SI20172A - Električni stroj s tekočinskim hlajenjem - Google Patents

Abstract

Izum poskuša stvoriti električni stroj s hladilnim elementom, ki omogoča optimalno ekonomično oblikovanje omenjenega stroja. Stroj obsega stator (1) in rotor (2). Stator (1) ima navitja (3) in je obdan z dvostenskim okrovom (4) stroja za tekočinsko površinsko hlajenje. Končni plošči (5) in ležaja (6) stransko omejujeta stroj. V plaščnem hlajenju se hladilna tekočina dovaja preko priključkov (13). Poleg tega je hladilna cev (14) prilagojena znotraj stroja v področju navitja (3) statorja (1), predvsem vzporedno s stranicama glav navitja (3). Hladilna cev (14) je lahko povezana s plaščnim hlajenjem preko priključkov (15) na konfiguracijo plaščnega hlajenja. Izum inovativno omogoča, da se izguba toplote, ki jo povzroča rotorsko navitje ali statorsko navitje, neposredno prenaša na izpostavljena področja. To ima za posledico povečano možnost uporabe stroja, kar pa po drugi strani omogoča manjše konstrukcijske razsežnosti stroja v določenih okoliščinah.ŕ

Description

Električni stroj s tekočinskim hlajenjem

Izum se nanaša na električni stroj, ki obstoji iz statorja, vrteče se gredi z rotorjem, ki je togo pritrjen nanjo, in okrova, v katerem je pritrjen stator, in pri čemer ima okrov na obeh straneh ležajno končno ploščo z ležajem, preko katerih je uležajena gred, in je po potrebi okrov in/ali gred tekočinsko hlajen.

Pri električnih strojih zgornje vrste nastaja toplota zaradi izgub, ki jo je pretežno potrebno odvajati. To se lahko izvede s hlajenjem s svežim zrakom, pri čemer se pri tem razlikuje med samodejnim hlajenjem z gibanjem zraka ali sevanjem brez pomoči ventilatorja, samodejnim prezračevanjem z ventilatorjem, ki je pritrjen na rotor ali ga le-ta poganja, in zunanjim hlajenjem. Učinek samodejnega hlajenja in lastnega hlajenja je odvisen od vrtilne hitrosti stroja, zunanje hlajenje pa je od tega neodvisno. Nadalje je možno tudi posredno hlajenje s tekočino s pomočjo tekočine, ki kroži v stenah okrova, kar pa je prav tako neodvisno od vrtilne hitrosti. Nadalje je poznano tudi hlajenje rotorjeve gredi, npr. pri električnem stroju z visokim številom vrtljajev. Razen tega je poznan nadaljnji način hlajenja, tokokrožno hlajenje, pri katerem hladilno sredstvo, npr. zrak, vodik ali podobno, teče v tokokrogu skozi stroj in skozi ustrezen hladilnik. Tokokrožno hlajenje se lahko navede kot odvisno od vrtilne hitrosti ali kot neodvisno od vrtilne hitrosti.

Obstojajo pa tudi tipi strojev, pri katerih se iz konstrukcijskih razlogov določene vrste hlajenja ne morejo uporabiti. To nastopa npr. pri rotorjih z drsnim obročem, pri katerih nastopajo velike rotorske izgube. Hlajenje gredi pa je pri tem tipu strojev le iz2 redno zapleteno, če je sploh možno, ker ima za hlajenje gredi potreben del gredi drsne obroče. Da bi se sedaj obvladala pri rotorskih izgubah nastala količina toplote, je bilo potrebno stroj predimenzionirati.

Naloga izuma je izdelati električni stroj uvodoma navedene vrste, ki izkazuje hlajenje, ki omogoča gospodarsko najboljše načrtovanje stroja.

Električni stroj po izumu je označen s tem, da je v notranjem prostoru okrova blizu navitja, ki je predvideno v statorju, in/ali v področju ležaja nameščena vsaj ena hladilna cev za hladilno tekočino. Z izumom je prvič možno usmerjeno odvajati toploto izgub, kijih na izpostavljenih mestih povzročata rotorsko oz. statorsko navitje. S tem je zagotovljeno, da se izraba stroja lahko ustrezno zviša, kar pod določenimi pogoji ponovno omogoča gradnjo manjših strojev.

Namestitev hladilne cevi v področju ležaja je na ugoden način prava alternativa hlajenju gredi. Glede na to je namestitev hladilne cevi v področju čelnih stranic navojnih glav statorskega navitja alternativa hlajenju površine okrova. Seveda so možne vse variacije.

Po nadaljnji značilnosti izuma ima hladilna cev na svoji površini rebra. S povečanjem hladilne površine je treba doseči izboljšanje izkoristka. Po posebnem izvedbenem primeru po izumu je hladilna cev vzporedna in/ali koncentrična čelnim stranicam navojnih glav v statorju predvidenega navitja. Kot je že bilo omenjeno, sta čelni strani oz. samo področje navojnih glav najbolj primerni za odvajanje toplote izgub iz aktivnih delov stroja. S hladilno cevjo oz. s pripravo, ki je podobna hladilni kači, je to možno brez težav.

Po nadaljnjem izvedbenem primeru po izumu je hladilna cev vzporedno in/ali koncentrično nameščena glede na ležaj gredi. Tudi to področje je dobro primemo za odvajanje nastale toplote izgub iz gredi. Razen tega je vredno poskusa, da se ležajno področje ne pregreje.

