RU2695320C1 - Combined cooling system of closed inductor machine - Google Patents

Combined cooling system of closed inductor machine Download PDF

Info

Publication number
RU2695320C1
RU2695320C1 RU2016129451A RU2016129451A RU2695320C1 RU 2695320 C1 RU2695320 C1 RU 2695320C1 RU 2016129451 A RU2016129451 A RU 2016129451A RU 2016129451 A RU2016129451 A RU 2016129451A RU 2695320 C1 RU2695320 C1 RU 2695320C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
machine
cooling
cooling system
channels
Prior art date
Application number
RU2016129451A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016129451A (en
Inventor
Александр Самуилович Андреев
Надежда Анатольевна Окунеева
Виктор Геннадьевич Рудин
Анатолий Михайлович Русаков
Александр Николаевич Соломин
Виталий Александрович Шатов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Специальные проекты машиностроения"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Специальные проекты машиностроения" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Специальные проекты машиностроения"
Priority to RU2016129451A priority Critical patent/RU2695320C1/en
Publication of RU2016129451A publication Critical patent/RU2016129451A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695320C1 publication Critical patent/RU2695320C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electric machine engineering, namely to cooling systems of inducer machines of closed design. Cooling system of inductor machine having stator packs with operating winding and rotor packages installed on magnetically conducting bushing with excitation winding arranged between them, comprises in the stator housing channels of forced liquid cooling system and centrifugal fan located inside the machine and belonging to closed system of forced air cooling. There are annular cavities of cooling of bearing shields made on their outer side concentrically to the shaft with protruding turbulators and located on both sides of rotor fans, each of which is made in the form of ventilating disc. There are radial channels and peripheral annular channel joining them to rotor surface of disc. Annular vent plate has outer diameter smaller than rotor diameter, overlaps the disk surface facing the rotor and has holes made therein, the number of which is equal to or multiple to the number of teeth of the rotor.
EFFECT: technical result is increased reliability and service life of inductor machines, improved weight and dimension parameters.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения, а более конкретно, к системам охлаждения индукторных машин закрытого исполнения с электромагнитным возбуждением и может быть эффективно использовано в электрических машинах, предназначенных для работы в системах электроснабжения и электропривода автономных объектов (средств водного и подводного транспорта, летательных аппаратов и других объектов), где требуется отводить значительное количество выделяющегося в закрытых электрических машинах тепла, обусловленного реализацией в них повышенных значений электромагнитных нагрузок, и где значительные тепловые нагрузки испытывают обмотки возбуждения.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically, to cooling systems of closed-circuit inductor machines with electromagnetic excitation and can be effectively used in electrical machines designed to operate in power supply and electric drive systems of autonomous objects (water and underwater vehicles, aircraft and other objects), where it is required to remove a significant amount of heat generated in closed electric machines, due to the implementation of electromagnetic loads are high values, and where significant heat load test excitation winding.

Известна комбинированная система охлаждения закрытой электрической машины [Патент RU 2201647 МПК H02K 9/19, H02K 5/20, опубл. 27.03.2003], содержащая выполненные в корпусе статора каналы системы принудительного жидкостного охлаждения, и расположенный внутри машины центробежный вентилятор, принадлежащий замкнутой системе принудительного воздушного охлаждения.Known combined cooling system of a closed electric machine [Patent RU 2201647 IPC H02K 9/19, H02K 5/20, publ. 03/27/2003], containing the channels of the forced liquid cooling system made in the stator housing, and a centrifugal fan located inside the machine, which belongs to a closed forced air cooling system.

