RU2309512C1 - Method for cooling an electric machine and an electric machine - Google Patents

Method for cooling an electric machine and an electric machine Download PDF

Info

Publication number
RU2309512C1
RU2309512C1 RU2006114911/09A RU2006114911A RU2309512C1 RU 2309512 C1 RU2309512 C1 RU 2309512C1 RU 2006114911/09 A RU2006114911/09 A RU 2006114911/09A RU 2006114911 A RU2006114911 A RU 2006114911A RU 2309512 C1 RU2309512 C1 RU 2309512C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
rotor
coolers
channels
air
Prior art date
Application number
RU2006114911/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ибрагим Ахмедович Кади-Оглы (RU)
Ибрагим Ахмедович Кади-Оглы
Владимир Иванович Шаров (RU)
Владимир Иванович Шаров
Тать на Николаевна Карташова (RU)
Татьяна Николаевна Карташова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины")
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 "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") filed Critical Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины")
Priority to RU2006114911/09A priority Critical patent/RU2309512C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309512C1 publication Critical patent/RU2309512C1/en

Links

Landscapes

  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering and electric mechanical engineering, namely - systems for cooling electric machines, primarily turbo-generators, with closed ventilation cycle.
SUBSTANCE: in accordance to the invention, electric machine includes body (1), comprising coolers (5), (6) of stator (2) and rotor (4), stator (2), having radial channels (11) in end zones of core, rotor (4), installed in stator (2) with air gap and having ventilation channels (13) with inputs and outputs on different rotation radiuses, ventilators (7), positioned on both sides of rotor barrel, and chambers (8), (9), one of which, chamber (8) for collecting cold air, is positioned between coolers (5) of stator and external surface of stator core (2), and another one, chamber (9) for collecting heated air, is positioned in placement zones of frontal parts of winding (10) of stator (2), outputs of stator coolers (5) and inputs into radial channels (11) of end zones of stator core are connected to chamber (8) for collecting cold air, and outputs of radial channels (11) of end zones, inputs of rotor coolers (6), inputs into ventilators (7) and outputs of rotor channels are connected to chamber (9) for collecting heated air, while outputs of coolers (6) of rotor (4) are connected to inputs of rotor channels, and high pressure zone (14) of ventilators (7) is connected to stator coolers inputs. In accordance to the invention, press plates have channels (12), inputs of which are connected to chamber (8) for collecting cold air, and outputs are connected to chamber (9) for collecting hot air, and main zone of stator core has water cooling system in form of coolers, positioned between packets (3) of stator core. Method for cooling the electric machine characterized above is realized as follows. Cooling air from stator coolers through the chamber for collecting cold air of stator, set up between stator coolers and external surface of stator core, and from rotor coolers, is directed by means of forcing elements, namely ventilators, positioned on both sides of rotor barrels, and rotor channels, along various routes into channels of rotor and stator core, and the air heated up in these channels is directed into chamber for collecting heated air, set up in zones of placement of frontal parts of stator winding, to inputs of rotor coolers and to inputs of ventilators and further - to stator coolers, where one route is set up from stator coolers, from outputs of which cooling air is directed from external surface of stator core into radial channels of end zone of stator core, another route is set up from rotor coolers, from outputs of which cooling air is directed into rotor channels. One more route, in accordance to the invention, is set up starting at rotor coolers, from outputs of which cooling air is directed into channels of press plates of stator core, while cooling of stator winding and main stator core is performed by water, circulating in pipes of coolers, which are positioned between main stator core packets.
EFFECT: increased cooling efficiency of stator winding and core, reduced material consumption of high power electric machines.
2 cl, 1 dwg

Description

Заявляемая группа изобретений относится к электромашиностроению, а именно к системам охлаждения электрических машин, преимущественно турбогенераторов, с замкнутым циклом вентиляции.The claimed group of inventions relates to electrical engineering, and in particular to cooling systems of electrical machines, mainly turbogenerators, with a closed ventilation cycle.

Известна система охлаждения электрической машины, описанная в статье "Серия турбогенераторов с полным водяным охлаждением", авторы И.А.Кади-Оглы, Ю.Ф.Антонов, В.Б.Брагин и др. (Сборник "Электросила" №39, 2000 г.). При такой системе охлаждения обмотки статора, ротора и активная сталь сердечника статора охлаждаются непосредственно водой. Водяное охлаждение обмоток статора и ротора осуществляется при помощи полых медных проводников, по которым циркулирует дистиллят, а водяное охлаждение сердечника статора осуществляется с помощью плоских силуминовых охладителей, расположенных между пакетами сердечника статора.The known cooling system of an electric machine, described in the article "A series of turbogenerators with full water cooling," by I.A. Kadi-Ogly, Yu.F. Antonov, VB Bragin and others (Collection "Electrosila" No. 39, 2000 g.). With such a cooling system, the stator, rotor windings and active steel of the stator core are cooled directly with water. Water cooling of the stator and rotor windings is carried out using hollow copper conductors through which the distillate circulates, and water cooling of the stator core is carried out using flat silumin coolers located between the stator core packages.

