RU2249898C2 - Liquid-filled electrical machine - Google Patents
Liquid-filled electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249898C2 RU2249898C2 RU2002126814/09A RU2002126814A RU2249898C2 RU 2249898 C2 RU2249898 C2 RU 2249898C2 RU 2002126814/09 A RU2002126814/09 A RU 2002126814/09A RU 2002126814 A RU2002126814 A RU 2002126814A RU 2249898 C2 RU2249898 C2 RU 2249898C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- sealed chamber
- electric machine
- electrical machine
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции электрических двигателей, и может быть использовано в электроприводе с большой продолжительностью пусковых нагрузок при работе на низких оборотах с частыми пусками и остановками, например для привода тренажерной и стендовой техники.The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of electric motors, and can be used in an electric drive with a long duration of starting loads when operating at low speeds with frequent starts and stops, for example, to drive simulator and bench equipment.
Известна электрическая машина с жидкостным охлаждением, содержащая статор с обмоткой, ротор и напорный насос, установленный на валу ротора /А.С. СССР №1236583, Н 02 К 9/19, от 04.10.84, оп. бюл. №21.Known electric liquid-cooled machine containing a stator with a winding, a rotor and a pressure pump mounted on the rotor shaft / A.C. USSR No. 1236583, H 02
В известной конструкции охлаждение происходит за счет перепада давления хладагента вдоль зазора между статором и ротором, что позволяет прокачивать через зазор большое количество охлаждающей жидкости (хладагента).In the known construction, cooling occurs due to the difference in pressure of the refrigerant along the gap between the stator and the rotor, which allows a large amount of coolant (coolant) to be pumped through the gap.
Известное устройство сложно в изготовлении, нетехнологично и требует больших затрат на его изготовление.The known device is difficult to manufacture, low-tech and requires high costs for its manufacture.
Известна герметичная электрическая машина с корпусом, заполненным охлаждающей жидкостью, содержащая статор, ротор, защитную гильзу, установленную между статором и ротором, напорный насос, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости через полую ось ротора в трубопроводе, образующем замкнутый контур с радиатором /А.С. СССР №983909, Н 02 К 9/19, от 18.01.80, oп. бюл. №47/.Known sealed electric machine with a housing filled with coolant containing a stator, a rotor, a protective sleeve installed between the stator and the rotor, a pressure pump that circulates the coolant through the hollow axis of the rotor in the pipeline, forming a closed loop with a radiator / A.C. USSR No. 983909, N 02
Недостатком известной машины является сложность обеспечения герметичности жидкости во вращающихся деталях и их недолговечность. Поскольку площадь циркуляции хладагента ограничена, охлаждения обмотки статора недостаточно для работы двигателя в сложных условиях при частых пусках, на низких оборотах.A disadvantage of the known machine is the difficulty of ensuring the tightness of the liquid in the rotating parts and their fragility. Since the refrigerant circulation area is limited, cooling of the stator winding is not enough for the engine to work in difficult conditions with frequent starts, at low revs.
Наиболее близким к предложенному является устройство, направленное на увеличение мощности для обеспечения работы электрической машины в определенном интервале оборотов путем повышения эффективности охлаждения. Известная электрическая машина, заполненная жидкостью, содержащая статор с обмоткой, ротор, напорный насос, теплообменник, выполненный в виде герметичной камеры с размещенным в нем корпусом статора с отверстиями на его торцовых поверхностях /А.С. СССР №1555765, Н 02 К 9/19, от 04.01.88, oп. бюл. №13/ - прототип.Closest to the proposed is a device aimed at increasing power to ensure the operation of an electric machine in a certain speed range by increasing cooling efficiency. Known electric machine filled with liquid, containing a stator with a winding, a rotor, a pressure pump, a heat exchanger, made in the form of a sealed chamber with a stator housing with holes on its end surfaces / A.C. USSR No. 1555765, N 02
Недостатком изобретения является его конструктивная сложность, например, обеспечение герметичности во вращающихся деталях подшипниковых узлов, не только сложно в изготовлении, но и недолговечно в эксплуатации, так как,как правило, требует частой смены сальников.The disadvantage of the invention is its structural complexity, for example, ensuring tightness in the rotating parts of the bearing assemblies, is not only difficult to manufacture, but also short-lived in operation, since, as a rule, it requires frequent change of seals.
