RU2570834C1 - Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing - Google Patents
Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570834C1 RU2570834C1 RU2014128084/07A RU2014128084A RU2570834C1 RU 2570834 C1 RU2570834 C1 RU 2570834C1 RU 2014128084/07 A RU2014128084/07 A RU 2014128084/07A RU 2014128084 A RU2014128084 A RU 2014128084A RU 2570834 C1 RU2570834 C1 RU 2570834C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- grooves
- cooling
- tubes
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in electromechanical energy converters of autonomous objects.
Известен сердечник из аморфного железа [патент US №5903082 А, H02K 1/12, H02K 21/12, H02K 37/12, H02P 9/18, H02K 21/24, H02K 1/14, H02K 1/02, H02K 1/04, H02K 29/10, H02K 1/18, 11.05.1999], содержащий отдельно сформированные аморфное ярмо и аморфные полюса, которые совместно установлены в корпусе из диэлектрика, образовывая при этом сердечник статора электромеханического преобразователя энергии.Known amorphous iron core [US patent No. 5903082 A,
Недостатками данного магнитопровода статора из аморфного железа являются сложность его изготовления и низкие магнитные свойства, обусловленные значительными нарушениями геометрии магнитопровода статора из аморфного железа при сборки отдельных полюсов и ярма, а также низкий теплоотвод потерь энергии от магнитопровода статора из аморфного железа.The disadvantages of this amorphous iron stator magnetic circuit are the complexity of its manufacture and low magnetic properties due to significant violations of the geometry of the stator magnetic circuit of amorphous iron during the assembly of individual poles and yoke, as well as the low heat loss of energy losses from the stator magnetic circuit of amorphous iron.
Известен статор электрической машины, например электродвигателя электрического транспортного средства [патент DE 102012207508 A1, H02K 1/06, H02K 1/12, H02K 15/02, 7.11.2013], содержащий П-образные сердечники, которые ламинированы из нескольких листов электротехнической стали. Из n-П-образных сердечников набирается магнитопровод.Known stator of an electric machine, for example an electric motor of an electric vehicle [patent DE 102012207508 A1,
Недостатками данного магнитопровода статора являются сложность его изготовления и установки в корпусе электрической машины, а также значительные аэродинамические потери энергии на трение ротора с воздухом.The disadvantages of this stator magnetic circuit are the complexity of its manufacture and installation in the body of an electric machine, as well as significant aerodynamic energy losses due to friction of the rotor with air.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является магнитопровод статора из аморфного железа [патент US 6960860 В1, H02K 1/14, H02K 1/12, H02K 15/02, 01.10.2005], содержащий ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, установленных в диэлектрическом остове.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a stator magnetic core made of amorphous iron [US patent 6960860 B1,
Недостатками данного магнитопровода статора из аморфного железа является его низкая эффективность и низкие удельные показатели в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения, обусловленные повышенными габаритными размерами, из-за низкой индукции насыщения ленты аморфного железа, а также значительными потерями энергии на трение ротора с воздухом, обусловленными не гладкой внутренней поверхностью расточки статора.The disadvantages of this stator magnetic circuit from amorphous iron are its low efficiency and low specific indicators in the composition of electromechanical energy converters with external liquid cooling of the stator surface through a cooling jacket, due to increased overall dimensions, due to the low saturation induction of the amorphous iron ribbon, as well as significant energy losses the friction of the rotor with air due to the not smooth inner surface of the stator bore.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей магнитопровода статора из аморфного железа в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения благодаря повышению выходной мощности при неизменных массогабаритных показателях, повышение эффективности и удельных показателей магнитопровода статора из аморфного железа в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения благодаря интеграции системы охлаждения в магнитопровод статора, повышение выходной мощности а также минимизация потерь энергии на трение ротора с воздухом благодаря выполнению внутренней поверхности расточки статора гладкой.The objective of the invention is the expansion of the functionality of the stator magnetic circuit from amorphous iron as part of electromechanical energy converters with external liquid cooling of the stator surface through the cooling jacket due to the increase in output power with constant weight and size indicators, the increase of the efficiency and specific indicators of the stator magnetic circuit from amorphous iron as part of electromechanical energy converters with external liquid cooling of the stator surface through the jacket cooling by integrating the cooling in the stator magnetic circuit, enhancing the output power and also to minimize rotor frictional energy losses of the air by performing an inner surface of the stator bore smooth.
Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД ЭМПЭ на 1-2%, и при использовании на роторе постоянных магнитов достигается защита от их теплового размагничивания, а также повышенная линейная токовая нагрузка электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения.The technical result is to increase the reliability, energy efficiency and minimize heat dissipation of electromechanical energy converters, increase the efficiency of EMF by 1-2%, and when using permanent magnets on the rotor, protection against thermal demagnetization is achieved, as well as an increased linear current load of electromechanical energy converters with external liquid cooling stator surface through a cooling jacket.
Поставленная задача решается и указанный результат достигается по первому варианту тем, что в магнитопроводе электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением, содержащем ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, установленных в диэлектрическом остове и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах статора, согласно изобретению диэлектрический остов выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками, при этом форма трубок профилирует форму пространства между подковообразными сердечниками, а по периметру диэлектрического остова введены дополнительные каналы охлаждения, причем боковые поверхности и дно пазов с уложенной в них обмоткой залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью, а внутренняя поверхность пазов залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью таким образом, что внутренняя поверхность расточки статора гладкая.The problem is solved and the specified result is achieved according to the first embodiment by the fact that in the magnetic circuit of intensively cooled electromechanical energy converters containing a rotor, n horseshoe-shaped cores drawn from an amorphous iron ribbon installed in a dielectric core and forming grooves and teeth of a stator magnetic circuit, a winding laid in the grooves of the stator, according to the invention, the dielectric core is made in the form of a cooling jacket with axial tubes, while the shape of the tubes profiles the shape of the space between the horseshoe-shaped cores, and additional cooling channels are introduced along the perimeter of the dielectric core, and the side surfaces and the bottom of the grooves with the winding laid in them are filled with non-conductive, non-magnetic material with high thermal conductivity, and the inner surface of the grooves is filled with non-conductive, non-magnetic material with low thermal conductivity in such a way that the inner surface of the stator bore is smooth.
Поставленная задача решается и указанный результат достигается по второму варианту тем, что в магнитопроводе электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением, содержащем ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, установленных в диэлектрическом остове и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах статора, согласно изобретению диэлектрический остов выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками, при этом форма трубок профилирует форму пространства между подковообразными сердечниками, а по периметру диэлектрического остова введены дополнительные каналы охлаждения, причем по всей осевой длине боковых поверхностей пазов установлена система из охлаждающих трубок, одна из поверхностей которой плотно прилегает к обмотке, а другая - к зубцу, дно пазов с уложенной в них обмоткой и трубками охлаждения залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью, а внутренняя поверхность пазов залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью таким образом, что внутренняя поверхность расточки статора гладкая.The problem is solved and the specified result is achieved according to the second embodiment in that in the magnetic circuit of intensively cooled electromechanical energy converters containing a rotor, n horseshoe-shaped cores drawn from an amorphous iron ribbon installed in a dielectric core and forming grooves and teeth of a stator magnetic circuit, a winding laid in the grooves of the stator, according to the invention, the dielectric core is made in the form of a cooling jacket with axial tubes, while the shape of the tubes profiles the shape of the space between the horseshoe-shaped cores, and additional cooling channels are introduced along the perimeter of the dielectric core; moreover, a cooling pipe system is installed along the entire axial length of the side surfaces of the grooves, one of the surfaces of which is tightly adjacent to the winding, and the other to the tooth, the bottom of the grooves laid in them windings and cooling tubes are filled with non-conductive, non-magnetic material with high thermal conductivity, and the inner surface of the grooves is filled with non-conductive, non-magnetic material with low heat conductivity so that the inner surface of the stator bore is smooth.