Такая схема является эффективной с точки зрения охлаждения, но требует дорогостоящего оборудования для подготовки, охлаждения и циркуляции дистиллята в обмотках статора и ротора.Such a scheme is effective from the point of view of cooling, but requires expensive equipment for the preparation, cooling and circulation of distillate in the stator and rotor windings.

Известна электрическая машина с комбинированным охлаждением (Патент РФ №2226027, Н02К 9/16, Н02К 9/06, опубл. 20.03.2004 г.), в которой сердечник по всей длине, включая торцевые зоны, снабжен собственной водяной системой охлаждения в виде плоских охладительных элементов, расположенных между пакетами сердечника, а воздушное охлаждение обмотки ротора и лобовых частей обмотки статора выполнено по вытяжной схеме, в которой в качестве напорных элементов используют два вентилятора, размещенные с обеих сторон бочки ротора, и вентиляционные каналы ротора, входы и выходы которых расположены на разных радиусах вращения ротора. В данной электрической машине зона подачи охлаждающего воздуха после охладителей организована в зону расположения лобовых частей обмотки статора и в вентиляционные каналы ротора, а зона отвода подогретого воздуха из лобовых частей обмотки статора и воздушного зазора между статором и ротором совмещена с вытяжной зоной вентилятора.A known electric machine with combined cooling (RF Patent No. 2226027, Н02К 9/16, Н02К 9/06, published March 20, 2004), in which the core along its entire length, including end zones, is equipped with its own water cooling system in the form of flat cooling elements located between the core packages, and the air cooling of the rotor winding and the frontal parts of the stator winding is made according to an exhaust circuit, in which two fans located on both sides of the rotor barrel and rotor ventilation ducts are used as pressure elements s and outputs of which are located at different radii of rotation of the rotor. In this electric machine, the cooling air supply zone after the coolers is organized in the area of the frontal parts of the stator winding and in the ventilation ducts of the rotor, and the area for removing heated air from the frontal parts of the stator winding and the air gap between the stator and rotor is combined with the exhaust zone of the fan.

Воздушное охлаждение при такой системе осуществляется следующим образом.Air cooling with such a system is as follows.

Охлаждающий воздух посредством вентиляторов подают на охладители. Из камеры после охладителей охлаждающий воздух направляют двумя путями на охлаждение лобовых частей обмотки статора и в каналы ротора.The cooling air through the fans is fed to the coolers. From the chamber after the coolers, the cooling air is sent in two ways to cool the frontal parts of the stator winding and into the rotor channels.

Первый поток охлаждающего воздуха направляют в зону расположения лобовых частей обмотки статора.The first flow of cooling air is directed to the area of the frontal parts of the stator winding.

Второй поток охлаждающего воздуха подают в вентиляционные каналы ротора, после прохождения которых он поступает в воздушный зазор между статором и ротором.A second stream of cooling air is fed into the ventilation ducts of the rotor, after which it enters the air gap between the stator and the rotor.

Из воздушного зазора между статором и ротором и лобовых частей обмотки статора подогретый воздух поступает к вытяжной зоне вентилятора и направляется на охладители.From the air gap between the stator and the rotor and the frontal parts of the stator winding, the heated air enters the exhaust zone of the fan and is directed to the coolers.

Недостатком предложенной системы охлаждения является последовательное включение вентилятора в схему охлаждения самовентилируемого ротора с радиальными каналами, входы и выходы которых расположены на различных радиусах вращения. Для охлаждения самовентилируемого ротора не требуется вентилятор. Последовательное включение вентилятора в схему охлаждения ротора приводит к увеличению вентиляционных потерь и снижению к.п.д. электрической машины.The disadvantage of the proposed cooling system is the sequential inclusion of a fan in the cooling circuit of a self-ventilated rotor with radial channels, the inputs and outputs of which are located at different radii of rotation. A fan is not required to cool a self-venting rotor. The successive inclusion of a fan in the rotor cooling circuit leads to an increase in ventilation losses and a decrease in efficiency electric car.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ газового охлаждения электрической машины и электрическая машина, описанный в изобретении по патенту РФ 2258295 (Патент РФ №2258295, Н02К 9/06, Н02К 9/16, Н02К 9/18, опубл. 10.08.2005 г. Бюл. №22).The closest in technical essence to the claimed invention is a method of gas cooling of an electric machine and an electric machine described in the invention according to the patent of the Russian Federation 2258295 (RF Patent No. 2258295, Н02К 9/06, Н02К 9/16, Н02К 9/18, publ. 10.08. 2005 Bull. No. 22).

