RU2040846C1

RU2040846C1 - Rotating electric machine with air cooling

Info

Publication number: RU2040846C1
Application number: RU92014754A
Authority: RU
Inventors: Г.М. Ефимов; М.П. Кухарский; С.В. Мартынов
Original assignee: Ефимов Геннадий Михайлович
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: height of ribs of electric machine is constant along distance where they are covered with fan housing. Height of ribs in this regions is less than that in other part of ribs. Distance between housing 3 and ribs 2 is as small as it is possible by technology. EFFECT: increased efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкциям электрических машин с наружным обдувом оребренной станины, и может применяться, например, в асинхронных двигателях общего назначения. The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of electric machines with external blowing of the fin frame, and can be used, for example, in induction motors of general purpose.

Известна электрическая машина с воздушным охлаждением, у которой высота наружных продольных ребер станины практически не меняется по длине. К ним относятся серийные асинхронные двигатели закрытого исполнения с чугунной станиной (см. книгу Асинхронные двигатели общего назначения. / Под ред. В.М. Петрова и А.Э.Кравчика. М. Энергия, 1980). При осевом разъеме литых чугунных станин высота ребер в соответствии с литейным уклоном максимальна в средней части станины и слабо уменьшается к торцам. Вентиляционный кожух машины частично перекрываeт ребра станины и имеет диаметр больше диаметра оребрения станины. Как показали эксперименты, в этом случае значительная часть воздушного потока уходит из-под кожуха по зазору между кожухом и ребрами, минуя межреберные каналы станины, и в теплообмене не участвуeт. В результате этого значительная часть энергии, расходуемой для подачи воздуха, затрачивается бесполезно. Для компенсации этого приходится увеличивать диаметр вентилятора, что приводит к увеличению потребляемой им мощности и вентиляционного шума, поскольку потребляемая вентилятором мощность зависит от диаметра в пятой степени, а уровень шума в шестой. Known electric machine with air cooling, in which the height of the outer longitudinal ribs of the frame practically does not change in length. These include serial closed-circuit induction motors with a cast-iron frame (see the book General-Purpose Induction Motors. / Edited by V.M. Petrov and A.E. Kravchik. M. Energia, 1980). With the axial connector of cast-iron cast-iron beds, the height of the ribs, in accordance with the casting slope, is maximum in the middle part of the bed and slightly decreases towards the ends. The ventilation cover of the machine partially covers the ribs of the bed and has a diameter larger than the diameter of the fin of the bed. As experiments have shown, in this case a significant part of the air flow leaves the casing under the gap between the casing and the ribs, bypassing the intercostal channels of the bed, and does not participate in heat transfer. As a result of this, a significant part of the energy used to supply air is expended uselessly. To compensate for this, it is necessary to increase the diameter of the fan, which leads to an increase in its power consumption and ventilation noise, since the power consumed by the fan depends on the diameter to the fifth degree, and the noise level to the sixth.

Известна электрическая машина с воздушным охлаждением, у которой высота ребер в районе их перекрытия кожухом переменна и к торцу уменьшается быстрей, чем этого требует литейный уклон, а вентиляторный кожух может иметь как меньший диаметр D_к, так и больший, чем диаметр оребрения D_o на основной части станины (А.Е.Алексеев. Конструкция электрических машин. Госэнергоиздат, 1958). В этом случае практически весь подаваемый воздух поступает в межреберные каналы станины. Однако, поскольку высота ребер под кожухом переменна, через зазор между ребрами и кожухом из соседнего канала поступаeт поперечная струя воздуха, и в межреберном канале образуется осевой вихрь (см. ст. Кухарский М.П. Кривошеев Б.Н. Структура воздушного потока в межреберных каналах станины. "Электротехника", 1991, N 5). Во вращающемся воздушном потоке возникают центробежные силы, которые после выхода потока из-под кожуха выбрасывают значительную часть воздуха из канала в окружающее пространство, минуя межреберные каналы, что также снижает его полезное использование и требует для компенсации увеличения потребляемой вентилятором мощности. Электрическая машинa этой конструкции принята в качестве прототипа.A known air-cooled electric machine, in which the height of the ribs in the region of their overlapping by the casing is variable and decreases to the end faster than the casting slope requires, and the fan casing can have both a smaller diameter D _k and a larger diameter than the fins D _o by the main part of the bed (A.E. Alekseev. The design of electrical machines. Gosenergoizdat, 1958). In this case, almost all the supplied air enters the intercostal channels of the bed. However, since the height of the ribs under the casing is variable, a transverse air stream flows from the adjacent channel through the gap between the ribs and the casing, and an axial vortex forms in the intercostal canal (see Kukharsky MP Krivosheev B.N. channels of the bed. "Electrical Engineering", 1991, N 5). Centrifugal forces arise in the rotating air flow, which, after the flow leaves the casing, eject a significant part of the air from the canal into the surrounding space, bypassing the intercostal canals, which also reduces its useful use and requires compensation to increase the power consumed by the fan. An electric machine of this design is adopted as a prototype.

У предлагаемой вращающейся электрической машины с воздушным охлаждением станина снабжена наружными продольными ребрами, высота которых меняется по длине станины, а вентиляционный кожух частично перекрывает ребра станины. The proposed rotating electric machine with air cooling, the frame is equipped with external longitudinal ribs, the height of which varies along the length of the frame, and the ventilation cover partially overlaps the ribs of the frame.

