RU2523444C1 - Axial fan unit of electric machine - Google Patents
Axial fan unit of electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523444C1 RU2523444C1 RU2013101438/07A RU2013101438A RU2523444C1 RU 2523444 C1 RU2523444 C1 RU 2523444C1 RU 2013101438/07 A RU2013101438/07 A RU 2013101438/07A RU 2013101438 A RU2013101438 A RU 2013101438A RU 2523444 C1 RU2523444 C1 RU 2523444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axial fan
- electric machine
- partition
- axial
- gas
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам с газовым охлаждением, например турбогенераторам с воздушным охлаждением.The invention relates to electrical engineering, in particular to gas-cooled electric machines, for example, air-cooled turbo-generators.
По мере повышения мощности турбогенераторов с воздушным охлаждением возрастают требования к системе их охлаждения.As the power of air-cooled turbogenerators increases, the requirements for their cooling system increase.
Известна конструкция и система газового охлаждения электрической машины, описанная в изобретении «Способ газового охлаждения электрической машины и электрическая машина» (Патент РФ №2258295, Н02К 9/06, опубл. 27.11.2004 г.). В рассматриваемой конструкции использована вытяжная система газового охлаждения, в которой в качестве нагнетательных элементов применены центробежные вентиляторы, установленные на валу с обеих сторон бочки ротора. Основное преимущество вытяжной системы охлаждения заключается в том, что охлаждающая среда подается от охладителей непосредственно в каналы статора и ротора электрической машины. Тем самым удается полностью исключить дополнительный подогрев охлаждающей среды, поступающей в каналы статора и ротора, от механических потерь в вентиляторах при нагнетательной схеме вентиляции.A known design and gas cooling system of an electric machine described in the invention, “A method of gas cooling of an electric machine and an electric machine” (RF Patent No. 2258295, Н02К 9/06, published on November 27, 2004). In this design, an exhaust gas cooling system is used, in which centrifugal fans mounted on the shaft on both sides of the rotor barrel are used as discharge elements. The main advantage of the exhaust cooling system is that the cooling medium is supplied from the coolers directly to the stator and rotor channels of the electric machine. Thus, it is possible to completely eliminate the additional heating of the cooling medium entering the stator and rotor channels from mechanical losses in the fans during the discharge ventilation circuit.
В генераторах с воздушным охлаждением большой мощности, где требуются для охлаждения значительные объемные расходы воздуха, применение центробежных вентиляторов приведет к значительному возрастанию потерь в вентиляторах и снижению КПД генератора.In large-capacity air-cooled generators, where significant volumetric air flow rates are required for cooling, the use of centrifugal fans will lead to a significant increase in losses in the fans and lower generator efficiency.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является конструкция, описанная в патенте «Gas-cooled electrical machine having an axial fan» (US 6392320, Н02К 9/08, 21.05.2002). В данном изобретении рассматривается конструкция турбогенератора с газовым охлаждением и осевыми вентиляторами, установленными с обеих сторон бочки ротора. Особенностью конструкции является компоновка узла осевого вентилятора. В конструкции для подачи потока охлаждающего газа из активной зоны машины к осевому вентилятору предусмотрен подводящий канал, ограниченный внутренней перегородкой и разделительной перегородкой, а для направления потока газа от вентилятора в зону расположения охладителей - отводящий канал, ограниченный разделительной и наружной перегородками. Перед осевым вентилятором установлен направляющий аппарат, выполненный в виде конфузора для направления потока охлаждающего газа из радиального направления в осевое направление, а после осевого вентилятора установлен спрямляющий аппарат, выполненный в виде диффузора для направления потока охлаждающего газа из осевого направления в радиальное направление.Closest to the technical nature of the claimed invention is the design described in the patent "Gas-cooled electrical machine having an axial fan" (US 6392320, H2K 9/08, 05/21/2002). This invention contemplates the design of a gas-cooled turbogenerator with axial fans mounted on both sides of the rotor barrel. A design feature is the layout of the axial fan assembly. In the design, for supplying a flow of cooling gas from the core of the machine to the axial fan, a supply channel is provided, limited by an internal partition and a separation wall, and for directing the gas flow from the fan to the cooler location zone, a discharge channel, limited by a separation and external partitions. A directing apparatus is installed in front of the axial fan, made in the form of a confuser for directing the flow of cooling gas from the radial direction to the axial direction, and after the axial fan there is a directing apparatus made in the form of a diffuser for directing the flow of cooling gas from the axial direction in the radial direction.
