RU2714496C1 - Вращающаяся электрическая машина - Google Patents
Вращающаяся электрическая машина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714496C1 RU2714496C1 RU2019121553A RU2019121553A RU2714496C1 RU 2714496 C1 RU2714496 C1 RU 2714496C1 RU 2019121553 A RU2019121553 A RU 2019121553A RU 2019121553 A RU2019121553 A RU 2019121553A RU 2714496 C1 RU2714496 C1 RU 2714496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- condensation
- electric machine
- rotating electric
- space
- stator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02K9/20—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil wherein the cooling medium vaporises within the machine casing
-
- 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
- H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в улучшении охлаждения. Вращающаяся электрическая машина (1) с ротором (3) и статором (2) содержит средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора (2) и/или ротора (3) испаряющимся охлаждающим средством (V) и средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства (V) с жидким конденсационным охлаждающим средством (K). 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Данное изобретение касается вращающейся электрической машины с ротором и статором.
Кроме того, данное изобретение касается способа охлаждения вращающейся электрической машины с ротором и статором.
Потери в такого рода вращающихся электрических машинах, например, двигателях и генераторах, в частности, в обтекаемых током обмотках, в шихтованных телах из электротехнической стали и в массивных стальных деталях преобразуются в тепло и нагревают конструктивные элементы машин. Задачей охлаждения машины является отведение возникающих тепловых потоков от потерь в окружающее пространство, чтобы не превышать границы температуры конструктивных элементов. Кроме того, охлаждение и, соответственно, устанавливающиеся рабочие температуры оказывают влияние на КПД машины, эксплуатацию машины, на производственные расходы и, в частности, у машин с возбуждением от постоянных магнитов на стоимость материалов. Далее, выбор способа охлаждения при замкнутом контуре охлаждения определяет размеры охладителя оборотной воды, объемную и гравиметрическую плотность мощности и стоимость всей машины, в частности, этого охладителя оборотной воды.
Постоянное возрастание крутящего момента и, соответственно, плотности мощности больших электрических машин с номинальными мощностями в мегаваттном диапазоне ограничивается в первую очередь мероприятиями, связанными с охлаждением, поскольку объемы источников потерь возрастают в кубе, хотя их теплоотводящая поверхность увеличивается только в квадрате.
Уровень техники предлагает концепции охлаждения отводом явного тепла (без испарения) воздухом, в частности, при давлении окружающей среды и, соответственно, в частных случаях газами, например, гелием или водородом при давлениях выше давления окружающей среды, чтобы использовать более благоприятные по сравнению с воздухом значения теплоемкости и коэффициента теплопередачи при одновременно меньших вентиляционных потерях. Кроме того, вращающиеся электрические машины с возрастающими усилиями в различных вариантах выполнения охлаждаются водой и маслами с отводом явного тепла. Описываемое изобретение направлено в первую очередь на улучшение упомянутых концепций охлаждения отводом явного тепла, при которых конструктивные элементы охлаждаются в непосредственном контакте с воздухом в замкнутом контуре и которые при этом отбираемое воздухом тепло впоследствии отдают в окружающее пространство в теплообменнике воздух-вода или в теплообменнике воздух-воздух, не вызывая значительного повышения сложности системы.
Заметный потенциал повышения объемной плотности мощности машины заложен в уменьшении необходимых для воздушного потока проходных сечений за счет повышения теплоемкости хладагента, с другой стороны, в уменьшении поверхностей теплообменника за счет повышения теплообмена при отдаче тепла во внешнюю охлаждающую среду, например, воду или воздух.
Для достижения указанной выше первой цели - повышения плотности мощности, как и указанной второй цели необходимо, в частности, выполнить следующие два требования более эффективного, инновационного охлаждения:
- значительное повышение теплопередачи от охлаждаемой поверхности конструктивного элемента к охлаждающей среде и, соответственно, уменьшение коэффициента сопротивления теплопередаче конвекцией (Konvektionswiderstand) по сравнению с воздухом, и
- значительное повышение теплоемкости этой охлаждающей среды по сравнению с воздухом.
В патенте US 3,648,085 описаны способ и устройство для охлаждения выделяющих тепло электрических обмоток динамоэлектрической машины, причем она непосредственно опрыскивается распыленным хладагентом, так что осаждается пленка из жидкого хладагента, которая при стекании отводит отбираемое тепло.
В патенте US 2,604,500 описана система охлаждения для электрических двигателей и генераторов с использованием охлаждения распыляемой струей, причем испаряемый хладагент с помощью теплообменника конденсируется в помещении. Вакуумный насос регулирует давление в камере.