Недостатками этой системы охлаждения являются неравномерность охлаждения статора в осевом направлении, вызванная подогревом охлаждающей жидкости при движении ее в этой машине по винтовому каналу, протяженность которого значительно превышает длину машины и длину окружности по наружному диаметру корпуса, и снижение эффективности ее работы в широко используемых в указанных выше областях техники индукторных машинах, имеющих пакеты статора с рабочей обмоткой и установленные на магнитопроводящей втулке пакеты зубчатого ротора (см., например, в Сугробов A.M., Русаков A.M. - М: Издательский дом МЭИ, 2012, стр. 50, рис. 1.25). Обмотки возбуждения в этих машинах размещены неподвижно между пакетами ротора и по этой причине в случае применения этой системы охлаждения они не обдуваются потоками охлаждающего воздуха и не соприкасаются с поверхностями каналов жидкостного охлаждения. Недостатком рассматриваемой комбинированной системы охлаждения в случае применения ее для охлаждения индукторных машин можно считать и наличие в ней кольцевого, размещенного вокруг корпуса и поэтому приводящего к увеличению его диаметра теплообменника, принадлежащего системе воздушного охлаждения.The disadvantages of this cooling system are the uneven cooling of the stator in the axial direction, caused by heating of the coolant when it moves in this machine along a screw channel, the length of which significantly exceeds the length of the machine and the circumference along the outer diameter of the housing, and a decrease in its efficiency in those widely used in these in the technical fields of induction machines having stator packages with a working winding and gear rotor packages mounted on a magnetically conducting sleeve (see, for example measures, in Sugrobov A.M., Rusakov A.M. - M: Publishing House MPEI, 2012, p. 50, Fig. 1.25). The field windings in these machines are stationary between the rotor packages and for this reason, if this cooling system is used, they are not blown by cooling air flows and do not come into contact with the surfaces of the liquid cooling channels. The disadvantage of the combined cooling system under consideration, if it is used for cooling inductor machines, can be considered to be the presence of an annular one located around the casing and therefore leading to an increase in its diameter of the heat exchanger belonging to the air cooling system.

Прототипом заявляемого в качестве изобретения технического решения является комбинированная система охлаждения закрытой электрической машины, описанная в патенте RU 2 539 691 МПК H02K 9/19, H02K 5/20, опубл. 27.01.2015, содержащая выполненные в корпусе статора каналы системы принудительного жидкостного охлаждения машины и расположенный внутри машины центробежный вентилятор, принадлежащий замкнутой системе принудительного воздушного охлаждения. Каналы принудительного жидкостного охлаждения выполнены в корпусе вдоль окружностей, концентричных оси машины, с выступающими из их основания штырьками (турбулизаторами). Движение охлаждающей жидкости в каналах корпуса по окружности обеспечивает равномерное распределение температуры вдоль оси машины. Для поступления и отвода жидкости из каналов предусмотрены соответственно входной и выходной коллекторы. Циркуляция воздуха в системе воздушного охлаждения обеспечивается одним установленном на валу центробежным вентилятором.The prototype of the claimed technical solution as an invention is the combined cooling system of a closed electric machine described in patent RU 2 539 691 IPC H02K 9/19, H02K 5/20, publ. 01/27/2015, containing the channels of the forced liquid cooling system of the machine made in the stator housing and the centrifugal fan located inside the machine, which belongs to a closed system of forced air cooling. The forced liquid cooling channels are made in the housing along circles concentric with the axis of the machine, with pins (turbulators) protruding from their base. The movement of the coolant in the channels of the housing around the circumference ensures uniform temperature distribution along the axis of the machine. For intake and removal of fluid from the channels, input and output collectors are provided, respectively. Air circulation in the air cooling system is provided by one centrifugal fan mounted on the shaft.

Недостатком указанной системы охлаждения, также как и рассмотренной ранее системы, является отсутствие в ней эффективной системы охлаждения обмоток возбуждения в случае ее применения для охлаждения индукторных машин. Обеспечить нормальный тепловой режим работы обмоток возбуждения и не допустить уменьшения срока службы электрической машины при этих условиях можно лишь за счет снижения плотности тока в обмотке возбуждения, что приводит к увеличению габаритов и массы обмотки возбуждения, и электрической машины в целом. Недостатками системы возбуждения являются также наличие принадлежащего воздушной системе охлаждения теплообменника, размещенного над закрытыми герметичной оболочкой каналами жидкостного охлаждения, что приводит к увеличению наружного диаметра машины. К тому же, применение воздушного охлаждения с расположенным снаружи машины теплообменником в индукторных генераторах сопряжено с необходимостью выполнения осевых каналов для прохождения воздуха в магнитопроводящей втулке, на которой установлены пакеты ротора, что приводит к уменьшению ее сечения для прохождения по ней магнитного потока и, как следствие, к необходимости увеличения магнитодвижущей силы обмотки возбуждения и к возрастанию в ней потерь.The disadvantage of this cooling system, as well as the previously considered system, is the lack of an effective cooling system for the field windings if it is used for cooling inductor machines. It is possible to ensure normal thermal operation of the field windings and prevent a decrease in the service life of the electric machine under these conditions only by reducing the current density in the field winding, which leads to an increase in the dimensions and mass of the field winding and the electric machine as a whole. The disadvantages of the excitation system are the presence of a heat exchanger belonging to the air cooling system, located above the liquid cooling channels closed by a sealed enclosure, which leads to an increase in the outer diameter of the machine. In addition, the use of air cooling with a heat exchanger located outside the machine in inductor generators necessitates the implementation of axial channels for the passage of air in a magnetically conducting sleeve on which rotor packets are mounted, which leads to a decrease in its cross section for the passage of magnetic flux through it and, as a result , to the need to increase the magnetomotive force of the field winding and to increase losses in it.

Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в расширении области применения комбинированных систем охлаждения, а также в упрощении конструкции, повышении надежности и срока службы индукторных машин, улучшении их массогабаритных показателей.The technical result achieved by using the present invention is to expand the scope of combined cooling systems, as well as to simplify the design, increase the reliability and service life of induction machines, improve their overall dimensions.

Достигается это тем, что в системе охлаждения электрической машины, имеющей пакеты статора с рабочей обмоткой и установленные на магнитопроводящей втулке пакеты ротора с размещенной между ними обмоткой возбуждения, содержащей выполненные в корпусе статора и закрытые с наружной его стороны металлической оболочкой каналы системы принудительного жидкостного охлаждения машины, и расположенный внутри машины центробежный вентилятор, принадлежащий замкнутой системе принудительного воздушного охлаждения, имеются кольцевые полости охлаждения подшипниковых щитов, выполненные с наружной их стороны концентрично валу с выступающими из их основания турбулизаторами, связанные с жидкостной системой охлаждения корпуса не выходящими за пределы машины перепускными каналами и герметично закрытые с наружной их стороны металлической пластиной, а вентиляторы расположены с обеих сторон ротора, и каждый из них выполнен в виде закрепленного на торцевой поверхности пакета ротора вентиляционного диска, на обращенной к ротору поверхности которого, выполнены радиальные каналы и объединяющий их периферийный кольцевой канал, и кольцевой прилегающей к торцевой поверхности магнитопровода ротора вентиляционной пластины с наружным диаметром меньшим диаметра ротора, которая перекрывает обращенную к ротору поверхность вентиляционного диска и имеет выполненные в ней вентиляционные отверстия, число которых равно или кратно числу зубцов ротора и которые расположены в пределах и симметрично оси каждой из его впадин.This is achieved by the fact that in the cooling system of an electric machine having stator packets with a working winding and rotor packets mounted on a magnetically conducting sleeve with an excitation winding located between them, containing channels of the system for forced liquid cooling of the machine made in the stator housing and closed on its outer side by a metal sheath , and a centrifugal fan located inside the machine, which belongs to a closed system of forced air cooling, there are annular cooling cavities bearing shields made concentrically on the outer side of the shaft with turbulators protruding from their base, connected to the liquid cooling system of the housing bypass channels that do not extend outside the machine and hermetically sealed on their outer side with a metal plate, and the fans are located on both sides of the rotor, and each of them is made in the form of a ventilating disk rotor package fixed on the end surface, on whose surface facing the rotor radial channels are made and combined the peripheral annular channel surrounding them, and the annular adjacent to the end surface of the magnetic circuit of the rotor of the ventilation plate with an outer diameter smaller than the diameter of the rotor, which overlaps the surface of the ventilation disk facing the rotor and has ventilation holes made in it, the number of which is equal to or a multiple of the number of teeth of the rotor and which are located within and symmetrical to the axis of each of its depressions.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан продольный разрез двухпакетной индукторной машины с электромагнитным возбуждением. Обмотка возбуждения в ней установлена между пакетами ротора. Стрелками показаны направления перемещения воздушных слоев во внутренних полостях машины. На фиг. 2 показан вид на подшипниковый щит с внешней его стороны при открытой полости жидкостного его охлаждения. На фиг. 3 приведен чертеж вентиляционного диска в двух проекциях, а на фиг. 4 - чертеж вентиляционной пластины.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a two-pack induction machine with electromagnetic excitation. The field winding in it is installed between the packages of the rotor. The arrows indicate the direction of movement of the air layers in the internal cavities of the machine. In FIG. 2 shows a view of the bearing shield from its outer side with an open cavity for liquid cooling it. In FIG. 3 shows a drawing of a ventilation disk in two projections, and in FIG. 4 is a drawing of a ventilation plate.

