RU2700280C1 - High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) - Google Patents
High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700280C1 RU2700280C1 RU2018116973A RU2018116973A RU2700280C1 RU 2700280 C1 RU2700280 C1 RU 2700280C1 RU 2018116973 A RU2018116973 A RU 2018116973A RU 2018116973 A RU2018116973 A RU 2018116973A RU 2700280 C1 RU2700280 C1 RU 2700280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- magnetic circuit
- permanent magnets
- air
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано в высокооборотных электромеханических преобразователях энергии с воздушным охлаждениям.The invention relates to the field of electrical machines and can be used in high-speed electromechanical energy converters with air cooling.
Известна электрическая машина с улучшенным охлаждением [патент RU №2643791 C1, H02K 1/20, 06.02.2018], содержащая корпус, имеющий первый полый цилиндрический корпусной элемент, в котором размещены статор и ротор, второй полый цилиндрический корпусной элемент, в котором размещен первый полый цилиндрический корпусной элемент, и оболочку теплообменника, размещенную между первым и вторым корпусными элементами. Оболочка теплообменника имеет направляющий элемент, проходящий по винтовой траектории вокруг оси вращения, и трубки, проходящие в осевом направлении, ведущие через направляющий элемент.Known is an electric machine with improved cooling [patent RU No. 2643791 C1,
Недостатками аналога является большие массогабаритные показатели, а также невозможность использования в высокооборотных электромеханических преобразователи энергии с внешним ротором.The disadvantages of the analogue are large weight and size indicators, as well as the inability to use high-speed electromechanical energy converters with an external rotor.
Известен ротор электрической машины [патент RU №2277281 С2, H02K 1/32, 10.01.2006], содержащий магнитопровод, закрепленный на валу машины с помощью двух торцевых кольцеобразных пластин-фланцев с расположенными на фланцах вблизи внутренней поверхности магнитопровода отверстиями и соединяющих фланцы втулок, а теплообменник выполнен в виде охлаждаемых аксиальной продувкой воздуха тонкостенных теплоотводных трубок из теплопроводящего материала, концы которых герметично закреплены в отверстиях противоположных фланцев, и внутренний объем ротора, содержащий указанные трубки, заполнен теплопроводящей жидкостью.Known rotor of an electric machine [patent RU No. 2277281 C2,
Недостатком аналога является невысокая теплотехническая эффективность, а также большие массогабаритные показатели и сложность конструкции.The disadvantage of the analogue is the low thermal efficiency, as well as large weight and size indicators and design complexity.
Известна электрическая машина [патент RU №2396671 C1, H02K 17/00, 10.08.2010], содержащая вал, обмотку статора, внешний ротор, магнитопровод статора, корпус изготавливаемый из немагнитного материала.Known electrical machine [patent RU No. 2396671 C1, H02K 17/00, 08/10/2010], containing a shaft, a stator winding, an external rotor, a stator magnetic circuit, a housing made of non-magnetic material.
Недостатками данного аналога являются его невысокая эффективность и низкие удельные показатели, а также значительные потери энергии на трение ротора с воздухом, обусловленные негладкой внешней поверхностью расточки статора и внутренней поверхности ротора.The disadvantages of this analogue are its low efficiency and low specific indicators, as well as significant energy losses due to friction of the rotor with air due to the non-smooth external surface of the stator bore and the internal surface of the rotor.
Известна электрическая машина [патент RU №2597250 С2, H02K 1/32, 10.09.2016], содержащая статор, корпус, силовую обмотку, систему принудительного воздушного охлаждения.Known electrical machine [patent RU No. 2597250 C2,
Недостатками данного аналога являются невысокая эффективность и низкие удельные показатели системы принудительного охлаждения, а также значительные потери энергии на трение ротора с воздухом, обусловленные негладкой внешней поверхностью расточки статора и внутренней поверхности ротора.The disadvantages of this analogue are the low efficiency and low specific indicators of the forced cooling system, as well as significant energy losses due to friction of the rotor with air due to the non-smooth external surface of the stator bore and the internal surface of the rotor.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является электрическая машина с воздушным охлаждением [патент RU №2570066 С2, H02K 9/06, 10.12.2015], содержащая ротор, вал, силовую обмотку, систему воздушного охлаждения, вентилятор, кожух, фрикционное колесо, магнитопровода статора.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is an electric machine with air cooling [patent RU No. 2570066 C2, H02K 9/06, 12/10/2015] containing a rotor, shaft, power winding, air cooling system, fan, casing, friction wheel, stator magnetic circuit.