В известном способе охлаждения электрической машины с замкнутым циклом вытяжной вентиляции охлаждающий газ от охладителей статора и ротора направляют посредством вентиляторов, размещенных с обеих сторон бочки ротора, и каналов ротора с входами и выходами, расположенными на разных радиусах вращения ротора, тремя параллельными путями в каналы ротора и каналы сердечника статора, а подогретый в этих каналах газ направляют на охладители статора и ротора через камеру сбора подогретого газа, организованную в зонах расположения лобовых частей обмотки статора.In the known method of cooling an electric machine with a closed exhaust ventilation cycle, the cooling gas from the stator and rotor coolers is directed through fans located on both sides of the rotor barrel and rotor channels with inputs and outputs located at different radii of rotation of the rotor, in three parallel ways into the rotor channels and channels of the stator core, and the gas heated in these channels is directed to the stator and rotor coolers through the heated gas collection chamber, organized in the areas of the frontal part stator winding.

Первый путь охлаждающего газа организуют от охладителей статора через камеру сбора холодного газа, размещенную между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора, к входам в каналы основной зоны сердечника статора, из которых подогретый газ собирают посредством газосборных воздуховодов с внешней стороны сердечника статора и подают в камеру сбора подогретого газа, организованную в зонах расположения лобовых частей обмотки статора.The first path of the cooling gas is arranged from the stator coolers through the cold gas collection chamber located between the stator coolers and the outer surface of the stator core, to the entrances to the channels of the main zone of the stator core, from which heated gas is collected through gas collection ducts from the outside of the stator core and fed into the chamber collection of heated gas, organized in the areas of the frontal parts of the stator winding.

Второй путь газа организуют также от охладителей статора через камеру сбора холодного газа статора. При этом охлаждающий газ подают на входы в радиальные каналы торцевой зоны сердечника статора, из которых подогретый газ направляют непосредственно в камеру сбора подогретого газа.The second gas path is also arranged from the stator coolers through the stator cold gas collection chamber. In this case, cooling gas is supplied to the inlets into the radial channels of the end zone of the stator core, from which the heated gas is sent directly to the heated gas collection chamber.

Третий путь газа организуют от охладителей ротора, с выходов которых охлаждающий газ направляют в каналы ротора, а подогретый в каналах ротора газ через воздушный зазор между ротором и статором также подают в камеру сбора подогретого газа.The third gas path is arranged from rotor coolers, from the outlets of which cooling gas is sent to the rotor channels, and the gas heated in the rotor channels through the air gap between the rotor and the stator is also fed to the heated gas collection chamber.

Из камеры сбора подогретого газа часть газа направляют на охладители ротора, а другую его часть - к вентиляторам и далее к охладителям статора.From the heated gas collection chamber, part of the gas is directed to rotor coolers, and its other part to the fans and further to the stator coolers.

Электрическая машина, позволяющая осуществить указанный способ охлаждения, включает корпус с размещенными в нем охладителями статора и ротора, статор, имеющий каналы, вход и выход из которых организован со стороны наружной поверхности сердечника, и радиальные каналы в торцевых зонах, ротор, установленный в статоре с воздушным зазором, и имеющий каналы с входами и выходами на разных радиусах вращения ротора, вентиляторы, размещенные с обеих сторон бочки ротора, и камеры, первая из которых размещена между охладителями и наружной поверхностью статора, а вторая - в зонах расположения лобовых частей обмотки статора. Выходы охладителей статора объединены с первой камерой, в которой на наружной поверхности сердечника статора расположены входы в каналы основного сердечника статора и радиальные каналы торцевых зон, при этом выходы из этих каналов, входы охладителей ротора и вентиляторов соединены со второй камерой. Выходы охладителей ротора соединены с входами в каналы ротора, выходы из которых через воздушный зазор между статором и ротором сообщаются со второй камерой. Зона повышенного давления вентиляторов соединена с входами охладителей статора.An electric machine that allows this cooling method to be implemented includes a housing with stator and rotor coolers located in it, a stator having channels, the input and output of which are organized on the outer surface of the core, and radial channels in the end zones, the rotor installed in the stator with air gap, and having channels with inputs and outputs at different radii of rotation of the rotor, fans located on both sides of the barrel of the rotor, and chambers, the first of which is placed between the coolers and the outer surface new stator, and the second in the areas of the frontal parts of the stator winding. The outputs of the stator coolers are combined with the first chamber, in which on the outer surface of the stator core there are entrances to the channels of the main stator core and radial channels of the end zones, while the exits from these channels, the inputs of the rotor coolers and fans are connected to the second chamber. The outputs of the rotor coolers are connected to the entrances to the rotor channels, the exits from which communicate with the second chamber through the air gap between the stator and the rotor. The high pressure zone of the fans is connected to the inputs of the stator coolers.

В известном способе охлаждения электрической машины охлаждение обмотки статора осуществляется косвенно при помощи газа, циркулирующего в каналах, размещенных между пакетами сердечника статора. Для турбогенераторов большой мощности полное воздушное охлаждение становится неэффективным.In the known method of cooling an electric machine, the stator winding is cooled indirectly by gas circulating in the channels located between the stator core packets. For high power turbo generators, complete air cooling becomes ineffective.