Комбинированная система охлаждения закрытой индукторной машины, имеющей два размещенных в корпусе 1 пакета статора 2 с уложенной в их пазах и охватывающей зубцы обоих пакетов обмоткой 3 и два пакета ротора 4, установленных на запрессованной на вал 5 втулке 6 из магнитомягкого материала, с размещенной неподвижно между ними обмоткой возбуждения 7 (фиг. 1), содержит выполненные в корпусе статора 1 два расположенных над пакетами статора 2 канала 8 и 9 системы принудительного жидкостного охлаждения корпуса, в основании которых выполнены турбулизаторы 10. В рассматриваемом примере исполнения электрической машины турбулизаторы 10 имеют форму призм небольшой высоты ромбовидного сечения. Для входа в систему жидкостного охлаждения и выхода из нее охлаждающей жидкости на корпусе 1 машины установлены входной 11 и выходной 12 коллекторы со штуцерами 13 и 14 для подачи и слива из них охлаждающей жидкости.Combined cooling system of a closed inductor machine, which has two stator packages 2 located in the housing 1 with a winding 3 placed in their grooves and covering the teeth of both packages and two rotor packages 4 mounted on a sleeve 6 of magnetically soft material pressed onto the shaft 5, with it placed motionless between them by the excitation winding 7 (Fig. 1), contains two channels 8 and 9 located above the stator packages 2 of the channel 8 and 9 of the forced liquid cooling system of the housing, at the base of which are made turbulizato 10. In the considered example of an electric machine, the turbulators 10 are in the form of prisms of a small diamond-shaped height. To enter and exit the liquid cooling system on the machine body 1, input 11 and output 12 collectors with fittings 13 and 14 are installed for supplying and draining coolant from them.

Для получения сформулированного выше технического результата от изобретения в подшипниковых щитах 15 с наружной их стороны выполнены концентричные валу и герметически закрытые металлической пластиной 16 полости 17 системы принудительного жидкостного охлаждения подшипниковых щитов 15 с выступающими из их основания турбулизаторами 18. В полости 17 подшипниковых щитов 15 охлаждающая жидкость поступает из коллектора 10 по не выходящим за пределы машины перепускным каналам 19, а поступает из них в выходной коллектор по перепускным каналам 20.To obtain the technical result of the invention as stated above, in the bearing shields 15, the cavities 17 of the cavity 17 of the forced liquid cooling system of the bearing shields 15 with the turbulators protruding from their base 18 are made concentric to the shaft 15 and hermetically sealed with a metal plate 16. comes from the collector 10 through the bypass channels 19 that do not extend outside the machine, and comes from them to the output collector through the bypass channels 20.

Теплообмен между внутренними частями машины обеспечивается воздушной системой охлаждения с замкнутой циркуляцией воздуха внутри машины закрепленными на пакетах ротора 4 с каждой из торцевых их сторон вентиляционными дисками 21, на обращенных к ротору 4 поверхностях каждого из которых выполнены радиальные каналы 22 и объединяющий их периферийный кольцевой канал 23, при этом между поверхностями вентиляционных дисков 21 и торцевыми поверхностями ротора 4 имеются кольцевые вентиляционные пластины 24 с наружным диаметром, меньшим диаметра ротора, и с выполненными в них отверстиями 25, число которых кратно числу зубцов ротора 4, и расположены они в пределах и симметрично оси каждой из его впадин. В рассматриваемом варианте конструктивного исполнения индукторной машины число зубцов на роторе равно четырем. Вентиляционные диски 21 имеют выполненные в перегородках, разделяющих воздушные каналы, выступы 26, наружный диаметр которых равен внутреннему диаметру вентиляционных пластин 24, а высота меньше толщины этих пластин. Для обеспечения требуемой ориентации выполненных в пластинах 24 вентиляционных отверстий 25 относительно впадин ротора 4 каждая из них имеет со стороны внутренних их диаметров по одному фиксирующему выступу 27, боковые стенки которого плотно прилегают к обращенным друг к другу боковым стенкам одного из выступов 26 вентиляционного диска 21. Диски 21 закреплены на втулке 6 ротора 4 винтами (отверстия 28 под них показаны на фиг. 3).Heat exchange between the internal parts of the machine is ensured by an air cooling system with closed air circulation inside the machine, mounted on the rotor packages 4 from each of their end faces, with ventilation disks 21, on the surfaces of each of which are turned to the rotor 4, radial channels 22 are made and the peripheral annular channel 23 connecting them , while between the surfaces of the ventilation disks 21 and the end surfaces of the rotor 4 there are annular ventilation plates 24 with an outer diameter smaller than the diameter of the mouth pa, and made with holes 25 in them, which number is a multiple of the number of rotor teeth 4, and they are arranged within and symmetrically with the axis of each of its cavities. In the considered embodiment of the design of the induction machine, the number of teeth on the rotor is four. Ventilation disks 21 have protrusions 26 made in the partitions separating the air channels, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the ventilation plates 24, and the height is less than the thickness of these plates. To ensure the required orientation of the ventilation holes 25 made in the plates 24 with respect to the cavities of the rotor 4, each of them has, from the side of their inner diameters, one fixing protrusion 27, the side walls of which are closely adjacent to the side walls facing one another of the protrusions 26 of the ventilation disk 21. The disks 21 are fixed to the rotor sleeve 6 by screws (holes 28 under them are shown in Fig. 3).

