RU26703U1

RU26703U1 - CLOSED ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU26703U1
Application number: RU2002112942/20U
Authority: RU
Inventors: Я.Б. Данилевич; В.В. Машковцев; А.В. Голуб
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2002-12-10

Description

20021129422002112942

11ц|1111р,щшрршяи11c | 1111r, shchshrrshayi

ЗАКРЫТАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНАCLOSED ELECTRIC MACHINE

Предлагаемая полезная модель относится к охлаждению электрических машин, и может найти применение в электрических машинах закрытого типа исполнения.The proposed utility model relates to the cooling of electrical machines, and may find application in closed-type electrical machines.

Известна закрытая электрическая машина АС СССР № 1451810, МКИ Н02К 9/19, опубл. 15.11.89, имеющая ротор и статор, установленные в корпусе, снабженномохлаждаемымиKnown closed electrical machine AS USSR No. 1451810, MKI N02K 9/19, publ. 11/15/89, having a rotor and a stator installed in a housing provided with

подшипниковыми щитами. Охлаждающая жидкость из каналов корпуса подводится к кольцевой полости теплообменника подшипникового щита. Вход и выход кольцевой полости подшипникового щита разделены герметично установленной перегородкой.bearing shields. Coolant from the channels of the housing is supplied to the annular cavity of the heat exchanger of the bearing shield. The entrance and exit of the annular cavity of the bearing shield are separated by a hermetically sealed partition.

Известна закрытая электрическая мащина с испарительным охлаждением АС СССР, 146674 опубл.23. 03.89, имеющая ротор, статор с тепловыми трубами, установленными на его плоских боковых поверхностях. Конденсаторные участки тепловых труб снабжены ребрами и смещены относительно испарительных участков. На верхней поверхности корпуса мащины укреплен вентилятор. Комбинация испарительного охлаждения и независимой вентиляции повышает эффективность отвода тепла.Known closed electrical machine with evaporative cooling of the AU USSR, 146674 publ. 23. 03.89, having a rotor, a stator with heat pipes mounted on its flat side surfaces. The condenser sections of the heat pipes are provided with fins and are offset relative to the evaporation sections. A fan is mounted on the upper surface of the machine housing. The combination of evaporative cooling and independent ventilation increases the efficiency of heat dissipation.

в качестве прототипа выбрапа закрытая электрическая машипа АС СССР 1056376, МКИ Н02К 9/19, опубл. 23.11.83, имеющая ротор, на валу которого за одним из подшипниковых щитов (вне рабочей полости мащины) расположен вентилятор. Статор имеет обмотку с выступающими лобовыми частями. Полость мащины заполнена непроводящей магнитной жидкостью, имеющей температуру точки Кюри ниже допустимой температуры нагрева обмоток на 15-20°С. Электрическая машина снабжена дополнительным кожухом, закрывающим вентилятор, а также теплообменником, в котором установлены воздухоохлаждаемые оребренные тепловые трубы. Высокие по сравнению с воздухом теплофизические свойства магнитных жидкостей позволяют повысить интенсивность теплообмена внутри мащины. Интенсивность процесса повыщается также за счет использования эффекта термомагнитной циркуляции при нагревании жидкости выше точки Кюри в зазоре между ротором и статором и восстановления магнитных свойств жидкости при ее охлаждении.as a prototype of a pick-up, the closed electric maship of the USSR AS 1056376, MKI N02K 9/19, publ. 11.23.83, having a rotor, on the shaft of which a fan is located behind one of the bearing shields (outside the working cavity of the machine). The stator has a winding with protruding frontal parts. The machine cavity is filled with a non-conductive magnetic fluid having a Curie point temperature below the permissible heating temperature of the windings by 15-20 ° C. The electric machine is equipped with an additional casing covering the fan, as well as a heat exchanger in which air-cooled finned tubes are installed. High in comparison with air thermophysical properties of magnetic fluids can increase the heat transfer intensity inside the machine. The intensity of the process is also increased due to the use of the effect of thermomagnetic circulation when the liquid is heated above the Curie point in the gap between the rotor and stator and the restoration of the magnetic properties of the liquid when it is cooled.

Однако используемые приемы не обеспечивают необходимой степени охлаждения. Кроме того, недостатком такой конструкции являются больщие сложности при пуске и высокие потери, что обусловлено в первую очередь вязкостью среды. Следует также отметить, что в процессе эксплуатации магнитную жидкость необходимо заменять.However, the techniques used do not provide the necessary degree of cooling. In addition, the disadvantage of this design is great difficulties during startup and high losses, which is primarily due to the viscosity of the medium. It should also be noted that during operation, the magnetic fluid must be replaced.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности охлаждения и повышение эксплутационной надежности и долговечности.The technical problem solved by the utility model is to increase the cooling efficiency and increase the operational reliability and durability.