Предложенная компоновка узла вентилятора позволяет повысить эффективность и производительность работы вентиляторов, снизить вентиляционные потери. При этом рассмотренная конструкция узла вентилятора обладает рядом недостатков:The proposed layout of the fan assembly allows to increase the efficiency and productivity of fans, to reduce ventilation losses. In this case, the design of the fan assembly has several disadvantages:
- размещение спрямляющего лопаточного аппарата в отводящем канале близко к зоне поворота потока газа после вентилятора ведет к снижению эффективности узла вентилятора;- the placement of the straightening vanes in the outlet channel close to the zone of rotation of the gas flow after the fan leads to a decrease in the efficiency of the fan assembly;
- в конструкции отводящего канала получено недостаточное замедление потока газа, которое может привести к дополнительным потерям давления в последующих конструктивных элементах;- in the design of the outlet channel, insufficient deceleration of the gas flow was obtained, which can lead to additional pressure losses in subsequent structural elements;
- резкое сужение потока газа перед поворотом к вентилятору приводит к росту потерь давления;- a sharp narrowing of the gas flow before turning to the fan leads to an increase in pressure loss;
- недостаточное ускорение потока газа непосредственно перед вентилятором в сочетании с малой аксиальной длиной проточной части является причиной высокой неравномерности потока по высоте лопаток вентилятора и снижения эффективности его работы;- insufficient acceleration of the gas flow directly in front of the fan in combination with a small axial length of the flow part causes a high uneven flow along the height of the fan blades and reduce its efficiency;
- уменьшение аксиальной длины узла вентилятора способствует возникновению зон отрыва в месте поворота потока газа после вентилятора и возрастанию потерь давления;- a decrease in the axial length of the fan assembly contributes to the appearance of separation zones at the turning point of the gas flow after the fan and to an increase in pressure loss;
- отсутствие спрямляющего лопаточного аппарата на аксиальном участке проточной части приводит к росту потерь трения в отводящем канале.- the absence of a straightening vanes on the axial section of the flow part leads to an increase in friction losses in the outlet channel.
Технический результат, на который направлено предлагаемое решение, заключается в повышении эффективности работы узла осевого вентилятора, снижении вентиляционных потерь, повышении КПД электрической машины и сокращении ее аксиального габарита.The technical result, which is aimed at the proposed solution, is to increase the efficiency of the axial fan assembly, reduce ventilation losses, increase the efficiency of the electric machine and reduce its axial size.
Указанный технический результат достигается за счет того, что узел осевого вентилятора электрической машины содержит колесо осевого вентилятора, подводящий канал, ограниченный внутренней перегородкой и разделительной перегородкой, и отводящий канал, ограниченный разделительной перегородкой и наружной перегородкой, при этом в подводящем канале размещены спрямляющий и направляющий лопаточные аппараты, причем направляющий лопаточный аппарат установлен перед колесом осевого вентилятора.The specified technical result is achieved due to the fact that the axial fan assembly of the electric machine contains an axial fan wheel, an inlet channel bounded by an internal partition and a dividing wall, and a discharge channel bounded by a dividing partition and an external partition, while a straightening and guide vanes are placed in the inlet channel apparatuses, moreover, a guide vane apparatus is installed in front of the axial fan wheel.
Целесообразно внутреннюю перегородку выполнить из материала, обладающего диэлектрическими свойствами, а перегородки подводящего и отводящего каналов выполнить обтекаемой формы.It is advisable to make the inner partition made of a material having dielectric properties, and to make the partition walls of the inlet and outlet channels streamlined.
