RU2670601C9 - Электрическая машина с жидкостным охлаждением - Google Patents

Электрическая машина с жидкостным охлаждением Download PDF

Info

Publication number
RU2670601C9
RU2670601C9 RU2017110526A RU2017110526A RU2670601C9 RU 2670601 C9 RU2670601 C9 RU 2670601C9 RU 2017110526 A RU2017110526 A RU 2017110526A RU 2017110526 A RU2017110526 A RU 2017110526A RU 2670601 C9 RU2670601 C9 RU 2670601C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric machine
ring
shaft
contact ring
axial hole
Prior art date
Application number
RU2017110526A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2670601C1 (ru
Inventor
Клаус БЮТТНЕР
Клаус КИРХНЕР
Ардьян ТРОПОЯ
Нико ВОЛЬФ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2670601C1 publication Critical patent/RU2670601C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2670601C9 publication Critical patent/RU2670601C9/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/124Sealing of shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/16Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G01M3/18Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/183Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for pipe joints or seals
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227Heat sinks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к асинхронной машине, имеющей охлаждаемый ротор. Технический результат - обеспечение эффективной герметизации охлаждающей среды. Электрическая машина имеет статор, опертый с возможностью вращения ротор, имеющий вал и потоконаправляющий элемент. Вал имеет осевое отверстие. Потоконаправляющий элемент распространяется в это осевое отверстие так, что охлаждающее средство, в частности охлаждающая жидкость, может течь из потоконаправляющего элемента в осевое отверстие или наоборот. Контактное кольцевое уплотнение герметизирует осевое отверстие. При эксплуатации электрической машины возможно определение значения влажности в полости электрической машины для определения необходимости замены контактного кольцевого уплотнения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение касается электрической машины, в частности асинхронной машины, имеющей охлаждаемый ротор.
Электрическая машина применяется для преобразования электрической энергии в механическую энергию и наоборот. При преобразовании механической энергии в электрическую энергию электрическая машина применяется в качестве генератора. При преобразовании электрической энергии в механическую энергию электрическая машина применяется в качестве двигателя. В том и другом случаях хотят достичь высокого коэффициента полезного действия при высокой удельной мощности. Высокий коэффициент полезного действия необходим для обеспечения возможности экономичного и ресурсосберегающего предложения энергии. Высокая удельная мощность необходима в связи с желанием более экономичного изготовления электрических машин с более низким расходом материала или, в случаях применения электрической машины с повышенными требованиями к весу, построения ее с более низкой массой. Примерами случаев применения с повышенными требованиями к весу являются случаи применения, в которых несущая структура для электрической машины является дорогостоящей, или электрическая машина транспортируется в этом случае применения с места на место. Это касается, например, транспортного машиностроения, то есть, в частности, электрической машины в электромобиле или же гибридном автомобиле. Для достижения высокого коэффициента полезного действия при высокой удельной мощности совершенствуются принципы и конструкции электрических машин, а также их охлаждение.
Из DE 10 2012 203 697 A1 известна, например, электрическая машина, которая имеет вал, снабженный осевым отверстием. Потоконаправляющий элемент распространяется в это осевое отверстие так, что охлаждающее средство, в частности охлаждающая жидкость, может течь из потоконаправляющего элемента в осевое отверстие. Для герметизации предусмотрено уплотнение, которое расположено на валу так, что охлаждающая жидкость может прижимать это уплотнение к валу. Уплотнение прижимается к валу воздухом, который находится в полости между удерживающим элементом, т.е. уплотнением зазора, и другим уплотнением.
Задачей изобретения является предложить электрическую машину с эффективной герметизацией охлаждающей среды.
Решить эту задачу удается с помощью электрической машины с признаками по п.1 формулы изобретения и с помощью способа эксплуатации электрической машины по п.9 формулы изобретения. Другие варианты осуществления решения вытекают из зависимых пунктов 2-8 формулы изобретения.