Поставленная задача, решается тем, что в закрытой электрической машине, содержащей корпус, подшипниковые щиты, статор и ротор, имеющие соответственно пакет и обмотку, на валу ротора закреплен, по меньшей мере, один вентилятор, полость машины заполнена охлаждающим веществом и снабжена тепловыми трубами, новым, согласно полезной модели является то, что тепловые трубы размещены в пакете статора и пакете ротора параллельно оси и выступают за их торцы, вентилятор расположен в полости машины, а в качестве охлаждающего вещества используется газ, обладающий электроизоляционными свойствами. Целесообразно в качестве охлаждающего вещества использовать элегаз.The problem is solved in that in a closed electric machine containing a housing, bearing shields, a stator and a rotor having respectively a bag and a winding, at least one fan is fixed on the rotor shaft, the machine cavity is filled with coolant and provided with heat pipes, new, according to the utility model, is that heat pipes are placed in the stator package and the rotor package parallel to the axis and protrude beyond their ends, the fan is located in the cavity of the machine, and gas is used as a cooling substance, possessing electrical insulating properties. It is advisable to use gas as a coolant.

В пакете статора могут быть дополнительно выполнены радиальные вентиляционные каналы, а упомянутые тепловые трубы имеют оребрение на выступающих за торцы пакетов статора и ротора частях. В корпусе машины могут быть выполнены продольные каналы или корпус машины может быть снабжен контактирующими с ним трубами, продольно ориентированными и открытыми с торцов.In the stator package, radial ventilation channels can be additionally made, and the mentioned heat pipes have fins on the parts protruding beyond the ends of the stator packages and rotor. Longitudinal channels can be made in the machine body or the machine body can be provided with pipes in contact with it, longitudinally oriented and open from the ends.

Полезная модель иллюстрируется Фигурой, на которой представлен продольный разрез электрической машины.The utility model is illustrated by the Figure, which shows a longitudinal section of an electric machine.

Электрическая машина имеет цилиндрический корпус 1, закрытый с торцов подшипниковыми щитами 2. В корпусе на валу 3 установлен ротор, в пакете 4 которого размещена обмотка 5, а также статор, в пакете 6 которого размещена обмотка 7 с выступающими лобовыми частями. В полости корпуса на валу 3 закреплен, по меньшей мере, один вентилятор 8. Целесообразно с противоположной стороны установить на валу второй вентилятор 9.The electric machine has a cylindrical housing 1, closed at the ends by bearing shields 2. In the housing, a rotor is installed on the shaft 3, in the package 4 of which the winding 5 is placed, as well as a stator, in the package 6 of which the winding 7 with protruding frontal parts is placed. At least one fan 8 is fixed in the housing cavity on the shaft 3. It is advisable to install a second fan 9 on the shaft from the opposite side.

В пакете 4 ротора, а именно в зубцах и подпазовых каналах размещены тепловые трубы 10. В пакете статора, также в зубцах размещены тепловые трубы 11. Тепловые трубы 10, 11 ориентированы вдоль оси вала и распределены равномерно по окружности. Для уменьшения термического сопротивления между трубами 10,11 и обмоткой используется теплопроводящий герметизирующий компаунд. На выступающих торцах труб 10, 11 имеются конденсационные камеры, а в частях, выступающих за торцы статора и ротора, выполнено оребрение (на Фигуре не показано). Трубы 10 могут иметь дополнительное крепление к валу машины, например, бандажными кольцами.In the rotor package 4, namely in the teeth and sub-grooves, heat pipes 10 are placed. In the stator package, also in the teeth are heat pipes 11. Heat pipes 10, 11 are oriented along the axis of the shaft and distributed uniformly around the circumference. To reduce the thermal resistance between the 10.11 pipes and the winding, a heat-conducting sealing compound is used. On the protruding ends of the pipes 10, 11 there are condensation chambers, and in the parts protruding beyond the ends of the stator and rotor, ribbing is performed (not shown in the Figure). Pipes 10 may have additional fastening to the shaft of the machine, for example, retaining rings.

В пакете статора дополнительно могут быть выполнены радиальные вентиляционные каналы 12.In the stator package, radial ventilation ducts 12 can be additionally made.

Полость электрической машины заполнена охлаждающим газом, обладающим электроизоляционными свойствами. В качестве такого газа предпочтительно использовать элегаз (гексафторид серы SFe).The cavity of the electric machine is filled with cooling gas, which has electrical insulating properties. As such a gas, it is preferable to use SF6 gas (sulfur hexafluoride SFe).