В авторском свидетельстве SU 551 763 A1 описана полностью капсулированная машина, которая охлаждается с помощью испарительного охлаждения. Испаряемый хладагент конденсируется на внутренней поверхности корпуса машины.
В основу изобретения положена задача, предложить вращающуюся электрическую машину, которая просто и эффективно охлаждается при давлении, близком к давлению окружающей среды.
Эта задача согласно изобретению решается посредством вращающейся электрической машины с ротором, статором и окружающим ротор и статор замкнутым корпусом машины, причем эта вращающаяся электрическая машина имеет средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора и/или ротора испаряющимся охлаждающим средством (Verdampfungskühlmittel), и причем эта вращающаяся электрическая машина имеет средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства с жидким конденсационным охлаждающим средством (Kondensationskühlmittel) в пространстве для смешанной конденсации (Mischkondensationsraum), причем это пространство для смешанной конденсации внутри корпуса машины примыкает к статору.
Кроме того, задача согласно изобретению решается посредством способа охлаждения вращающейся электрической машины с ротором, статором и окружающим ротор и статор замкнутым корпусом машины, при котором по меньшей мере часть статора и/или ротора охлаждается испаряющимся охлаждающим средством за счет испарительного охлаждения, и причем испаряемое испаряющееся охлаждающее средство с помощью жидкого конденсационного охлаждающего средства путем смешанной конденсации в пространстве для смешанной конденсации снова переводится в жидкое агрегатное состояние, причем указанное пространство для смешанной конденсации внутри корпуса машины примыкает к статору.
Преимущества и предпочтительные варианты выполнения, которые будут приведены ниже в отношении вращающейся электрической машины, могут быть по смыслу отнесены и к способу охлаждения.
Данное изобретение основано на идее замены воздуха как неэффективного теплоносителя в электрических машинах с замкнутым контуром внутреннего воздуха, чтобы добиться более высоких значений коэффициента теплопередачи и, тем самым, меньшего нагрева хладагента и меньших объемных потоков хладагента. Такой альтернативный способ охлаждения основан на распылении и испарении, т.е. на фазовом переходе испаряющегося охлаждающего средства и на последующей конденсации пара испарившегося охлаждающего средства с помощью конденсационного охлаждающего средства путем смешанной конденсации в пространственной близости от источников тепла. Смешанная конденсация происходит в присутствии неконденсируемых газов, в частности, окружающего воздуха при непосредственном контакте с конденсационным охлаждающим средством при температуре ниже температуры точки росы хладагента, т.е. при достаточно глубоком охлаждении вблизи давления окружающей среды. За счет смешанной конденсации предотвращается замедляющее действие находящихся в машине инертных газов на конденсацию хладагента. В качестве хладагента благодаря их благоприятным диэлектрическим свойствам используются, например, масла, в частности, низковязкие кремнийорганические масла, такие как силиконовая смазка Baysilone или трансформаторные масла Midel.
В частности, благодаря распылению хладагента в пространстве для смешанной конденсации предотвращается замедляющее действие находящихся в машине инертных газов на конденсацию хладагента, за счет чего при незначительной сложности обеспечивается эффективное охлаждение.
За счет такого испарительного охлаждения достигаются более высокие значения коэффициента теплопередачи, в частности, по сравнению с охлаждением чистым отводом явного тепла. Благодаря смешанной конденсации становится возможной конденсация в присутствии инертных газов, в частности, воздуха при давлении, близком к давлению окружающей среды, причем замедляющее действие инертных газов предотвращается за счет перемешивания.
В одном предпочтительном варианте выполнения средства для испарительного охлаждения содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности, распыляющее устройство. Благодаря применению распыляющего устройства, в частности, сопла достигается оптимальное смачивание охлаждаемых конструктивных элементов и, соответственно, локально сильно сконцентрированных источников тепла при сравнительно низкой сложности.
В следующем предпочтительном варианте выполнения средства для смешанной конденсации содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности, распыляющее устройство. Благодаря применению распыляющего устройства, в частности, сопла, например, в пространстве для смешанной конденсации, за счет распыления хладагента в распоряжении оказывается большая поверхность для теплопередачи, а распыляемый хладагент обеспечивает хорошее перемешивание.
Особенно благоприятно то, что эти средства для смешанной конденсации по меньшей мере частично расположены в пространстве для смешанной конденсации. Пространство для смешанной конденсации ограничено, в частности, нагретыми за счет тепла потерь активными конструктивными элементами электрической машины, так что никакая охлаждающая жидкость не попадет неконтролируемо в это пространство для смешанной конденсации, и лишь газообразный поток хладагента втекает в пространство для смешанной конденсации, так что испарительное охлаждение и смешанная конденсация протекают, по существу, пространственно разделенными друг от друга.