Совокупность признаков «размещение в подводящем канале спрямляющего лопаточного аппарата и направляющего лопаточного аппарата перед колесом осевого вентилятора» не выявлены в уровне техники.The set of signs "placement in the inlet channel of the straightening vanes and guide vanes in front of the axial fan wheel" is not identified in the prior art.
Направляющий лопаточный аппарат, установленный в подводящем канале непосредственно перед колесом осевого вентилятора, создает закрутку потока газа против направления вращения колеса осевого вентилятора, поэтому в предлагаемой конструкции не требуется установка лопаточного спрямляющего аппарата после колеса осевого вентилятора в отводящем канале. Изготовление внутренней перегородки, отделяющей зону лобовых частей обмотки статора от подводящего канала, из материала, обладающего диэлектрическими свойствами, позволяет максимально приблизиться к лобовым частям обмотки статора.The guide vane apparatus installed in the inlet channel directly in front of the axial fan wheel creates a gas flow swirl against the direction of rotation of the axial fan wheel, therefore, the proposed design does not require the installation of a blade rectifier after the axial fan wheel in the outlet channel. The manufacture of an internal partition separating the area of the frontal parts of the stator winding from the supply channel from material having dielectric properties allows you to get as close as possible to the frontal parts of the stator winding.
Отсутствие спрямляющего лопаточного аппарата в отводящем канале и изготовление внутренней перегородки из материала, обладающего диэлектрическими свойствами, дает возможность существенно сократить осевой габарит электрической машины.The absence of a straightening vane apparatus in the outlet channel and the manufacture of an internal partition from a material having dielectric properties makes it possible to significantly reduce the axial dimension of the electric machine.
Большим преимуществом конструкции является возможность корректировки характеристики осевого вентилятора на изготовленной машине наиболее экономичным способом за счет изменения угла установки лопаток направляющего аппарата. Лопатки направляющего аппарата обтекаются потоком газа с ускорением, по этой причине возникновение отрыва потока на его лопатках не происходит даже в случае упрощенного профилирования лопаток.The great advantage of the design is the ability to adjust the characteristics of the axial fan on the manufactured machine in the most economical way by changing the installation angle of the vanes of the guide vane. The vanes of the guide vane are flowed around with gas acceleration, for this reason the occurrence of flow separation on its vanes does not occur even in the case of simplified profiling of the vanes.
Спрямляющий лопаточный аппарат установлен в подводящем канале для раскрутки и стабилизации потока газа, поступающего из активной зоны электрической машины, с целью обеспечения эффективной работы узла осевого вентилятора и снижения потерь давления.The straightening vane apparatus is installed in the inlet channel for the promotion and stabilization of the gas flow coming from the active zone of the electric machine, in order to ensure the efficient operation of the axial fan assembly and reduce pressure losses.
Высокая эффективность узла осевого вентилятора в предлагаемой конструкции, в первую очередь, достигается благодаря отсутствию закрутки потока газа на выходе из колеса осевого вентилятора, обеспеченной совместной работой направляющего лопаточного аппарата и самого колеса осевого вентилятора.The high efficiency of the axial fan assembly in the proposed design is primarily achieved due to the absence of a gas flow swirl at the outlet of the axial fan wheel, which is ensured by the joint operation of the guide vanes and the axial fan wheel itself.
Выполнение перегородок подводящего и отводящего каналов плавной обтекаемой формы позволяет снизить потери давления газа в тракте узла осевого вентилятора.The implementation of the partitions of the inlet and outlet channels of a smooth streamlined shape allows to reduce the loss of gas pressure in the path of the axial fan assembly.
На фиг. представлена схема узла осевого вентилятора.In FIG. presents a diagram of the axial fan assembly.