Работа системы охлаждения происходит следующим образом.The operation of the cooling system is as follows.

Охлаждающая жидкость поступает под давлением во входной коллектор И через штуцер 13, и распределяется в нем по двум выполненным в корпусе 1 и расположенным над пакетами статора 2 каналам 8 и 9 жидкостной системы охлаждения, а по перепускным каналам 19 она из того же коллектора 11 поступает в полости 17 охлаждения подшипниковых щитов 15. При протекании жидкости по каналам корпуса 1 между выступающими из них штырьками (турбулизаторами) 10 и из полостей 17 охлаждения подшипниковых щитов 15 между турбулизаторами 18 происходит локальное увеличение скорости потока в каждом из указанных участков системы охлаждения с интенсивным вихреобразованием непосредственно за каждым рядом турбулизаторов 10 и 18, что приводит к разрушению пограничного слоя и повышению коэффициента теплоотдачи, и за счет этого позволяет при относительно малом расходе охладителя обеспечить эффективный теплообмен на большой площади охлаждаемых поверхностей.The coolant flows under pressure into the inlet manifold And through the fitting 13, and is distributed therein through two channels 8 and 9 located in the housing 1 and located above the stator packages 2, and the liquid cooling system, and through the bypass channels 19, it flows from the same manifold 11 into cavities 17 for cooling the bearing shields 15. When fluid flows through the channels of the housing 1 between the pins (turbulators) 10 protruding from them and from the cavities 17 for cooling the bearing shields 15 between the turbulators 18, a local increase in speed This flow in each of the indicated sections of the cooling system with intensive vortex formation immediately after each row of turbulators 10 and 18, which leads to the destruction of the boundary layer and an increase in the heat transfer coefficient, and due to this, it allows efficient heat transfer over a large area of the cooled surfaces at a relatively low flow rate of the cooler. .

Находясь в турбулизированном состоянии вследствие соприкосновения с выступающими из основания каналов турбулизаторами 10, охлаждающая жидкость обтекает наружную поверхность цилиндрического корпуса 1, отбирая при этом тепло, поступающее к нему от магнитопровода машины (пакетов статора 2) и обмоток 3 и отводя его за пределы машины через штуцер 14 выходного коллектора 12. Движение охлаждающей жидкости в корпусе 1 по окружности обеспечивает равномерное распределение температуры вдоль оси машины. В полостях 17 охлаждения подшипниковых щитов 15 поступающая из входного коллектора 11 через перепускные каналы 19 охлаждающая жидкость перемещается в сторону перепускного канала 20 и выходного коллектора 12 по двум расположенным по обе стороны от перепускных каналов 19 участкам кольцевых полостей 17. Направления движения жидкости в каналах охлаждения корпуса 1 и полостях подшипниковых щитов показаны на фиг. 1 и 2 стрелками.Being in a turbulent state due to contact with the turbulators 10 protruding from the base of the channels, the coolant flows around the outer surface of the cylindrical body 1, while taking heat from the machine’s magnetic circuit (stator packages 2) and windings 3 and removing it outside the machine through the fitting 14 of the output manifold 12. The movement of the coolant in the housing 1 around the circumference ensures uniform temperature distribution along the axis of the machine. In the cooling cavities 17 of the bearing shields 15, coolant flowing from the inlet manifold 11 through the bypass channels 19 moves towards the bypass channel 20 and the outlet manifold 12 along two sections of the annular cavities 17 located on both sides of the bypass channels 17. The direction of fluid movement in the housing cooling channels 1 and cavities of the bearing shields are shown in FIG. 1 and 2 arrows.