Недостатками ближайшего аналога являются большие массогабаритные показатели, сложность конструкции, низкая эффективность и удельные показатели системы охлаждения, а также значительные потери энергии на трение ротора с воздухом, обусловленные негладкой внешней поверхностью расточки статора и поверхности ротора.The disadvantages of the closest analogue are large weight and size indicators, design complexity, low efficiency and specific indicators of the cooling system, as well as significant energy losses due to friction of the rotor with air due to the non-smooth external surface of the stator bore and the rotor surface.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, благодаря введению принудительной системы воздушного охлаждения, а также минимизация потерь энергии на трение ротора с воздухом, благодаря выполнению гладких поверхностей статора и ротора.The objective of the invention is the expansion of functionality due to the introduction of a forced air cooling system, as well as minimizing the energy loss due to friction of the rotor with air, due to the smooth surfaces of the stator and rotor.
Техническим результатом является повышение надежности и эффективного отвода выделяемого тепла электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД за счет предохранения постоянных магнитов ротора от теплового размагничивания.The technical result is to increase the reliability and efficient heat dissipation of electromechanical energy converters, increase efficiency by protecting the permanent rotor magnets from thermal demagnetization.
Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что в электрической машине с воздушным охлаждением, содержащая вал, ротор с постоянными магнитами, магнитопровод статора с обмоткой, систему воздушного охлаждения, согласно изобретению, до внешней поверхности магнитопровода статора выполнены аксиальные каналы охлаждения, а перпендикулярно им - каналы охлаждения, проходящие внутри зуба магнитопровода статора, в качестве постоянных магнитов ротора использованы высококоэрцитивные постоянные магниты, на которые установлен бандаж из немагнитного материала с гладкой поверхностью.The problem is solved and this result is achieved by the fact that in an electric machine with air cooling, containing a shaft, a rotor with permanent magnets, a stator magnetic circuit with a winding, an air cooling system, according to the invention, axial cooling channels are made to the outer surface of the stator magnetic circuit, and perpendicular to them - cooling channels passing inside the tooth of the stator magnetic circuit, highly coercive permanent magnets are used as permanent rotor magnets, on which are installed flax band of a nonmagnetic material with a smooth surface.
Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фигуре 1 изображена схема воздушного охлаждения электромеханического преобразователя энергии по первому варианту. На фигуре 2 изображены каналы охлаждения электромеханического преобразователя энергии по первому варианту. На фигуре 3 изображена схема воздушного охлаждения электромеханического преобразователя энергии второго варианта. На фигуре 4 изображены каналы охлаждения электромеханического преобразователя энергии второго варианта.The figure 1 shows a diagram of the air cooling of an electromechanical energy converter according to the first embodiment. The figure 2 shows the cooling channels of an electromechanical energy converter according to the first embodiment. The figure 3 shows a diagram of the air cooling of an electromechanical energy converter of the second embodiment. The figure 4 shows the cooling channels of an electromechanical energy converter of the second embodiment.