Кроме того, в известной конструкции площадь герметичной камеры, а значит, и площадь теплоотдачи ограничена, циркуляция хладагента осуществляется в малом замкнутом пространстве, что не дает высокой эффективности охлаждения, достаточной для работы в сложных условиях не только низких оборотов, но и с большой продолжительностью пусковых нагрузок.In addition, in the known construction, the area of the sealed chamber, and hence the heat transfer area is limited, the refrigerant is circulated in a small confined space, which does not provide high cooling efficiency, sufficient to work in difficult conditions not only at low revs, but also with a long starting time loads.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, а именно обеспечение работы электрической машины на малых оборотах, с большой продолжительностью и частым повторением пусковых нагрузок, близких к максимальным, путем повышения эффективности охлаждения активно нагревающихся элементов.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities, namely, ensuring the operation of an electric machine at low speeds, with long duration and frequent repetition of starting loads close to maximum, by increasing the cooling efficiency of actively heating elements.
Поставленная задача достигается тем, что в известной электрической машине, заполненной жидкостью, содержащей статор с обмоткой, с отверстиями на его торцевых поверхностях, ротор, напорный насос, теплообменник, выполненный в виде герметичной камеры с размещенным в ней корпусом статора, в качестве жидкости, заполняющей машину, применена диэлектрическая жидкость, а теплообменник дополнительно снабжен замкнутым с напорным насосом и радиатором трубопроводом с циркулирующим в нем хладагентом, размещенным между корпусом статора и герметичной камерой, при этом отверстия выполнены по всей поверхности корпуса статора.The problem is achieved in that in a known electric machine filled with liquid containing a stator with a winding, with holes on its end surfaces, a rotor, a pressure pump, a heat exchanger, made in the form of a sealed chamber with a stator housing located in it, as a liquid filling the machine, a dielectric fluid was used, and the heat exchanger is additionally equipped with a pipeline closed with a pressure pump and radiator with a refrigerant circulating in it, placed between the stator housing and hermetically th camera, while the holes are made over the entire surface of the stator housing.
Часть трубопровода, образующая замкнутый контур с напорным насосом и радиатором, расположена за пределами герметичной камеры.The part of the pipeline forming a closed loop with a pressure pump and a radiator is located outside the sealed chamber.
Часть трубопровода выполнена в виде змеевика, огибающего корпус статора.Part of the pipeline is made in the form of a coil enveloping the stator housing.
При этом циркуляция хладагента направлена в верхнюю часть герметичной камеры.In this case, the circulation of the refrigerant is directed to the upper part of the sealed chamber.
В качестве диэлектрической жидкости, заполняющей машину, применено масло.Oil is used as a dielectric fluid filling the machine.
Установка статора с обмоткой и ротора электрической машины в герметичной камере, заполненной техническим маслом, обеспечивает эффективное охлаждение всей поверхности статора как снаружи корпуса, так и изнутри, благодаря наличию в нем сквозных отверстий, выполненных по всей его поверхности. При этом масло, являясь диэлектрическим материалом, обеспечивает безопасность эксплуатации машины.The installation of a stator with a winding and a rotor of an electric machine in a sealed chamber filled with technical oil ensures effective cooling of the entire surface of the stator both from the outside of the housing and from the inside, due to the presence of through holes in it made over its entire surface. At the same time, oil, being a dielectric material, ensures the safe operation of the machine.
