RU2438224C1 - Система вентиляции электрической машины - Google Patents
Система вентиляции электрической машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438224C1 RU2438224C1 RU2010146596/07A RU2010146596A RU2438224C1 RU 2438224 C1 RU2438224 C1 RU 2438224C1 RU 2010146596/07 A RU2010146596/07 A RU 2010146596/07A RU 2010146596 A RU2010146596 A RU 2010146596A RU 2438224 C1 RU2438224 C1 RU 2438224C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- ventilation
- gap
- zones
- stator core
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
- H02K9/16—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the cooling medium circulates through ducts or tubes within the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
- H02K9/18—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и предназначено для использования в системе вентиляции крупной электрической машины, в частности турбогенератора большой мощности с воздушным охлаждением статора и ротора. Предлагаемая система осуществляет вентиляцию электрической машины следующим образом. Под напорным действием вентиляторов (6) воздух поступает в коллектор впуска (8), из него в радиальные каналы (7) и (18) вентиляционных зон (15). Из радиальных каналов (7) воздух проходит в зазор (10) и вентиляционные каналы (12) ротора, далее через зазор (10) и радиальные каналы (7) вентиляционных зон (16) по коллекторам выпуска (11) выходит в область низкого давления. Из радиальных каналов (18) воздух также выходит по коллекторам выпуска в область низкого давления. Тангенциальное движение воздуха в каналах (7) вентиляционных зон (15) и (16) осуществляется через перепускные отверстия (25). Тангенциальное движение воздуха в каналах 18 осуществляется через перепускные отверстия (20). Введение закрытых со стороны зазора вентиляционных каналов статора в зоны (12) и (13) позволит уменьшить температуру активных частей статора в зонах выпуска приблизительно на 25°С и температуру обмотки ротора приблизительно на 10°С. При этом температурное поле активных частей по длине машины становится более равномерным. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в увеличении единичной мощности электрической машины за счет снижения температур активных частей ее статора и ротора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области электромашиностроения и предназначено для использования в системе вентиляции крупной электрической машины, в частности турбогенератора большой мощности с воздушным охлаждением статора и ротора.
Известна система вентиляции электрической машины [1], в которой сердечник статора состоит из шихтованных пакетов, разделенных радиальными вентиляционными каналами, образованными дистанционными распорками. По входу охлаждающего потока радиальные каналы сообщаются с камерой высокого давления, размещенной между корпусом и спинкой сердечника статора. Со стороны расточки сердечника статора все каналы закрыты тангенциальными распорками. Выход охлаждающего потока в камеру низкого давления, размещенную в зоне лобовых частей обмотки статора, осуществляется по аксиально размещенным на спинке сердечника статора коллекторам (воздуховодам). К коллекторам присоединены перегородки, каждая из которых в четных каналах закрывает проход охлаждающего потока в коллекторы, а в нечетных - в камеру высокого давления.
В системе вентиляции [2] радиальные вентиляционные каналы сердечника статора в зоне впуска сообщаются с камерой высокого давления, размещенной между корпусом и спинкой сердечника статора, а в зоне выпуска - с камерой низкого давления. Вентиляционные каналы объединены в чередующиеся группы: каналы первой группы закрыты со стороны зазора тангенциальными распорками, а каналы второй группы открыты со стороны зазора. При этом в зазоре на внутренней поверхности расточки статора закреплена кольцевая оболочка, охватывающая ротор в местах выхода охлаждающего потока из каналов второй группы. Охлаждающий поток, поступающий из камеры высокого давления в каналы первой группы, переходит по аксиальным отверстиям в соседние каналы этой же группы и далее по коллекторам в камеру низкого давления. Во второй группе каналов охлаждающий поток выходит вдоль зазора в ближайшую камеру низкого давления.