Поставленная задача решается и указанный результат достигается по третьему варианту тем, что в магнитопроводе электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением, содержащем ротор, n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, установленных в диэлектрическом остове и образующих пазы и зубцы магнитопровода статора, обмотку, уложенную в пазах статора, согласно изобретению диэлектрический остов выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками, при этом форма трубок профилирует форму пространства между подковообразными сердечниками, а по периметру диэлектрического остова введены дополнительные каналы охлаждения, причем по всей осевой длине дна пазов установлена система из охлаждающих трубок, одна поверхность которых выполнена профилирующей дно паза, а другая - прямоугольной формы, боковые поверхности и дно пазов с уложенной в них обмоткой и трубками охлаждения залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью, а внутренняя поверхность пазов залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью таким образом, что внутренняя поверхность расточки статора гладкая.The problem is solved and the specified result is achieved according to the third embodiment by the fact that in the magnetic circuit of intensively cooled electromechanical energy converters containing a rotor, n horseshoe-shaped cores drawn from an amorphous iron ribbon installed in a dielectric core and forming grooves and teeth of a stator magnetic circuit, a winding laid in the grooves of the stator, according to the invention, the dielectric core is made in the form of a cooling jacket with axial tubes, while the shape of the tubes profiles the shape of the the space between the horseshoe-shaped cores, and additional cooling channels are introduced along the perimeter of the dielectric core, moreover, along the entire axial length of the bottom of the grooves, a system of cooling tubes is installed, one surface of which is made profiling the bottom of the groove, and the other is rectangular, the side surfaces and the bottom of the grooves are laid in they are filled with a winding and cooling tubes with a non-conductive, non-magnetic material with high thermal conductivity, and the inner surface of the grooves is filled with a non-conductive, non-magnetic mat Rial with low thermal conductivity so that the inner surface of the stator bore is smooth.
Поставленная задача также достигается тем, что способ изготовления магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением осуществляют путем последовательной сборки n подковообразных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, в диэлектрическую основу, которая в отличие от прототипа представляет собой систему охлаждения, при этом внутри n подковообразных сердечников укладывают обмотку, залитую неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью, оставляя пространство между воздушным зазором и обмоткой для монтажа аксиальных трубок охлаждения и для заливки неэлектропроводящего, немагнитного материала с низкой теплопроводностью, в пространство между подковообразными сердечниками и дополнительными каналами охлаждения, расположенными по периметру диэлектрического остова, монтируют аксиальные трубки.The task is also achieved by the fact that the method of manufacturing the stator magnetic circuit of electromechanical energy converters with intensive cooling is carried out by sequentially assembling n horseshoe-shaped cores drawn from an amorphous iron ribbon into a dielectric base, which, unlike the prototype, is a cooling system, while inside the n horseshoe-shaped cores lay a winding filled with a non-conductive, non-magnetic material with high thermal conductivity, leaving space Between the air gap and the winding for mounting axial cooling tubes and for pouring non-conductive, non-magnetic material with low thermal conductivity, axial tubes are mounted in the space between the horseshoe-shaped cores and additional cooling channels located around the perimeter of the dielectric core.
Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображен магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением по первому варианту. На фиг. 2 изображен паз магнитопровода статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением. На фиг. 3 изображен магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением по второму варианту. На фиг. 4 изображена система из охлаждающих трубок с зубцовой и пазовой поверхностями. На фиг. 5 изображен магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением по третьему варианту. На фиг. 6 изображена система охлаждающих трубок с поверхностью, профилирующей дно паза, и прямоугольной поверхностью.In FIG. 1 shows the stator magnetic circuit of electromechanical energy converters with intensive cooling according to the first embodiment. In FIG. 2 shows the groove of the stator magnetic circuit of electromechanical energy converters with intensive cooling. In FIG. 3 shows a stator magnetic circuit of electromechanical energy converters with intensive cooling according to the second embodiment. In FIG. 4 shows a system of cooling tubes with serrated and grooved surfaces. In FIG. 5 shows the stator magnetic circuit of electromechanical energy converters with intensive cooling according to the third embodiment. In FIG. 6 shows a cooling tube system with a surface profiling the bottom of the groove and a rectangular surface.