Электрическая машина, которая, в частности, представляет собой асинхронную машину, имеет статор и ротор. Ротор оперт с возможностью вращения и соединен с валом без возможности вращения. Таким образом, вал является частью ротора. Вал имеет осевое отверстие. Для охлаждения электрической машины предусмотрена охлаждающая среда, которая, в частности, представляет собой охлаждающую жидкость. Охлаждающая среда охлаждает ротор и вместе с тем электрическую машину, в частности, через вал ротора. Охлаждающая среда может вводиться в осевое отверстие вала. Это достигается посредством потоконаправляющего элемента. Потоконаправляющий элемент направляет поток охлаждающей среды в осевом отверстии. Потоконаправляющий элемент распространяется в осевое отверстие, напр., так, что охлаждающее средство, в частности охлаждающая жидкость, может вытекать из потоконаправляющего элемента в осевое отверстие или в потоконаправляющий элемент из осевого отверстия. Имеется контактное кольцевое уплотнение для герметизации отверстия осевого отверстия. Герметизация касается, например, герметичности относительно пространства электрической машины, имеющей воздушный зазор между статором и ротором или, соответственно, в котором находится лобовая часть обмотки статора. Это контактное кольцевое уплотнение представляет собой стойкое к механическим воздействиям уплотнение, имеющее долгий срок службы, так что нет необходимости предусматривать замену уплотнения в течение срока службы электрической машины. Контактное кольцевое уплотнение герметизирует обладающий возможностью вращательного движения вал, имеющий осевое отверстие, относительно вращательно неподвижного по отношению к нему элемента. Этот элемент представляет собой, например, присоединительный фланец для подвода или отвода охлаждающей среды.
В одном из вариантов осуществления электрической машины контактное кольцевое уплотнение имеет контактное кольцо и ответное кольцо, при этом контактное кольцо соединено с валом, а ответное кольцо - с элементом, неподвижным относительно ротора. Этот неподвижный элемент представляет собой, например, подшипниковый щит или кронштейн для крепления потоконаправляющего элемента, или присоединительный элемент, то есть присоединительный фланец для ввода в вал электрической машины и/или вывода охлаждающей среды. Между контактным кольцом и ответным кольцом образуется поверхность, которая герметизирует пространство, содержащее охлаждающую среду, от пространства, не содержащего охлаждающую среду. Контактное кольцо обладает возможностью движения вместе с валом относительно ответного кольца. То есть контактное кольцо и ответное кольцо обладают возможностью движения друг относительно друга.
В одном из вариантов осуществления электрической машины первое уплотнительное кольцо герметизирует контактное кольцо относительно вала. Первое уплотнительное кольцо и контактное кольцо могут двигаться вместе с валом. Таким образом, первое уплотнительное кольцо является неподвижным относительно контактного кольца.
В одном из вариантов осуществления электрической машины второе уплотнительное кольцо герметизирует ответное кольцо относительно неподвижного элемента. Таким образом, второе уплотнительное кольцо является неподвижным относительно неподвижного элемента.
В одном из вариантов осуществления электрической машины охлаждающая жидкость содержит воду и/или гликоль или состоит из них. Отношение воды к гликолю составляет, например, 50% к 50%.
В одном из вариантов осуществления электрической машины контактное кольцо контактного кольцевого уплотнения расположено относительно ответного кольца, действуя в осевом направлении. Вал зафиксирован подшипниками в осевом, а также в радиальном направлении. Поэтому положение ответного кольца по отношению к контактному кольцу, которое закреплено на валу, может легко устанавливаться таким образом, что для этого, например, может регулироваться осевое положение ответного кольца, напр., относительно кронштейна. Так осевое давление между контактным кольцом и ответным кольцом может изменяться путем варьируемого осевого позиционирования ответного кольца по отношению к кронштейну ответного кольца. Когда давление между контактным кольцом и ответным кольцом отсутствует, то осевой зазор между контактным кольцом и ответным кольцом может изменяться. Позиционирование ответного кольца относительно его кронштейна осуществляется, напр., с помощью дистанционных элементов, таких как винты или вкладыши различной толщины.
В одном из вариантов осуществления электрической машины ответное кольцо контактного кольцевого уплотнения содержит керамику, в частности агломерированную керамику. Керамика мало подвержена износу и, таким образом, способствует долгому сроку службы электрической машины.
В одном из вариантов осуществления электрической машины она имеет сенсор влажности. Сенсор влажности предусмотрен в полости, что означает, что сенсор влажности установлен в или на электрической машине по меньшей мере таким образом, что с его помощью возможно измерение влажности в полости электрической машины. Так, например, может констатироваться угроза коррозии. Если констатируется слишком высокая влажность, то в электрической машине может, например, включаться обогрев, что, в частности, может быть необходимо в периоды простоя электрической машины.
В способе эксплуатации электрической машины, в одном из описанных вариантов осуществления, определяется значение влажности в полости электрической машины. Затем это определенное значение может подвергаться аналитической обработке.
В одном из вариантов осуществления способа это значение передается в устройство аналитической обработки, при этом посредством устройства аналитической обработки определяется необходимость замены контактного кольцевого уплотнения. Если контактное кольцевое уплотнение протекает, то охлаждающее средство может проникать в сухую часть электрической машины и вызывать повреждение. Это может предотвращаться с помощью устройства аналитической обработки. Это достигается, в частности, тем, что эксплуатация электрической машины при слишком высоких значениях влажности (при превышении некоторого порогового значения) уже невозможна, и невозможна постановка ее под напряжение.