Система принудительного воздушного охлаждения обеспечивает теплообмен между внутренними частями машины за счет замкнутой циркуляции воздуха во внутренних ее полостях. Каждый из двух закрепленных с торцевых сторон ротора вентиляционных дисков 21 в рассматриваемом варианте конструктивного исполнения индукторной машины имеет шестнадцать радиальных каналов 22, а в вентиляционной пластине 24 выполнены четыре отверстия 25 (по числу пазов ротора) для прохода воздуха из периферийного кольцевого канала 23 во впадины ротора. Вентиляционная пластина 24 предназначена для ограничения поступления воздуха в пазы ротора и снижения тем самым аэродинамических потерь.The forced air cooling system provides heat exchange between the internal parts of the machine due to the closed air circulation in its internal cavities. Each of the two ventilation disks 21 fixed on the end faces of the rotor in the considered embodiment of the induction machine has sixteen radial channels 22, and four holes 25 (according to the number of rotor slots) are made in the ventilation plate 24 for air to pass from the peripheral annular channel 23 into the rotor cavities . The ventilation plate 24 is designed to limit the flow of air into the grooves of the rotor and thereby reduce aerodynamic losses.

При вращении ротора воздух из области I (см. фиг. 1) по радиальным каналам 22 проходит в периферийные кольцевые каналы 23 и через отверстия 25 в вентиляционных пластинах 24 поступает в пазы ротора 4 (полость III), струями обдувает боковую поверхность обмотки возбуждения 7, охлаждая ее и далее перемещается к периферии ротора IV. Струйный обдув является эффективным способом охлаждения, позволяющим достичь высоких значений коэффициента теплоотдачи. Через радиальный зазор между вентиляционной пластиной 24 и статором 2 закрученный воздух выходит в полость V, обдувает лобовые части обмотки якоря 3 и возвращается в область I, охлаждаясь от подшипникового щита 15.When the rotor rotates, air from region I (see Fig. 1) passes through the radial channels 22 to the peripheral annular channels 23 and through the holes 25 in the ventilation plates 24 enters the grooves of the rotor 4 (cavity III), jets around the side surface of the field winding 7, cooling it and then moving to the periphery of the rotor IV. Jet blowing is an effective cooling method that allows you to achieve high values of heat transfer coefficient. Through a radial clearance between the ventilation plate 24 and the stator 2, the swirling air enters the cavity V, blows the frontal parts of the armature winding 3 and returns to region I, being cooled from the bearing shield 15.

Полость V является осевым зазором между ротором и статором, воздух в ней закручивается, и под действием центробежной силы возникает его циркуляция по замкнутому контуру: вблизи ротора 4 воздух движется к периферии, вблизи охлаждающего его подшипникового щита 15 - к центру (показано на фиг. 1 пунктиром). Это локальное течение оттесняет основной поток воздуха к щиту. Из-за закрутки воздуха интенсифицируются охлаждение лобовых частей рабочей обмотки 3 и теплообмен с охлаждаемым жидкостью подшипниковым щитом 15.The cavity V is the axial clearance between the rotor and the stator, the air is twisted in it, and under the action of centrifugal force, its circulation in a closed circuit occurs: near the rotor 4, the air moves to the periphery, near the cooling shield 15 of it — to the center (shown in Fig. 1 dotted line). This local flow pushes the main air flow to the shield. Due to air swirling, cooling of the frontal parts of the working winding 3 and heat exchange with the liquid to be cooled by the bearing shield 15 are intensified.