Предложенное устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит ротор 1, n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа 3, установленных в диэлектрическом остове 4 и образующих пазы 5 и зубцы 6 магнитопровода статора 7, обмотку 8, уложенную в пазах магнитопровода статора 7, аксиальные трубки 9, установленные в пространстве между подковообразными сердечниками 2, дополнительные каналы охлаждения 10, расположенные по периметру диэлектрического остова 4, боковые поверхности пазов 11 (фиг. 2), дно пазов 12, внутреннюю поверхность пазов 13, неэлектропроводящий, немагнитный материал с высокой теплопроводностью 14, неэлектропроводящий, немагнитный материал с низкой теплопроводностью 15.The proposed device according to the first embodiment (Fig. 1) contains a
Предложенное устройство по второму варианту (фиг. 3) содержит ротор 1, n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа 3, установленных в диэлектрическом остове 4 и образующих пазы 5 и зубцы 6 магнитопровода статора 7, обмотку 8, уложенную в пазах магнитопровода статора 7, аксиальные трубки 9, установленные в пространстве между подковообразными сердечниками 2, дополнительные каналы охлаждения 10, расположенные по периметру диэлектрического остова 4, боковые поверхности пазов 11, дно пазов 12, внутреннюю поверхность пазов 13 (фиг. 2), неэлектропроводящий, немагнитный материал с высокой теплопроводностью 14, неэлектропроводящий, немагнитный материал с низкой теплопроводностью 15, при этом в пазах установлена система из охлаждающих трубок 16 (фиг. 4), с зубцовой 17 и пазовой 18 поверхностями.The proposed device according to the second embodiment (Fig. 3) contains a
Предложенное устройство по третьему варианту (фиг. 5) содержит ротор 1, n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа 3, установленных в диэлектрическом остове 4 и образующих пазы 5 и зубцы 6 магнитопровода статора 7, обмотку 8, уложенную в пазах магнитопровода статора 7, аксиальные трубки 9, установленные в пространстве между подковообразными сердечниками 2, дополнительные каналы охлаждения 10, расположенные по периметру диэлектрического остова 4, боковые поверхности пазов 11, дно пазов 12, внутреннюю поверхность пазов 13 (фиг. 2), неэлектропроводящий, немагнитный материал с высокой теплопроводностью 14, неэлектропроводящий, немагнитный материал с низкой теплопроводностью 15, при этом в пазах установлена система из охлаждающих трубок 16 (фиг. 6), с поверхностью, профилирующей дно паза 17, и прямоугольной поверхностью 18.The proposed device according to the third embodiment (Fig. 5) comprises a
Предложенное устройство по первому варианту работает следующим образом: при вращении ротора 1, по n подковообразным сердечникам 2, набранным из ленты аморфного железа 3, протекает магнитный поток возбуждения. При этом по закону электромагнитной индукции в обмотке 8 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмотки, частоты вращения ротора 1 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 8 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 8, обусловленные током в обмотках 8 и ее активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, тепловые потери в магнитопроводе статора 7, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой магнитопровода статора 7 и удельными потерями материала магнитопровода статора 7, потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими размерами, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и магнитопроводом статора 7. Отвод всех вышеперечисленных потерь обеспечивается по законам теплопереноса, при протекании хладагента по аксиальным трубкам 9, установленным в пространстве между подковообразными сердечниками 2, и дополнительным каналам охлаждения 10, расположенным по периметру диэлектрического остова 4. При этом благодаря тому, что аксиальные трубки 9 установлены в пространстве между подковообразными сердечниками 2, достигается интеграция системы охлаждения в магнитопровод статора 7 электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением. Так как магнитопровод статора 7 выполняется из n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа 3, обладающего минимальными удельными потерями, достигается минимизация тепловых потерь в магнитопроводе статора 7. При этом благодаря тому, что боковые поверхности 11 и дно 12 пазов 5 с уложенными в них обмотками 8 залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью 14, а внутренняя поверхность пазов 13 залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью 15, достигается теплоперенос практически всех тепловых потерь в обмотки 8, аксиальными трубками 9 и дополнительными каналами охлаждения 10, при этом тепловые потери в обмотки практически не переносятся в воздушный зазор и тем самым не являются причиной увеличения потерь энергии ротора 1 на трение с воздухом. А также достигается при использовании постоянных магнитов защита их от теплового размагничивания. Кроме того, заливка пазов 5 немагнитным материалом с высокой теплопроводностью 14 и неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью 15 обеспечивает минимальные потери энергии ротора 1 на трение с воздухом.The proposed device according to the first embodiment works as follows: when the
