RU2410818C1 - Electric machine with system of air cooling - Google Patents
Electric machine with system of air cooling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410818C1 RU2410818C1 RU2009146065/07A RU2009146065A RU2410818C1 RU 2410818 C1 RU2410818 C1 RU 2410818C1 RU 2009146065/07 A RU2009146065/07 A RU 2009146065/07A RU 2009146065 A RU2009146065 A RU 2009146065A RU 2410818 C1 RU2410818 C1 RU 2410818C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling gas
- winding
- electric machine
- stator core
- rotor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к охлаждению электрической машины, которая содержит статор, имеющий обмотку, ротор и воздушный зазор, имеющий, в общем, цилиндрическую конфигурацию.The present invention relates to the cooling of an electric machine, which comprises a stator having a winding, a rotor and an air gap having a generally cylindrical configuration.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Электрические машины требуют охлаждение для того, чтобы отводить тепло, произведенное потерями машины, и для того, чтобы обеспечить температуры в машине, которые не превышают максимальные расчетные температуры, установленные для различных частей машины. Эти потери, по существу, являются потерями в стали сердечника статора, потерями в меди обмотки, потерями в роторе, потерями на трение в воздушном зазоре и потерями в подшипнике. Если максимальная расчетная температура обмотки превышается, то существует опасность повреждения электрической изоляции обмоточных проводов.Electric machines require cooling in order to dissipate the heat generated by the losses of the machine, and in order to ensure temperatures in the machine that do not exceed the maximum design temperatures set for different parts of the machine. These losses are essentially losses in the stator core steel, losses in the winding copper, losses in the rotor, friction losses in the air gap, and losses in the bearing. If the maximum rated temperature of the winding is exceeded, there is a risk of damage to the electrical insulation of the winding wires.
Электрические машины, сконструированные для высокой скорости вращения, нуждаются в более сложной системе охлаждения, чем электрические машины, сконструированные, в большей степени, для обычных скоростей вращения, например менее чем 5000 мин-1, потому, что потери произведены в меньшем объеме машины.Electric machine designed for high speed, require a more complex cooling system than electric machines designed, to a greater extent for the usual rotation speed, such as less than 5000 min -1, so that the losses produced in a smaller volume of the machine.
Отведение с высокой эффективностью из машины количества тепла, произведенного потерями, является важной задачей потому, что отвод тепла требует мощности и поэтому является фактором, снижающим общий кпд электрической машины. Очень сложное охлаждение является значительным вкладом для обеспечения высокого общего кпд электрической машины.Removing the amount of heat generated by the losses from the machine with high efficiency is an important task because heat removal requires power and therefore is a factor that reduces the overall efficiency of the electric machine. Very sophisticated cooling is a significant contribution to ensure the high overall efficiency of an electric machine.
Краткое изложение существа изобретенияSummary of the invention
Согласно изобретению предложена электрическая машина, содержащаяThe invention provides an electric machine comprising
(а) статор, содержащий сердечник статора и обмотку статора, которая включает в себя первую часть обмотки, размещенную в пространства сердечника статора и лобовую часть обмотки в качестве второй части обмотки, причем лобовая часть обмотки размещена вдоль оси спереди первой передней поверхности и напротив второй передней поверхности сердечника статора;(a) a stator comprising a stator core and a stator winding, which includes a first part of the winding located in the space of the stator core and the frontal part of the winding as the second part of the winding, the frontal part of the winding being placed along the axis in front of the first front surface and opposite the second front stator core surface;
(б) корпус, в котором размещен статор;(b) the housing in which the stator is located;
(в) ротор, установленный с возможностью вращения;(c) a rotor mounted rotatably;
(г) воздушный зазор, имеющий, в общем, цилиндрическую конфигурацию;(d) an air gap having a generally cylindrical configuration;
(д) множество распределенных по окружности первых каналов охлаждающего газа, которые расположены между первой и второй передними поверхностями сердечника статора и проходят, в общем, в радиальном направлении между соответственным внешним входом и воздушным зазором;(e) a plurality of first circumferential cooling gas channels distributed around the circumference, which are located between the first and second front surfaces of the stator core and extend generally in the radial direction between the respective external inlet and the air gap;
(е) указанный корпус, содержащий множество первых отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди первой передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять струи охлаждающего газа к лобовой части обмотки для ее принудительного охлаждения;(e) said housing containing a plurality of first holes directed to the frontal part of the winding in front of the first front surface of the stator core to direct the cooling gas jets to the frontal part of the winding for its forced cooling;