Предложенное устройство по первому варианту содержит (фиг. 1) внешний ротор 1 с валом 2 и установленными на нем высококоэрцитивными постоянными магнитами 3, магнитопровод статора 4 с обмотками 5 и (фиг. 2), на роторе 1 установлена бандажная оболочка с гладкой поверхностью 6, также на магнитопроводе статора 4 имеются каналы охлаждения 7.The proposed device according to the first embodiment contains (Fig. 1) an
Предложенное устройство по второму варианту содержит (фиг. 3) ротор 1 с валом 2 и установленными на нем высококоэрцитивными постоянными The proposed device according to the second embodiment contains (Fig. 3) a
магнитами 3, магнитопровод статора 4 с обмотками 5, а также на внешний ротор 1 установлена бандажная оболочка с гладкой поверхностью 6, на магнитопроводе статора 4 (фиг. 4) имеются каналы охлаждения 7, а по внешней поверхности магнитпровода статора 4 расположены аксиальные каналы охлаждения 8,
Предложенное устройство по первому варианту работает следующим образом: при вращении ротора 1 с валом 2 с высококоэрцитивными постоянными магнитами 3 в магнитопроводе статоре 4 протекает магнитный поток возбуждения. При этом по закону электромагнитной индукции в обмотке 5 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмотки 5, частоты вращения вала 2 с высококоэрцитивными постоянными магнитами 3 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 5 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 5, обусловленные их активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора 1, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, тепловые потери в магнитопроводе статора 4, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой магнитопровода статора 4 и удельными потерями материала, потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими характеристиками, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и магнитопроводом статора 4. Отвод потерь обеспечивается по законам теплопереноса, при протекании хладагента по расточке магнитопровода статора 4 и каналам охлаждения 7, расположенным на зубцах магнитопровода статора 4, кроме того достигается интеграция системы охлаждения в магнитопровод статора 4 высокооборотного электромеханического преобразователя энергии с воздушным охлаждением, При вращении ротора 1 в воздушном зазоре образуется воздушное завихрение, что препятствует передаче тепла от магнтопровода статора 4 к ротору 1.The proposed device according to the first embodiment works as follows: when the
Предложенное устройство по второму варианту работает следующим образом: при вращении ротора 1 с валом 2 с высококоэрцитивными постоянными магнитами 3 в магнитопроводе статора 4 протекает магнитный поток возбуждения. При этом по закону электромагнитной индукции в обмотке 5 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков обмотки 5, частоты вращения вала 2 с высококоэрцитивными постоянными магнитами 3 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в обмотках 5 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в обмотках 5, обусловленные ее активным сопротивлением, а также потери на вихревые токи, обусловленные частотой вращения ротора 1, размерами обмотки и ее удельным сопротивлением, тепловые потери в магнитопроводе статора 4, обусловленные величиной магнитного потока возбуждения, массой магнитопровода статора 4 и удельными потерями материала, потери энергии на трение ротора 1 с воздухом, обусловленные частотой вращения ротора 1, его геометрическими характеристиками, температурой воздуха и давлением в зазоре между ротором 1 и магнитопроводом статора 4. Отвод потерь обеспечивается по законам теплопереноса, при протекании хладагента по расточке магнитопровода статора 4 и каналам охлаждения 7, расположенным на зубцах магнитопровода статора 4, и аксиальным каналам 8. Кроме того, достигается интеграция системы охлаждения в магнитопровод статора 4 высокооборотного электромеханического преобразователя энергии с воздушным охлаждением. При вращении ротора 1 в воздушном зазоре образуется воздушное завихрение, что препятствует передаче тепла от магнитопровода статора 4 к ротору 1.The proposed device according to the second embodiment works as follows: when the
Итак, достигается расширение функциональных возможностей, благодаря введению принудительной системы воздушного охлаждения, а также минимизация потерь энергии на трение ротора с воздухом, благодаря выполнению гладкими внутренних поверхностей расточки статора и ротора.So, the expansion of functionality is achieved by introducing a forced air cooling system, as well as minimizing the energy loss due to friction of the rotor with air, due to the smooth internal surfaces of the stator and rotor bores.