В одном предпочтительном варианте выполнения в пространстве для смешанной конденсации размещен теплообменник. В частности, этот теплообменник выполнен как рекуператор, массовые потоки которого пространственно разделены теплопроводящей стенкой, и возможна теплопередача без непосредственного контакта хладагента и оборотной среды. В дополнение к смешанной конденсации имеет место обычная пленочная конденсация с помощью теплообменника в пространстве для смешанной конденсации.
Предпочтительно этот теплообменник выполнен как кожухотрубный теплообменник или как пластинчатый теплообменник. Кожухотрубный теплообменник имеет множество, в частности, параллельных труб, по которым протекает охлаждающая среда. Пластинчатый теплообменник имеет множество, в частности, параллельных пластин, по которым течет охлаждающая среда. Кожухотрубный теплообменник и пластинчатый теплообменник имеют большую поверхность теплопередачи, например, с ребрами и/или пластинками, и поэтому выполнены очень компактными, вследствие чего они оптимально дополняют смешанную конденсацию.
В следующем предпочтительном варианте выполнения в пространстве для смешанной конденсации размещен наполнительный элемент (Füllkörper). В частности, этот наполнительный элемент выполнен как структурированная набивка, которая сформирована, например, из тонких волнистых и перфорированных металлических пластин или, соответственно, из проволочных сеток, благодаря чему обеспечивается оптимальный обмен между жидкой фазой конденсационного охлаждающего средства и газообразной фазой испаряющегося охлаждающего средства при минимальном сопротивлении давления (Druckwiderstand). Указанный наполнительный элемент увеличивает время пребывания конденсационного охлаждающего средства в конденсационном пространстве, и за счет этого увеличивает количество пара хладагента, которое конденсируется при смешанной конденсации.
В еще одном варианте выполнения указанный теплообменник размещен в наполнительном элементе. Благодаря такого рода конструкции обеспечивается очень компактная комбинация из смешанной конденсации и пленочной конденсации, т.е. смесь адиабатического и изотермического отведения тепла. Далее, область испарительного охлаждения и пространство для смешанной конденсации выполнены компактно и благоприятным для теплопередачи образом отграничены друг от друга.
В одном предпочтительном варианте выполнения пространство для смешанной конденсации имеет отделитель, который размещен на обращенной к статору стороне пространства для смешанной конденсации. В частности, этот отделитель выполнен в форме прорезных перегородок, отбойников или, альтернативно, как наполнительный элемент. Посредством отделителя пространство для смешанной конденсации отграничивается от охлаждаемых конструктивных элементов вращающейся электрической машины, так что никакая вводимая с испарительной стороны охлаждающая жидкость не попадет неконтролируемо в пространство для смешанной конденсации, и только газообразный поток хладагента втекает в пространство для смешанной конденсации. Далее, отделитель отводит конденсирующуюся охлаждающую жидкость в жидкостный ресивер (Sammler).
Предпочтительно распыляющее устройство имеет по меньшей мере одно сопло со сплошным конусом распыления. Посредством сопла со сплошным конусом распыления большая поверхность орошается очень равномерно и однородно.
В дальнейшем данное изобретение описывается и разъясняется более подробно на примерах выполнения, представленных на прилагаемых чертежах.
На чертежах показано следующее.
Фиг. 1 продольное сечение вращающейся электрической машины с первым вариантом выполнения концепции охлаждения,
Фиг. 2 продольное сечение вращающейся электрической машины с вторым вариантом выполнения концепции охлаждения,
Фиг. 3 продольное сечение вращающейся электрической машины с третьим вариантом выполнения концепции охлаждения, и
Фиг. 4 продольное сечение вращающейся электрической машины с четвертым вариантом выполнения концепции охлаждения.
Одинаковые ссылочные позиции на различных чертежах имеют одинаковое значение.
На Фиг. 1 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с первым вариантом выполнения концепции испарительного охлаждения с смешанной конденсацией. Вращающаяся электрическая машина 1 имеет статор 2 и ротор 3, причем ротор 3 имеет вал 4 и может вращаться вокруг оси 5 вращения. Статор имеет лобовые части 6 обмоток. Между статором 2 и ротором 3 имеется зазор 7, выполненный, в частности, как воздушный зазор. Вращающаяся электрическая машина 1 встроена в замкнутый корпус 8 машины.