(ж) указанный корпус, содержащий множество вторых отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди второй передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять струи охлаждающего газа к лобовой части обмотки для ее принудительного охлаждения;(g) said casing comprising a plurality of second holes directed to the frontal part of the winding in front of the second front surface of the stator core to direct jets of cooling gas to the frontal part of the winding for its forced cooling;
(з) указанный корпус, содержащий множество третьих отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди первой передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять поток охлаждающего газа через лобовую часть обмотки и к участку ротора позади лобовой части обмотки;(h) said casing comprising a plurality of third holes directed to the frontal part of the winding in front of the first front surface of the stator core to direct the flow of cooling gas through the frontal part of the winding and to the rotor section behind the frontal part of the winding;
(и) указанный корпус, содержащий множество четвертых отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди второй передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять поток охлаждающего газа через лобовую часть обмотки и к участку ротора позади лобовой части обмотки;(i) said casing comprising a plurality of fourth openings directed to the front of the winding in front of the second front surface of the stator core to direct the flow of cooling gas through the front of the winding and to the portion of the rotor behind the front of the winding;
(к) и, по меньшей мере, один из:(j) and at least one of:
(к1) нагнетающий вентилятор, обеспечивающий поток охлаждающего газа через электрическую машину, причем нагнетающий вентилятор, находится в соединении по потоку охлаждающего газа с первыми каналами охлаждающего газа, первыми отверстиями, вторыми отверстиями, третьими отверстиями и четвертыми отверстиями;(k1) a blower fan providing a flow of cooling gas through an electric machine, the blower fan being in fluid communication with the first channels of the cooling gas, the first openings, the second openings, the third openings and the fourth openings;
(к2) или всасывающий вентилятор, обеспечивающий поток охлаждающего газа через электрическую машину, причем всасывающий вентилятор, находится в соединении по потоку охлаждающего газа с теми пространствами в электрической машине, которые принимают охлаждающий газ, выходящий из воздушного зазора, первых отверстий, вторых отверстий, третьих отверстий и четвертых отверстий.(k2) or a suction fan providing a flow of cooling gas through an electric machine, the suction fan being connected to the spaces of the cooling gas with those spaces in the electric machine that receive cooling gas leaving the air gap, first openings, second openings, third holes and fourth holes.
Предпочтительные варианты осуществлений изобретения заявлены в зависимых пунктах формулы изобретения с 2 по 24.Preferred embodiments of the invention are claimed in the dependent claims 2 to 24.
Согласно изобретению дополнительно предложен турбокомпрессор и турбогенератор, каждый из которых содержит электрическую машину согласно изобретению.The invention further provides a turbocharger and a turbogenerator, each of which comprises an electric machine according to the invention.
Технический эффект, достигаемый изобретением, заключается в следующем.The technical effect achieved by the invention is as follows.
В частности, интенсивное охлаждение обеспечено для лобовой части обмотки. Аксиально-внешние оконечные участки лобовой части обмотки охлаждаются струями принудительного охлаждения охлаждающего газа, тогда как аксиально-внутренние участки лобовой части обмотки охлаждаются более медленными потоками охлаждающего газа. Это оптимально для распределения источников тепла и для геометрии лобовой части обмотки.In particular, intensive cooling is provided for the frontal part of the winding. The axial-external end sections of the frontal part of the winding are cooled by jets of forced cooling of the cooling gas, while the axial-internal end sections of the frontal part of the winding are cooled by slower flows of cooling gas. This is optimal for the distribution of heat sources and for the geometry of the frontal part of the winding.
Конструкция охлаждения, обеспеченная изобретением, имеет относительно низкое потребление мощности по сравнению с обычными конструкциями охлаждения.The cooling structure provided by the invention has a relatively low power consumption compared to conventional cooling structures.
Конструкция охлаждения, обеспеченная изобретением, в частности, пригодна для электрических машин с высокими скоростями вращения по сравнению со многими обычными электрическими машинами, которые работают со скоростью вращения ниже чем 5000 мин-1.The cooling structure provided by the invention is particularly suitable for electric machines with high rotational speeds compared to many conventional electric machines that operate at a rotational speed lower than 5000 min -1 .
В предпочтительном варианте осуществления, система охлаждения включает в себя жидкостное охлаждение для внешней окружности сердечника статора и объединяет жидкостное охлаждение с охлаждением, как описано здесь, таким образом, что каналы жидкостного охлаждения не пересекаются с путями потока газового охлаждения.In a preferred embodiment, the cooling system includes liquid cooling for the outer circumference of the stator core and combines liquid cooling with cooling, as described herein, so that the liquid cooling channels do not intersect with the gas cooling flow paths.