Задачей, решаемой заявляемой группой изобретений, является повышение эффективности охлаждения обмотки и сердечника статора и снижение материалоемкости электрических машин большой мощности.The problem solved by the claimed group of inventions is to increase the cooling efficiency of the stator winding and core and reduce the material consumption of high-power electric machines.

Указанная задача решается за счет того, что в заявляемом способе охлаждения электрической машины основной сердечник статора снабжен собственной водяной системой охлаждения в виде плоских охладителей, а воздушное охлаждение торцевых зон, нажимных плит сердечника статора, лобовых частей обмотки статора и ротора осуществляется по вытяжной схеме вентиляции, при которой охлаждающий воздух от охладителей статора через камеру сбора холодного воздуха, организованную между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора, и от охладителей ротора направляют посредством вентиляторов, размещенных с обеих сторон бочки ротора, и каналов ротора с входами и выходами, расположенными на разных радиусах вращения ротора, разными путями в каналы ротора, радиальные каналы торцевых зон и в каналы нажимных плит сердечника статора, а подогретый в этих каналах газ направляют на охладители статора и ротора через камеру сбора подогретого газа, организованную в зонах расположения лобовых частей обмотки статора.This problem is solved due to the fact that in the claimed method of cooling an electric machine, the main stator core is equipped with its own water cooling system in the form of flat coolers, and air cooling of the end zones, the pressure plates of the stator core, the frontal parts of the stator winding and rotor is carried out according to an exhaust ventilation circuit, in which cooling air from the stator coolers through the cold air collection chamber, organized between the stator coolers and the outer surface of the stator core, and about tons of rotor coolers are directed through fans located on both sides of the rotor barrel, and rotor channels with inputs and outputs located at different radii of rotation of the rotor, in different ways to the rotor channels, radial channels of the end zones and to the channels of the pressure plates of the stator core, and heated in In these channels, the gas is directed to the coolers of the stator and rotor through the heated gas collection chamber, which is organized in the areas where the frontal parts of the stator winding are located.

Один путь охлаждающего воздуха организуют от охладителей статора через камеру сбора холодного воздуха, размещенную между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора, к входам в радиальные каналы торцевых зон сердечника статора, из которых подогретый воздух подают в камеру сбора подогретого воздуха, организованную в зонах расположения лобовых частей обмотки статора.One way of cooling air is arranged from the stator coolers through the cold air collection chamber located between the stator coolers and the outer surface of the stator core, to the entrances to the radial channels of the end zones of the stator core, from which heated air is supplied to the heated air collection chamber, organized in the frontal zones parts of the stator winding.

Другой путь охлаждающего воздуха организуют от охладителей ротора, с выходов которых охлаждающий воздух направляют в каналы ротора, а подогретый в каналах ротора воздух через воздушный зазор между ротором и статором подают также в камеру сбора подогретого воздуха.Another way of cooling air is provided from rotor coolers, from the outlets of which cooling air is sent to the rotor channels, and the air heated in the rotor channels through the air gap between the rotor and the stator is also fed to the heated air collection chamber.

Еще один путь охлаждающего воздуха организуют от охладителей статора через камеру сбора холодного воздуха в каналы нажимных плит сердечника статора, из которых подогретый воздух направляют непосредственно в камеру сбора подогретого воздуха.Another way of cooling air is arranged from the stator coolers through the cold air collection chamber to the channels of the pressure plates of the stator core, from which the heated air is sent directly to the heated air collection chamber.

Из камеры сбора подогретого воздуха часть воздуха направляют на входы охладителей ротора, а другую его часть - на входы вентиляторов и далее на входы охладителей статора.From the collection chamber of the heated air, part of the air is directed to the entrances of the rotor coolers, and the other part to the fan inlets and then to the stator cooler inputs.

Косвенное водяное охлаждение обмотки и сердечника статора осуществлено при помощи плоских силуминовых охладителей, которые расположены между пакетами основного сердечника статора.Indirect water cooling of the stator winding and core is carried out using flat silumin coolers, which are located between the packages of the main stator core.

Новым в заявляемом способе является:New in the claimed method is:

- подача охлаждающего воздуха от охладителей статора через камеру сбора холодного воздуха, размещенную между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора, в каналы нажимных плит сердечника статора, из которых подогретый воздух направляют непосредственно в камеру сбора подогретого воздуха,- supply of cooling air from the stator coolers through the cold air collection chamber located between the stator coolers and the outer surface of the stator core, into the channels of the pressure plates of the stator core, from which the heated air is sent directly to the heated air collection chamber,

- охлаждение обмотки и сердечника статора (за исключением торцевых зон и нажимных плит) при помощи воды, циркулирующей в трубках плоских охладителей, размещенных между пакетами основного сердечника статора.- cooling of the stator winding and core (with the exception of end zones and pressure plates) using water circulating in the tubes of flat coolers placed between the packages of the main stator core.

