RU2552532C1 - Electrical machine cooling device - Google Patents
Electrical machine cooling device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552532C1 RU2552532C1 RU2014127818/07A RU2014127818A RU2552532C1 RU 2552532 C1 RU2552532 C1 RU 2552532C1 RU 2014127818/07 A RU2014127818/07 A RU 2014127818/07A RU 2014127818 A RU2014127818 A RU 2014127818A RU 2552532 C1 RU2552532 C1 RU 2552532C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peltier
- module
- electrical machine
- stator
- hot
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к термоэлектричеству, в частности к электрическим машинам, а именно к устройствам охлаждения генераторов авиационного двигателя, и касается особенностей конструктивного выполнения их системы охлаждения.The invention relates to thermoelectricity, in particular to electric machines, namely, cooling devices for aircraft engine generators, and relates to the features of the structural design of their cooling system.
Известна электрическая машина как синхронная машина с жидкостным канальным охлаждением (Науменко В.И., Клочков. О.Г Авиационные машины с интенсивным охлаждением. М., «Машиностроениие», 1977, с. 9). Она снабжена пакетом статорных пластин с радиальными каналами охлаждения и пакетом ротора с аксиальными каналами охлаждения.The electric machine is known as a synchronous machine with liquid channel cooling (Naumenko V.I., Klochkov. O.G. Aircraft with intensive cooling. M., "Mechanical Engineering", 1977, p. 9). It is equipped with a package of stator plates with radial cooling channels and a rotor package with axial cooling channels.
Недостатками этой машины является нагрев охлаждающего агента при протекании через лобовую часть обмотки до попадания в активную часть статора и ротора и отсуствие активных средств снижения температуры магнитопровода статора и охлаждающего агента.The disadvantages of this machine are the heating of the cooling agent when it flows through the frontal part of the winding until it enters the active part of the stator and rotor and the absence of active means to reduce the temperature of the stator magnetic circuit and the cooling agent.
Известна электрическая машина как синхронная машина со струйным жидкостным охлаждением (Науменко В.И., Клочков. О.Г Авиационные машины с интенсивным охлаждением. М., «Машиностроениие», 1977, с. 9), в которой осуществляется конвективный теплообмен с жидким хладагентом, подаваемым струями во внутренний объем машины непосредственно на поверхности тепловыделяющих элементов.An electric machine is known as a synchronous machine with liquid-cooled liquid-jet cooling (Naumenko V.I., Klochkov. O.G. Intensive-cooling aircraft. M., Mashinostroyeniye, 1977, p. 9), in which convective heat exchange with liquid refrigerant is carried out supplied by jets into the internal volume of the machine directly on the surface of the fuel elements.
Недостатками этой конструкции являются отсутствие активных средств охлаждения и возможность возгорания хладагента при использовании, например, топлива.The disadvantages of this design are the lack of active cooling means and the possibility of ignition of the refrigerant when using, for example, fuel.
Известна электрическая машина как синхронная машина с испарительным жидкостным охлаждением (Науменко В.И., Клочков. О.Г Авиационные машины с интенсивным охлаждением. М., «Машиностроениие», 1977 с. 12). При испарительном охлаждении на тепловыделяющих поверхностях происходит теплообмен с кипящим слоем хладагента. Процесс кипения на поверхности вызывает искусственную турболизация, что обуславливает весьма высокую интенсивность теплосъема. При выбросе паров хладагента за борт тепло выносится за пределы самолета.The electric machine is known as a synchronous machine with evaporative liquid cooling (Naumenko VI, Klochkov. OG Aircraft machines with intensive cooling. M., "Mechanical Engineering", 1977, p. 12). During evaporative cooling on heat-generating surfaces, heat exchange occurs with a fluidized bed of refrigerant. The boiling process on the surface causes artificial turbolization, which leads to a very high intensity of heat removal. When refrigerant vapors are released overboard, heat is transferred outside the aircraft.