Концепция охлаждения статора 2 и ротора 3 вращающейся электрической машины 1 предусматривает распыление и испарение испаряющегося охлаждающего средства V, а затем смешанную конденсацию испаряемого испаряющегося охлаждающего средства V с помощью конденсационного охлаждающего средства K, причем, в частности, указанное испаряющееся охлаждающее средство V и конденсационное охлаждающее средство K идентичны. В качестве хладагента применяются, например, масла, в частности, низковязкие кремнийорганические масла, например, Baysilone или трансформаторные масла Midel благодаря их благоприятным диэлектрическим свойствам.
Вращающаяся электрическая машина 1 для реализации этой концепции охлаждения с достаточной динамикой содержит бак 9 хладагента для циркуляции жидкого хладагента, а для создания давления - насос 10 для хладагента, и теплообменник 11, выполненный как теплообменник с водяным охлаждением или как теплообменник с воздушным охлаждением. Теплообменник 11 размещен внутри или снаружи вращающейся электрической машины 1. Далее, вращающаяся электрическая машина 1 содержит распыляющие устройства 13, называемые также разбрызгивающими устройствами, для распыления холодного жидкого хладагента и жидкостный ресивер 12 для улавливания нагретого сконденсированного хладагента.
Теплый жидкий хладагент, получаемый, например, из жидкостного ресивера 12, из бака 9 хладагента с помощью насоса 10 для хладагента транспортируется через теплообменник 11, в котором полученное от электрической машины тепло потерь отдается во внешний жидкостной контур, не показанный на Фиг. 1, и за счет этого теплый хладагент охлаждается. Охлажденный хладагент распределяется в первую ветвь 14 хладагента в качестве испаряющегося охлаждающего средства V для испарительного охлаждения и во вторую ветвь 15 хладагента в качестве конденсационного охлаждающего средства K для смешанной конденсации.
С помощью распыляющих устройств 13 для испарительного охлаждения орошаются испаряющимся охлаждающим средством V, в частности, пакет 16 активной стали статора и лобовые части 6 обмоток статора 2, а также ротор 3. Глубоко охлажденная охлаждающая жидкость, в частности, через радиальные каналы охлаждения 16a (Kühlschlitze) в статоре 2 или другие каналы для масляного тумана распыляется на ротор 3. В контакте с нагретыми за счет тепла потерь активными конструктивными элементами электрической машины 1, в частности, с ротором 3 и статором 2 с лобовыми частями 6 обмоток, испаряющееся охлаждающее средство V сначала явно нагревается, т.е. снимается глубокое охлаждение перед тем, как будет достигнута зависящая от давления температура насыщения, и указанное испаряющееся охлаждающее средство V испаряется при соответствующей избыточной температуре конструктивных элементов, например, при 10 K. На поверхности активных конструктивных элементов в соответствии с этим происходит пленочное охлаждение в комбинации с пузырчатым кипением, вследствие чего достигаются соответственно высокие значения коэффициента теплопередачи, например, в сто раз выше, чем достигаемые посредством принудительной конвекции воздуха. Кроме того, за счет распыления хладагента возрастает конвекция в пленке хладагента на охлаждаемых конструктивных элементах благодаря перемешиванию хладагента указанной пленки хладагента с распыляемым хладагентом.
При распылении испаряющегося охлаждающего средства V за счет механического выполнения разбрызгивающих устройств 13 с подходящими соплами имеет место оптимальное смачивание активных конструктивных элементов хладагентом, в частности, обеспечивается оптимальный контакт с вырабатываемым посредством разбрызгивающих устройств 13 масляным туманом, а также высокая конвекция в смачивающей пленке хладагента. За счет фазового перехода из жидкого агрегатного состояния в газообразное, т.е. за счет испарения указанного испаряющегося охлаждающего средства V, из-за скачка плотности происходит скачкообразное увеличение объема потока распыляемого хладагента.