Электрическая машина представляет собой, например, привод для транспортного средства. Это транспортное средство представляет собой, напр., электромобиль или гибридный автомобиль, движущая сила которого может создаваться посредством электрической машины. Применение контактного кольцевого уплотнения в сочетании с охлаждением ротора через вал, имеющий отверстие, позволяет получить компактную конструкцию. Эта компактная конструкция пригодна для тесных монтажных пространств в транспортном средстве.
Благодаря применению контактного кольцевого уплотнения могут достигаться разные положительные эффекты, такие как, напр.:
- удобная в техническом обслуживании система уплотнения;
- легко заменяемая система уплотнения, так как одна часть является съемной в осевом направлении;
- хорошая герметизация при более высокой окружной скорости;
- хорошая пригодность к герметизации смеси воды/гликоля в качестве охлаждающей среды;
- хорошая возможность компенсации отклонения формы и/или длины и/или положения между валом двигателя и системой уплотнения и
- хорошая возможность адаптации системы уплотнения к измененному давлению в системе, которое, например, было вызвано изменением дизайна.
Контактное кольцевое уплотнение имеет преимущества по сравнению с герметизацией системы охлаждения ротора с помощью кольца для радиального уплотнения вала. Вследствие высоких окружных скоростей и отклонений формы и положения и недостаточной смазки у кольца для радиального уплотнения вала возможно возникновение повышенного износа уплотнительной кромки. Впрочем, эта уплотнительная кромка может быть усилена специальными наполнителями для обеспечения пригодности к высокой окружной скорости. Однако эти наполнители могут приводить к повышенному износу поверхности вала, что приводит к необходимости дополнительных дорогих обрабатывающих шагов, таких как закаливание, шлифование и полирование. Для предотвращения повреждения при монтаже кольца для уплотнения вала необходимо монтажное приспособление или, соответственно, специальная геометрия вала.
Такие проблемы могут уменьшаться и/или устраняться благодаря применению контактного кольцевого уплотнения. Система уплотнения контактного кольцевого уплотнения при обычной смазке не подвержена износу и хорошо пригодна для герметизации охлаждающих сред вода/гликоль при высоких частотах вращения (>20000/мин.). При надлежащем исполнении геометрии уплотнения может получаться система уплотнения, действующая независимо от давления в системе. Эта система уплотнения действует в осевом направлении на ответное кольцо из агломерированной технической специальной керамики. Системы уплотнения, такие как, напр., кольцо для уплотнения вала, действуют непосредственно радиально на вал двигателя и поэтому приводят к его износу, что, в свою очередь, при определенных обстоятельствах приводит к необходимости замены. При контактном кольцевом уплотнении износ вала двигателя отсутствует. Контактное кольцевое уплотнение может легко монтироваться и демонтироваться.
Ниже изобретение описывается на примерах посредством фигур. На фигурах для однотипных элементов используются одинаковые ссылочные обозначения. При этом показано:
фиг.1: электрическая машина, имеющая контактное кольцевое уплотнение;
фиг.2: фрагмент первой электрической машины;
фиг.3: радиальное уплотнение вала;
фиг.4: контактное кольцевое уплотнение и
фиг.5: электрическая машина с изображением потока охлаждающей среды.
На изображении фиг.1 показана электрическая машина 1, имеющая корпус 101. В корпусе 101 находится статор 2 и ротор 4, при этом ротор 4 обладает возможностью вращения вокруг оси 3 посредством подшипников 8 и 8'. Статор 2 имеет пакет 16 листовой стали, а ротор - пакет 16' листовой стали. Электрическая машина представляет собой асинхронную электрическую машину, имеющую короткозамыкающее кольцо 17. Вал 5 ротора 4 имеет осевое отверстие 6, в которое вдается потоконаправляющий элемент 7 для направления охлаждающего средства, причем этот потоконаправляющий элемент 7 имеет впускную трубу 9. Впускная труба 9 питается охлаждающим средством через вход 34 для охлаждающего средства в поддерживающем трубу 9 кронштейне 37, который представляет собой неподвижный элемент. Охлаждающее средство снова выходит из электрической машины 1 через выход 33 для охлаждающего средства, который присоединяется к полому цилиндрическому пространству 32. Герметизация отверстия вала 6 относительно других частей ротора 4 и относительно статора 2 достигается посредством контактного кольцевого уплотнения 40, которое показано в деталях на фиг.4. Поток охлаждающей среды внутри вала 5 изображен на фиг.5.