Электрическая машина согласно изобретению, несмотря на свою очень сложную систему охлаждения, не предполагает значительных сложностей или высоких затрат на изготовление.The electric machine according to the invention, despite its very complex cooling system, does not imply significant difficulties or high manufacturing costs.
Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылкой на сопроводительный чертеж, на котором показаны продольное сечение и, по существу, только верхняя половина турбокомпрессора, причем схематично.The invention is further explained in the description of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawing, which shows a longitudinal section and essentially only the upper half of the turbocharger, and schematically.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретенияDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Турбокомпрессор 2, показанный на чертеже, содержит корпус 4, статор 6, размещенный в корпус 4, ротор 8, проходящий через полый статор 6, подшипники 10 и 12 ротора 8 и две крыльчатки 14 и 16 турбокомпрессора, прикрепленные к ротору 8.The turbocharger 2 shown in the drawing contains a housing 4, a stator 6 housed in the housing 4, a rotor 8 passing through the hollow stator 6, bearings 10 and 12 of the rotor 8 and two impellers 14 and 16 of the turbocharger attached to the rotor 8.
Ротор 8 является, например, целиком стальным ротором или ротором, имеющим целиком стальное тело с тонкой медной втулкой. Чертеж показывает два активных радиальных магнитных подшипника 10 и на одной осевой стороне один активный осевой магнитный подшипник 12. Альтернативно могут быть использованы два активных осевых магнитных подшипника. «Активный магнитный подшипник» означает подшипник, где положение ротора 8 по отношению к стационарному подшипнику 10 или 12 постоянно определяется, причем магнитная сила подшипника постоянно изменяется, чтобы сохранять ротор 8 в заранее определенном диапазоне положения относительно подшипника.The rotor 8 is, for example, a whole steel rotor or a rotor having a whole steel body with a thin copper sleeve. The drawing shows two active radial magnetic bearings 10 and on one axial side one active axial magnetic bearing 12. Alternatively, two active axial magnetic bearings can be used. "Active magnetic bearing" means a bearing where the position of the rotor 8 with respect to the stationary bearing 10 or 12 is constantly determined, and the magnetic force of the bearing is constantly changing in order to keep the rotor 8 in a predetermined range of positions relative to the bearing.
Статор 6 содержит сердечник 18 статора, состоящий из набора кольцеобразных железных пластин, и обмотку 20 статора, образованную медными проводами. Первая часть обмотки размещена в пазообразных пространствах в сердечнике 18 статора, а вторая часть обмотки имеет форму лобовой части обмотки 22. Лобовая часть обмотки 22 содержит первую часть спереди левой первой передней поверхности 24 сердечника 18 статора и вторую часть спереди правой передней поверхности 26 сердечника 18 статора. Весь статор 6, в общем, симметричен по отношению к средней плоскости 28, проходящей перпендикулярно по отношению к оси вращения 30 ротора 8. Приблизительно в середине относительно оси сердечника статора находится множество распределенных по окружности первых каналов 21 охлаждающего газа, которые продолжаются, в основном, в радиальном направлении.The stator 6 comprises a stator core 18, consisting of a set of ring-shaped iron plates, and a stator winding 20 formed by copper wires. The first part of the winding is placed in grooved spaces in the stator core 18, and the second part of the winding has the shape of the front part of the winding 22. The front part of the winding 22 contains the first part in front of the left first front surface 24 of the stator core 18 and the second part in front of the right front surface 26 of the stator core 18 . The entire stator 6 is generally symmetrical with respect to the middle plane 28 extending perpendicular to the axis of rotation 30 of the rotor 8. Around the middle relative to the axis of the stator core there are many distributed around the circumference of the first channels 21 of the cooling gas, which continue mainly in the radial direction.