Теперь газообразный поток указанного испаряющегося охлаждающего средства V расширяется вследствие перепадов давления от орошенных конструктивных элементов, в частности, от пакета 16 активной стали статора, лобовых частей 6 обмоток и от ротора 3 в направлении аксиальных концов вращающейся электрической машины 1 в пространство 17 для смешанной конденсации. Поток хладагента через прорезные перегородки, которые, чтобы не загромождать чертеж, на Фиг. 1 не представлены, может также отклоняться в радиальном направлении. Испаряющееся охлаждающее средство V через подходящую направляющую, в частности, как показано на Фиг. 1, через зазор 7 направляется к пространству 17 для смешанной конденсации. В пространстве 17 для смешанной конденсации парциальное давление хладагента, в частности, масла в воздухе вследствие небольшой температуры масла меньше по сравнению с паровым пространством. Во вращающейся электрической машине 1 могут быть размещены одно или несколько пространств 17 для смешанной конденсации. Два пространства 17 для смешанной конденсации по Фиг. 1 размещены между аксиальными концами ротора 3 и торцевыми сторонами корпуса 8 машины. Альтернативно, пространство 17 для смешанной конденсации может быть размещено радиально над статором 2 вращающейся электрической машины 1. Положение и количество конденсационных пространств 17 зависит от конструкции вращающейся электрической машины 1.
В пространстве 17 для смешанной конденсации посредством распыляющих устройств 13 жидкое, глубоко охлажденное конденсационное охлаждающее средство K тонко распределяется и, тем самым, орошает большую поверхность для теплопередачи. Перетекающий пар испаряющегося охлаждающего средства V в непосредственном контакте с распыляемым конденсационным охлаждающим средством K конденсируется при температуре ниже температуры точки росы охлаждающей среды. Такого рода смешанная конденсация происходит без физического пространственного разделения подлежащего охлаждению испаряющегося охлаждающего средства V и нагревающегося при этом конденсационного охлаждающего средства K, путем перемешивания. Теплообменник здесь не требуется, вследствие чего, в частности, исключено загрязнение поверхностей теплообменника при смешанной конденсации.
Каждое из пространств 17 для смешанной конденсации имеет отделитель 18, который на Фиг. 1 выполнен в форме отбойника. Эти отбойники опционально комбинируются с проволочной сеткой, которая отделяет ту часть вращающейся электрической машины 1, в которой испаряется указанное испаряющееся охлаждающее средство V, от пространства 17 для смешанной конденсации, так что только газообразный поток испаряющегося охлаждающего средства V течет в пространство 17 для смешанной конденсации. Альтернативно, отделитель 18 выполнен из прорезных перегородок, опционально с расположенным ниже по потоку наполнительным элементом. Этот отделитель 18, кроме того, определяет направление газообразного потока испаряющегося охлаждающего средства V к распыляемому потоку конденсационного охлаждающего средства K.
Не испарившееся при испарительном охлаждении испаряющееся охлаждающее средство V и сжижившийся во время смешанной конденсации хладагент собираются в жидкостном ресивере 12 и посредством насоса 10 для хладагента через бак 9 хладагента снова подаются к теплообменнику 11, и тем самым замыкается контур хладагента из испарительного охлаждения и смешанной конденсации. Опционально перед баком 9 хладагента предусмотрен фильтр-осушитель, не представленный на Фиг. 1, чтобы отфильтровывать загрязнения и влагу из жидкого хладагента, в частности, масла. Для откачивания части воздуха из корпуса 8 машины, в частности, при пусковых процессах или для снижения давления в системе и, тем самым, температуры испарения, опционально предусмотрен вакуумный насос 19. Путем откачивания воздуха посредством вакуумного насоса 19 давление в системе может активно регулироваться, и из установки могут откачиваться инертные газы, проникающие в электрическую машину при работе или в нерабочем состоянии и замедляющие конденсацию. Благодаря этому предотвращается слишком сильное снижение парциального давления конденсирующегося пара хладагента из-за присутствия инертных газов, здесь воздуха, из-за чего температура конденсации должна была бы понижаться дополнительно, чтобы добиться постоянного отвода тепла.
На Фиг. 2 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с вторым вариантом выполнения концепции испарительного охлаждения с смешанной конденсацией. Пространство 17 для смешанной конденсации имеет наполнительный элемент 20, который выполнен как структурированная набивка, и время пребывания конденсационного охлаждающего средства K в конденсационном пространстве увеличивается, чтобы продлить время контакта пара хладагента с глубоко охлажденным хладагентом и, тем самым, сконденсировать больше пара хладагента. Структурированная набивка сформирована предпочтительно из тонких, волнистых и перфорированных металлических пластин или, соответственно, проволочных сеток, за счет чего обеспечивается оптимальный обмен между жидкой фазой конденсационного охлаждающего средства K и газообразной фазой испаряющегося охлаждающего средства V при минимальном сопротивлении давления. Для того, чтобы удерживать аксиальную длину вращающейся электрической машины 1 небольшой, наполнительный элемент 20 размещен сбоку над активными частями. Наполнительный элемент 20, как показано на Фиг. 2, может размещаться с одной стороны или с обеих сторон в пространстве 17 для смешанной конденсации. Альтернативно, наполнительный элемент 20 размещен в пространстве 17 для смешанной конденсации радиально над статором 2 вращающейся электрической машины 1. Далее, в пространстве 17 для смешанной конденсации могут быть размещены несколько наполнительных элементов 20. Распылительные устройства 13 размещены, в частности, вокруг наполнительного элемента 20 и опрыскивают его с нескольких сторон, чтобы этот наполнительный элемент достаточно орошался. Другой вариант выполнения вращающейся электрической машины 1 соответствует варианту выполнения по Фиг. 1.