Известные технические решения позволяют осуществить эффективное охлаждение статора. Однако их общим недостатком является то, что в системе не используется напорное действие вентиляторов для циркуляции охлаждающего потока в роторе. Это ограничивает применение данной системы вентиляции для машин большой мощности с длинным ротором, в которых, например, сечения подпазовых каналов (вход охлаждающего потока в которые осуществляется через торцы бочки ротора) будет недостаточно для эффективного охлаждения ротора.
За прототип для заявляемого решения принята система вентиляции электрической машины [3], в которой сердечник статора выполнен с открытыми в зазор вентиляционными каналами, а ротор выполнен с вентиляционными каналами, вход и выход которых сообщаются с зазором. Между корпусом и спинкой сердечника статора размещены коллекторы впуска охлаждающего потока в вентиляционные каналы сердечника статора и коллекторы выпуска из вентиляционных каналов. Зоны впуска охлаждающего потока из каналов сердечника статора в зазор и вентиляционные каналы ротора чередуются в аксиальном направлении с зонами выпуска потока из каналов ротора и зазора в каналы сердечника статора. В зазоре на границах зон размещены разделительные кольцевые элементы. Коллекторы впуска и выпуска связаны с зонами повышенного и пониженного давления, соответственно.
В данной системе вентиляции для организации движения охлаждающего потока в вентиляционных каналах ротора используется напорное действие вентиляторов, что является ее преимуществом. Недостаток системы состоит в том, что при ее реализации возникает большая разница между нагревом активных частей статора в зонах выпуска охлаждающего потока из зазора и нагревом в зонах впуска потока в зазор. Для машин большой мощности эта разница может составлять 50°С и более. Ротор также имеет повышенный нагрев активных частей, поскольку в его вентиляционные каналы поступает охлаждающий поток, нагретый в зонах впуска потерями в статоре.
Цель заявляемого технического решения состоит в увеличении единичной мощности электрической машины за счет снижения температур активных частей статора и ротора.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известной системе вентиляции электрической машины, содержащей ротор с вентиляционными каналами, вход и выход которых сообщаются с зазором, сердечник статора с открытыми со стороны зазора радиальными вентиляционными каналами, установленные в пространстве между корпусом и спинкой сердечника коллекторы впуска охлаждающего потока в каналы сердечника и выпуска потока из каналов сердечника, чередующиеся в аксиальном направлении зоны впуска охлаждающего потока из каналов сердечника в зазор и вентиляционные каналы ротора и зоны выпуска охлаждающего потока из вентиляционных каналов ротора и зазора в каналы сердечника статора, размещенные в зазоре на границах указанных зон разделительные элементы, - по крайней мере, в одной из указанных зон в сердечнике статора выполнены дополнительные закрытые со стороны зазора радиальные вентиляционные каналы, каждый из которых сообщается с коллекторами впуска и выпуска, при этом в открытых со стороны зазора радиальных вентиляционных каналах сердечника в зонах впуска установлены тангенциальные перегородки, перекрывающие сообщение по охлаждающему потоку с коллекторами выпуска, а в зонах выпуска - тангенциальные перегородки, перекрывающие сообщение с коллекторами впуска. Возможны варианты системы вентиляции с выполнением дополнительных закрытых со стороны зазора радиальных вентиляционных каналов:
- в зонах выпуска охлаждающего потока,
- в зонах впуска охлаждающего потока,
- в зонах выпуска и впуска охлаждающего потока.
Из уровня техники не выявлено наличие дополнительных закрытых со стороны зазора вентиляционных каналов сердечника статора применительно к системе вентиляции, где для организации движения охлаждающего потока в вентиляционных каналах ротора используется напорное действие вентиляторов и для подачи охлаждающего потока к ротору и выпуска из ротора используются открытые со стороны зазора вентиляционные каналы сердечника статора. Также не выявлено наличие тангенциальных перегородок в открытых со стороны зазора радиальных каналах.
Предлагаемое решение поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен общий вид электрической машины - продольное сечение (до оси симметрии), на фигуре 2 -поперечное сечение статора по закрытому со стороны зазора радиальному вентиляционному каналу, на фигуре 3 и фигуре 4 - поперечное сечение статора по открытому со стороны зазора радиальному вентиляционному каналу, соответственно, в зонах входа и зонах выхода охлаждающего потока.