Предложенное устройство по второму варианту работает следующим образом: при вращении ротора 1, по n подковообразным сердечникам 2, набранным из ленты аморфного железа 3, протекает магнитный поток возбуждения. При этом по закону электромагнитной индукции в обмотке 8 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмотки, частоты вращения ротора 1 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 8 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 8, обусловленные током в обмотках 8 и ее активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, тепловые потери в магнитопроводе статора 7, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой магнитопровода статора 7 и удельными потерями материала магнитопровода статора 7, потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими размерами, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и магнитопроводом статора 7. Отвод всех вышеперечисленных потерь обеспечивается по законам теплопереноса, при протекании хладагента по аксиальным трубкам 9, установленным в пространстве между подковообразными сердечниками 2, дополнительным каналам охлаждения 10, расположенным по периметру диэлектрического остова 4, системой из охлаждающих трубок 16 с зубцовой 17 и пазовой 18 поверхностями. При этом благодаря тому, что аксиальные трубки 9 установлены в пространстве между подковообразными сердечниками 2, достигается интеграция системы охлаждения в магнитопровод статора 7 электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением, а благодаря тому, что используется система из охлаждающих трубок 16 с зубцовой 17 и пазовой 18 поверхностями достигается повышение интенсивности охлаждения электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения, и, как следствие этого, повышение мощности при неизменных массогабаритных показателях и их линейной токовой нагрузки. Так как магнитопровод статора 7 выполнен из n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа 3, обладающего минимальными удельными потерями, то достигается минимизация тепловых потерь в магнитопроводе статора 7. При этом благодаря тому, что боковые поверхности 11 и дно 12 пазов 5 с уложенными в них обмотками 8 залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью 14, а внутренняя поверхность пазов 13 залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью 15, достигается теплоперенос практически всех тепловых потерь в обмотки 8, аксиальными трубками 9, дополнительными каналами охлаждения 10 и системой из охлаждающих трубок 16, с зубцовой 17 и пазовой 18 поверхностями. При этом тепловые потери в обмотки практически не переносятся в воздушный зазор, а отводятся в радиальном направлении по всей длине магнитопровода статора 7 аксиальными трубками 9 и в тангенциальном направлении по всей длине магнитопровода статора 7 системой из охлаждающих трубок 16 с зубцовой 17 и пазовой 18 поверхностями и тем самым не являются причиной увеличения потерь энергии ротора 1 на трение с воздухом. А также достигается при использовании постоянных магнитов защита их от теплового размагничивания. Кроме того, заливка пазов 5 немагнитным материалом с высокой теплопроводностью 14 и неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью 15 обеспечивает минимальные потери энергии ротора 1 на трение с воздухом.The proposed device according to the second embodiment works as follows: during rotation of the