Трубопровод, выполненный в виде змеевика с циркулирующим в нем хладагентом, благодаря большой охлаждающей площади эффективно охлаждает находящееся между камерой и корпусом статора масло.The pipeline, made in the form of a coil with refrigerant circulating in it, thanks to its large cooling area, effectively cools the oil located between the chamber and the stator housing.
В отверстия, расположенные на торцевой поверхности корпуса статора, происходит забор охлажденного масла, поскольку ротор по отношению к торцевой поверхности работает как заборный механизм. При этом центробежные силы, возникающие при вращении ротора, отбрасывают охлажденное масло на внутреннюю цилиндрическую поверхность статора, что обеспечивает отбор тепла от обмотки и приводит к эффективному ее охлаждению.Cooled oil is drawn into the holes located on the end surface of the stator housing, since the rotor acts as an intake mechanism in relation to the end surface. In this case, the centrifugal forces arising from the rotation of the rotor discard the cooled oil on the inner cylindrical surface of the stator, which ensures the selection of heat from the winding and leads to its effective cooling.
Нагретое на обмотке масло с учетом свойства конвекции, проходя через отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности корпуса статора, поднимается в верхнюю часть герметичной камеры, где происходит его эффективное охлаждение циркулирующим в трубопроводе хладагентом, поступающим в верхнюю часть герметичной камеры из радиатора.The oil heated on the winding, taking into account the convection properties, passes through the holes made on the cylindrical surface of the stator housing and rises to the top of the sealed chamber, where it is effectively cooled by the refrigerant circulating in the pipeline, which enters the top of the sealed chamber from the radiator.
Вынесение привода и радиатора, обеспечивающих циркуляцию и эффективное охлаждение хладагента, за пределы герметичной камеры позволяет увеличить площадь циркуляции до требуемых размеров и решить поставленную задачу наиболее простым способом и с наименьшими затратами.The removal of the drive and radiator, providing circulation and efficient cooling of the refrigerant, outside the sealed chamber allows you to increase the circulation area to the required size and solve the problem in the simplest way and at the lowest cost.
Расположение отверстий по всему корпусу статора позволяет производить эффективное охлаждение как внутри наиболее нагревающихся элементов - обмотки статора, так и снаружи.The location of the holes throughout the stator housing allows efficient cooling both inside the most heated elements - the stator winding, and outside.
Таким образом, предложенное изобретение благодаря эффективному интенсивному охлаждению позволяет достаточно увеличить мощность и момент электрической машины для использования ее при работе на низких оборотах с большой продолжительностью пусковых нагрузок.Thus, the proposed invention, thanks to effective intensive cooling, can sufficiently increase the power and torque of an electric machine to use it when operating at low speeds with a long duration of starting loads.
Предложенное изобретение поясняется чертежами.The proposed invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена электрическая машина, заполненная жидкостью;Figure 1 presents an electric machine filled with liquid;
На фиг.2 - вид сбоку на фиг.1;Figure 2 is a side view of figure 1;
На фиг.3 - разрез А-А на фиг 2;Figure 3 is a section aa in figure 2;
На фиг.4 - электрическая машина с замкнутым контуром трубопровода с приводом напорного насоса и радиатором;Figure 4 - electric machine with a closed circuit of the pipeline with a pressure pump drive and a radiator;
На фиг.5 - радиатор с вентилятором;Figure 5 - radiator with fan;
На фиг.6 - вид сбоку на фиг.5;Fig.6 is a side view of Fig.5;
На фиг.7 - график показателей работы электрической машины, заполненной жидкостью, выполненной согласно предложенного изобретения.7 is a graph of performance indicators of an electric machine filled with liquid, made in accordance with the proposed invention.