На изображении фиг.2 показано, наряду с элементами с фиг.1, контактное кольцевое уплотнение 40 (см. фиг.4), имеющее контактное кольцо 41 и ответное кольцо 42. Контактное кольцо 41 соединено с валом 5, при этом между валом 5 и контактным кольцом 41 имеется первое уплотнительное кольцо 48. Контактное кольцо 41 содержит, например, связанный в пластике уголь для достижения хорошего эффекта скольжения. Ответное кольцо 42 соединено с кронштейном 37, при этом между кронштейном 37 и ответным кольцом 42 имеется второе уплотнительное кольцо 49. Уплотнительные кольца 48 и 49 представляют собой, например, круглые кольца. Ответное кольцо 42 содержит, например, SiC. Ответное кольцо 42 располагает, в частности, опорой 21 крутящего момента и отдельными пружинами 22 для прилегания ответного кольца 42 к контактному кольцу 41. Наряду с камерой 46 утечек электрическая машина имеет также полость 55, при этом сенсор 56 измеряет влажность в этой полости 55. Измеренное сенсором значение подвергается аналитической обработке в устройстве 57 аналитической обработки. Сенсор может быть также размещен в области лобовых частей обмотки статора, что на фиг.2, однако, не изображено. Охлаждающее средство может дополнительно выводиться из электрической машины через шаровой клапан 47.
На изображении фиг.3 в качестве альтернативы контактному кольцевому уплотнению показано радиальное уплотнение 53 вала по уровню техники. Радиальное уплотнение 53 вала имеет угловое усиление 54 и пружину 52, которая прижимает уплотнение к валу 5.
На изображении фиг.4 показано контактное кольцевое уплотнение (40), у которого контактное кольцо 41 соединено с валом с помощью обладающего упругостью резины держателя 43. Контактное кольцо 41 примыкает по поверхности к ответному кольцу 42, при этом ответное кольцо 42 соединено с кронштейном 37 с помощью обладающего упругостью резины сильфона 44. Этот кронштейн является неподвижным и не обладает возможностью вращательного движения посредством подшипников. Сильфон 44 представляет собой, в частности, эластомерный сильфон. Пружина 45, в частности спиральная пружина, прижимает ответное кольцо 42 к контактному кольцу 41. Пружина 45 представляет собой, в частности, отдельную пружину. При этом пружина 45 по меньшей мере опосредствованно опирается на кронштейн 37. Изображенное разгруженное контактное кольцевое уплотнение может крепиться в виде предварительно смонтированного узла.
На фиг.4 показана электрическая машина 1 с потоком охлаждающей среды. Ротор 4 оперт с возможностью вращения вокруг оси 3 вращения, при этом вал 5 оперт в корпусе 101 посредством подшипников 8, 8'. Подшипник 8 и 8' в этом примере осуществления представляет собой шарикоподшипник. Применимы, но не изображены, также другие подшипники, такие как подшипники с бочкообразными роликами, игольчатые роликоподшипники и пр. Для охлаждения в качестве охлаждающего средства 15 применяется охлаждающая жидкость, которая состоит из воды и глизантина G30® в соотношении 50:50 или содержит эти вещества.
Вал 5 ротора 4 имеет осевое отверстие 6. Потоконаправляющий элемент 7 распространяется от открытого конца вала 5 в осевое отверстие 6, чтобы охлаждающая жидкость 15 могла течь из потоконаправляющего элемента 7 в осевое отверстие 6. Потоконаправляющий элемент 7 имеет впускную трубу 9, которая закреплена в или, соответственно, на кронштейне 37 потоконаправляющего элемента 7. Кронштейн 37 закреплен на корпусе 101 электрической машины 1.