Статор 6 закреплен внутри корпуса 4. Центральный участок корпуса 4 охватывает сердечник 18 статора и содержит множество распределенных по окружности вторых каналов 32 охлаждающего газа, которые продолжаются, по существу, в осевом направлении. Корпус 4 за первой передней поверхностью 24 и за второй передней поверхностью 26 сердечника 18 статора образует, по существу, цилиндрические стенки 34 корпуса, которые окружают лобовую часть обмотки 22 с обеих сторон статора 6. Каждый участок 34 стенки содержит ряд распределенных по окружности первых отверстий 36 или вторых отверстий 38 соответственно (один ряд на каждой осевой стороне двигателя) и ряд распределенных по окружности третьих отверстий 40 или четвертых отверстий 42 соответственно (один ряд на каждой осевой стороне двигателя). Первые и вторые отверстия 36, 38 имеют относительно малый диаметр, например 5 мм, тогда как третьи и четвертые отверстия 40, 42 имеют больший диаметр, например 15 мм.The stator 6 is fixed inside the housing 4. The Central portion of the housing 4 covers the core 18 of the stator and contains many distributed around the circumference of the second channels 32 of the cooling gas, which continue essentially in the axial direction. The housing 4 behind the first front surface 24 and behind the second front surface 26 of the stator core 18 forms essentially cylindrical walls 34 of the housing that surround the frontal part of the winding 22 on both sides of the stator 6. Each wall section 34 contains a number of first circumferentially distributed around the circumference 36 or second holes 38, respectively (one row on each axial side of the engine) and a series of circumferentially distributed third holes 40 or fourth holes 42, respectively (one row on each axial side of the engine). The first and second holes 36, 38 have a relatively small diameter, for example 5 mm, while the third and fourth holes 40, 42 have a larger diameter, for example 15 mm.
С правой стороны корпус 4 продолжается за второй лицевой стороной 26, причем имеет такую радиальную толщину, что вторые каналы 32 охлаждающего газа проходят на приблизительно такую же осевую длину, какую имеет правая часть лобовой части обмотки 22. С левой стороны находится кольцевой канал 44 охлаждающего газа, ограниченный на своем внутреннем диаметре участком 34 стенки и соединенный по потоку охлаждающего газа с входом 46 и с левыми концами второго канала 32 охлаждающего газа.On the right side, the housing 4 extends beyond the second face 26, and has such a radial thickness that the second cooling gas channels 32 extend approximately the same axial length as the right side of the frontal part of the winding 22. There is an annular cooling gas channel 44 on the left side bounded on its inner diameter by a wall portion 34 and connected by a flow of cooling gas to the inlet 46 and to the left ends of the second cooling gas channel 32.
Если требуется, также кольцевой канал охлаждающего газа может быть выполнен в правом оконечном участке второго канала 32 охлаждающего газа.If required, also the annular channel of the cooling gas can be made in the right terminal portion of the second channel 32 of the cooling gas.
Корпус 4 продолжается к левой стороне, чтобы обеспечить закрепление осевого подшипника 12 и одного из радиальных подшипников 10. С правой стороны корпус 4 продолжается, чтобы обеспечить закрепление другого из двух радиальных подшипников 10. С левой стороны находится множество распределенных по окружности третьих каналов 48 охлаждающего газа, которые имеют входы в кольцевом канале 44 и выходы в пространство с левой стороны радиального подшипника 10. С правой стороны находится аналогичное множество третьих каналов 48 охлаждающего газа, входы которых, однако, открыты в соответствующие каналы вторых каналов 32 охлаждающего газа и продолжаются до пространства с правой стороны правого радиального подшипника 10.Housing 4 extends to the left side to secure the axial bearing 12 and one of the radial bearings 10. On the right side, housing 4 extends to secure the other of the two radial bearings 10. On the left side there are a plurality of third cooling gas channels 48 distributed around the circumference which have inputs in the annular channel 44 and exits into the space on the left side of the radial bearing 10. On the right side there is a similar set of third channels of cooling gas 48, the inputs of the cat However, they are open in the corresponding channels of the second cooling gas channels 32 and extend to the space on the right side of the right radial bearing 10.
Схематично показанный нагнетающий вентилятор 50 находится в соединении по потоку охлаждающего газа с кольцевым каналом 44.Schematically shown, the blowing fan 50 is in connection with the flow of cooling gas with the annular channel 44.
Течение охлаждающего газа осуществляется следующим образом.The flow of cooling gas is as follows.
Охлаждающий газ под давлением, созданным нагнетающим вентилятором 50 втекает в кольцевой канал 44, оттуда в первом потоке во вторые каналы 32 охлаждающего газа, оттуда во втором потоке в первые каналы 21 охлаждающего газа и в качестве третьего потока во вторые и четвертые отверстия 38, 42. С другой стороны, в качестве четвертого потока существует поток напрямую из кольцевого канала 44 через первые и третьи отверстия 36, 40. Второй поток, выходящий из первых каналов 21 охлаждающего газа, там разделяется и течет налево и направо через воздушный зазор 52.The cooling gas under pressure created by the blowing fan 50 flows into the annular channel 44, from there in the first stream to the second cooling gas channels 32, from there in the second stream to the first cooling gas channels 21 and as a third stream to the second and fourth openings 38, 42. On the other hand, as the fourth stream, there is a stream directly from the annular channel 44 through the first and third openings 36, 40. The second stream exiting the first cooling gas channels 21 is divided there and flows left and right through the air gap 52.