Цель изобретения снижение потерь энергии на вентиляцию и уровня вентиляционного шума путем повышения полезного использования подаваемого на охлаждение воздуха. Эта цель достигается за счет того, что на всей длине перекрытия ребер кожухом высотa ребер постоянна и меньше, чем на остальной части станины, а зазор между кожухом и ребрами выполнен минимально возможным по технологическим соображениям. The purpose of the invention is the reduction of energy losses for ventilation and the level of ventilation noise by increasing the beneficial use of the air supplied for cooling. This goal is achieved due to the fact that along the entire length of the overlapping of the ribs by the casing, the height of the ribs is constant and less than on the rest of the bed, and the gap between the casing and the ribs is made as minimal as possible for technological reasons.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически показана электрическая машина, обладающая указанными выше признаками. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows an electric machine having the above characteristics.

Машина содержит станину 1, снабженную наружными продольными ребрами 2, и вентиляторный кожух 3, частично перекрывающий ребра 2 станины 1. Диаметр вентиляторного кожуха 3 D_к меньше диаметра оребрения станины 1 D_o, а высота ребер 2' в месте их перекрытия кожухом 3 h меньше, чем на остальной части станины 1 h₁, причем высота ребер 2' в месте перекрытия их кожухом 3 постоянна по всей длине перекрытия l. Зазор между кожухом 1 и ребрами 2 δ в месте перекрытия выполнен минимально возможным по технологическим соображениям (например, 1-3 мм).The machine comprises a frame 1 provided with outer longitudinal ribs 2, 3 and the fan shroud, the ribs 2 partly overlapping the frame 1. The diameter D of the fan casing 3 _{to the} smaller-diameter fin base 1 D _o, and the height of the ribs 2 'in the location of their overlap casing 3 h less than on the rest of the frame 1 h ₁ , and the height of the ribs 2 'in the place of overlap by their casing 3 is constant along the entire length of the overlap l. The gap between the casing 1 and the ribs 2 δ at the overlap is made the minimum possible for technological reasons (for example, 1-3 mm).

При работе вентилятора благодаря тому, что высота h ребер 2 в месте их перекрытия кожухом 3 меньше по сравнению с их высотой h' на остальной части станины, весь холодный воздух поступает в межреберные каналы станины. Поскольку высота ребер 2 в месте их перекрытия кожухом 3 постоянна по длине перекрытия, а зазор δ между кожухом 3 и ребрами 2 минимальный, воздух из соседнего канала не попадает в данный канал и в потоке не возникает продольного вихря, который выбрасывал бы воздух из канала. Основная масса воздуха движется по межреберному каналу, охлаждая его стенки, что обеспечивает его максимальное использование. В свою очередь это исключает необходимость компенсации низкого использования воздуха и позволяет уменьшить диаметр вентилятора и соответственно потери энергии на охлаждение в 1,5-2,0 раза по сравнению с прототипом. Эффект от использования изобретения возрастает с увеличением мощности машины и уменьшением числа пар полюсов (см. ст. Кухарский М. П. Кривошеев Б.Н. Структура воздушного потока в межреберных каналах станины. "Электротехника", 1991, N 5). Уменьшение диаметра вентилятора и потребляемой вентилятором мощности приводит к уменьшению уровня вентиляционного шума на 3-5 дБА. During operation of the fan, due to the fact that the height h of the ribs 2 at the place of their overlapping by the casing 3 is less than their height h 'on the rest of the bed, all cold air enters the intercostal channels of the bed. Since the height of the ribs 2 at the place of their overlapping by the casing 3 is constant along the length of the overlap, and the gap δ between the casing 3 and the ribs 2 is minimal, air from the adjacent channel does not enter this channel and a longitudinal vortex does not arise in the stream that would eject air from the channel. The bulk of the air moves along the intercostal canal, cooling its walls, which ensures its maximum use. In turn, this eliminates the need to compensate for the low use of air and allows to reduce the diameter of the fan and, accordingly, the energy loss for cooling by 1.5-2.0 times in comparison with the prototype. The effect of using the invention increases with an increase in machine power and a decrease in the number of pole pairs (see Art. Kukharsky MP P. Krivosheev BN The structure of the air flow in the intercostal channels of the bed. "Electrical Engineering", 1991, No. 5). Reducing the diameter of the fan and the power consumed by the fan reduces the level of ventilation noise by 3-5 dBA.

Снижение потерь энергии на охлаждение повышает КПД электрической машины на 0,3-1,0% Машины, обладающие повышенным КПД и пониженным уровнем шума, имеют повышенную потребительскую стоимость, что и определяет экономический эффект от использования изобретения. Reducing cooling energy losses increases the efficiency of an electric machine by 0.3-1.0%. Machines with increased efficiency and reduced noise have an increased consumer cost, which determines the economic effect of using the invention.

Изобретение предусматривается использовать в асинхронных двигателях средней мощности закрытого исполнения. The invention is intended to be used in closed-type asynchronous motors of medium power.

Claims

A ROTATING AIR-COOLED ELECTRIC MACHINE, comprising a fan mounted on the shaft, a bed with longitudinal ribs, the height of which is lower on the fan side than in the rest, and a fan shroud partially covering the ribs, characterized in that the part of the fan shroud covering the ribs is located in the area where the ribs have a lower height, and the gap between the casing and the ribs is made minimal to prevent air flow into adjacent intercostal canals.