Для охлаждения электрической машины 51 охлаждающая жидкость 15 течет через вход 34 для охлаждающего средства во впускную трубу 9. Во впускной трубе 9 охлаждающее средство 15 течет в направлении закрытого конца осевого отверстия 6, где оно выходит из впускной трубы 9 и с помощью перепускного элемента 13 изменяет направление на противоположное. Для этого перепускной элемент 13 имеет выемку 14, которая выполнена вращательно-симметрично относительно оси 3 вращения, так что охлаждающая жидкость имеет только небольшие турбулентности, вызванные изменением направления охлаждающей жидкости на противоположное. Перепускной элемент 13 из алюминия, так что он может в хорошей мере передавать отходящее тепло, которое он поглотил на краю 12 осевого отверстия 6 или на закрытом конце осевого отверстия 6, охлаждающей жидкости 15. Вал 5 был изготовлен обычным образом из стали. Вследствие большего коэффициента теплового расширения перепускного элемента 13 по сравнению с обычной сталью вала 5 перепускной элемент прижимается к краю 12 осевого отверстия 6, так что с увеличивающейся температурой имеет место лучший теплообмен между краем 12 осевого отверстия 6 и перепускным элементом 13. После того, как охлаждающая жидкость 15 с помощью перепускного элемента 13 изменила свое направление на противоположное, охлаждающая жидкость 15 течет в полый цилиндрический канал 31, который образован краем 12 осевого отверстия 6 и наружной поверхностью 10 впускной трубы 9. Затем на открытом конце вала 5 охлаждающая жидкость 15 течет из полого цилиндрического канала 31 в полое цилиндрическое пространство 32. Оттуда охлаждающая жидкость 15 выходит из полого цилиндрического пространства 32 через выход 33 для охлаждающего средства, который частью своего поперечного сечения распространяется через вырез радиального края полого цилиндрического пространства 32 в полое цилиндрическое пространство 32.
Статор 2 имеет пакет 16 листовой стали, а ротор 4 - пакет 16' листовой стали. Ротор 4 имеет также медные стержни 23, которые расположены в пазах 25 пакета 16' листовой стали. Эти медные стержни 23 замкнуты накоротко прилитыми из алюминия короткозамыкающими кольцами 17. На чертеже фиг.5 остаточное поперечное сечение в радиальном направлении рядом с медными стержнями 23 показано другой штриховкой, чем короткозамыкающие кольца 17. Остаточные поперечные сечения пазов 25 могут заливаться независимо от прилива короткозамыкающих колец 17 или заливаться алюминием 24 при приливе короткозамыкающих колец 17.
Прилитые короткозамыкающие кольца 17 имеют область 18 крепления. Она непосредственно присоединена к валу 5. Это значит, что поверхность короткозамыкающего кольца 17 вблизи области 18 крепления касается поверхности вала 5. Чтобы гарантировать этот контакт между короткозамыкающим кольцом 17 и валом 5 в большом диапазоне температуры, на короткозамыкающем кольце 17 расположено усадочное кольцо 19 так, что область 18 крепления находится между усадочным кольцом 19 и валом 5. Усадочное кольцо 19 из стали, которая с увеличивающейся температурой расширяется менее сильно, чем алюминий короткозамыкающего кольца 17. Усадочное кольцо 19 используется при балансировке ротора для выполнения балансировочных отверстий 20. Количество и глубина балансировочных отверстий 20, а также их расположение на усадочном кольце зависит от индивидуального дисбаланса ротора 4.
Итак, когда составные части ротора 4, в частности короткозамыкающие стержни 23, при эксплуатации электрической машины 1 нагреваются, отходящее тепло за счет хорошей теплопроводности медных стержней 23 переносится в короткозамыкающие кольца 17, а от короткозамыкающих колец 17 через область 18 их крепления в вал 5.
На фиг.5 это воспроизведено для одного из короткозамыкающих колец 17 стрелкой 35, которая указывает направление теплопередачи в перепускной элемент 13. Охлаждающая жидкость 16 отбирает тепло у перепускного элемента 13 и может переносить его к выходу 33 для охлаждающего средства. У другого из короткозамыкающих колец 17 тепло от вала 5 передается непосредственно охлаждающей жидкости 15, как это указывает стрелка 36.
Впускная труба 9 представляет собой отлитую под давлением деталь из алюминия. Благодаря хорошей теплопроводности алюминия достигается более равномерное охлаждение вала 5 по оси 3 вращения. Отходящее тепло, которое отбирает охлаждающая жидкость 15 в полом цилиндрическом канале 31, может, в частности благодаря хорошей теплопроводности впускной трубы 9, в более высокой мере передаваться охлаждающей жидкости 15 внутри впускной трубы 9. Так относительно холодная охлаждающая жидкость 15 внутри впускной трубы 9 вблизи открытого конца осевого отверстия 6 поддерживает охлаждающую жидкость 15 в полом цилиндрическом канале 31, когда она через алюминий впускной трубы 9 уже отбирает у нее известное количество отходящего тепла.

