RU2201647C2

RU2201647C2 - Cooling system of totally enclosed electrical machine

Info

Publication number: RU2201647C2
Application number: RU2001112397/09A
Authority: RU
Inventors: А.С. Постников; А.Г. Гераскин; Ю.А. Гриников; Н.С. Климов; Н.П. Савонькин; В.П. Хмыз; Н.А. Канискин
Original assignee: ОАО "Элсиб"
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2003-03-27

Abstract

FIELD: electromechanical engineering. SUBSTANCE: cooling system has cooling loops in the form of single-pass helical ducts disposed in electrical machine stator frame and connected with aid of flexible high-pressure hoses to hermetically sealed end-shield cavities. Air bypass ducts communicating through ports with inner space of stator frame are rigidly fixed over frame perimeter. Stator frame, bearing unit, and cooling air circulating over closed circuit inside electrical machine are effectively cooled down. EFFECT: enhanced efficiency of cooling system. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения, а более конкретно к конструкции системы жидкостного охлаждения статора и подшипниковых щитов электрической машины. The invention relates to the field of electrical engineering, and more particularly to the design of a liquid cooling system for the stator and bearing shields of an electric machine.

Известна электрическая машина закрытого исполнения с жидкостным охлаждением сердечника статора (см., например, Авт. свид. СССР 1436195, кл. Н 02 К 5/20, 1988). Корпус этой машины содержит смежные контуры охлаждения в виде двухзаходных винтовых каналов, которые соединены между собой с одного из торцов корпуса с образованием общего последовательного контура, при этом один из двухзаходных винтовых каналов выполнен в виде трубки, расположенной в другом винтовом канале и имеющей с ним по всей длине непосредственный контакт. A closed-type electric machine with liquid cooling of the stator core is known (see, for example, Auth. St. USSR 1436195, class N 02 K 5/20, 1988). The casing of this machine contains adjacent cooling circuits in the form of two-way screw channels, which are interconnected from one of the ends of the case with the formation of a common serial circuit, while one of the two-way screw channels is made in the form of a tube located in another screw channel and having direct contact over the entire length.

Недостатками вышеуказанной конструкции являются сложность изготовления системы жидкостного охлаждения, а также отсутствие охлаждения подшипниковых щитов и воздуха, циркулирующего внутри электрической машины. The disadvantages of the above design are the difficulty of manufacturing a liquid cooling system, as well as the lack of cooling of the bearing shields and air circulating inside the electric machine.

Известна также конструкция закрытой электрической машины, принятая за прототип (Авт. свид. СССР 1713024, кл. Н 02 К 5/20, 1992), содержащая обечайку и смежные контуры в виде двухзаходных винтовых каналов, соединенных между собой последовательно с одного из торцов, один из которых образован винтовой трубкой, а второй ограничен обечайкой и образован наружными поверхностями соседних витков трубки. Also known is the design of a closed electric machine, adopted as a prototype (Auth. St. USSR 1713024, class N 02 K 5/20, 1992), containing a shell and adjacent contours in the form of double-helical channels connected to each other in series from one of the ends, one of which is formed by a helical tube, and the second is limited by a shell and is formed by the outer surfaces of adjacent turns of the tube.

Недостатком конструкции, принятой за прототип, является отсутствие в ней охлаждения подшипниковых узлов и воздуха, циркулирующего внутри электрической машины. The disadvantage of the design adopted for the prototype is the lack of cooling of the bearing assemblies and the air circulating inside the electric machine.

Задачей предлагаемого технического решения является создание системы жидкостного охлаждения, обеспечивающей охлаждение корпуса статора, подшипниковых узлов и охлаждающего воздуха, циркулирующего внутри электрической машины по замкнутому циклу. The objective of the proposed technical solution is to create a liquid cooling system that provides cooling of the stator housing, bearing assemblies and cooling air circulating inside the electric machine in a closed cycle.

Технический результат достигается тем, что система охлаждения электрической машины закрытого исполнения содержит в корпусе статора контуры охлаждения в виде одноходных винтовых каналов, которые соединены гибкими шлангами высокого давления с герметичными камерами подшипниковых щитов, а по периметру оболочки корпуса жестко установлены перепускные воздушные каналы, соединенные окнами с внутренним объемом корпуса статора. The technical result is achieved by the fact that the cooling system of an electric machine of closed design contains cooling circuits in the form of one-way screw channels in the stator casing, which are connected by high-pressure flexible hoses to sealed chambers of bearing shields, and bypass air channels are rigidly installed around the perimeter of the casing, connected by windows with the internal volume of the stator housing.