На Фиг. 3 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с третьим вариантом выполнения концепции охлаждения. Пространство 17 для смешанной конденсации имеет теплообменник 21, который выполнен как кожухотрубный теплообменник, называемый также рекуператором, по установленным со смещением трубам которого течет охлаждающая вода. В дополнение к смешанной конденсации в пространстве 17 для смешанной конденсации имеет место обычная пленочная конденсация на теплообменнике 21. Теплообменник альтернативно выполнен как пластинчатый теплообменник и опционально имеет структуры, увеличивающие поверхность теплопередачи, в частности, ребра и/или пластинки.
Теплообменник 21, как показано на Фиг. 3, размещен в пространстве 17 для смешанной конденсации с одной стороны или с обеих сторон. Альтернативно, теплообменник 21 размещен в пространстве 17 для смешанной конденсации радиально над статором 2 вращающейся электрической машины 1. Далее, в пространстве 17 для смешанной конденсации могут быть размещены несколько теплообменников 21. Распыляющие устройства 13 размещены вокруг теплообменника 21 и опрыскивают его с нескольких сторон. Скопление замедляющих теплопередачу инертных газов предотвращается благодаря опрыскиванию теплообменника 21. Другой вариант выполнения вращающейся электрической машины 1 соответствует варианту выполнения по Фиг. 1.
На Фиг. 4 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с четвертым вариантом выполнения концепции охлаждения. Пространство 17 для смешанной конденсации имеет наполнительный элемент 20, который, как показано на Фиг. 2, выполнен как структурированная набивка, и через который проходят трубы теплообменника 21, выполненного как кожухотрубный теплообменник. Распыляющие устройства 13 размещены вокруг скомбинированного с теплообменником 21 наполнительного элемента 20 и орошают его с нескольких сторон. За счет этой структурированной набивки время пребывания глубоко охлажденного конденсационного охлаждающего средства K в конденсационном пространстве возрастает, чтобы сконденсировать больше пара хладагента при смешанной конденсации. За счет теплообменника 21 в дополнение к смешанной конденсации имеет место обычная пленочная конденсация в пространстве 17 для смешанной конденсации. Другой вариант выполнения вращающейся электрической машины 1 соответствует варианту выполнения по Фиг. 1.
Резюмируя, можно сказать, что данное изобретение касается вращающейся электрической машины 1 с ротором 3 и статором 2. Для простого и эффективного охлаждения вращающейся электрической машины 1 при давлении, близком к давлению окружающей среды, предлагается, чтобы вращающаяся электрическая машина 1 содержала средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора 2 и/или ротора 3 испаряющимся охлаждающим средством V и средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства V с жидким конденсационным охлаждающим средством K.
Claims (22)
1. Вращающаяся электрическая машина (1) с ротором (3), статором (2) и замкнутым корпусом (8) машины, окружающим ротор (3) и статор (2),
причем вращающаяся электрическая машина (1) имеет средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора (2) и/или ротора (3) испаряющимся охлаждающим средством (V), и
причем вращающаяся электрическая машина (1) имеет средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства (V) с жидким конденсационным охлаждающим средством (K) в пространстве (17) для смешанной конденсации,
причем пространство (17) для смешанной конденсации внутри корпуса (8) машины примыкает к статору (2).
2. Вращающаяся электрическая машина (1) по п. 1, причем средства для испарительного охлаждения содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющее устройство (13).
3. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 1 или 2, причем средства для смешанной конденсации содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющее устройство (13).
4. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из предыдущих пунктов, причем средства для смешанной конденсации по меньшей мере частично размещены в пространстве (17) для смешанной конденсации.
5. Вращающаяся электрическая машина (1) по п. 4, причем в пространстве (17) для смешанной конденсации размещен теплообменник (21).
6. Вращающаяся электрическая машина (1) по п. 5, причем теплообменник (21) выполнен как кожухотрубный теплообменник и/или пластинчатый теплообменник.
7. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 4-6, причем в пространстве (17) для смешанной конденсации размещен наполнительный элемент (20).