Посредством первых и вторых отверстий 36, 38 формируются струи охлаждающего газа, которые направлены к тем областям лобовой части обмотки 22, которые более удалены от лицевых сторон 24, 26, чем остальная лобовая часть обмотки 22. Струи охлаждающего газа сталкиваются с лобовой частью обмотки 22 в тех областях и разбиваются на очень малые количества газа при столкновении. Это обеспечивает очень интенсивное охлаждение этих областей лобовой части обмотки 22.Through the first and second holes 36, 38, jets of cooling gas are formed, which are directed to those areas of the frontal part of the winding 22 that are more distant from the front sides 24, 26 than the rest of the frontal part of the winding 22. The jets of cooling gas collide with the frontal part of the winding 22 those areas and are divided into very small amounts of gas in a collision. This provides a very intensive cooling of these areas of the frontal part of the winding 22.
Охлаждающий газ течет через третьи и четвертые отверстия 40, 42 с меньшей скоростью потока. Они текут через те области лобовой части обмотки 22, которые находятся ближе к лицевым сторонам 24, 26, чем более удаленные области лобовой части обмотки 22, описанные в предыдущем абзаце. Более медленные потоки могут проходить через зазоры между мотками проводов, выходящими из канавок в сердечнике 18 статора, и могут охлаждать обе области окружности ротора 8, которые находятся позади лобовой части обмотки 22 и могут существенно способствовать охлаждению ротора 8.The cooling gas flows through the third and fourth openings 40, 42 at a lower flow rate. They flow through those areas of the frontal part of the winding 22 that are closer to the front sides 24, 26 than the more distant areas of the frontal part of the winding 22 described in the previous paragraph. Slower flows can pass through the gaps between the bundles of wires extending from the grooves in the stator core 18 and can cool both areas of the circumference of the rotor 8, which are located behind the front of the winding 22 and can significantly contribute to the cooling of the rotor 8.
Потоки охлаждающего газа, направленные к радиальным подшипникам 10, проходят подшипники 10 по направлению к осевому центру двигателя. В отношении левой стороны, этот поток также охлаждает осевой подшипник 12.The flow of cooling gas directed to the radial bearings 10, the bearings 10 pass in the direction of the axial center of the engine. In relation to the left side, this flow also cools the axial bearing 12.
Охлаждающий газ, который охладил сердечник 18 статора, воздушный зазор 52 и лобовую часть обмотки 22, покидает корпус 4 в двух потоках 54, один в левую сторону и один в правую сторону. Корпус 4 имеет пригодные, по существу, радиально продолжающиеся каналы и два охватывающих кольцевых канала 56, чтобы пропустить выходные потоки 54. Охлаждающий газ, который охладил подшипники 10, 12, соединяется с выходными потоками 54.The cooling gas, which cooled the stator core 18, the air gap 52 and the frontal part of the winding 22, leaves the housing 4 in two streams 54, one to the left side and one to the right side. The housing 4 has suitable substantially radially extending channels and two female annular channels 56 to pass the output streams 54. The cooling gas that cooled the bearings 10, 12 is connected to the output streams 54.
Часть корпуса, на которой закреплен сердечник 18 статора, снабжена круговыми выемками 56 на своей внешней окружности и рукавом рубашки 58 вокруг него. Таким образом, образована рубашка охлаждающей жидкости, в которой охлаждающая жидкость, такая как вода, может циркулировать через выемки 56. На чертеже показано, что кольцевой канал 44 размещен с левой стороны спереди входных отверстий вторых каналов 32 охлаждающего газа. Таким образом, кольцевой канал 44 находится вдоль оси за пределами рубашки для охлаждающей жидкости 56, 58, так что радиальные проходы для охлаждающего газа через рубашку охлаждающей жидкости не требуются. Варианты осуществления изобретения возможны без рубашки для охлаждающей жидкости, и в этом случае это может быть более удобным, чтобы поместить кольцевой канал 44, по существу, в местоположении средней плоскости 28, что обеспечивает симметричную конструкцию системы газового охлаждения. Следует подчеркнуть, что возможно заменить одну группу первых каналов 21 охлаждающего газа множеством таких групп, в которых каждая из групп включает в себя множество распределенных по окружности каналов 21. Группы имеют осевые расстояния между собой.The part of the housing on which the stator core 18 is fixed is provided with circular recesses 56 on its outer circumference and a sleeve of the shirt 58 around it. Thus, a coolant jacket is formed in which a coolant, such as water, can circulate through the recesses 56. The drawing shows that the annular channel 44 is located on the left side in front of the inlets of the second cooling gas channels 32. Thus, the annular channel 44 is located along an axis outside the coolant jacket 56, 58, so that radial passages for the cooling gas through the coolant jacket are not required. Embodiments of the invention are possible without a jacket for coolant, and in this case it may be more convenient to place the annular channel 44 essentially at the location of the middle plane 28, which provides a symmetrical design of the gas cooling system. It should be emphasized that it is possible to replace one group of the first cooling gas channels 21 with a plurality of such groups in which each group includes a plurality of channels 21 distributed around the circumference. The groups have axial distances between themselves.