Предложенное устройство по третьему варианту работает следующим образом: при вращении ротора 1, по n подковообразным сердечникам 2, набранным из ленты аморфного железа 3, протекает магнитный поток возбуждения. При этом по закону электромагнитной индукции в обмотке 8 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмоток 8, частоты вращения ротора 1 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 8 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 8, обусловленные током в обмотках 8 и ее активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, тепловые потери в магнитопроводе статора 7, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой магнитопровода статора 7 и удельными потерями материала магнитопровода статора 7, потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими размерами, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и магнитопроводом статора 7. Отвод всех вышеперечисленных потерь обеспечивается по законам теплопереноса, при протекании хладагента по аксиальным трубкам 9, установленным в пространстве между подковообразными сердечниками 2, дополнительным каналам охлаждения 10, расположенным по периметру диэлектрического остова 4, системой охлаждающих трубок 16 с поверхностью, профилирующей дно паза 17, и прямоугольной поверхностью 18. При этом благодаря тому, что аксиальные трубки 9 установлены в пространстве между подковообразными сердечниками 2, достигается интеграция системы охлаждения в магнитопровод статора 7 электромеханических преобразователей энергии с интенсивным охлаждением, а благодаря тому, что используется система охлаждающих трубок 16, с поверхностью профилирующей дно паза 17 и прямоугольной поверхностью 18 достигается повышение интенсивности охлаждения электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения, и как следствие этого повышение мощности при неизменных массогабаритных показателях и их линейной токовой нагрузки. Так как магнитопровод статора 7 выполняется из n подковообразных сердечников 2, набранных из ленты аморфного железа 3, обладающего минимальными удельными потерями, то достигается минимизация тепловых потерь в магнитопроводе статора 7. При этом благодаря тому, что боковые поверхности 11 и дно 12 пазов 5 с уложенными в них обмотками 8 залиты неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью 14, а внутренняя поверхность пазов 13 залита неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью 15, достигается теплоперенос практически всех тепловых потерь в обмотки 8, аксиальными трубками 9, дополнительными каналами охлаждения 10 и системой охлаждающих трубок 16 с поверхностью, профилирующей дно паза 17, и прямоугольной поверхностью 18. При этом тепловые потери в обмотки практически не переносятся в воздушный зазор, а отводятся в радиальном направлении по всей длине магнитопровода статора 7 аксиальными трубками 9 и системой охлаждающих трубок 16 с поверхностью, профилирующей дно паза 17, и прямоугольной поверхностью 18, и тем самым не являются причиной увеличения потерь энергии ротора 1 на трение с воздухом. А также достигается при использовании постоянных магнитов защита их от теплового размагничивания. Кроме того, заливка пазов 5 немагнитным материалом с высокой теплопроводностью 14 и неэлектропроводящим, немагнитным материалом с низкой теплопроводностью 15 обеспечивает минимальные потери энергии ротора 1 на трение с воздухом.The proposed device according to the third embodiment works as follows: when the
Пример конкретной реализации способа изготовления.An example of a specific implementation of the manufacturing method.
Магнитопровод статора генератора мощностью 100 кВ·А изготавливают путем последовательной сборки шести подковообразных сердечников из аморфного железа Metglas 2605НВ1М (производства компании hitachi) с толщиной 25 мм, шириной 150 мм, высотой 75 мм, длиной 250 мм, набранных из ленты аморфного железа с толщиной 0,02 мм, в диэлектрическую остову, выполненную из алюминия марки АЛ2, с дополнительными каналами охлаждения (размеры определяются габаритами магнитопровода) при помощи болтов, в результате получаем магнитопровод статора с внутренним диаметром 220 мм и внешним диаметром 350 мм. Полученная конструкция образует пазы с высотой 50 мм, шириной 20 мм и зубцы с высотой 50 мм, шириной 15 мм. В пазы укладывается обмотка и в зависимости от вариантов охлаждающие трубки 16, залитые неэлектропроводящим, немагнитным материалом с высокой теплопроводностью, оставляя пространство между воздушным зазором и обмоткой для заливки неэлектропроводящего, немагнитного материала с низкой теплопроводностью. При сборке образуется пространство между шестью подковообразными сердечниками, в данное пространство прокладывают аксиальные трубки с габаритами охлаждения (размеры определяются габаритами магнитопровода).A generator stator magnetic circuit with a power of 100 kVA is produced by sequentially assembling six horseshoe-shaped amorphous iron cores Metglas 2605НВ1М (manufactured by hitachi) with a thickness of 25 mm, a width of 150 mm, a height of 75 mm, and a length of 250 mm, assembled from an amorphous iron tape with a thickness of 0 , 02 mm, into a dielectric skeleton made of AL2 brand aluminum, with additional cooling channels (dimensions are determined by the dimensions of the magnetic circuit) using bolts, as a result, we obtain a stator magnetic circuit with an inner diameter of 220 mm and External Expansion 350 mm in diameter. The resulting design forms grooves with a height of 50 mm, a width of 20 mm and teeth with a height of 50 mm, a width of 15 mm. The windings and, depending on the options,