Недостатками этой машины являются:The disadvantages of this machine are:
- необходимость наличия на борту самолета запаса хладагента, который является дополнительным грузом;- the need for the presence on board the aircraft stock of refrigerant, which is an additional load;
- невозможность использования в качестве хладагента топлива из-за высокой вероятности его воспламенения;- the inability to use fuel as a refrigerant due to the high probability of ignition;
- загрязнение охлаждаемых поверхностей продуктами разложения хладагента;- contamination of refrigerated surfaces with products of refrigerant decomposition;
- отсутствие активных средств снижения температуры тепловыделяющих частей машины.- lack of active means to reduce the temperature of the fuel parts of the machine.
В перечисленных конструкциях охладительных систем используются способы, обладающие значительными недостатками, в которых отсутствуют активные элементы охлаждения.The listed designs of cooling systems use methods with significant disadvantages in which there are no active cooling elements.
Наиболее близкой к заявляемому является конструкция синхронной электрической машины с жидкостным полостным охлаждением (Науменко В.И., Клочков О.Г. Авиационные машины с интенсивным охлаждением, М., «Машиностроениие», 1977, с. 10,) которая содержит статор с аксиальным охлаждением, разделенный на несколько частей с образованием аксиальных каналов.Closest to the claimed is the design of a synchronous electric machine with liquid cavity cooling (Naumenko VI, Klochkov OG Aircraft machines with intensive cooling, M., "Engineering", 1977, p. 10,) which contains an axial stator cooling, divided into several parts with the formation of axial channels.
Недостатком данного аналогиа является отсутствие процесса активного снижения температуры магнитопровода статора, в том числе охлаждающего агента, температура которого повышается по мере обтекания элементов обмоток и магнитопровода машины.The disadvantage of this analogy is the lack of a process of actively reducing the temperature of the stator magnetic circuit, including a cooling agent, the temperature of which increases as the elements flow around the windings and the magnetic circuit of the machine.
Задачей представленного изобретения является создание активной системы охлаждения, повышающей эффективность авиационной электрической машины, снижающей ее вес, с электрическим питанием этой системы от источника термоэлектрического тока, не увеличивающего вес бортового оборудования, работающего на принципе использования большого перепада температур, например, камеры сгорания двигателя и его наиболее холодной части, без дополнительного расхода топлива с использованием тепловой энергии, бесполезно рассеиваемой в пространстве.The objective of the present invention is to create an active cooling system that increases the efficiency of an aircraft electric machine, reducing its weight, with electrical power to this system from a thermoelectric current source that does not increase the weight of on-board equipment, operating on the principle of using a large temperature difference, for example, an engine combustion chamber and its the coldest part, without additional fuel consumption using thermal energy, uselessly dissipated in space.
Технический результат - использование рассеиваемой бесполезно тепловой энергии авиационного двигателя (вспомогательного или маршевого) для питание активной системы охлаждения,The technical result is the use of dissipated useless thermal energy of an aircraft engine (auxiliary or sustainer) to power an active cooling system,
Поставленная задаче решается, а технический результат достигается тем, что устройство охлаждения электрической машины, включающее статор с аксиальными каналами охлаждения, согласно изобретению содержит модуль Пельтье, спаи которого электрически изолированы от конструкции электрической машины, причем холодные спаи которого сопряжены с наружной поверхностью пакета статора, а горячие - сопряжены с внутренней поверхностью корпуса электрической машины и теплоизолированы на 1/5 сечения со стороной контактной шины модуля Пельтье, соединены с источником электрического тока, представляющим собой термопару или батарею термопар, горячий спай которой находится в камере сгорания авиационного двигателя, а холодный спай - на корпусе входной части авиационного двигателя, сопряженной с воздухозаборником.The problem is solved, and the technical result is achieved in that the cooling device of an electric machine, including a stator with axial cooling channels, according to the invention contains a Peltier module, the junctions of which are electrically isolated from the structure of the electric machine, the cold junctions of which are interfaced with the outer surface of the stator package, and hot - paired with the inner surface of the body of the electric machine and insulated 1/5 section with the side of the contact bus of the Peltier module, connected a source of electrical current, which is a thermocouple or battery thermocouple hot junction is located in the combustion chamber of an aircraft engine, a cold junction - the housing inlet part of an aircraft engine with an air intake conjugate.
Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 дан продольный разрез электрической машины (генератор авиационного двигателя) с активной системой охлаждения.In FIG. 1 is a longitudinal section through an electric machine (aircraft engine generator) with an active cooling system.
На фиг. 2 дана конструктивная схема модуля Пельтье для генератора авиационного двигателя.In FIG. 2 is a structural diagram of a Peltier module for an aircraft engine generator.
На фиг. 3 дано изображение модуля Пельтье без теплоизоляционного слоя.In FIG. Figure 3 shows an image of a Peltier module without a thermal insulation layer.
На фиг. 4 дана электрическая схема питания модуля Пельтье от батареи термопар, работающих от перепада температур частей авиационного двигателя и самолета.In FIG. Figure 4 shows the power supply circuit of the Peltier module from a battery of thermocouples operating from the temperature difference of parts of an aircraft engine and aircraft.
Генератор авиационного двигателя (Фиг. 1) состоит из корпуса 1, запрессованного в него пакета статора 2 с обмоткой 3, установленного между ними модуля Пельтье 4, имеющего теплоизоляционное заполнение на 1/5 сечения 5 со стороны горячих спаев, сопряженных с корпусом 1, и холодных спаев, сопряженных с пакетом статора 2 (Фиг. 2), электрически изолированного от них слоем 6 и 7, с электрическими выводами 8, образующего с корпусом 1 и отдельными элементами модуля Пельтье 4 каналы 9 для протекания хладагента, ротора 10.The aircraft engine generator (Fig. 1) consists of a
Модуль Пельтье без термоизоляционного заполнения, представленный на Фиг. 3, имеет четыре сектора 11, каждый из которых состоит из батарей p- и n-элементов 12 и 13, соединенных электрически последовательно шинами 14 и 15. Между секторами образованы каналы 16 для силовых ребер 17, координирующих и удерживающих пакет статора 2.The Peltier module without thermal insulation filling shown in FIG. 3, has four
Генератор с активной системой охлаждения работает следующим образом.A generator with an active cooling system operates as follows.
Привод генератора на борту самолета осуществляется от авиационных (вспомогательного или маршевого) двигателей. При вращении ротора 10 его магнитное поле возбуждает в обмотке статора 3 ЭДС, под действием которой по ее цепи протекает ток нагрузки, который обуславливает потери и нагрев машины в целом. Для обеспечения теплового режима генератор охлаждается прокачиванием хладогента по каналам 9, образованным корпусом 1, пакетом статора 2 и элементами модуля Пельтье 4. Модуль Пельтье 4 электрическими выводами 8 подключен к источнику постоянного тока - батарее термопар 18 (Фиг. 4), горячий спай 19 которой находится в камере сгорания авиационного двигателя 20, а холодный спай 21 - на корпусе входной части авиационного двигателя 22, сопряженной с воздухозаборником. Под действием протекающего тока на модуле одни спаи охлаждаются, другие нагреваются (холодный и горячий спаи (Фиг. 1)). Холодные и горячие спаи электрически изолированы от элементов конструкции электрической машины (Фиг. 2). Наружная поверхность пакета статора 2 охлаждается холодными спаями, сопряженными с нею, горячие спаи сопряжены с корпусом 1, охлаждаемым наружным обдувом. Хладогент, прокачиваемый по каналам 9, охлаждается элементами модуля Пельтье 4, образующими эти каналы 9.The generator drive on board the aircraft is carried out from aircraft (auxiliary or marching) engines. When the
Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить эффективность электрической машины, снизить ее вес, исключить опасность возгорания хладогента и загрязнения охлаждаемых поверхностей.Thus, the inventive method allows to increase the efficiency of an electric machine, reduce its weight, eliminate the risk of ignition of the refrigerant and contamination of the cooled surfaces.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127818/07A RU2552532C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Electrical machine cooling device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127818/07A RU2552532C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Electrical machine cooling device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2552532C1 true RU2552532C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53294967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014127818/07A RU2552532C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Electrical machine cooling device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2552532C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180841U1 (en) * | 2017-11-10 | 2018-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | ELECTRIC MACHINE |