На чертеже показано, что первая крыльчатка 14 турбокомпрессора прикреплена к левому оконечному участку ротора 8, а вторая крыльчатка 16 турбокомпрессора прикреплена к правому оконечному участку ротора 8. Воздух или любой другой газ, будучи сжатым, проходит через первую крыльчатку 14 турбокомпрессора, затем через промежуточный охладитель и затем через вторую крыльчатку 16 турбокомпрессора. Первая крыльчатка 14 турбокомпрессора окружена первым корпусом компрессора (только частью, которая показана на чертеже) и вторая крыльчатка 16 турбокомпрессора окружена вторым корпусом компрессора (только частью, которая показана на чертеже).The drawing shows that the first impeller 14 of the turbocharger is attached to the left end portion of the rotor 8, and the second impeller 16 of the turbocharger is attached to the right end portion of the rotor 8. Air or any other gas being compressed passes through the first impeller 14 of the turbocharger, then through the intercooler and then through the second impeller 16 of the turbocharger. The first impeller 14 of the turbocharger is surrounded by the first compressor casing (only the part shown in the drawing) and the second impeller 16 of the turbocompressor is surrounded by the second compressor casing (only the part shown in the drawing).
Если заменить крыльчатки 14, 16 турбокомпрессора на рабочие колеса турбины, будет обеспечен турбогенератор для производства электроэнергии. Подчеркнуто, что электродвигатель изобретения может быть использован для приведения в действие любого произвольного оборудования и совсем не ограничен использованием приведения в действие компрессора. То же самое верно для генератора электрического тока изобретения, который может быть приведен в действие любым произвольным оборудованием.If we replace the impellers 14, 16 of the turbocharger with the impellers of the turbine, a turbogenerator will be provided for generating electricity. It is emphasized that the electric motor of the invention can be used to drive any arbitrary equipment and is not at all limited to the use of driving a compressor. The same is true for the electric current generator of the invention, which can be powered by any arbitrary equipment.
Если заменить нагнетающий вентилятор 50 на всасывающий вентилятор, всасывающий выходные потоки 54, то будет обеспечен другой вариант осуществления изобретения. Приточный охлаждающий газ всасывается в машину, например, посредством кольцевого канала(ов) 44.If the blower fan 50 is replaced with a suction fan that sucks the output streams 54, then another embodiment of the invention will be provided. The supply cooling gas is sucked into the machine, for example, through the annular channel (s) 44.
В качестве неограничивающего примера ниже приведены следующие данные варианта осуществления.By way of non-limiting example, the following data of an embodiment are given below.
Конструкция схематично показана на чертеже; мощность двигателя 300 кВт; скорость вращения 60000 мин-1; повышение давления, созданное нагнетающим вентилятором от 2,5 до 3 кПа выше внешнего давления; полный расход охлаждающего воздуха от 20 до 25 м3/мин; потребляемая мощность от 2 до 2,5 кВт; поток, разделенный между лобовой частью обмотки 22 и первыми каналами 21 охлаждающего газа с отношением около 80/20; среднее повышение температуры охлаждающего воздуха, прошедшего двигатель, около 50°С; температура окружающего воздуха 40°С; максимальная температура в двигателе (в лобовой части обмотки) приблизительно 160°С; скорость потока воды в рубашке 56, 58 охлаждения приблизительно 0,2 кг/с.The design is schematically shown in the drawing; engine power 300 kW; rotation speed of 60,000 min -1 ; the increase in pressure created by the blower fan from 2.5 to 3 kPa above external pressure; full flow rate of cooling air from 20 to 25 m 3 / min; power consumption from 2 to 2.5 kW; a stream divided between the frontal part of the winding 22 and the first cooling gas channels 21 with a ratio of about 80/20; the average temperature increase of the cooling air passed through the engine is about 50 ° C; ambient temperature 40 ° C; the maximum temperature in the motor (in the frontal part of the winding) is approximately 160 ° C; the flow rate of the water in the cooling jacket 56, 58 is approximately 0.2 kg / s.
