RU23023U1 - Электрическая машина, заполненная жидкостью - Google Patents

Description

Электрическая машина, заподиеииая жидкостью

Полезная модель относится к электромашиностроению, а именно к конструкции электрических двигателей, и молсет 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.

Известна электрическая машина с жидкостным охлаждением, содержащая статор с обмоткой, ротор и напорный насос, установленный на валу ротора. /А.С.СССР № 1236583, Н02К9/19, от 04.10.84, оп. бюл. № 21/

В известной конструкции охлаждение происходит за счет перепада давления хладагента вдоль зазора между статором и ротором, что позволяет прокачивать через зазор большое количество охлаждаюш.ей лсидкости (хладагента).

Известное устройство слоясно в изготовлении, не технологично и требует больших затрат на его изготовление.

Известна герметичная электрическая машина с корпусом, заполненным охлаждающей жидкостью, содержащая статор, ротор, зашдтную гильзу, установленную между статором и ротором, напорный насос, обеспечиваюшдй циркуляцию охлаледающей жидкости через полую ось ротора в трубопроводе, образз оидам замкнутый контур с радиатором. /А.С.СССР № 983909, Н02К9/19, от 18.01.80, оп. бюл. № 47 /

Недостатком известной машины является сложность обеспечения герметичности акидкости во врашдюш;;ихся деталях и их недолговечность. Поскольку площадь итчркулящт хладагента ограничена, охлаждения обмотки статора не достаточно для работы двигателя в слолсных условиях при частых пусках, на низких оборотах.

Наиболее близким к предложенному является устройство, направленное на увеличение мошдости для обеспечения работы электрической машины в определенном интервале оборотов, путем повышения эффективности охлаждения. Известная электрическая машина, заполненная жидкостью, содерж:ащая статор с обмоткой, ротор, напорный насос, теплообменник, выполненный в виде герметичной камеры с размещенным в нем кор2 о о 1 1 г ..--.......,.

МПК:НО2К9/19 пусом статора с отверстиями на его торцовых поверхностях. /А.С.СССР

№ 1555765, Н02К9/19, от 04.01.88, оп. бюл. № 13/ - прототип.

Недостатком изобретения является его конструктивная слоясность, например, обеспечение герметичности во вращающихся деталях подшипниковых узлов, не только слоясно в изготовлении, но и недолговечно в эксплуатации так как. правило требует частой смены сальников.

Кроме того, в известной конструкции, площадь герметичной камеры, а значит и площадь теплоотдачи ограничена, циркуляция хладагента осуществляется в малом замкнзггом пространстве, что не дает высокой эффективности охлаждения, достаточной для работы в слоясных условиях не только низких оборотов, но и с большой продолжительностью пусковых нагрузок.

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.

Поставленная задача достигается тем, что в известной электрической машине, заполненной зкидкостью, содерлсащей 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 ясидкости, заполняющей машину применена диэлектрическая лсидкость, например масло, а теплообменник дополнительно снабж;ен замкнутым с напорным насосом трубопроводом с циркулируюшдм в нем хладагентом, размещенным между корпусом статора и камерой, при этом отверстия выполнены по всей поверхности корпуса статора.

Часть трубопровода с напорным насосом и радиатором располож:ена за пределами герметичной камеры.

Часть трубопровода, располож:енная в герметичной камере, выполнена в виде змеевика.

2 Установка статора с обмоткой и ротора электрической машины в

герметичной камере, заполненной техническим маслом, обеспечивает эффективное охлаждение всей поверхности статора как снаруяси 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.

Трубопровод, выполненный в виде змеевика с циркулирующим в нем хладагентом, благодаря большой охлаждаюш;ей плоп1;ади, эффективно охлаждает находящееся между камерой и корпусом статора масло.

В отверстия, располоясенные 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 внзпгреннюю цилиндрическую поверхность статора, что обеспечивает отбор тепла от обмотки и приводит к эффективному ее охлаждению.

Нагретое на обмотке масло с свойства конвекции, проходя через отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности корпуса статора, поднимается в верхнюю часть камеры, где происходит его эффективное охлаждение циркулирующем в трубопроводе хладагентом, поступаюпщм в верхнюю часть камеры из радиатора.

Вынесение привода и радиатора, обеспечивающих циркуляцию и эффективное охлаждение хладагента за пределы камеры, позволяет увеличить площадь циркуляции до требуемых размеров и рещить поставленную задачу наиболее простым способом и с наименыыими затратами.

Распололсение отверстий по всему корпусу статора позволяет производить эффективное охлаледение как внутри наиболее нагревеиощихся элементов - обмотки статора, так и снарулси.

Таким образом, предлоясенная полезная модель благодаря эффективному интенсивному охлаждению позволяет достаточно увеличить мощ ность и момент электрической машины, для использования ее при работе на низких оборотах с большой продолжительностью пусковых нагрузок.