При этом в процессе работы генератора в охлаждающих трубках индуцируются эдс, но так как в пазу установлено две аксиальные трубки, то эдс в них компенсируют друг друга, а следовательно, потери в предлагаемой системе охлаждения будут минимальны.Moreover, during the operation of the generator, emfs are induced in the cooling tubes, but since two axial tubes are installed in the groove, the emfs in them compensate each other, and therefore, the losses in the proposed cooling system will be minimal.
Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности магнитопровода статора из аморфного железа в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения благодаря повышению выходной мощности, обеспечить повышение эффективности и удельных показателей магнитопровода статора из аморфного железа в составе электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения благодаря интеграции системы охлаждения в магнитопровод статора, обеспечить повышение выходной мощности при неизменных массогабаритных показателях, а также обеспечить минимизацию потерь энергии на трение ротора с воздухом благодаря выполнению внутренней поверхности статора гладкой.So, the claimed invention allows to expand the functionality of the stator magnetic circuit from amorphous iron as part of electromechanical energy converters with external liquid cooling of the stator surface through the cooling jacket by increasing the output power, to increase the efficiency and specific indicators of the stator magnetic circuit from amorphous iron as part of electromechanical energy converters with external liquid-cooled stator surface through a blast cooling jacket bestow integrating the cooling system at the stator yoke, to provide increased power output at constant weight and size, and also to provide the minimization of energy loss on the rotor friction with air by performing a smooth inner surface of the stator.
Таким образом, достигаются повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, обеспечивается повышение кпд ЭМПЭ на 1-2%, и при использовании на роторе постоянных магнитов достигается защита от их теплового размагничивания, а также достигается возможность повышения линейной токовой нагрузки электромеханических преобразователей энергии с внешним жидкостным охлаждением поверхности статора через рубашку охлаждения.Thus, the increase of reliability, energy efficiency and minimization of heat emission of electromechanical energy converters is achieved, the efficiency of EMF is increased by 1-2%, and when using permanent magnets on the rotor, protection against thermal demagnetization is achieved, and the possibility of increasing the linear current load of electromechanical energy converters is also achieved. with external liquid cooling of the stator surface through the cooling jacket.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128084/07A RU2570834C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128084/07A RU2570834C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2570834C1 true RU2570834C1 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014128084/07A RU2570834C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2570834C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU169095U1 (en) * | 2016-09-30 | 2017-03-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Electric machine stator cooling shirt |
| RU2652088C1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-04-25 | Валерий Михайлович Михайлов | Method of production electric machine stator |
| RU2685420C1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Stator magnetic core of electromechanical power converters |
| RU2798501C1 (en) * | 2023-01-27 | 2023-06-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эмкб" | Electric machine stator with intensive cooling |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB191221866A (en) * | 1912-09-25 | 1913-07-24 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to Ventilation of Dynamo Electric Machines. |
| JPS60190143A (en) * | 1984-03-07 | 1985-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine |
| DE19743355A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-02 | Yazaki Corp | Plug-connector with connection locking device |
| EP0881753A2 (en) * | 1997-05-26 | 1998-12-02 | Denso Corporation | Cooling arrangement of alternator |