Система вентиляции электрической машины, например, турбогенератора с воздушным охлаждением, состоит из статора с сердечником 1, обмоткой 2, нажимной плитой 3 и ротора 4 с обмоткой 5 (см. фиг.1). На валу ротора 4 установлены вентиляторы 6. Сердечник 1 содержит радиальные вентиляционные каналы 7, открытые в пространство 8 между корпусом 9 и сердечником 1, а также со стороны зазора 10. Пространство 8 выполняет функцию коллектора впуска охлаждающего потока в каналы сердечника статора. Оно сообщается с областью высокого давления. В пространстве 8 на поверхности сердечника 1 размещены коллекторы 11 выпуска охлаждающего воздуха, сообщающиеся с областью низкого давления. В роторе 4 выполнены вентиляционные каналы 12, каждый из которых образован двумя радиальными щелями 13 в обмотке 5 ротора 4 и подпазовыми щелями 14 в бочке ротора 4. В аксиальном направлении в системе вентиляции организованы чередующиеся вентиляционные зоны: 15 - зоны впуска охлаждающего воздуха в каналы 7, зазор 10, каналы 12; 16 - зоны выпуска охлаждающего воздуха из каналов 12, зазора 10, каналов 7. В зазоре 10 на границах вентиляционных зон 15 и 16 установлены кольцевые разделительные перегородки 17, закрепленные, например, на роторе 4. Каждый вентиляционный канал 12 ротора открыт в зону 15 впуска охлаждающего воздуха и зону 16 выпуска охлаждающего воздуха. В вентиляционных зонах 15 и/или 16 в сердечнике 1 статора выполнены дополнительные закрытые со стороны зазора 10 радиальные вентиляционные каналы 18, чередующиеся с каналами 7. Оптимальным вариантом, обеспечивающим равномерность охлаждения всех активных частей генератора, является установка закрытых каналов 18 в каждой зоне 15 и 16. Вентиляционные каналы 7 и 18 образованы дистанционными распорками 19 (см. фиг.2). В каналах 18 распорки 19 установлены с образованием перепускных отверстий 20. Каналы 18 закрыты со стороны зазора 10 тангенциальными дистанционными распорками 21, установленными в зубцовой части сердечника 1 между крепящими обмотку 2 пазовыми клиньями 22. В зонах 15 и 16 каждый канал 18 сердечника 1 статора открыт в коллекторы 8 и 11. В зонах 15 каналы 7 перекрыты тангенциальными перегородками 23 (см. фиг.3) от сообщения по охлаждающему потоку с коллекторами выпуска 11, а в зонах 16 каналы 7 перекрыты тангенциальными перегородками 24 от сообщения с коллектором впуска 8 (см. фиг.4). В зонах 15 и 16 дистанционные распорки 19 установлены с образованием перепускных отверстий 25.
Вентиляция электрической машины осуществляется следующим образом. Под напорным действием вентиляторов 6 воздух поступает в коллектор впуска 8 (на чертежах движение воздуха обозначено стрелками), из него в радиальные каналы 7 и 18 вентиляционных зон 15. Из радиальных каналов 7 воздух проходит в зазор 10 и вентиляционные каналы 12 ротора, далее через зазор 10 и радиальные каналы 7 вентиляционных зон 16 по коллекторам выпуска 11 выходит в область низкого давления. Из радиальных каналов 18 воздух также выходит по коллекторам выпуска в область низкого давления. Тангенциальное движение воздуха в каналах 7 вентиляционных зон 15 и 16 осуществляется через перепускные отверстия 25. Тангенциальное движение воздуха в каналах 18 осуществляется через перепускные отверстия 20.