Электрическая машина, позволяющая осуществить указанный способ охлаждения, включает:An electric machine that allows the implementation of this cooling method includes:

- корпус,- housing

- охладители статора и ротора,- stator and rotor coolers,

- статор, имеющий в торцевых зонах сердечника радиальные каналы,- a stator having radial channels in the end zones of the core,

- нажимные плиты сердечника статора, имеющие каналы для прохода охлаждающего воздуха,- pressure plates of the stator core having channels for the passage of cooling air,

- основной сердечник статора, снабженный собственной водяной системой охлаждения в виде плоских охладителей, расположенных между пакетами сердечника статора,- the main stator core, equipped with its own water cooling system in the form of flat coolers located between the packages of the stator core,

- ротор, установленный в статоре с воздушным зазором и имеющий каналы с входами и выходами на разных радиусах вращения ротора,- a rotor mounted in a stator with an air gap and having channels with inputs and outputs at different radii of rotation of the rotor,

- центробежные вентиляторы, размещенные с обеих сторон бочки ротора,- centrifugal fans placed on both sides of the rotor barrel,

- камеру сбора холодного воздуха, размещенную между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора,a cold air collection chamber located between the stator coolers and the outer surface of the stator core,

- камеру сбора подогретого воздуха, размещенную в зонах расположения лобовых частей обмотки статора.- a chamber for collecting heated air, located in the areas of the frontal parts of the stator winding.

Выходы охладителей статора, входы в радиальные каналы торцевых зон сердечника статора, входы в каналы нажимных плит сообщаются с камерой сбора холодного воздуха.The outputs of the stator coolers, the entrances to the radial channels of the end zones of the stator core, the entrances to the channels of the pressure plates communicate with the cold air collection chamber.

Выходы из радиальных каналов торцевых зон и каналов нажимных плит сердечника статора сообщаются с камерой сбора подогретого воздуха.The outputs from the radial channels of the end zones and the channels of the pressure plates of the stator core communicate with the heated air collection chamber.

Выходы охладителей ротора сообщаются с входами в каналы ротора, выходы из которых через воздушный зазор между статором и ротором сообщаются с камерой сбора подогретого воздуха.The outputs of the rotor coolers communicate with the entrances to the rotor channels, the exits from which through the air gap between the stator and the rotor communicate with the heated air collection chamber.

Камера сбора подогретого воздуха соединена непосредственно с входами охладителей ротора и входами в вентиляторы, а с входами охладителей статора она сообщается через зону высокого давления вентиляторов.The heated air collection chamber is connected directly to the rotor cooler inlets and the fan inlets, and it communicates with the stator cooler inlets through the high pressure zone of the fans.

Новым в заявляемом устройстве является:New in the claimed device is:

- организация охлаждения нажимных плит при помощи каналов для прохода воздуха;- organization of cooling of pressure plates using channels for air passage;

- объединение входов в каналы нажимных плит сердечника статора с камерой сбора холодного воздуха;- combining the entrances to the channels of the pressure plates of the stator core with the cold air collection chamber;

- соединение камеры сбора подогретого воздуха с выходами из каналов нажимных плит сердечника статора;- connection of the heated air collection chamber to the exits from the channels of the pressure plates of the stator core;

- размещение между пакетами основного сердечника статора плоских водяных охладителей.- placement between the packages of the main stator core of flat water coolers.

Признак "размещение между пакетами основного сердечника статора плоских водяных охладителей" известен из патента РФ №2226027 и из статьи "Серия турбогенераторов с полным водяным охлаждением", опубликованной в сборнике "Электросила" №39, но в заявляемой электрической машине плоские силуминовые охладители размещены только между пакетами основного сердечника статора, а торцевые зоны и нажимные плиты сердечника статора охлаждаются воздухом.The sign "placement between the packages of the main stator core of flat water coolers" is known from RF patent No. 2226027 and from the article "Series of turbo-generators with full water cooling" published in the collection "Electrosila" No. 39, but in the inventive electric machine flat silumin coolers are placed only between packages of the main stator core, and the end zones and pressure plates of the stator core are cooled by air.

Решить задачу, поставленную в предлагаемом изобретении, возможно только при использовании всех перечисленных в формуле признаков в совокупности.To solve the problem posed in the present invention, it is possible only when using all of the features listed in the formula together.

Способ охлаждения электрической машины и электрическая машина, в которой основной сердечник статора снабжен водяной системой охлаждения, а воздушное охлаждение ротора, лобовых частей обмотки статора, торцевых зон и нажимных плит сердечника статора осуществляется охлаждающим воздухом по замкнутому циклу вытяжной вентиляции, под действием давления, развиваемого каналами ротора, и центробежными вентиляторами, не выявлен в существующем уровне техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "изобретательский уровень".The method of cooling an electric machine and an electric machine in which the main stator core is equipped with a water cooling system, and the air cooling of the rotor, the frontal parts of the stator winding, end zones and pressure plates of the stator core is carried out by cooling air through a closed exhaust ventilation cycle, under the action of the pressure developed by the channels rotor, and centrifugal fans, not identified in the existing level of technology, which allows us to conclude that the claimed technical solution to the condition atentosposobnosti "inventive step".