Узел осевого вентилятора электрической машины с вытяжной системой вентиляции содержит подводящий канал 1, ограниченный внутренней перегородкой 2 и разделительной перегородкой 3, расположенными в радиальной плоскости. В подводящем канале 1 установлены спрямляющий лопаточный аппарат 4 и, непосредственно перед колесом 6 осевого вентилятора, направляющий лопаточный аппарат 5. Отводящий канал 7 осевого вентилятора ограничен разделительной перегородкой 3 и наружной перегородкой 8. Колесо 6 осевого вентилятора установлено на валу 9 электрической машины. Внутренняя перегородка 2 выполнена из материала, обладающего диэлектрическими свойствами. Внутренняя перегородка 2, разделительная перегородка 3 и наружная перегородка 8 выполнены плавной обтекаемой формы.The axial fan assembly of an electric machine with an exhaust ventilation system comprises a feed channel 1 bounded by an internal partition 2 and a separation partition 3 located in the radial plane. In the inlet channel 1, a straightening vane apparatus 4 is installed and, directly in front of the axial fan wheel 6, a guide vane apparatus 5. The exhaust channel 7 of the axial fan is bounded by a dividing wall 3 and an external baffle 8. The axial fan wheel 6 is mounted on the shaft 9 of the electric machine. The inner partition 2 is made of a material having dielectric properties. The inner partition 2, the separation partition 3 and the outer partition 8 are made smooth streamlined.
При работе электрической машины поток горячего охлаждающего газа из активной зоны электрической машины 10 поступает в подводящий канал 1, проходя через лопатки спрямляющего лопаточного аппарата 4, газ теряет закрутку, кинетическая энергия от окружной составляющей скорости газа частично восстанавливается и идет на повышение давления. В конце подводящего канала 1 на осевом участке после поворота потока к осевому направлению входной направляющий лопаточный аппарат 5 закручивает поток против направления вращения колеса 6 осевого вентилятора. Приобретая помимо осевой окружную составляющую скорости, поток ускоряется, что способствует дополнительной стабилизации потока перед колесом 6 осевого вентилятора, препятствует росту неравномерности расходной составляющей скорости по радиусу в зоне за поворотом. В колесе 6 происходит повышение давления газа одновременно с замедлением потока, при этом поток теряет предварительно полученную в направляющем лопаточном аппарате 5 закрутку, направленную против направления вращения колеса 6. После колеса 6 газ поступает в отводящий канал 7 и направляется на охладители электрической машины.During the operation of the electric machine, the flow of hot cooling gas from the active zone of the electric machine 10 enters the supply channel 1, passing through the blades of the straightening vanes 4, the gas loses twist, the kinetic energy from the peripheral component of the gas velocity is partially restored and increases pressure. At the end of the supply channel 1 in the axial section, after the flow is turned to the axial direction, the inlet guide vane apparatus 5 spins the flow against the direction of rotation of the axial fan wheel 6. By acquiring, in addition to the axial peripheral component of the velocity, the flow is accelerated, which contributes to the additional stabilization of the flow in front of the axial fan wheel 6, and prevents the growth of the irregularity of the expendable component of the velocity along the radius in the zone behind the bend. In the wheel 6, the gas pressure increases simultaneously with the deceleration of the flow, while the flow loses the swirl previously obtained in the guide vanes 5, directed against the direction of rotation of the wheel 6. After the wheel 6, the gas enters the exhaust channel 7 and is sent to the coolers of the electric machine.