RU182990U1 (en) * | 2018-02-02 | 2018-09-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | ELECTRIC MACHINE |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU851652A1 (en) * | 1979-11-02 | 1981-07-30 | Харьковский Авиационный Институт Им.H.E.Жуковского | Electric machine |
RU2142667C1 (en) * | 1997-10-28 | 1999-12-10 | Дорохов Борис Владимирович | Stator of electrical machine |
RU51313U1 (en) * | 2005-09-29 | 2006-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | ELECTRICAL ENGINE |
US20100146990A1 (en) * | 2007-08-14 | 2010-06-17 | Taras Michael F | Thermoelectric cooler for compressor motor |
CN102664477A (en) * | 2012-04-24 | 2012-09-12 | 上海交通大学 | Thermoelectricity cooling device of ultrasonic motor |
-
2014
- 2014-07-08 RU RU2014127818/07A patent/RU2552532C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU851652A1 (en) * | 1979-11-02 | 1981-07-30 | Харьковский Авиационный Институт Им.H.E.Жуковского | Electric machine |
RU2142667C1 (en) * | 1997-10-28 | 1999-12-10 | Дорохов Борис Владимирович | Stator of electrical machine |
RU51313U1 (en) * | 2005-09-29 | 2006-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | ELECTRICAL ENGINE |
US20100146990A1 (en) * | 2007-08-14 | 2010-06-17 | Taras Michael F | Thermoelectric cooler for compressor motor |
CN102664477A (en) * | 2012-04-24 | 2012-09-12 | 上海交通大学 | Thermoelectricity cooling device of ultrasonic motor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180841U1 (en) * | 2017-11-10 | 2018-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | ELECTRIC MACHINE |
RU182990U1 (en) * | 2018-02-02 | 2018-09-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | ELECTRIC MACHINE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9482142B2 (en) | Cooling system for an electric vehicle and method for producing a cooling system | |
JP5484071B2 (en) | Vehicle equipped with thermoelectric generator | |
RU2534443C2 (en) | Thermoelectric generator of gas turbine | |
JP5638094B2 (en) | Mounting structure of power control device | |
US10894607B2 (en) | Drive system for a vehicle with an internal combustion engine and fuel tank | |
US20170144532A1 (en) | Cooling apparatus for vehicle | |
JP2017536795A (en) | Drive device for drive train of motor vehicle | |
EP2942508A1 (en) | Enhanced heat sink availability on gas turbine engines through the use of solid state heat pumps | |
KR101546175B1 (en) | Pole shoe | |
KR20130089168A (en) | Electric machine cooling system and method | |
CN109311539B (en) | Integration of phase change materials for limiting the temperature of fuel from an electronic module | |
US20230118102A1 (en) | An electric turbomachine | |
US20150214458A1 (en) | Thermoelectric generator system for intercooler coupled to turbocharger | |
RU2552532C1 (en) | Electrical machine cooling device | |
SE512597C2 (en) | Drive system for a vehicle | |
US20190339013A1 (en) | Heat transfer apparatus | |
RU2684809C2 (en) | Energy recovery and regeneration system | |
US20130019917A1 (en) | Thermoelectric conversion of waste heat from generator cooling system | |
Yi et al. | Thermal integration of a high-frequency high-specific-power motor within electrically variable engine | |
US20130038071A1 (en) | Power generator | |
US10295229B2 (en) | Thermoelectric cooling system | |
RU2755072C1 (en) | System for production of thermal and electrical energy based on an external combustion engine | |
US20120043837A1 (en) | Stator system with a cooling arrangement | |
US20190214887A1 (en) | Electrical machine | |
KR20130010655A (en) | Cylinder apparatus for stirling engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20160121 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170709 |