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена электрическая машина, в которой использовано такое комбинированное охлаждение.The proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows an electric machine in which such combined cooling is used.

Электрическая машина включает корпус 1, размещенные в нем статор 2, имеющий сердечник с пакетами 3, ротор 4, установленный в статоре 2 с воздушным зазором, охладители 5 статора 2, охладители 6 ротора 4, вентиляторы 7 и камеры 8 и 9.The electric machine includes a housing 1, a stator 2 placed therein, having a core with packets 3, a rotor 4 mounted in the stator 2 with an air gap, coolers 5 of the stator 2, coolers 6 of the rotor 4, fans 7 and chambers 8 and 9.

Камера 8 - камера сбора холодного воздуха - размещена между охладителями 5 статора 2 и наружной поверхностью сердечника статора 2, а камера 9 - камера сбора подогретого воздуха - в зонах расположения лобовых частей обмотки 10 статора 2.Chamber 8 — a chamber for collecting cold air — is located between the coolers 5 of the stator 2 and the outer surface of the core of the stator 2, and chamber 9 is a chamber for collecting the heated air in the areas of the frontal parts of the winding 10 of the stator 2.

Сердечник статора 2 имеет в торцевых зонах радиальные каналы 11, а нажимные плиты сердечника статора 2 имеют каналы 12 для прохода охлаждающего воздуха.The stator core 2 has radial channels 11 in the end zones, and the pressure plates of the stator core 2 have channels 12 for the passage of cooling air.

Ротор 4 имеет вентиляционные каналы 13 с входами и выходами на разных радиусах вращения бочки ротора 4.The rotor 4 has ventilation channels 13 with inputs and outputs at different radii of rotation of the barrel of the rotor 4.

Выходы охладителей 5 статора 2 сообщаются с камерой 8, в которой расположены входы в радиальные каналы 11 торцевых зон и в каналы 12 нажимных плит статора 2.The outputs of the coolers 5 of the stator 2 are in communication with the chamber 8, in which the entrances to the radial channels 11 of the end zones and to the channels 12 of the pressure plates of the stator 2 are located.

Выходы из радиальных каналов 11 торцевых зон и каналов 12 нажимных плит сообщаются непосредственно с камерой 9, расположенной в зоне расположения лобовых частей обмотки 10 статора 2.The outputs from the radial channels 11 of the end zones and the channels 12 of the pressure plates communicate directly with the camera 9, located in the area of the frontal parts of the winding 10 of the stator 2.

Выходы охладителей 6 ротора 4 через пространство, расположенное между корпусом 1 и зоной высокого давления 14 вентиляторов 7, сообщаются с входами в вентиляционные каналы 13 ротора 4, выходы из вентиляционных каналов 13 ротора 4 через воздушный зазор между статором 2 и ротором 4 сообщаются с камерой 9.The outputs of the coolers 6 of the rotor 4 through the space located between the housing 1 and the high pressure zone 14 of the fans 7 are connected with the inputs to the ventilation channels 13 of the rotor 4, the outputs from the ventilation channels 13 of the rotor 4 through the air gap between the stator 2 and the rotor 4 communicate with the camera 9 .

Камера 9 сообщается с входами охладителей 6 ротора 4 и входами в центробежные вентиляторы 7.The chamber 9 communicates with the inputs of the coolers 6 of the rotor 4 and the inputs of the centrifugal fans 7.

Сердечник статора 2 имеет собственную водяную систему охлаждения в виде плоских охладителей, расположенных между пакетами 3 сердечника статора 2 и выполненных в виде сегментов с залитыми в них змеевиками из нержавеющей стальной трубки для циркуляции воды.The stator core 2 has its own water cooling system in the form of flat coolers located between the packages 3 of the stator core 2 and made in the form of segments with coils filled in them from a stainless steel tube for water circulation.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

Первый поток охлаждающего воздуха с выходов охладителей 5 статора 2 через камеру 8 направляют в каналы 12 нажимных плит сердечника статора 2.The first flow of cooling air from the outputs of the coolers 5 of the stator 2 through the chamber 8 is sent to the channels 12 of the pressure plates of the core of the stator 2.

Второй поток охлаждающего воздуха с выходов охладителей 5 статора 2 через камеру 8 подают в радиальные каналы 11 торцевой зоны сердечника статора 2.The second flow of cooling air from the outputs of the coolers 5 of the stator 2 through the chamber 8 is fed into the radial channels 11 of the end zone of the core of the stator 2.