3 На фиг. 1 представлена электрическая машина, заполненная

5кидкостью;

На фиг. 2 - вид сбоку на фиг. 1;

На фиг. 3 - разрез А-А на фиг 2;

На фиг. 4 - электрическая машина с замкнутым контуром трубопровода с приводом напорного насоса и радиатором;

На фиг. 5 - радиатор с вентилятором;

На фиг. 6 - вид сбоку на фиг. 5;

На фиг. 7 - график показателей работы электрической машины, заполненной жидкостью, выполненной согласно предло:женного изобретения.

Электрическая машина содерясит герметичную камеру 1, заполненную жидким диэлектрическим маслом 2, статор с обмоткой 3 и ротор 4 (см. фиг. 1-3). В корпусе статора, на его торцевой 5 и цилиндрической 6 поверхностях выполнены сквозные отверстия 7. Между камерой 1 и корпусом статора 3 размеш;ен трубопровод 8, выполненный в форме змеевика, огибающего корпус 3.

На верхней стенке камеры 1 распололсены: дренажная трубка 9, электропровод питания 10 и заливная горловина 11. Сквозь боковую стенку камеры 1, выполненную разборной, проходит трубопровод 8. Места соединений уплотнены герметичным материалом 12.

Трубопровод 8, с циркулируюпщм в нем хладагентом 13 (см. фиг. 4), огибая корпус статора 3, выходит за пределы камеры 1 и образует замкнутый контур с установленным на верхней трубе трубопровода 8 напорным насосом 14 и радиатором 15.

Перед боковой стенкой радиатора 15 установлен вентилятор 16 и приводным электродвигателем 17, а на верхней стенке располоясена заливная горловина 18.Камера 1 и радиатор 15 снабж;ены расширительными бочками 19, 20. (фиг.5,6).

Устройство работает следуюш 1м образом.

Предварительно в камеру 1 заливают техническое масло через горловину 11, а в радиатор 15 через горловину 18 - хладагент, например воду (не показало).

4 статора возрастает в 5-7 раз по сравнению с номинальным. При

продолясительной работе на таком релсиме происходит сильный перегрев обмоток и выход из строя двигателя.

В предлозкенной конструкции насос 14 подает охлажденную воду 13 из радиатора 15 в верхнюю часть 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 камеру 1 выбрасывается уж:е нагретое масло 2. Двилсение нагретых частиц показано дуговыми стрелками.

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:

РЗ / - рабочая зона типового асинхронного электродвигателя;

РЗ л - рабочая зона асинхронного электродвигателя, выполненного согласно приведенной полезной модели;

РЗ макс.- рабочая зона с максимальными характеристиками.

На графике наглядно показано, что при применении предлолсенной полезной модели рабочая зона асинхронного двигателя РЗ увеличивается до P3.J, при этом I ном стремится к I макс. Из этого следует, что предлозкенная электрическая мащина может неограниченно долго работать в РЗ макс., так как нагрев обмотки статора, возникающий при увеличении силы тока I компенсируются предлолсенной в изобретении системой охлаждения.

Поскольку момент М и мощность Р двигателя являются функциями от силы тока I с квадратичной зависимостью :

М Г(1)и P f (1), это означает, что при интенсивном охлаждении асинхронного двигателя молсно подцерясивать максимальное значение полезного момента М и полезной мощности Р двигателя, что имеет щирокое практическое применение в приводах различных систем.

5

ристики для эффективной работы, преимущественно,асинхронных

двигателей на малых оборотах ротора и ч астых пусках , что позволяет использовать асинхронный двигатель на пусковых режимах в течении длительного времени.

Полезную модель предполагается использовать в конструкции приводов стендов и тренажеров.

Автор - заявитель: лйа -1А.. В. Елисеев

Claims (4)

1. Электрическая машина, заполненная жидкостью, содержащая статор с обмоткой, с отверстиями на его торцевой поверхности, ротор, напорный насос, теплообменник, выполненный в виде герметичной камеры, с размещенным в ней корпусом статора, отличающаяся тем, что в качестве жидкости, заполняющей машину, применена диэлектрическая жидкость, например, масло, а теплообменник дополнительно снабжен замкнутым с напорным насосом трубопроводом, с циркулирующим в нем хладагентом, размещенным между корпусом статора и камерой, при этом отверстия выполнены по всей поверхности корпуса статора.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что часть трубопровода с напорным насосом и радиатором расположена за пределами герметичной камеры.

3. Электрическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что часть трубопровода, расположенная в герметичной камере, выполнена в виде змеевика.

4. Электрическая машина, по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что циркуляция хладагента от радиатора направлена в верхнюю часть герметичной камеры.