изображен поперечный разрез статора.Figure 2 shows a cross section of a stator.

Устройство (Фиг.1, 2)) содержит корпус 1, внутри которого сформирована герметизированная полость с циркулирующим внутри нее хладагентом. В полости установлен магнитопровод 2 с обмотками 3. В магнитопровде 2 выполнены аксиальные каналы 4, число которых равно числу зубцов статора. Для повышения интенсивности охлаждения (путем увеличения скорости движения хладагента в вентиляционных каналах) в полости между корпусом 1 и наружной поверхностью лобовых частей секций обмоток 3 установлен формирователь потока 5 хладагента, плотно прилегающий к наружной поверхности лобовых частей секций обмоток, с образованием канала для прохождения хладагента в соответствующий аксиальный канал 4.The device (Fig.1, 2)) contains a housing 1, inside of which a sealed cavity is formed with a refrigerant circulating inside it. A magnetic circuit 2 with windings 3 is installed in the cavity. Axial channels 4 are made in the magnetic circuit 2, the number of which is equal to the number of stator teeth. To increase the cooling intensity (by increasing the speed of movement of the refrigerant in the ventilation ducts) in the cavity between the housing 1 and the outer surface of the frontal parts of the sections of the windings 3, a shaper of flow of refrigerant 5 is installed, which is tightly adjacent to the outer surface of the frontal parts of the sections of the windings, with the formation of a channel for the passage of refrigerant in corresponding axial channel 4.

Формирователь потока 5 может быть изготовлен из различных (по электрическим и магнитным свойствам) материалов, однако наиболее целесообразно отдать предпочтение немагнитным токонепроводящим материалам, например, пластмассам. Данное обстоятельство объясняется тем, что использование магнитных материалов приводит к увеличению коэффициента магнитного рассеяния лобовых частей обмоток, а токопроводящего - к увеличению потерь на вихревые токи в формирователе. Кроме того, материал формирователя должен быть устойчив к возможному разрушающему воздействию со стороны хладагента.The shaper flow 5 can be made of various (electrical and magnetic properties) materials, however, it is most advisable to give preference to non-magnetic non-conductive materials, such as plastics. This circumstance is explained by the fact that the use of magnetic materials leads to an increase in the coefficient of magnetic scattering of the frontal parts of the windings, and conductive to an increase in losses due to eddy currents in the shaper. In addition, the material of the former must be resistant to possible destructive effects from the refrigerant.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе электрической машины в полостях корпуса 1 статора циркулирует хладагент. На активной осевой длине статора хладагент движется по каналам внутри магнитопровода, расположенным максимально близко к зубцовой зоне. Размещение каналов, размер и расстояние их до пазов статора (Фиг.2) определяется из условия максимального сохранения магнитного потока в магнитопроводе.When the electric machine is operating, refrigerant circulates in the cavities of the stator housing 1. At the active axial length of the stator, the refrigerant moves along the channels inside the magnetic circuit, located as close as possible to the tooth zone. The placement of the channels, their size and distance to the grooves of the stator (Figure 2) is determined from the condition of maximum conservation of magnetic flux in the magnetic circuit.

При прямоугольных пазах зубцы, имеющие трапецеидальную форму, позволяют задействовать часть их сечения (в районе наибольшего основания) под вентиляционные каналы. Если сечения зубца недостаточно для размещения канала, то канал, располагается по оси зубца в районе ярма максимально близко к зубцовой зоне.With rectangular grooves, the teeth having a trapezoidal shape allow you to use part of their section (in the region of the largest base) under the ventilation ducts. If the tooth section is not enough to accommodate the channel, then the channel is located along the axis of the tooth in the yoke region as close to the tooth zone.

Экспериментально установлено, что для достижения максимального результата наиболее целесообразно зону размещения центров каналов 4 ограничить, с одной стороны (снизу) радиусом оснований зубцов, а с другой (сверху) - радиусом, при котором наименьшее расстояние от внутренней поверхности канала до соседнего с зубцом паза (К) менее либо равно ширине зубца в основании (В) (Фиг.2).It was experimentally established that in order to achieve the maximum result, it is most advisable to limit the area of the center of the channels 4, on the one hand (from below) the radius of the base of the teeth, and on the other (from above), by the radius at which the smallest distance from the inner surface of the channel to the groove adjacent to the tooth ( K) less than or equal to the width of the tooth in the base (B) (Figure 2).

Из-за того, что магнитный поток, огибая канал, задействует часть сечения зубца, необходимое увеличение ярма для сохранения магнитного потока оказывается минимальным.Due to the fact that the magnetic flux, circling the channel, involves a part of the tooth section, the necessary increase in the yoke to maintain the magnetic flux is minimal.

Форма каналов может быть различной и выбирается на основании расчета магнитного поля в магнитопроводе. Наиболее целесообразно выполнение каналов - круглой либо эллипсоидной формы поперечного сечения.The shape of the channels can be different and is selected based on the calculation of the magnetic field in the magnetic circuit. The most appropriate implementation of the channels - round or ellipsoidal cross-sectional shape.