8. Вращающаяся электрическая машина (1) по пп. 5 и 7, причем теплообменник (21) размещен в наполнительном элементе (20).
9. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 4-8, причем пространство (17) для смешанной конденсации имеет отделитель (18), который размещен на обращенной к статору (2) стороне пространства (17) для смешанной конденсации.
10. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 2-9, причем распыляющее устройство (13) имеет по меньшей мере одно сопло со сплошным конусом распыления.
11. Способ охлаждения вращающейся электрической машины (1), содержащей ротор (3), статор (2) и замкнутый корпус (8) машины, окружающий ротор (3) и статор (2),
причем по меньшей мере часть статора (2) и/или ротора (3) охлаждается испаряющимся охлаждающим средством (V) путем испарительного охлаждения, и
причем испаряемое испаряющееся охлаждающее средство (V) с помощью жидкого конденсационного охлаждающего средства (K) путем смешанной конденсации в пространстве (17) для смешанной конденсации снова переводится в жидкое агрегатное состояние,
причем пространство (17) для смешанной конденсации внутри корпуса (8) машины примыкает к статору (2).
12. Способ по п. 11, в котором испаряющееся охлаждающее средство (V) посредством устройства для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющего устройства (13), разбрызгивается на по меньшей мере часть статора (2) и/или ротора (3).
13. Способ по любому из пп. 11 или 12, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) посредством устройства для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющего устройства (13), по меньшей мере частично распыляется в пространство (17) для смешанной конденсации.
14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) по меньшей мере частично разбрызгивается на теплообменник (21).
15. Способ по любому из пп. 11-14, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) по меньшей мере частично разбрызгивается на кожухотрубный теплообменник и/или на пластинчатый теплообменник.
16. Способ по любому из пп. 11-15, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) по меньшей мере частично разбрызгивается на наполнительный элемент (20).
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17156700.1A EP3364528A1 (de) | 2017-02-17 | 2017-02-17 | Elektrische rotierende maschine |
EP17156700.1 | 2017-02-17 | ||
PCT/EP2018/051421 WO2018149588A1 (de) | 2017-02-17 | 2018-01-22 | Elektrische rotierende maschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714496C1 true RU2714496C1 (ru) | 2020-02-18 |
Family
ID=58057039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019121553A RU2714496C1 (ru) | 2017-02-17 | 2018-01-22 | Вращающаяся электрическая машина |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10879771B2 (ru) |
EP (2) | EP3364528A1 (ru) |
CN (1) | CN110313118B (ru) |
AU (1) | AU2018220674A1 (ru) |
BR (1) | BR112019015739A2 (ru) |
CA (1) | CA3053672A1 (ru) |
RU (1) | RU2714496C1 (ru) |
WO (1) | WO2018149588A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021111768A1 (de) | 2021-05-06 | 2022-11-10 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Zustandsüberwachung einer Direktkühlung einer elektrischen Maschine |
CN113824252B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-03-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种电机壳体及电机 |
CN113629931B (zh) * | 2021-10-12 | 2021-12-21 | 迈伯特(江苏)电气技术有限公司 | 一种防尘散热型永磁电机 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU306531A1 (ru) * | иКиевский ордена Ленина политехнический институт Институт | П. П. Кудел ,Ю. С. Иванов, И. М. Постпиков, Г. Г. Счастливый, А. А. Баб к, Л. Я. Станиславский, В. С. Кильдишев, В. Г. Данько и Б. В. Спнвак | ||
US2604500A (en) * | 1949-12-15 | 1952-07-22 | Koning Theodore De | Apparatus and method for vaporization cooling of electrical machines |
SU551763A1 (ru) * | 1972-08-03 | 1977-03-25 | ||