Электрическая машина содержит герметичную камеру 1, заполненную жидким диэлектрическим маслом 2, статор 3 с обмоткой и ротор 4 (см. фиг.1-3). В корпусе статора на его торцевой 5 и цилиндрической 6 поверхностях выполнены сквозные отверстия 7. Между герметичной камерой 1 и корпусом статора 3 размещен трубопровод 8, выполненный в форме змеевика, огибающего корпус 3.The electric machine contains a sealed
На верхней стенке герметичной камеры 1 расположены: дренажная трубка 9, электропровод питания 10 и заливная горловина 11. Сквозь боковую стенку герметичной камеры 1, выполненную разборной, проходит трубопровод 8. Места соединений уплотнены герметичным материалом 12.On the upper wall of the sealed
Трубопровод 8 с циркулирующим в нем хладагентом 13 (см. фиг.4), огибая корпус статора 3, выходит за пределы герметичной камеры 1 и образует замкнутый контур с установленным на верхней трубе трубопровода 8 напорным насосом 14 и радиатором 15.The
Перед боковой стенкой радиатора 15 установлен вентилятор 16 с приводным электродвигателем 17, а на верхней стенке расположена заливная горловина 18.A
Герметичная камера 1 и радиатор 15 снабжены расширительными бочками 19, 20. (фиг.5, 6).The sealed
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Предварительно в герметичную камеру 1 заливают техническое масло через горловину 11, а в радиатор 15 через горловину 18 - хладагент, например воду (не показано).First, technical oil is poured into the sealed
При пуске асинхронных двигателей, к которым относится электрическая машина, выполненная согласно изобретению, пусковой ток в обмотке статора возрастает в 5-7 раз по сравнению с номинальным. При продолжительной работе на таком режиме происходит сильный перегрев обмоток и выход из строя двигателя.When starting induction motors, which include an electric machine made according to the invention, the starting current in the stator winding increases 5-7 times compared to the nominal. With prolonged operation in this mode, the windings overheat and the motor fails.
В предложенной конструкции насос 14 подает охлажденную воду 13 из радиатора 15 в верхнюю часть герметичной камеры 1. Циркуляция холодной воды 13 обозначена прямолинейными стрелками. Охлажденное масло 2 засасывается в отверстия 7, выполненные в торцевой поверхности 5, при этом центробежные силы отбрасывают охлажденное масла 2 в радиальном направлении на обмотки статора 3, через отверстия 7, выполненные на цилиндрической поверхности 6, в герметичную камеру 1 выбрасывается уже нагретое масло 2. Движение нагретых частиц показано дуговыми стрелками.In the proposed design, the
На фиг.7 на графике приведены рабочие характеристики электрической машины, а именно асинхронного двигателя: крутящих моментов М и токов I в зависимости от мощности Р, где:Figure 7 on the graph shows the operating characteristics of an electric machine, namely an induction motor: torques M and currents I depending on the power P, where:
PЗ1 - рабочая зона типового асинхронного электродвигателя;PZ 1 - working area of a typical asynchronous electric motor;
PЗ2 - рабочая зона асинхронного электродвигателя, выполненного согласно приведенной полезной модели;PZ 2 - working area of an asynchronous electric motor, made in accordance with the given utility model;
РЗмакс - рабочая зона с максимальными характеристиками.RZ max - working area with maximum performance.
На графике наглядно показано, что при применении предложенного изобретения рабочая зона асинхронного двигателя РЗ1 увеличивается до РЗ2, при этом Iном стремится к Iмакс. Из этого следует, что предложенная электрическая машина может неограниченно долго работать в РЗмакс., так как нагрев обмотки статора, возникающий при увеличении силы тока I, компенсируются предложенной в изобретении системой охлаждения.The graph clearly shows that when applying the proposed invention, the working area of the induction motor RE 1 increases to RE 2 , while I nom tends to I max . It follows that the proposed electric machine can work indefinitely in RP max ., Since the heating of the stator winding, which occurs when the current I increases, is compensated by the cooling system proposed in the invention.