Таким образом, размещение вентиляционных каналов в зубцовой зоне либо в непосредственной близости от обмоток позволило повысить эффективность охлаждения обмоток и магнитопровода и увеличить надежность работы электрической машины без ухудшения ее масса габаритных показателей.Thus, the placement of ventilation ducts in the tooth zone or in the immediate vicinity of the windings made it possible to increase the cooling efficiency of the windings and the magnetic circuit and increase the reliability of the electric machine without affecting its mass overall dimensions.

Благодаря высокой надежности работы тепловыделяющих элементов статора, обеспечиваемой достаточной эффективностью их охлаждения при оптимальных масса габаритных показателях, полезная модель может быть наиболее предпочтительной при проектировании электрических машин широкого назначения.Due to the high reliability of the operation of the stator fuel elements, provided by their sufficient cooling efficiency at the optimum mass and overall dimensions, a utility model may be most preferable when designing electric machines for general purposes.

Claims (2)

1. Статор электрической машины с системой охлаждения, содержащий корпус, внутри которого сформированы герметизированные полости, предназначенные для принудительной циркуляции нагнетаемого в них хладагента, в полостях размещены секции лобовых частей обмоток и магнитопровод, в котором выполнены аксиальные каналы круглой либо эллипсоидной формы поперечного сечения, отличающийся тем, что зона размещения центров каналов, расположенных вдоль оси каждого из зубцов, ограничена, с одной стороны радиусом оснований зубцов, а с другой - радиусом, при котором наименьшее расстояние от внутренней поверхности канала до соседнего с зубцом паза менее либо равно ширине зубца в основании.1. The stator of an electric machine with a cooling system, comprising a housing inside which sealed cavities are formed, intended for forced circulation of the refrigerant pumped into them, sections of the frontal parts of the windings and a magnetic circuit are placed in the cavities, in which axial channels of circular or ellipsoid cross-sectional shape are made, characterized the fact that the zone of placement of the centers of the channels located along the axis of each of the teeth is limited, on the one hand, by the radius of the bases of the teeth, and on the other, by the radius, at which the smallest distance from the inner surface of the channel to the groove adjacent to the tooth is less than or equal to the width of the tooth at the base. 2. Статор электрической машины с системой охлаждения по п.1, отличающийся тем, что в полости между корпусом и наружной поверхностью лобовых частей секций обмоток установлен формирователь потока хладагента, плотно прилегающий к наружной поверхности лобовых частей секций обмоток, с образованием канала для прохождения хладагента в аксиальный канал.
Figure 00000001
2. The stator of an electric machine with a cooling system according to claim 1, characterized in that in the cavity between the housing and the outer surface of the frontal parts of the winding sections, a coolant flow former is installed that fits tightly on the outer surface of the frontal parts of the winding sections, with the formation of a channel for the passage of refrigerant in axial channel.
Figure 00000001
RU2012156530/07U 2012-12-26 2012-12-26 ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM RU128414U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012156530/07U RU128414U1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012156530/07U RU128414U1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU128414U1 true RU128414U1 (en) 2013-05-20

Family

ID=48804457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012156530/07U RU128414U1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU128414U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690666C1 (en) * 2018-02-12 2019-06-05 Владимир Андреевич Коровин Electric machine with transverse magnetic flux (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690666C1 (en) * 2018-02-12 2019-06-05 Владимир Андреевич Коровин Electric machine with transverse magnetic flux (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9419498B2 (en) Rotary electric machine
US10044237B2 (en) Pole shoe cooling gap for axial motor
US20170012480A1 (en) Machine cooling systems
US9124146B2 (en) Axial gap rotating-electric machine
JP7449592B2 (en) Axial flux machine stator cooling mechanism
KR102631485B1 (en) Rotating electrical machine containing a rotor and stator for passing fluid
KR100940606B1 (en) Cooling device for electric motor
GB2546255A (en) Cooling electric machines
US20200321154A1 (en) Reactor, motor driver, power conditioner and machine
KR101086056B1 (en) Cooling unit for nuclear reactor control rod driving apparatus
RU128414U1 (en) ELECTRIC MACHINE STATOR WITH COOLING SYSTEM
JP2014207817A (en) Rotary electric machine
US10615666B2 (en) Internal closed loop cooling
KR101792915B1 (en) Motor of direct cooling type for stator's coil
JP6374797B2 (en) Cooling structure of rotating electric machine
KR20160046581A (en) Stator Coolant Cooling Channel type Electric Motor
RU2538377C2 (en) Submersible linear electric motor
JP2017050913A (en) Rotary electric machine
KR101292128B1 (en) Stator of permanent magnet type generator using the heat pipe
US20170338720A1 (en) Enhanced convective rotor cooling
RU169538U1 (en) Permanent Magnet Synchronous Machine Rotor
KR101302789B1 (en) End plate for motor
KR101243291B1 (en) Apparatus of air cooling for stator coils of superconduting motor or generator
RU2523018C1 (en) Electrical machine stator
CN108631492B (en) Motor with cooling function

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171227