RU2095921C1 (ru) * | 1995-11-09 | 1997-11-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-исследовательский институт "Сибэлектротяжмаш" | Электрическая машина с газожидкостным аэрозольным охлаждением |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1687542A (en) * | 1921-07-28 | 1928-10-16 | Buffalo Forge Co | Cooling system |
US3648085A (en) | 1970-03-26 | 1972-03-07 | Lear Siegler Inc | Liquid cooling arrangement for dynamoelectric machine |
GB1344698A (en) * | 1970-05-18 | 1974-01-23 | Allis Louis Co | Hermetically sealed electric motors |
US5030863A (en) * | 1987-07-24 | 1991-07-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cooling system for superconducting rotating machine |
GB0906284D0 (en) | 2009-04-14 | 2009-05-20 | Isis Innovation | Electric machine-evaporative cooling |
US9461523B2 (en) * | 2013-12-12 | 2016-10-04 | Baldor Electric Company | Two phase gap cooling of an electrical machine |
-
2017
- 2017-02-17 EP EP17156700.1A patent/EP3364528A1/de not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-01-22 CA CA3053672A patent/CA3053672A1/en not_active Abandoned
- 2018-01-22 AU AU2018220674A patent/AU2018220674A1/en not_active Abandoned
- 2018-01-22 US US16/486,702 patent/US10879771B2/en active Active
- 2018-01-22 WO PCT/EP2018/051421 patent/WO2018149588A1/de unknown
- 2018-01-22 RU RU2019121553A patent/RU2714496C1/ru active
- 2018-01-22 CN CN201880011939.4A patent/CN110313118B/zh active Active
- 2018-01-22 BR BR112019015739-5A patent/BR112019015739A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2018-01-22 EP EP18704421.9A patent/EP3568901B1/de active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU306531A1 (ru) * | иКиевский ордена Ленина политехнический институт Институт | П. П. Кудел ,Ю. С. Иванов, И. М. Постпиков, Г. Г. Счастливый, А. А. Баб к, Л. Я. Станиславский, В. С. Кильдишев, В. Г. Данько и Б. В. Спнвак | ||
US2604500A (en) * | 1949-12-15 | 1952-07-22 | Koning Theodore De | Apparatus and method for vaporization cooling of electrical machines |
SU551763A1 (ru) * | 1972-08-03 | 1977-03-25 | ||
RU2095921C1 (ru) * | 1995-11-09 | 1997-11-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-исследовательский институт "Сибэлектротяжмаш" | Электрическая машина с газожидкостным аэрозольным охлаждением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3568901B1 (de) | 2022-06-15 |
AU2018220674A1 (en) | 2019-10-10 |
CN110313118A (zh) | 2019-10-08 |
BR112019015739A2 (pt) | 2020-03-24 |
US10879771B2 (en) | 2020-12-29 |
CN110313118B (zh) | 2022-03-04 |
US20200059135A1 (en) | 2020-02-20 |
EP3568901A1 (de) | 2019-11-20 |
WO2018149588A1 (de) | 2018-08-23 |
CA3053672A1 (en) | 2018-08-23 |
EP3364528A1 (de) | 2018-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2714496C1 (ru) | Вращающаяся электрическая машина | |
US3715610A (en) | Dynamoelectric machine cooled by a rotating heat pipe | |
TWI500244B (zh) | 冷卻回路、致冷系統及用以冷卻壓縮機馬達之方法 | |
JP3950302B2 (ja) | 相変化冷却剤を用いた汲出し液体冷却装置 | |
WO2017179630A1 (ja) | 蒸発器、これを備えたターボ冷凍装置 | |
US7644582B2 (en) | External combustion engine | |
US9560790B2 (en) | Power electronics cooling system with two-phase cooler | |
US5629573A (en) | Spray cooled condenser for an integral heat pipe shaft in high power motors and generators | |
JP2001165514A (ja) | 特に冷却機能を備えた、ヒートポンプ装置 | |
JP6376492B2 (ja) | 空冷ユニット | |
WO2013076966A1 (ja) | プラズマ発生源及びこれを備えた真空プラズマ処理装置 | |
CN105650927B (zh) | 装置 | |
KR20220114006A (ko) | 다공성 스프레더 보조 제트 및 스프레이 충돌 냉각 시스템 | |
JP6985502B2 (ja) | 案内空間または吸引口を冷却する冷却装置を有するヒートポンプ | |
JP6669887B2 (ja) | モーター冷却機を有するヒートポンプ | |
CN204425120U (zh) | 一种旋转电机雾化蒸发冷却系统、电机 | |
JP6354030B2 (ja) | 水処理装置 | |
JP2018068021A (ja) | ターボ機械及びそれを用いた冷凍サイクル装置 | |
KR101102522B1 (ko) | 변압기용 히트파이프식 냉각장치 | |
JP2008064426A (ja) | 凝縮器及び冷凍機 | |
US20230015125A1 (en) | Electric machine cooling | |
RU2095921C1 (ru) | Электрическая машина с газожидкостным аэрозольным охлаждением | |
KR102603139B1 (ko) | 히트파이프 결합형 냉각모듈이 구비된 기계적 증기 재압축 장치 | |
JP2006017116A (ja) | 多段圧縮機、ヒートポンプ、および熱利用装置 | |
Chiriac et al. | An overview and comparison of various refrigeration methods for microelectronics cooling |