Подогретый воздух из радиальных каналов 11 торцевых зон и каналов 12 нажимных плит сердечника статора 2 направляют в камеру 9.Heated air from the radial channels 11 of the end zones and channels 12 of the pressure plates of the core of the stator 2 is sent to the chamber 9.

Третий поток охлаждающего воздуха с выходов охладителей 6 ротора 4 подают в вентиляционные каналы 13 ротора 4, а из вентиляционных каналов 13 через воздушный зазор между статором 2 и ротором 4 подогретый воздух поступает в камеру 9.The third flow of cooling air from the outputs of the coolers 6 of the rotor 4 is fed into the ventilation channels 13 of the rotor 4, and from the ventilation channels 13 through the air gap between the stator 2 and the rotor 4, the heated air enters the chamber 9.

Из камеры 9 подогретый воздух направляется на входы охладителей 6 ротора 4 и на входы вентиляторов 7. Через зоны высокого давления 14 вентиляторов 7 подогретый воздух подают на входы охладителей 5 статора 2.From the chamber 9, the heated air is directed to the inputs of the coolers 6 of the rotor 4 and to the inputs of the fans 7. Through the high pressure zones 14 of the fans 7, the heated air is supplied to the inputs of the coolers 5 of the stator 2.

Охлаждающая вода циркулирует по змеевикам из нержавеющей стальной трубки, которые размещены в охладителях между пакетами 3 сердечника статора 2.Cooling water circulates through the coils of the stainless steel tube, which are located in the coolers between the packages 3 of the core of the stator 2.

Указанное техническое решение осуществляется промышленным способом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой группы изобретений условию патентоспособности "промышленная применимость".The specified technical solution is carried out industrially, which allows us to conclude that the claimed group of inventions meets the patentability condition "industrial applicability".

Claims (2)

1. Способ охлаждения электрической машины, при котором охлаждающий воздух от охладителей статора через камеру сбора холодного воздуха статора, организованную между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора, и от охладителей ротора направляют посредством напорных элементов, а именно вентиляторов, размещенных с обеих сторон бочки ротора, и каналов ротора разными путями в каналы ротора и сердечника статора, а подогретый в этих каналах воздух направляют через камеру сбора подогретого воздуха, организованную в зонах расположения лобовых частей обмотки статора, на входы охладителей ротора и на входы вентиляторов и далее - на охладители статора, при этом один путь организуют от охладителей статора, с выходов которых охлаждающий воздух направляют со стороны наружной поверхности сердечника статора в радиальные каналы торцевой зоны сердечника статора, другой путь организуют от охладителей ротора, с выходов которых охлаждающий воздух направляют в каналы ротора, отличающийся тем, что еще один путь организуют от охладителей статора, с выходов которых охлаждающий воздух направляют в каналы нажимных плит сердечника статора, при этом охлаждение обмотки статора и основного сердечника статора осуществляют водой, циркулирующей в трубках охладителей, которые располагают между пакетами основного сердечника статора.1. The method of cooling an electric machine, in which cooling air from the stator coolers through the stator cold air collection chamber, organized between the stator coolers and the outer surface of the stator core, and from the rotor coolers is directed by pressure elements, namely fans, located on both sides of the rotor barrel and the rotor channels in different ways to the channels of the rotor and the stator core, and the air heated in these channels is directed through the heated air collection chamber, organized in zones p the positioning of the frontal parts of the stator winding, to the rotor cooler inputs and to the fan inputs, and then to the stator coolers, while one way is organized from the stator coolers, from the outputs of which cooling air is directed from the outer surface of the stator core to the radial channels of the end zone of the stator core, another way is organized from rotor coolers, from the outputs of which cooling air is directed into the rotor channels, characterized in that another way is organized from stator coolers, from whose outputs the cooler ayuschy air is directed into the channels of push plates of the stator core, the cooling of the stator winding and the stator core of the core is carried out with water circulating in the cooler tubes which are disposed between the main stator core packets. 2. Электрическая машина, включающая корпус, размещенные в нем охладители статора и ротора, статор, имеющий в торцевых зонах сердечника радиальные каналы, ротор, установленный в статоре с воздушным зазором и имеющий каналы с входами и выходами на разных радиусах вращения, вентиляторы, размещенные с обеих сторон бочки ротора, и камеры, одна из которых, камера сбора холодного воздуха, размещена между охладителями статора и наружной поверхностью сердечника статора, а другая, камера сбора подогретого воздуха, - в зонах расположения лобовых частей обмотки статора, выходы охладителей статора и входы в радиальные каналы торцевых зон сердечника статора сообщаются с камерой сбора холодного воздуха, а выходы из радиальных каналов торцевых зон, входы охладителей ротора, входы в вентиляторы и выходы из каналов ротора сообщаются с камерой сбора подогретого воздуха, при этом выходы охладителей ротора сообщаются с входами в каналы ротора, а зона высокого давления вентиляторов сообщается с входами охладителей статора, отличающаяся тем, что нажимные плиты имеют каналы, входы в которые сообщаются с камерой сбора холодного воздуха, а выходы из которых сообщаются с камерой сбора подогретого воздуха, а основная зона сердечника статора имеет водяную систему охлаждения в виде охладителей, расположенных между пакетами сердечника статора.2. An electric machine, including a housing, stator and rotor coolers located in it, a stator having radial channels in the end zones of the core, a rotor installed in the stator with an air gap and having channels with inputs and outputs at different radii of rotation, fans placed with both sides of the rotor barrel and the chamber, one of which, the cold air collection chamber, is located between the stator coolers and the outer surface of the stator core, and the other, the heated air collection chamber, is located in the areas of the frontal part stator windings, the outputs of the stator coolers and the entrances to the radial channels of the end zones of the stator core communicate with the cold air collection chamber, and the exits from the radial channels of the end zones, the rotor cooler inputs, the fan inlets and the rotor channel outlets communicate with the heated air collection chamber, the outputs of the rotor coolers communicate with the entrances to the rotor channels, and the high-pressure zone of the fans communicates with the inputs of the stator coolers, characterized in that the pressure plates have channels, the inputs of which are connected ayutsya collection chamber with cold air, and the outputs of which are communicated with a collection chamber pre-heated air, and the main area of the stator core has a water cooling system in the form of coolers disposed between the stator core packets.
RU2006114911/09A 2006-05-02 2006-05-02 Method for cooling an electric machine and an electric machine RU2309512C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114911/09A RU2309512C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Method for cooling an electric machine and an electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114911/09A RU2309512C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Method for cooling an electric machine and an electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2309512C1 true RU2309512C1 (en) 2007-10-27