Производительность вентилятора пропорциональна произведению квадрата частоты вращения ротора на его диаметр, поэтому эффективность охлаждения обмоток возбуждения и других обтекаемых воздухом активных и конструктивных частей машины в случае применения предлагаемой системы охлаждения повышается с ростом частоты вращения и диаметра ротора.Fan performance is proportional to the product of the square of the rotor speed and its diameter, therefore, the cooling efficiency of the field windings and other active and structural parts of the machine streamlined with air when using the proposed cooling system increases with increasing speed and diameter of the rotor.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:

1. Сугробов A.M., Русаков A.M. Проектирование электрических машин автономных объектов. - М: Издательский дом МЭИ, 2012.1. Sugrobov A.M., Rusakov A.M. Design of electrical machines of autonomous objects. - M: Publishing House MPEI, 2012.

2. Патент RU 2201647 МПК H02K 9/19, H02K 5/20.2. Patent RU 2201647 IPC H02K 9/19, H02K 5/20.

3. Патент RU 2 539 691 МПК H02K 9/19, H02K 5/20.3. Patent RU 2 539 691 IPC H02K 9/19, H02K 5/20.

Claims (1)

Комбинированная система охлаждения закрытой индукторной машины, имеющей пакеты статора с рабочей обмоткой и установленные на магнитопроводящей втулке пакеты ротора с размещенной между ними обмоткой возбуждения, содержащая выполненные в корпусе статора и закрытые с наружной его стороны металлической оболочкой каналы системы принудительного жидкостного охлаждения машины и расположенный внутри машины центробежный вентилятор, принадлежащий замкнутой системе принудительного воздушного охлаждения, отличающаяся тем, что имеются кольцевые полости охлаждения подшипниковых щитов, выполненные с наружной их стороны концентрично валу с выступающими из их основания турбулизаторами, связанные с жидкостной системой охлаждения корпуса не выходящими за пределы машины перепускными каналами и герметично закрытые с наружной их стороны металлической пластиной, а вентиляторы расположены с обеих сторон ротора и каждый из них выполнен в виде закрепленного на торцевой поверхности магнитопроводящей втулки вентиляционного диска, на обращенной к ротору поверхности которого выполнены радиальные каналы и объединяющий их периферийный кольцевой канал, и кольцевой прилегающей к торцевой стороне магнитопровода ротора вентиляционной пластины с наружным диаметром, меньшим диаметра ротора, которая перекрывает обращенную к ротору поверхность вентиляционного диска и имеет выполненные в ней вентиляционные отверстия, число которых равно или кратно числу зубцов ротора и которые расположены в пределах и симметрично оси каждой из его впадин.Combined cooling system of a closed inductor machine with stator packets with a working winding and rotor packets mounted on a magnetically conducting sleeve with an excitation winding between them, containing channels of the system for forced liquid cooling of the machine made in the stator housing and closed on its outer side by a metal sheath and located inside the machine centrifugal fan belonging to a closed system of forced air cooling, characterized in that there are rings the cooling cavities of the bearing shields, made on their outer side concentrically to the shaft with turbulators protruding from their base, connected to the liquid cooling system of the housing bypass channels that do not extend outside the machine and hermetically sealed on their outer side with a metal plate, and the fans are located on both sides of the rotor and each of them is made in the form of a ventilation disk fixed to the end surface of the magnetically conducting sleeve, on the surface of which the rotor faces radial channels and the peripheral annular channel connecting them, and the annular adjacent to the end side of the magnetic circuit of the rotor of the ventilation plate with an outer diameter smaller than the diameter of the rotor, which overlaps the surface of the ventilation disk facing the rotor and has ventilation holes made in it, the number of which is equal to or a multiple of the number teeth of the rotor and which are located within and symmetrically to the axis of each of its hollows.
RU2016129451A 2016-07-19 2016-07-19 Combined cooling system of closed inductor machine RU2695320C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129451A RU2695320C1 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Combined cooling system of closed inductor machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129451A RU2695320C1 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Combined cooling system of closed inductor machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016129451A RU2016129451A (en) 2018-01-24
RU2695320C1 true RU2695320C1 (en) 2019-07-23