В результате повышение надежности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение КПД, и при As a result, increased reliability and minimized heat dissipation of electromechanical energy converters, increased efficiency, and at
использовании на роторе постоянных магнитов достигается защита от их теплового размагничивания, а также за счет повышенной линейной токовой нагрузки электромеханических преобразователей энергии с воздушным охлаждением.Using permanent magnets on the rotor, protection against thermal demagnetization is achieved, as well as due to the increased linear current load of air-cooled electromechanical energy converters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116973A RU2700280C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116973A RU2700280C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700280C1 true RU2700280C1 (en) | 2019-09-16 |
Family
ID=67989633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018116973A RU2700280C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700280C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114458949A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-10 | 北京海神动力科技有限公司 | Liquid hydrogen aeroengine |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3471727A (en) * | 1966-09-22 | 1969-10-07 | United Aircraft Corp | Self-cooled electrical machines |
RU2084069C1 (en) * | 1995-03-28 | 1997-07-10 | Владимир Григорьевич Шалаев | Electrical machine |
RU2101836C1 (en) * | 1996-03-22 | 1998-01-10 | Владимир Григорьевич Шалаев | Electrical machine |
US6815848B1 (en) * | 1999-09-01 | 2004-11-09 | Alstom Uk Ltd. | Air cooled electrical machine |
RU2438224C1 (en) * | 2010-11-16 | 2011-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Нефтьстальконструкция" | Electrical machine ventilation system |
RU2524160C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Method for gas cooling of electrical machine, and electrical machine |
RU2542327C1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Electric machine |
RU2570066C2 (en) * | 2011-01-12 | 2015-12-10 | Форд Глобал Текнолоджис, ЛЛК | Electric machine with air cooling |
-
2018
- 2018-05-07 RU RU2018116973A patent/RU2700280C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3471727A (en) * | 1966-09-22 | 1969-10-07 | United Aircraft Corp | Self-cooled electrical machines |
RU2084069C1 (en) * | 1995-03-28 | 1997-07-10 | Владимир Григорьевич Шалаев | Electrical machine |
RU2101836C1 (en) * | 1996-03-22 | 1998-01-10 | Владимир Григорьевич Шалаев | Electrical machine |
US6815848B1 (en) * | 1999-09-01 | 2004-11-09 | Alstom Uk Ltd. | Air cooled electrical machine |
RU2438224C1 (en) * | 2010-11-16 | 2011-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Нефтьстальконструкция" | Electrical machine ventilation system |
RU2570066C2 (en) * | 2011-01-12 | 2015-12-10 | Форд Глобал Текнолоджис, ЛЛК | Electric machine with air cooling |
RU2524160C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Method for gas cooling of electrical machine, and electrical machine |
RU2542327C1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Electric machine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114458949A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-10 | 北京海神动力科技有限公司 | Liquid hydrogen aeroengine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10566876B2 (en) | Axial gap rotary electric machine | |
JP6312111B2 (en) | Rotating electric machine | |
US11387725B2 (en) | Integrated heat dissipative structure for electric machine | |
JP6059906B2 (en) | Axial gap type rotating electrical machine | |
US11831202B2 (en) | Electric machine with multi-part trapezoidal teeth | |
CN108347136B (en) | Oil-cooled hub permanent magnet synchronous motor | |
EP3104504A1 (en) | Stator for an electrical machine | |
JP2016506235A (en) | Axial motor shoe cooling gap | |
WO2012036945A2 (en) | Permanent magnet rotor for electric machine | |
CN111614207A (en) | Centrifugal fluid-cooled axial flux electric machine | |
EA036804B1 (en) | Modular permanent magnet motor and pump assembly | |
JP2002191149A (en) | Rotating electric machine | |
JP2002191155A (en) | Rotating electric machine | |
RU2700280C1 (en) | High-revving electromechanical energy converter with air cooling (versions) | |
CN112383191B (en) | Self-fan cold axial flux motor with external centrifugal fan | |
KR102617452B1 (en) | Motor rotor with cooling | |
JP6591198B2 (en) | Rotating electric machine stator | |
CN111247724A (en) | Electric machine with cooling device comprising partially subdivided channels | |
JP6169496B2 (en) | Permanent magnet rotating electric machine | |
Zhang et al. | Thermal Design of Air-Cooled YASA AFPM Motor with Heat Pipes | |
JP7288220B2 (en) | Motors, blowers, and refrigerators | |
JP6602619B2 (en) | Rotating electric machine or wind power generation system | |
RU2685420C1 (en) | Stator magnetic core of electromechanical power converters | |
WO2022210366A1 (en) | Motor, blower device, compressor device, and refrigeration device | |
JP5596613B2 (en) | Linear motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200508 |