Family

ID=38955888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006114911/09A RU2309512C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Method for cooling an electric machine and an electric machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309512C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524160C1 (en) * 2013-03-12 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") Method for gas cooling of electrical machine, and electrical machine
RU2725180C1 (en) * 2016-09-20 2020-06-30 Бейджинг Цзяотун Юниверсити Closed ventilation and cooling of cellular type device
RU200304U1 (en) * 2020-05-12 2020-10-16 Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") ELECTRIC MACHINE STATOR
RU2798052C1 (en) * 2019-08-30 2023-06-14 Дунфан Электрик Машинери Ко., Лтд. Device for reducing temperature difference in the circumference between winding and iron core of electric machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАДИ-ОГЛЫ И.А., АНТОНОВ Ю.Ф., БРАТИН В.Б. и др. Серия турбогенераторов с полным водяным охлаждением. Сборник «Электросила», №39, 2000. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524160C1 (en) * 2013-03-12 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") Method for gas cooling of electrical machine, and electrical machine
RU2725180C1 (en) * 2016-09-20 2020-06-30 Бейджинг Цзяотун Юниверсити Closed ventilation and cooling of cellular type device
RU2798052C1 (en) * 2019-08-30 2023-06-14 Дунфан Электрик Машинери Ко., Лтд. Device for reducing temperature difference in the circumference between winding and iron core of electric machine
RU200304U1 (en) * 2020-05-12 2020-10-16 Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") ELECTRIC MACHINE STATOR
RU226201U1 (en) * 2024-01-23 2024-05-24 Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") Electric machine stator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5883448A (en) Gas-cooled electric machine
US9225224B2 (en) Dynamoelectric machine having air/liquid cooling
CA2656986C (en) Process and devices for cooling an electric machine
RU2298276C2 (en) Superconducting synchronous machine with narrowing air gap between rotor and stator, method for its cooling and method for forming of gap
JPS63202242A (en) Electric machine
CN106059121A (en) Stator for motor
CN102598479A (en) Wind power generator having an internal coolant circuit
KR102083362B1 (en) Electric machine
CN103460567A (en) Pole shoe
RU2309512C1 (en) Method for cooling an electric machine and an electric machine
US20120091837A1 (en) Generator cooling arrangement of a wind turbine
EP3264571B1 (en) Electric motor with harmonic energy shunting
KR101276065B1 (en) Cooling system of water jacket style generator
RU2410818C1 (en) Electric machine with system of air cooling
CN110556950B (en) Internal rotor cooling type pulse generator
US4163163A (en) Non-salient pole synchronous electric generator
RU2258295C2 (en) Electrical machine gas cooling method and electrical machine
RU2438224C1 (en) Electrical machine ventilation system
RU2226027C2 (en) Water-and-air cooled electrical machine
RU2524160C1 (en) Method for gas cooling of electrical machine, and electrical machine
RU2231195C1 (en) Cooling system of electric machine
RU2003113260A (en) METHOD OF GAS COOLING OF ELECTRIC MACHINE AND ELECTRIC MACHINE
SU1302383A1 (en) Stator for electric machine
RU2095919C1 (en) Ventilation system for electric motor
RU2437195C1 (en) Electrical machine ventilation system (versions)