Самым предпочтительным охлаждающим газом является воздух. Двигатель может быть оборудован преобразователем частоты. Вентилятор может быть приведен в действие электродвигателем, снабженным преобразователем частоты.The most preferred cooling gas is air. The motor can be equipped with a frequency converter. The fan can be driven by an electric motor equipped with a frequency converter.
Claims (19)
(а) статор, содержащий сердечник статора и обмотку статора, которая включает в себя первую часть обмотки, размещенную в пространстве сердечника статора, и лобовую часть обмотки в качестве второй части обмотки, причем лобовая часть обмотки размещена вдоль оси спереди первой передней поверхности и противоположной второй передней поверхности сердечника статора;
(б) корпус, в котором размещен статор;
(в) ротор, установленный с возможностью вращения;
(г) воздушный зазор, который имеет, в общем, цилиндрическую конфигурацию;
(д) множество распределенных по окружности первых каналов охлаждающего газа, которые расположены между первой и второй передними поверхностями сердечника статора и проходят в основном в радиальном направлении между соответственным внешним входом и воздушным зазором;
(е) указанный корпус, содержащий множество первых отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди первой передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять струи охлаждающего газа к лобовой части обмотки для ее принудительного охлаждения;
(ж) указанный корпус, содержащий множество вторых отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди второй передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять струи охлаждающего газа к лобовой части обмотки для ее принудительного охлаждения;
(з) указанный корпус, содержащий множество третьих отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди первой передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять поток охлаждающего газа через лобовую часть обмотки к участку ротора позади лобовой части обмотки;
(и) указанный корпус, содержащий множество четвертых отверстий, направленных к лобовой части обмотки спереди второй передней поверхности сердечника статора, чтобы направлять поток охлаждающего газа через лобовую часть обмотки к участку ротора позади лобовой части обмотки;
(к) указанные первые и вторые отверстия, имеющие меньший диаметр, чем указанные третьи и четвертые отверстия;
(л) и, по меньшей мере, один из:
(л1) нагнетающего вентилятора, обеспечивающего поток охлаждающего газа через электрическую машину, причем нагнетающий вентилятор находится в соединении по потоку охлаждающего газа с первыми каналами охлаждающего газа, первыми отверстиями, вторыми отверстиями, третьими отверстиями и четвертыми отверстиями;
(л2) всасывающего вентилятора, обеспечивающего поток охлаждающего газа через электрическую машину, причем всасывающий вентилятор находится в соединении по потоку охлаждающего газа с теми пространствами в электрической машине, которые принимают охлаждающий газ, выходящий из воздушного зазора, первых отверстий, вторых отверстий, третьих отверстий и четвертых отверстий.1. An electric machine comprising:
(a) a stator comprising a stator core and a stator winding, which includes a first part of the winding located in the space of the stator core, and a frontal part of the winding as a second part of the winding, the frontal part of the winding being placed along an axis in front of the first front surface and the opposite second the front surface of the stator core;
(b) the housing in which the stator is located;
(c) a rotor mounted rotatably;
(d) an air gap that has a generally cylindrical configuration;
(e) a plurality of first circumferential cooling gas channels distributed around the circumference, which are located between the first and second front surfaces of the stator core and extend mainly in the radial direction between the respective external inlet and the air gap;
(e) said casing comprising a plurality of first holes directed to the frontal part of the winding in front of the first front surface of the stator core to direct jets of cooling gas to the frontal part of the winding for its forced cooling;
(g) said casing comprising a plurality of second holes directed to the frontal part of the winding in front of the second front surface of the stator core to direct jets of cooling gas to the frontal part of the winding for its forced cooling;
(h) said housing comprising a plurality of third holes directed to the frontal part of the winding in front of the first front surface of the stator core to direct the flow of cooling gas through the frontal part of the winding to the portion of the rotor behind the frontal part of the winding;
(i) said housing comprising a plurality of fourth openings directed to the front of the winding in front of the second front surface of the stator core to direct the flow of cooling gas through the front of the winding to the portion of the rotor behind the front of the winding;
(k) said first and second holes having a smaller diameter than said third and fourth holes;
(k) and at least one of:
(l1) a blower fan providing a flow of cooling gas through an electric machine, the blower fan being connected in a stream of cooling gas to the first cooling gas channels, first openings, second openings, third openings and fourth openings;
(l2) a suction fan providing a flow of cooling gas through an electric machine, the suction fan being connected to the spaces of the cooling gas with those spaces in the electric machine that receive cooling gas leaving the air gap, first openings, second openings, third openings, and fourth holes.