Введение закрытых со стороны зазора вентиляционных каналов статора в зоны 12 и 13 позволяет уменьшить температуру активных частей статора в зонах выпуска (на ~25°С) и температуру обмотки ротора (на ~10°С). При этом температурное поле активных частей по длине машины становится более равномерным. Указанные преимущества системы вентиляции позволяют повысить единичную мощность электрической машины.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент RU 2350006, фирма Силовые машины, Н02К 1/20, Н02К 9/04, приоритет от 04.06.2007, публикация 20.03.2009.
2. Патент RU 2396667, фирма Силовые машины, Н02К 1/20, Н02К 9/12, приоритет от 16.07.2009, публикация 10.08.2010.
3. Патент US3265912, фирма Westinghouse, H02K 3/24б Н02К 9/00, приоритет от 15.06.64, публикация 09.08.66.
Claims (4)
1. Система вентиляции электрической машины, содержащая ротор с вентиляционными каналами, вход и выход которых сообщаются с зазором, сердечник статора с открытыми со стороны зазора радиальными вентиляционными каналами, установленные в пространстве между корпусом и спинкой сердечника статора коллекторы впуска охлаждающего потока в каналы сердечника и выпуска потока из каналов сердечника статора, чередующиеся в аксиальном направлении зоны впуска охлаждающего потока из каналов сердечника в зазор и вентиляционные каналы ротора и зоны выпуска охлаждающего потока из вентиляционных каналов ротора и зазора в каналы сердечника статора, размещенные в зазоре на границах указанных зон разделительные элементы, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной из указанных зон в сердечнике статора выполнены дополнительные закрытые со стороны зазора радиальные вентиляционные каналы, каждый из которых сообщается с коллекторами впуска и выпуска, при этом в открытых со стороны зазора радиальных вентиляционных каналах сердечника статора в зонах впуска установлены тангенциальные перегородки, перекрывающие сообщение по охлаждающему потоку с коллекторами выпуска, а в зонах выпуска - тангенциальные перегородки, перекрывающие сообщение с коллекторами впуска.
2. Система вентиляции электрической машины по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные вентиляционные каналы выполнены в сердечнике статора, по крайней мере, в одной зоне выпуска охлаждающего потока.
3. Система вентиляции электрической машины по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные вентиляционные каналы выполнены в сердечнике статора, по крайней мере, в одной зоне впуска охлаждающего потока.
4. Система вентиляции электрической машины по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные вентиляционные каналы выполнены в сердечнике статора, по крайней мере, в одной зоне впуска и одной зоне выпуска охлаждающего потока.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146596/07A RU2438224C1 (ru) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | Система вентиляции электрической машины |
| PCT/RU2011/000286 WO2012067537A1 (ru) | 2010-11-16 | 2011-04-29 | Система вентиляции электрической машины |
| EP11841958.9A EP2503675A4 (en) | 2010-11-16 | 2011-04-29 | VENTILATION SYSTEM OF ELECTRIC MACHINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146596/07A RU2438224C1 (ru) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | Система вентиляции электрической машины |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2438224C1 true RU2438224C1 (ru) | 2011-12-27 |
Family
ID=45782987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010146596/07A RU2438224C1 (ru) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | Система вентиляции электрической машины |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2503675A4 (ru) |
| RU (1) | RU2438224C1 (ru) |
| WO (1) | WO2012067537A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646856C2 (ru) * | 2016-07-05 | 2018-03-12 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Устройство для охлаждения щеточно-контактного аппарата электрической машины |
| RU2700280C1 (ru) * | 2018-05-07 | 2019-09-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Высокооборотный электромеханический преобразователь энергии с воздушным охлаждением (варианты) |