Возможно применение других используемых, в частности, в электротехнике газов, таких как аргон, фосфин (фосфористый водород РНз), различные смеси электротехнигческих изоляционных газов.It is possible to use other gases used, in particular, in electrical engineering, such as argon, phosphine (hydrogen phosphorus pH3), various mixtures of electrotechnical insulating gases.

На внутренней или наружной поверхности корпуса 1 электрической машины могут быть закреплены трубы 13, продольно ориентированные и открытые с торцов, предназначенные для дополнительного охлаждения элементов конструкцией окружающими потоками воздуха. Эта цель может быть достигнута также при помощи продольных и открытых с торцов каналов, выполненных в корпусе.On the inner or outer surface of the housing 1 of the electric machine can be fixed pipes 13, longitudinally oriented and open from the ends, designed for additional cooling of the structural elements by surrounding air flows. This goal can also be achieved using longitudinal and open from the ends of the channels made in the housing.

Устройство функционирует следующим образом.The device operates as follows.

При вращении ротора 4 под воздействием вентиляторов 8, 9 во внутренней полости машины происходит циркуляция охлаждающего газа (элегаза), потоки которого при прохождении в зазоре между статором и ротором и радиальных каналах статора охлаждают элементы конструкции. Корпус 1 и статор электрической машины охлаждается потоками окружающего воздуха, которые проходят через трубы 13 или каналы в корпусе мащины. Съём теплоты с зубцов статора, обмотки и зубцов ротора осуществляется посредством тепловых труб 10,11.When the rotor 4 rotates under the influence of fans 8, 9, the cooling gas (SF6 gas) circulates in the internal cavity of the machine, the flows of which cool the structural elements when passing through the gap between the stator and the rotor and the stator radial channels. The housing 1 and the stator of the electric machine is cooled by flows of ambient air that pass through pipes 13 or channels in the machine housing. Heat is removed from the stator teeth, winding and rotor teeth by means of heat pipes 10.11.

Элегаз, присутствующий во внутренней полости машины, обеспечивает конденсацию паров в конденсационных камерах тепловых труб 10,11. Тем самым поддерживается постоянная температура узловThe SF6 gas present in the internal cavity of the machine provides vapor condensation in the condensation chambers of the heat pipes 10.11. Thus, a constant temperature of the nodes is maintained.

электрической машины во всех штатных режимах работы, что и определяет её экснлутационную надёжность и долговечность.electric machine in all normal operating modes, which determines its operational reliability and durability.

Применение в качестве охлаждаюш,его вешества газа, обладающего электроизоляционными свойствами, предпочтительно, гексафторида серы SFg (элегаза), обладающего высокими теплофизическими свойствами, позволяет существенно повысить интенсивность теплообмена внутри электрической машины, и тем самым, повысить коэффициент полезного действия всей машины. Кроме того, повышается и пожаробезопасность всей машины.The use as a coolant, its suspension of gas, having electrical insulating properties, preferably sulfur hexafluoride SFg (SF6 gas), which has high thermal properties, can significantly increase the heat transfer rate inside the electric machine, and thereby increase the efficiency of the whole machine. In addition, increases the fire safety of the entire machine.

Предлагаемое устройство обеспечивает по сравнению с прототипом повышение эксплутационной надёжности, долговечности путём интенсификации охлаждения.The proposed device provides, in comparison with the prototype, an increase in operational reliability and durability by intensifying cooling.

Предлагаемая полезШ|9 моделЬ может быть использовано в частности в качестве взрывобезопасного генератора мощностью 200500 кВт, устанавливаемого непосредственно в магистральных газопроводах, шахтах и аналогичных объектах. Полезная модель может также найти применение в качестве взрывобезопасного двигателя. 6The proposed utility model 9 can be used in particular as an explosion-proof generator with a capacity of 200500 kW installed directly in gas pipelines, mines and similar facilities. The utility model may also find application as an explosion-proof engine. 6

Claims

1. A closed electric machine containing a housing, bearing shields, a stator and a rotor, respectively having a bag and a winding, at least one fan is fixed on the rotor shaft, the cavity of the machine is filled with coolant and provided with heat pipes, characterized in that the heat pipes are placed in the stator package and the rotor package are parallel to the axis and protrude beyond their ends, the fan is located in the cavity of the machine, and gas having electrical insulating properties is used as a cooling substance.

2. The closed electric machine according to claim 1, characterized in that gas is used as the gas having electrical insulation properties.

3. A closed electric machine according to claims 1 and 2, characterized in that in the stator package radial ventilation ducts are additionally made.

4. A closed electric machine according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the said heat pipes have fins on the parts protruding beyond the ends of the stator and rotor packages.

5. A closed electric machine according to claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that longitudinal channels are made in the machine body or the machine body is provided with pipes in contact with it, longitudinally oriented and open from the ends.