| JP2000014086A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Nissan Motor Co Ltd | Cooling structure for multilayered motor |
| US6147432A (en) * | 1998-08-06 | 2000-11-14 | Denso Corporation | AC generator stator for vehicle |
| US6960860B1 (en) * | 1998-06-18 | 2005-11-01 | Metglas, Inc. | Amorphous metal stator for a radial-flux electric motor |
| RU2491698C2 (en) * | 2008-04-01 | 2013-08-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Magnetic device of electrical machine with coolant piping |
-
2014
- 2014-07-08 RU RU2014128084/07A patent/RU2570834C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB191221866A (en) * | 1912-09-25 | 1913-07-24 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to Ventilation of Dynamo Electric Machines. |
| JPS60190143A (en) * | 1984-03-07 | 1985-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine |
| DE19743355A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-02 | Yazaki Corp | Plug-connector with connection locking device |
| EP0881753A2 (en) * | 1997-05-26 | 1998-12-02 | Denso Corporation | Cooling arrangement of alternator |
| US6960860B1 (en) * | 1998-06-18 | 2005-11-01 | Metglas, Inc. | Amorphous metal stator for a radial-flux electric motor |
| JP2000014086A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Nissan Motor Co Ltd | Cooling structure for multilayered motor |
| US6147432A (en) * | 1998-08-06 | 2000-11-14 | Denso Corporation | AC generator stator for vehicle |
| RU2491698C2 (en) * | 2008-04-01 | 2013-08-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Magnetic device of electrical machine with coolant piping |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU169095U1 (en) * | 2016-09-30 | 2017-03-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Electric machine stator cooling shirt |
| RU2652088C1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-04-25 | Валерий Михайлович Михайлов | Method of production electric machine stator |
| RU2685420C1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Stator magnetic core of electromechanical power converters |
| RU2798501C1 (en) * | 2023-01-27 | 2023-06-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эмкб" | Electric machine stator with intensive cooling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11025138B2 (en) | Electric machine | |
| Lindh et al. | Direct liquid cooling method verified with an axial-flux permanent-magnet traction machine prototype | |
| EP0225132B1 (en) | Stator for electrical machine | |
| US10044237B2 (en) | Pole shoe cooling gap for axial motor | |
| US20220166275A1 (en) | High performance electromagnetic machine and cooling system | |
| US20100289348A1 (en) | Axial flow machine | |
| BG1786U1 (en) | Electrical machine with internal stator | |
| KR20110103955A (en) | Electrical machine and method for the manufacturing of stator sections therefor | |
| RU2570834C1 (en) | Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing | |
| JP2010514406A (en) | Stator for multi-phase rotating electrical machine, multi-phase rotating electrical machine having the stator, and method for manufacturing the stator | |
| JP2015511811A (en) | Power motor generator excited by magnetic transfer | |
| RU2659091C1 (en) | Free-phase magnetic core stator of electromechanical energy converters from amorphous iron with minimum influence of vortex currents (options) | |
| EP3039776B1 (en) | Electrical machine with stator housing having improved cooling efficiency | |
| US20130076170A1 (en) | Stator for electric machine | |
| RU2688211C1 (en) | Two-input wind-solar axial-radial electric machine-generator | |
| RU2644577C1 (en) | Hybrid stator magnetic circuit of electromechanical energy converters | |
| RU2538377C2 (en) | Submersible linear electric motor | |
| RU2685420C1 (en) | Stator magnetic core of electromechanical power converters | |
| RU2700280C1 (en) | High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) | |
| EP2793375B1 (en) | A stator for an electrical machine of a mobile working machine | |
| RU2798501C1 (en) | Electric machine stator with intensive cooling | |
| KR101243291B1 (en) | Apparatus of air cooling for stator coils of superconduting motor or generator | |
| KR102045255B1 (en) | Transverse flux induction machine and power generation system including it | |
| JP6441327B2 (en) | Rotating magnetic field machine | |
| JP7116661B2 (en) | Cylindrical linear motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160709 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170704 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200709 |