Claims (15)

1. Электрическая машина (1, 51), имеющая
- статор (2),
- установленный с возможностью вращения ротор (4), имеющий вал (5), причем этот вал (5) имеет осевое отверстие (6),
- потоконаправляющий элемент (7), который распространяется в это осевое отверстие (6) так, что охлаждающее средство (15), в частности охлаждающая жидкость (15), может течь из потоконаправляющего элемента (7) в осевое отверстие (6) или может течь в потоконаправляющий элемент (7) из осевого отверстия (6), и
- контактное кольцевое уплотнение (40), которое герметизирует обладающий возможностью вращательного движения вал (5), имеющий осевое отверстие (6), относительно вращательно неподвижного относительно него элемента (37),
при этом контактное кольцевое уплотнение (40) имеет контактное кольцо (41) и ответное кольцо (42), при этом контактное кольцо (41) соединено с валом (5), а ответное кольцо (42) - с элементом (37), неподвижным относительно ротора (4),
при этом контактное кольцо (41) контактного кольцевого уплотнения (40) расположено относительно ответного кольца (42), действуя в осевом направлении,
при этом ответное кольцо (42) выполнено с возможностью осевого позиционирования.
2. Электрическая машина (1, 51) по п.1, при этом первое уплотнительное кольцо (48) герметизирует контактное кольцо (41) относительно вала (4).
3. Электрическая машина (1, 51) по п.1 или 2, при этом второе уплотнительное кольцо (49) герметизирует ответное кольцо (42) относительно неподвижного элемента (37).
4. Электрическая машина (1, 51) по одному из предыдущих пунктов, при этом охлаждающая жидкость (15) содержит воду и/или гликоль.
5. Электрическая машина (1, 51) по одному из предыдущих пунктов, при этом ответное кольцо (42) контактного кольцевого уплотнения (40) содержит агломерированную керамику.
6. Электрическая машина (1, 51) по одному из предыдущих пунктов, при этом в полости (55) предусмотрен сенсор (56) влажности.
7. Способ эксплуатации электрической машины (1, 51) по п.6, при этом определяют значение влажности в полости (55) электрической машины (1, 51).
8. Способ по п.7, причем это значение передают в устройство (57) аналитической обработки, при этом посредством устройства (57) аналитической обработки определяют необходимость замены контактного кольцевого уплотнения (40).
RU2017110526A 2014-09-30 2015-09-18 Электрическая машина с жидкостным охлаждением RU2670601C9 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014219739.2 2014-09-30
DE102014219739 2014-09-30
PCT/EP2015/071463 WO2016050534A1 (de) 2014-09-30 2015-09-18 Flüssigkeitsgekühlte elektrische maschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2670601C1 RU2670601C1 (ru) 2018-10-24
RU2670601C9 true RU2670601C9 (ru) 2018-11-22

Family

ID=54249442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017110526A RU2670601C9 (ru) 2014-09-30 2015-09-18 Электрическая машина с жидкостным охлаждением

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180269743A1 (ru)
EP (1) EP3161358A1 (ru)
CN (1) CN106662255B (ru)
BR (1) BR112017004942A2 (ru)
RU (1) RU2670601C9 (ru)
WO (1) WO2016050534A1 (ru)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7138568B2 (ja) 2016-12-29 2022-09-16 イーグル工業株式会社 メカニカルシール
CN108462318B (zh) * 2017-02-22 2022-04-26 蔚来(安徽)控股有限公司 电机冷却结构、动力电机及电驱动系统
CN107086743B (zh) * 2017-05-22 2023-03-28 哈尔滨电气动力装备有限公司 油润滑的高温气冷堆核电厂主冷却风机电动机
DE102017211318B4 (de) * 2017-07-04 2020-08-20 Audi Ag Elektrische Maschine
DE102017218865A1 (de) 2017-10-23 2019-04-25 Audi Ag Elektrische Maschine und Kraftfahrzeug
FR3076118B1 (fr) * 2017-12-21 2019-11-15 Psa Automobiles Sa Arbre refroidi et procede de fabrication d’un arbre
CN108199532B (zh) * 2018-01-18 2019-07-05 郑州轻工业学院 一种电机低温冷却机构
CN108566041A (zh) * 2018-01-31 2018-09-21 湖北环电磁装备工程技术有限公司 无框式永磁同步电机直驱的卷板机
EP3530989B1 (en) 2018-02-23 2020-08-05 Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH Arrangement comprising an electric machine and a gearbox and vehicle
AU2019277655B2 (en) 2018-05-31 2022-02-17 Wavetamer Llc Gyroscopic Boat Roll Stabilizer
DE102018218811A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung
DE102018218815A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung
DE102018218818A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung
DE102018218813A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung
DE102018218820A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung
DE102018218817A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung
CN109163100B (zh) * 2018-11-06 2024-06-11 深圳市创世纪机械有限公司 主轴的气密封结构
CN109378940A (zh) * 2018-11-23 2019-02-22 河北新四达电机股份有限公司 内定子电机水冷却装置及水冷却方法
JP2020188560A (ja) * 2019-05-13 2020-11-19 株式会社エクセディ 回転電機
JP2020188625A (ja) * 2019-05-16 2020-11-19 本田技研工業株式会社 回転電機
DE102019211559A1 (de) * 2019-08-01 2021-02-04 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Maschine eines Fahrzeuges mit einer Kühlfluidversorgung
DE102019216356B4 (de) 2019-10-24 2022-02-24 Zf Friedrichshafen Ag Fluid-Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zum Ablassen eines Leckagekühlfluids
CN111654134A (zh) * 2019-11-19 2020-09-11 摩登汽车有限公司 电机转子中心轴、电机和电动汽车
DE102019133677A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Audi Ag Elektrische Antriebseinheit
EP4435284A2 (en) 2020-03-02 2024-09-25 Wavetamer LLC Gyroscopic boat roll stabilizer with bearing cooling
IT202000011128A1 (it) * 2020-05-14 2021-11-14 Umbra Meccanotecnica Tenuta meccanica con superfici di scivolo aventi diametro minimo.