Po nadaljnji značilnosti po izumu je hladilna cev povezana s hlajenjem površine okrova in/ali s hlajenjem gredi. Ker se lahko hlajenje notranjega prostora stroja vzpostavi s pomočjo hladilne cevi kot prava alternativa morebitnemu hlajenju gredi, ampak tudi tekočinskemu hlajenju površine okrova, se lahko na ugoden način hladilna tekočina za hlajenje gredi oz. za površinsko hlajenje uporabi tudi za hladilno cev. Priključki hladilne cevi so lahko pri tem vezani neposredno v odgovarjajoči hladilni tokokrog.

Izum bo podrobneje pojasnjen s pomočjo izvedbenega primera, ki je predstavljen na risbi.

Sl. 1 prikazuje prerez skozi električni vrteči se stroj in sl. 2 hladilno cev.

Po sl. 1 je električni vrteči se stroj trifazni asinhronski stroj, v tem izvedbenem primeru z rotorjem z drsnim obročem. Tovrstni stroj se lahko npr. uporabi kot generator pri mlinih na veter oz. turbinskih postrojih na veter. Stroj obstoji iz statorja 1 in rotorja 2. Stator 1 ima navitje 3 in ga obdaja okrov 4 stroja, pri čemer na straneh omejujeta stroj ležajni končni plošči 5 z ležajema 6. Okrov 4 stroja je izveden dvostensko za tekočinsko površinsko hlajenje.

V ležajih 6 je uležajena gred 7 rotorja 2. Razen tega je na eni strani stroja gred 7 speljana skozi ležajno končno ploščo 5 in so na podaljšanem koncu gredi nameščeni drsni obroči 8. Drsni obroči 8 so opremljeni s pokrovom 9, ki je pritrjen na ležajni končni plošči 5, pri čemer je lahko na pokrovu 9 predvidena tudi omarica s sponkami.

Rotor 2 obstoji iz slojevitih rotorskih pločevin 10, pri čemer so te nameščene na gredi

7. Ta rotor 2 ima navitje 11 rotorja z drsnim obročem, ki je preko izvrtin 12 v gredi 7 vodeno do drsnih obročev 8.

Kot je že bilo omenjeno, je okrov 4 stroja izveden dvostensko za hlajenje s tekočino. Pri tem plaščnem hlajenju se preko priključkov 13 dovaja hladilna tekočina. Razen tega je v notranjem prostoru stroja predvidena hladilna cev 14, ki je nameščena v področju navitja 3 statorja, predvsem vzporedno s čelnima stranema navojnih glav navitja 3. Ta hladilna cev 14 je lahko pri izvedbenem primeru s plaščnim hlajenjem preko priključkov 15 povezana s plaščnim hlajenjem. Je pa povsem v okviru izuma, da se predvidijo lastni priključki za hladilno tekočino.

Pri tipu stroja z rotorjem z drsnim obročem je smotrno, da se zaradi zgradbe drsnega obroča ne predvidi hlajenje gredi. Kot prava alternativa k temu se ponuja možnost, da se namesti hladilna cev 16 blizu ležajev 6. Kot je bilo že zgoraj pokazano, je lahko hladilna cev 16 preko priključkov 17 povezana s plaščnim hlajenjem oz. bi lahko bili predvideni lastni priključki.

Vsekakor pa je v okviru izuma, da se hladilni cevi 14 oz. 16 pri prisotnem hlajenju gredi preko priključkov povežeta s hlajenjem gredi.

Po sl. 2 je hladilna cev 14 oz. 16 na svoji površini opremljena z rebri, da se poveča površina. Kot material za hladilno cev 14 oz. 16 je predviden npr. aluminij ali pa tudi nerjavni materiali. Seveda pa je odločitev o materialu hladilne cevi 14 oz. 16 odvisna od uporabljenega hladilnega sredstva.

Claims (3)

1. Patentni zahtevki

   1. Električni stroj, obstoječ iz statorja (1), vrteče se gredi (7) s togo nanjo pritrjenim rotorjem (2) in okrovom (4), v katerem je pritrjen stator (1), in pri čemer okrov (4) obojestransko izkazuje ležajno končno ploščo (5) z ležajem, preko katerih je uležajena gred (7), in je po potrebi okrov (4) in/ali gred (7) tekočinsko hlajen, pri čemer je v notranjem prostoru okrova blizu navitja (3), kije predvideno v statorju (1), nameščena hladilna cev koncentrično glede na čelni stranici navojnih glav, označen s tem, da je hladilna cev (14) nameščena vzporedno s čelnima stranicama navojnih glav na ta način, da v bistvu tvori prvi odprti obroč, da je v področju ležaja (6) nameščena nadaljnja hladilna cev (16) vzporedno in koncentrično glede na uležajenje gredi (7) in v bistvu tvori drugi odprti obroč in da obroča izkazujeta različni premer.
2. 2. Električni stroj po zahtevku 1, označen s tem, da hladilna cev (12, 16) na svoji površini izkazuje rebra (18).
3. 3. Električni stroj po zahtevku 1 ali 2, označen s tem, da sta hladilni cevi (14, 16) povezani s hlajenjem površine okrova in/ali s hlajenjem gredi.