Family

ID=61024056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016129451A RU2695320C1 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Combined cooling system of closed inductor machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2695320C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713195C1 (en) * 2019-08-01 2020-02-04 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") Closed electric machine with liquid cooling system
RU2717838C1 (en) * 2019-12-10 2020-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" Multi-rotor electric machine with combined cooling system
RU2740792C1 (en) * 2020-07-30 2021-01-21 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") Inductor generator with air cooling system
RU2741053C1 (en) * 2020-08-25 2021-01-22 Вячеслав Авазович Чукреев Switched reluctance motor with independent excitation with liquid cooling system
WO2022039612A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Электротранспортные Технологии" Separately excited electric brushless reluctance motor
RU2770909C1 (en) * 2021-09-06 2022-04-25 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") Inductor generator with air cooling system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU819889A1 (en) * 1979-01-26 1981-04-07 Предприятие П/Я А-7809 Enclosed electric machine
SU1451810A1 (en) * 1984-01-13 1989-01-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Взрывозащищенного И Рудничного Электрооборудования Enclosed dynamoelectric machine
RU2201647C2 (en) * 2001-05-04 2003-03-27 ОАО "Элсиб" Cooling system of totally enclosed electrical machine
RU2226027C2 (en) * 2002-06-03 2004-03-20 Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" Water-and-air cooled electrical machine
EP2741397A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine with combined air-water cooling
RU2539691C1 (en) * 2014-03-05 2015-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" System of closed electrical machine cooling

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU819889A1 (en) * 1979-01-26 1981-04-07 Предприятие П/Я А-7809 Enclosed electric machine
SU1451810A1 (en) * 1984-01-13 1989-01-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Взрывозащищенного И Рудничного Электрооборудования Enclosed dynamoelectric machine
RU2201647C2 (en) * 2001-05-04 2003-03-27 ОАО "Элсиб" Cooling system of totally enclosed electrical machine
RU2226027C2 (en) * 2002-06-03 2004-03-20 Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" Water-and-air cooled electrical machine
EP2741397A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine with combined air-water cooling
RU2539691C1 (en) * 2014-03-05 2015-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" System of closed electrical machine cooling

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713195C1 (en) * 2019-08-01 2020-02-04 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") Closed electric machine with liquid cooling system
RU2717838C1 (en) * 2019-12-10 2020-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" Multi-rotor electric machine with combined cooling system
RU2740792C1 (en) * 2020-07-30 2021-01-21 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") Inductor generator with air cooling system
WO2022039612A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Электротранспортные Технологии" Separately excited electric brushless reluctance motor
RU2741053C1 (en) * 2020-08-25 2021-01-22 Вячеслав Авазович Чукреев Switched reluctance motor with independent excitation with liquid cooling system
RU2770909C1 (en) * 2021-09-06 2022-04-25 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (ООО "СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ") Inductor generator with air cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016129451A (en) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2695320C1 (en) Combined cooling system of closed inductor machine
CN108711964B (en) Permanent magnet motor with built-in multistage fan type double-path self-circulation ventilation cooling system
US20220399791A1 (en) Axial flux motor with stator cores having enlarged face plates
CN102598479A (en) Wind power generator having an internal coolant circuit
US9413208B2 (en) Enhanced cooling of enclosed air cooled high power motors
US11073136B2 (en) Cooling arrangement
CN107925305B (en) Cooling system for an electric machine
EP2860854B1 (en) Air cooling of a motor using radially mounted fan
CN108649749B (en) Switched reluctance motor with water injection type winding and multidirectional self-circulation ventilation system
JPH04229050A (en) Rotor liquid-cooling type rotary electric machine
CN111969767A (en) Motor cooling system and motor
RU2539691C1 (en) System of closed electrical machine cooling
US20230038386A1 (en) Axial flux motor with cooling jacket
RU2609466C1 (en) Cooling system of closed electric machine
CN117040193A (en) High-power submersible permanent magnet motor cooled by multiple media
CN115800576B (en) Permanent magnet motor with high-efficiency air-water mixed cooling system
CN116937892B (en) Wind and liquid mixed cooling device of disc type motor
CN218771544U (en) Bearing frame, motor and unmanned aerial vehicle of motor
CN220172944U (en) Oil-cooled driving motor rotor, oil-cooled driving motor and vehicle
CN115001215B (en) Oil throwing cooling system and method for axial permanent magnet synchronous motor rotor
CN107612225B (en) A kind of structure that the oil immersion of radial hub motor stator is cooling
CN210380472U (en) Water-cooling machine shell with internal circulation wind path
CN220553903U (en) High-power submersible permanent magnet motor cooled by multiple media
TWI622252B (en) Motor shaft system with a cooling function
CN107086690B (en) Efficient heat dissipation motor rotor structure

Legal Events

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

Effective date: 20190720