CN111564927B (zh) * 2020-05-18 2022-05-10 珠海格力电器股份有限公司 空心轴密封环、空心轴、转子结构、电机及电动汽车
US11807344B2 (en) 2020-09-30 2023-11-07 Wavetamer Llc Gyroscopic roll stabilizer with flywheel cavity seal arrangement
WO2022072350A1 (en) * 2020-09-30 2022-04-07 Wavetamer Llc Gyroscopic roll stabilizer with flywheel shaft through passage
CN112467911A (zh) * 2020-10-28 2021-03-09 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 转轴结构及驱动电机
DE102021203302A1 (de) 2021-03-31 2022-10-06 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Elektrische Maschine mit einem Radialwellendichtring

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2540010A1 (de) * 1975-09-09 1977-03-10 Siemens Ag Leckfluessigkeitsabdichtung von lagern fluessigkeitsgekuehlter hohler wellen elektrischer maschinen
SU1032548A1 (ru) * 1981-06-11 1983-07-30 Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Тяжелого Электромашиностроения Харьковского Завода "Электротяжмаш" Им.В.И.Ленина Устройство подвода жидкости к ротору с полым валом
DE3621600A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-21 Battelle Institut E V Pumpe zum transport gasfoermiger medien
SU1744764A1 (ru) * 1989-05-19 1992-06-30 Научно-Производственное Объединение "Свема" Устройство защиты электрической машины от увлажнени
US20110308300A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 General Electric Company Seal leakage and seal oil contamination detection in generator

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2522231A (en) * 1945-05-08 1950-09-12 Henrite Products Corp Sealing means for moving shafts
FR1574604A (ru) * 1967-08-24 1969-07-11
DE1613265B1 (de) * 1967-08-24 1971-01-07 Licentia Gmbh Kuehlfluessigkeitsdurchstroemter,in der Hohlwelle des Laeufers einer elektrischen Maschine angeordneter Kuehlkoerper
JPS4925561B1 (ru) * 1968-11-25 1974-07-02
DE2510196C2 (de) * 1975-03-08 1976-10-21 Gutehoffnungshuette Sterkrade Gleitringe fuer eine gasgesperrte, beruehrungsfreie wellendichtung
AT403864B (de) * 1994-06-13 1998-06-25 Abb Daimler Benz Transp Kühlsystem für eine elektrische maschine
JPH08149758A (ja) * 1994-11-14 1996-06-07 Toyo Electric Mfg Co Ltd 回転電機の漏液検出器
JPH08290788A (ja) * 1995-04-24 1996-11-05 Caterpillar Inc 泥シールドを持つ履帯の端面シール
DE59800527D1 (de) * 1997-09-19 2001-04-19 Tcg Unitech Ag Kirchdorf Elektrisch betriebene Kühlmittelpumpe
US6183208B1 (en) * 1997-10-03 2001-02-06 Roper Holdings, Inc. Immersible motor system
US6565095B2 (en) * 2001-07-12 2003-05-20 Honeywell International, Inc. Face seal with internal drain
SE524513C2 (sv) * 2002-12-20 2004-08-17 Metso Paper Inc Tätningsanordning för tätning mellan en axeltapp och ett lagerhus samt anordning för avvattning och/eller tvättning av materialsuspensioner
JP4481690B2 (ja) * 2004-03-19 2010-06-16 イーグル工業株式会社 メカニカルシール装置
JP4895118B2 (ja) * 2007-04-05 2012-03-14 東洋電機製造株式会社 モータ
US20130209777A1 (en) * 2007-04-25 2013-08-15 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Ceramics sliding member for use in pure water
US8915453B1 (en) * 2007-06-01 2014-12-23 Raymond C. Sherry Expansion nozzle with continuous rotating stem
US8049386B2 (en) * 2009-05-08 2011-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Seal cartridge
US8629592B2 (en) * 2009-06-25 2014-01-14 General Electric Company Hermetic sealing assembly and electrical device including the same