| RU2797715C1 (ru) * | 2019-08-30 | 2023-06-09 | Дунфан Электрик Машинери Ко., Лтд. | Устройство уменьшения разности температур по окружности между обмоткой и железным сердечником электрической машины большого диаметра |
| CN116455106A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-18 | 华北电力大学（保定） | 一种永磁同步发电机及发电机定子径向通风道设置方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3265912A (en) | 1964-06-15 | 1966-08-09 | Westinghouse Electric Corp | Dynamoelectric machine |
| RU2220491C2 (ru) * | 2000-11-30 | 2003-12-27 | Акционерное общество открытого типа "Электросила" | Система вентиляции электрической машины |
| RU2267214C2 (ru) * | 2004-03-09 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Способ газового охлаждения электрической машины и электрическая машина с газовым охлаждением |
| RU2350006C1 (ru) | 2007-06-04 | 2009-03-20 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Статор электрической машины |
| RU2396667C1 (ru) | 2009-07-16 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество "Силовые машины ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Статор электрической машины |
-
2010
- 2010-11-16 RU RU2010146596/07A patent/RU2438224C1/ru active
-
2011
- 2011-04-29 EP EP11841958.9A patent/EP2503675A4/en not_active Withdrawn
- 2011-04-29 WO PCT/RU2011/000286 patent/WO2012067537A1/ru active Application Filing
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646856C2 (ru) * | 2016-07-05 | 2018-03-12 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Устройство для охлаждения щеточно-контактного аппарата электрической машины |
| RU2700280C1 (ru) * | 2018-05-07 | 2019-09-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Высокооборотный электромеханический преобразователь энергии с воздушным охлаждением (варианты) |
| RU2797715C1 (ru) * | 2019-08-30 | 2023-06-09 | Дунфан Электрик Машинери Ко., Лтд. | Устройство уменьшения разности температур по окружности между обмоткой и железным сердечником электрической машины большого диаметра |
| CN116455106A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-18 | 华北电力大学（保定） | 一种永磁同步发电机及发电机定子径向通风道设置方法 |
| CN116455106B (zh) * | 2023-04-23 | 2023-09-26 | 华北电力大学（保定） | 一种永磁同步发电机的发电机定子径向通风道设置方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2503675A1 (en) | 2012-09-26 |
| EP2503675A4 (en) | 2015-12-09 |
| WO2012067537A1 (ru) | 2012-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101004122B1 (ko) | 회전 전기 | |
| ES2815574T3 (es) | Máquina eléctrica y método | |
| CA2656986C (en) | Process and devices for cooling an electric machine | |
| JP2649931B2 (ja) | 電気機械 | |
| US20110278969A1 (en) | Electrical machine with multiple cooling flows and cooling method | |
| US3809934A (en) | Gas-cooled electrical generator | |
| US6392320B1 (en) | Gas-cooled electrical machine having an axial fan | |
| RU2438224C1 (ru) | Система вентиляции электрической машины | |
| KR20140044425A (ko) | 발전기 냉각 시스템 및 냉각 방법 | |
| RU2350006C1 (ru) | Статор электрической машины | |
| CN110714803B (zh) | 一种冷却隔热盘及涡轮机隔热结构 | |
| WO2024087682A1 (zh) | 一种高效油冷电机 | |
| CN113014038A (zh) | 半速汽轮发电机新型两侧多级逆流式轴-径向通风冷却系统 | |
| US4163163A (en) | Non-salient pole synchronous electric generator | |
| RU2309512C1 (ru) | Способ охлаждения электрической машины и электрическая машина | |
| RU2524160C1 (ru) | Способ газового охлаждения электрической машины и электрическая машина | |
| CN215009955U (zh) | 电机冷却结构及电机 | |
| RU2396667C1 (ru) | Статор электрической машины | |
| RU2437195C1 (ru) | Система вентиляции электрической машины (варианты) | |
| RU2101836C1 (ru) | Электрическая машина | |
| RU2258295C2 (ru) | Способ газового охлаждения электрической машины и электрическая машина | |
| RU2095919C1 (ru) | Система вентиляции электрической машины | |
| RU2379813C1 (ru) | Турбогенератор с системой газового охлаждения | |
| RU2513042C1 (ru) | Система жидкостного охлаждения статора электрических машин автономных объектов | |
| RU2084069C1 (ru) | Электрическая машина |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170920 |