В целом предлагаемое техническое решение дает возможность повысить эффективность работы узла осевого вентилятора, снизить вентиляционные потери, повысить КПД электрической машины и сократить ее аксиальный габарит.In general, the proposed technical solution makes it possible to increase the efficiency of the axial fan assembly, reduce ventilation losses, increase the efficiency of the electric machine and reduce its axial dimension.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101438/07A RU2523444C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Axial fan unit of electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101438/07A RU2523444C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Axial fan unit of electric machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2523444C1 true RU2523444C1 (en) | 2014-07-20 |
| RU2013101438A RU2013101438A (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51215318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101438/07A RU2523444C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Axial fan unit of electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2523444C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR617719A (en) * | 1925-04-21 | 1927-02-24 | Thomson Houston Comp Francaise | Improvements to dynamo-electric machines |
| DE1094353B (en) * | 1958-01-07 | 1960-12-08 | Westinghouse Electric Corp | Ventilation device for an electrical machine |
| SU554594A1 (en) * | 1976-03-01 | 1977-04-15 | Electric machine | |
| US4039872A (en) * | 1976-06-01 | 1977-08-02 | General Electric Company | Guide vane assembly for reverse flow cooled dynamoelectric machine |
| SU1658288A2 (en) * | 1988-03-24 | 1991-06-23 | А.В.Валуев | Electric machine |
| EP0682399A1 (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-15 | ABB Management AG | Electrical machine with an axial fan |
| US6392320B1 (en) * | 1998-12-03 | 2002-05-21 | Alstom | Gas-cooled electrical machine having an axial fan |
| RU23535U1 (en) * | 2002-01-16 | 2002-06-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | GAS COOLED ELECTRIC CAR |
| RU2258295C2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины") | Electrical machine gas cooling method and electrical machine |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101438/07A patent/RU2523444C1/en active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR617719A (en) * | 1925-04-21 | 1927-02-24 | Thomson Houston Comp Francaise | Improvements to dynamo-electric machines |
| DE1094353B (en) * | 1958-01-07 | 1960-12-08 | Westinghouse Electric Corp | Ventilation device for an electrical machine |
| SU554594A1 (en) * | 1976-03-01 | 1977-04-15 | Electric machine | |
| US4039872A (en) * | 1976-06-01 | 1977-08-02 | General Electric Company | Guide vane assembly for reverse flow cooled dynamoelectric machine |
| SU1658288A2 (en) * | 1988-03-24 | 1991-06-23 | А.В.Валуев | Electric machine |
| EP0682399A1 (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-15 | ABB Management AG | Electrical machine with an axial fan |
| RU95107043A (en) * | 1994-05-09 | 1996-12-27 | АББ Менеджмент АГ (CH) | Electric machine with gas cooling |
| US6392320B1 (en) * | 1998-12-03 | 2002-05-21 | Alstom | Gas-cooled electrical machine having an axial fan |
| RU23535U1 (en) * | 2002-01-16 | 2002-06-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | GAS COOLED ELECTRIC CAR |
| RU2258295C2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины") | Electrical machine gas cooling method and electrical machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013101438A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2502179C2 (en) | Electric machine with double axial fan | |
| US9680351B2 (en) | Electrical machine having cooling features | |
| JP2012020728A (en) | Cabin air compressor apparatus and method for cooling the same | |
| US20170257007A1 (en) | Generator for a power plant | |
| CN108368852A (en) | The electric centrifugal-type compressor of turbogenerator or aircraft | |
| JP6723020B2 (en) | Electric motor with external cooling device and two separate cooling circuits | |
| RU2015126783A (en) | ELECTRIC MACHINE WITH COMBINED AIR-WATER COOLING | |
| CN102769362A (en) | Large-power three-phase asynchronous motor with built-in cooler | |
| CN106451864B (en) | Permanent magnet traction motor mixed ventilation cooling system and method | |
| KR100893450B1 (en) | Fan for rotating electric machine | |
| US3588557A (en) | Low loss ventilation for salient pole machines | |
| CN104659964A (en) | Ac generator | |
| CN204517609U (en) | Self-lubricating security enhanced high pressure threephase asynchronous machine | |
| CN103066753A (en) | Brushless motor for chain saw | |
| JP2012222904A (en) | Distributed winding rotary electric machine | |
| RU2523444C1 (en) | Axial fan unit of electric machine | |
| US10651707B2 (en) | Rotary electric machine having a turbine having increased negative pressure | |
| CN104578649A (en) | Axial direction sectional type motor rotor with arc-shaped air deflectors | |
| CN202798342U (en) | Large-power explosion-suppression type three-phase asynchronous motor with built-in cooler | |
| RU2449451C1 (en) | Electrical machine rotor ventilation system | |
| CN110630536A (en) | Fan and electromechanical assembly and method thereof | |
| JP4640681B2 (en) | Rotating electric machine | |
| CN203420943U (en) | Fanner for generator cooling system radiator | |
| CN105186785A (en) | Variable-frequency generator set motor with cooling air ducts | |
| RU2379813C1 (en) | Turbo generator with gas cooling system |