DE102009049093A1 (de) * 2009-10-01 2011-04-07 Kaco Gmbh + Co. Kg Gleitringdichtung
DE102012203697A1 (de) * 2012-03-08 2013-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit einem Rotor zur Kühlung der elektrischen Maschine
EP2853788B1 (en) * 2012-10-04 2018-08-01 Eagle Industry Co., Ltd. Mechanical seal
EP2940353B1 (en) * 2012-12-25 2020-01-15 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
WO2014173425A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-30 Carl Freudenberg Kg Slide ring seal
JP5354558B1 (ja) * 2013-04-24 2013-11-27 東洋電機製造株式会社 回転子の液冷却装置
WO2014192761A1 (ja) * 2013-05-27 2014-12-04 イーグル工業株式会社 メカニカルシール装置
KR20150074524A (ko) * 2013-12-24 2015-07-02 주식회사 만도 랙 타입 전동식 파워 스티어링 시스템
KR20150131523A (ko) * 2014-05-15 2015-11-25 현대모비스 주식회사 차량용 램프의 습기제거장치
DE102015218521A1 (de) * 2015-09-25 2016-09-29 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2540010A1 (de) * 1975-09-09 1977-03-10 Siemens Ag Leckfluessigkeitsabdichtung von lagern fluessigkeitsgekuehlter hohler wellen elektrischer maschinen
SU1032548A1 (ru) * 1981-06-11 1983-07-30 Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Тяжелого Электромашиностроения Харьковского Завода "Электротяжмаш" Им.В.И.Ленина Устройство подвода жидкости к ротору с полым валом
DE3621600A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-21 Battelle Institut E V Pumpe zum transport gasfoermiger medien
SU1744764A1 (ru) * 1989-05-19 1992-06-30 Научно-Производственное Объединение "Свема" Устройство защиты электрической машины от увлажнени
US20110308300A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 General Electric Company Seal leakage and seal oil contamination detection in generator

Also Published As

Publication number Publication date
US20180269743A1 (en) 2018-09-20
CN106662255A (zh) 2017-05-10
RU2670601C1 (ru) 2018-10-24
EP3161358A1 (de) 2017-05-03
WO2016050534A1 (de) 2016-04-07
BR112017004942A2 (pt) 2017-12-05
CN106662255B (zh) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2670601C9 (ru) Электрическая машина с жидкостным охлаждением
RU2597234C2 (ru) Электрическая машина, имеющая ротор для охлаждения электрической машины
KR101597425B1 (ko) 냉각된 회전자 샤프트를 갖는 전기 기계
KR100921764B1 (ko) 베어링 윤활이 개선된 기계
BR112020014776A2 (pt) Bomba de líquido de arrefecimento com arranjo de mancalização otimizado e gerenciamento térmico aprimorado
BR112020009918A2 (pt) bomba de líquido de arrefecimento com estrutura otimizada para uso e gerenciamento térmico aprimorado
CN102120266A (zh) 高速精密电主轴冷却系统
JP2007523308A5 (ru)
US10190635B2 (en) Electric machine with improved bearing lubrication
JP6560033B2 (ja) 回転電機、並びに回転電機の冷却システム
CN110666194B (zh) 一种电主轴
RU2674296C2 (ru) Насосное устройство
US11527939B2 (en) Cooling arrangement for an electric machine, and electric machine
KR20100067044A (ko) 저온 순환계 및 고온 순환계 내에서 냉각제를 이송하기 위한 물펌프
JP6024233B2 (ja) タービン発電機
JP5227814B2 (ja) 電動機
TW201837321A (zh) 旋轉機及用於旋轉機之轉子
CN205446072U (zh) 一种磁力泵
WO2012140879A1 (ja) ハイブリッド建設機械
KR20200141006A (ko) 전기 기계용 샤프트
KR20130061578A (ko) 자동차의 워터펌프
RU2406878C1 (ru) Электромагнитное разгрузочное устройство главного циркуляционного насосного агрегата
CN105275861A (zh) 一种潜水电机的止推轴承机构
CN109546806A (zh) 一种水冷电机
CN216589252U (zh) 一种高温离心风机轴承箱及水冷结构

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200919