Поскольку момент М и мощность Р двигателя являются функциями от силы тока I с квадратичной зависимостью:Since the moment M and engine power P are functions of current I with a quadratic dependence:
M=f(I)2 и P=f(I)2,M = f (I) 2 and P = f (I) 2 ,
это означает, что при интенсивном охлаждении асинхронного двигателя можно поддерживать максимальное значение полезного момента М и полезной мощности Р двигателя, что имеет широкое практическое применение в приводах различных систем. Таким образом, предложенная конструкция позволяет эффективно обеспечить охлаждение активно нагреваемых элементов обмотки статора и всей электрической машины в целом и получить требуемые характеристики для эффективной работы преимущественно асинхронных двигателей на малых оборотах ротора и частых пусках, что позволяет использовать асинхронный двигатель на пусковых режимах в течение длительного времени.this means that with intensive cooling of an induction motor, it is possible to maintain the maximum value of the useful moment M and the useful power P of the motor, which has wide practical application in drives of various systems. Thus, the proposed design makes it possible to effectively provide cooling of actively heated elements of the stator winding and the entire electric machine as a whole and to obtain the required characteristics for the effective operation of predominantly asynchronous motors at low rotor speeds and frequent starts, which allows the use of an asynchronous motor in starting conditions for a long time .
Изобретение предлагается использовать в конструкции приводов стендов и тренажеров.The invention is proposed to be used in the construction of drives of stands and simulators.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BY20010883 | 2001-10-23 | ||
BY20010883 | 2001-10-23 | ||
BYA20010883 | 2001-10-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126814A RU2002126814A (en) | 2004-06-20 |
RU2249898C2 true RU2249898C2 (en) | 2005-04-10 |
Family
ID=35612082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126814/09A RU2249898C2 (en) | 2001-10-23 | 2002-10-09 | Liquid-filled electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249898C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688929C1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-05-23 | АО "ПКК Миландр" | Electric machine |
-
2002
- 2002-10-09 RU RU2002126814/09A patent/RU2249898C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688929C1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-05-23 | АО "ПКК Миландр" | Electric machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7443062B2 (en) | Motor rotor cooling with rotation heat pipes | |
US4742257A (en) | Totally enclosed fan cooled induction motor with improved cooling | |
CN1989679B (en) | Dynamoelectric machine with embedded heat exchanger and method for cooling dynamoelectric machine | |
KR102108194B1 (en) | Motor having function of cooling | |
RU2543491C2 (en) | Electric machine with fluid cooling | |
JP4682716B2 (en) | Motor cooling device | |
KR20000023369A (en) | Liquid cooled asynchronous electric machine | |
US20070075595A1 (en) | Motor frame having embedded cooling coil | |
US20130062976A1 (en) | Machines and methods and assembly for same | |
US6121698A (en) | Oil cooled motor and pump apparatus | |
AU2002300182B2 (en) | A Pump | |
RU2249898C2 (en) | Liquid-filled electrical machine | |
JPH09285072A (en) | High-speed motor | |
RU23023U1 (en) | ELECTRIC MACHINE FILLED WITH LIQUID | |
CN212033943U (en) | Self-circulation heat dissipation device for motor of submersible electric pump | |
JPH09163682A (en) | Rotor cooling structure of motor | |
CN112491181B (en) | Inner rotor motor cooling structure | |
JPH0974716A (en) | Rotor cooling structure of motor | |
CN112671173B (en) | Circulating cooling system and method for rotor brushless motor in unmanned boat | |
CN216056620U (en) | Efficient heat dissipation device for linear motor | |
KR102005232B1 (en) | cooling structure of a motor with a thermosiphone | |
JP2000209815A (en) | High rotating speed dynamoelectric machine | |
JPH07231611A (en) | Cooling structure of rotating machine | |
KR101054931B1 (en) | Electric motor cooling method and electric motor cooling device | |
CN218997867U (en) | Motor cooling system in electric drive horizontal directional drilling machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141010 |