первые отверстия распределены по окружности и размещены на расстоянии от первой передней поверхности сердечника статора, и/или
вторые отверстия распределены по окружности и размещены на расстоянии от второй передней поверхности сердечника статора, и/или
третьи отверстия распределены по окружности и размещены на меньшем расстоянии от первой передней поверхности сердечника, статора, чем первые отверстия и/или
четвертые отверстия распределены по окружности и размещены на меньшем расстоянии от второй передней поверхности сердечника статора, чем вторые отверстия.2. The electric machine according to claim 1, in which
the first holes are distributed around the circumference and placed at a distance from the first front surface of the stator core, and / or
the second holes are distributed around the circumference and placed at a distance from the second front surface of the stator core, and / or
the third holes are distributed around the circumference and placed at a smaller distance from the first front surface of the core, the stator than the first holes and / or
the fourth holes are distributed around the circumference and placed at a smaller distance from the second front surface of the stator core than the second holes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009146065/07A RU2410818C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Electric machine with system of air cooling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009146065/07A RU2410818C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Electric machine with system of air cooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2410818C1 true RU2410818C1 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=46308613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009146065/07A RU2410818C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Electric machine with system of air cooling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2410818C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542744C2 (en) * | 2012-07-25 | 2015-02-27 | Др. Инж. х.к. Ф. Порше Акциенгезелльшафт | Electrical machine for hybrid or electric vehicles |
| RU2696857C1 (en) * | 2015-12-11 | 2019-08-07 | Дайсон Текнолоджи Лимитед | Electric motor |
| RU194580U1 (en) * | 2019-04-16 | 2019-12-17 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | ALTERNATOR |
| RU2740792C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-01-21 | Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") | Inductor generator with air cooling system |
| RU2767763C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-03-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» | Electrical machine |
| RU2770909C1 (en) * | 2021-09-06 | 2022-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") | Inductor generator with air cooling system |
-
2007
- 2007-05-14 RU RU2009146065/07A patent/RU2410818C1/en active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542744C2 (en) * | 2012-07-25 | 2015-02-27 | Др. Инж. х.к. Ф. Порше Акциенгезелльшафт | Electrical machine for hybrid or electric vehicles |
| RU2696857C1 (en) * | 2015-12-11 | 2019-08-07 | Дайсон Текнолоджи Лимитед | Electric motor |
| US11128198B2 (en) | 2015-12-11 | 2021-09-21 | Dyson Technology Limited | Electric motor |
| RU194580U1 (en) * | 2019-04-16 | 2019-12-17 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | ALTERNATOR |
| RU2740792C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-01-21 | Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") | Inductor generator with air cooling system |
| RU2770909C1 (en) * | 2021-09-06 | 2022-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") | Inductor generator with air cooling system |
| RU2767763C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-03-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» | Electrical machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101223072B1 (en) | Electric machine with air cooling system | |
| CN102598479B (en) | Wind power generator having an internal coolant circuit | |
| EP2135344B1 (en) | Cooling an electrical machine | |
| US6304011B1 (en) | Rotary electrical machines | |
| US8421285B2 (en) | Permanent magnet type electric power generator | |
| RU2410818C1 (en) | Electric machine with system of air cooling | |
| US20110175468A1 (en) | Electric rotating machine | |
| US20220393543A1 (en) | Axial flux motor with cooling jacket | |
| US10036404B2 (en) | Turbo machine system | |
| CN107508415B (en) | Electric machine | |
| CN111969767A (en) | Motor cooling system and motor | |
| JP2024049900A (en) | Rotary electric machine | |
| CN211266681U (en) | Forced cooling type solid rotor motor | |
| CN201682367U (en) | Cooling device for windmill generator | |
| WO2022163603A1 (en) | Magnetic geared electric machine and power generation system using same | |
| EP3070816B1 (en) | Method and assembly for cooling an electric machine | |
| RU2226027C2 (en) | Water-and-air cooled electrical machine | |
| JP2024049915A (en) | Rotary electric machine | |
| EP4327437A1 (en) | Cooling of an electric motor | |
| JP2003088022A (en) | Rotating electric machine, rotor, manufacturing method for the electric machine, and operating method for the electric machine | |
| CN110556973B (en) | System for cooling an electric machine | |
| RU37281U1 (en) | ELECTRIC MACHINE | |
| JP3289722B2 (en) | Rotating electric machine | |
| KR20220126097A (en) | Apparatus for cooling generator | |
| JPH04240A (en) | Ventilation system for electric rotating machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20131031 |