На фиг.1 изображен продольный разрез электрической машины закрытого исполнения. Figure 1 shows a longitudinal section of an electric machine closed design.

На фиг.2 приведена принципиальная схема системы охлаждения электрической машины закрытого исполнения. Figure 2 shows a schematic diagram of the cooling system of an electric machine closed design.

Электрическая машина содержит пакеты статора 1, ротора 2, корпус статора, состоящий из двух оболочек 3, 4, соединенных между собой герметичной посадкой. Оболочка 3 содержит однозаходный винтовой канал 5. По периметру оболочки 4 приварены перепускные каналы 6, которые соединены с внутренним объемом корпуса статора специальными окнами 7. Щиты подшипниковые 8, 9 с внутренней стороны по наружному диаметру втулки подшипника имеют герметичные камеры 10, 11 для протока охлаждающей жидкости. Ввод и вывод охлаждающей жидкости из подшипникового щита осуществляется через штуцеры 12, 13. Соединение путей жидкости: подшипниковый щит - корпус статора - подшипниковый щит осуществляется гибкими шлангами высокого давления 14, 15. The electric machine contains packages of the stator 1, rotor 2, the stator housing, consisting of two shells 3, 4, interconnected by a tight fit. The casing 3 contains a one-way screw channel 5. Along the perimeter of the casing 4, bypass channels 6 are welded, which are connected to the internal volume of the stator housing by special windows 7. Bearing shields 8, 9 on the inner side of the outer diameter of the bearing sleeve have sealed chambers 10, 11 for cooling duct liquids. The input and output of coolant from the bearing shield is carried out through fittings 12, 13. The connection of the fluid paths: bearing shield - stator housing - bearing shield is carried out by high-pressure flexible hoses 14, 15.

При работе электрической машины хладагент, охлаждающая жидкость, поступает в камеру 10 щита подшипникового 9 и, обтекая втулку подшипника по ее периметру, охлаждает подшипник качения, далее хладагент по гибкому шлангу 15 поступает в винтовые каналы оболочки 3 корпуса статора, по пути следования отбирает тепло от оболочки 3 и сердечника статора 1, запрессованного в оболочку 3. Из оболочки 3 хладагент по гибкому шлангу 14 поступает в герметичную камеру 11 щита подшипникового 8, отбирает тепло от подшипника качения и выходит наружу электрической машины через штуцер 13. When the electric machine is running, the refrigerant, coolant enters the chamber 10 of the bearing shield 9 and, flowing around the perimeter of the bearing bush, cools the rolling bearing, then the refrigerant enters the screw channels of the shell 3 of the stator housing through a flexible hose 15, and removes heat from shell 3 and the core of the stator 1, pressed into the shell 3. From the shell 3, the refrigerant through a flexible hose 14 enters the sealed chamber 11 of the bearing shield 8, removes heat from the rolling bearing and goes outside the electric ma ins through the nozzle 13.

Воздух, циркулирующий внутри электрической машины, через окна в оболочке 3 попадает в перепускные каналы 6 и, проходя над оболочкой 4, охлаждается до расчетной температуры. Циркуляцию воздуха внутри электрической машины осуществляет центробежный вентилятор 16, установленный на валу ротора 2. The air circulating inside the electric machine through the windows in the shell 3 enters the bypass channels 6 and, passing above the shell 4, is cooled to the design temperature. Air circulation inside the electric machine is carried out by a centrifugal fan 16 mounted on the shaft of the rotor 2.

Предлагаемая система жидкостного охлаждения электрической машины обеспечивает высокую эффективность охлаждения корпуса статора, подшипниковых узлов и охлаждающего воздуха, циркулирующего внутри электрической машины по замкнутому циклу. The proposed liquid cooling system of the electric machine provides high cooling efficiency of the stator housing, bearing assemblies and cooling air circulating inside the electric machine in a closed cycle.

Claims

The cooling system of an electric machine of closed design, containing cooling circuits in the form of screw channels in the stator housing, characterized in that the single-pass screw channels in the stator housing are connected by high-pressure flexible hoses to the sealed chambers of the bearing shields, and bypass air channels are rigidly installed around the perimeter of the housing shell, connected by windows to the internal volume of the stator housing.