SU955379A1

SU955379A1 - Electric machine

Info

Publication number: SU955379A1
Application number: SU813238362A
Authority: SU
Inventors: Станислав Леонидович Воронков; Александр Николаевич Кравченко
Original assignee: Могилевский Машиностроительный Институт
Priority date: 1981-01-19
Filing date: 1981-01-19
Publication date: 1982-08-30

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системе охлаждения закрытых электромашин.The invention relates to electrical engineering, in particular to a cooling system for closed electric machines.

Известна электрическая машина с испарительным охлаждением, содержащая подшипниковый щит, ротор, включающий полый вал, тепловую трубу с концом, расположенным за подшипниковым щитом, и радиатор-вентилятор, закреп- jq ленный на конце тепловой трубы £1] · Наиболее близкой к предлагаемой является электрическая'машина, которая включает полый вал, выполненный в виде тепловой трубы, полый вентилятор - теплообменник., неподвижно закрепленный на конце вала и сообщающийся с полостью вала,причем в полости вентилятора помещен капиллярный насос [2] .Known is an electric machine with evaporative cooling, comprising a bearing shield, a rotor including a hollow shaft, a heat pipe with an end located behind the bearing shield, and a radiator-fan fixed to the end of the heat pipe £ 1] · The closest to the proposed electric 'a machine that includes a hollow shaft made in the form of a heat pipe, a hollow fan - a heat exchanger., fixedly mounted on the shaft end and communicating with the shaft cavity, and a capillary pump is placed in the fan cavity [2].

Недостатком системы охлаждения является затрудненный и недостаточный возврат конденсата капиллярным насосом в зону подвода тепла при заторможенном роторе в некотором диапазоне средних частот вращения и отсутствие 25 всякой циркуляции конденсата при больших скоростях вращения ротора, что объясняется следующими причинами.The disadvantage of the cooling system is the difficult and insufficient return of condensate by the capillary pump to the heat supply zone with a braked rotor in a certain range of medium rotational speeds and the absence of any condensate circulation at high rotor speeds, which is explained by the following reasons.

При работе электрической машины пар конденсируется в полости вентиля- 30 тора-теплообменнйка и образует капли жидкости на стенках полости. При неподвижном роторе весь конденсат стекает в нижнюю часть полости вентилятора и eib транспортировка из полости вентилятора в полость вала капиллярным насосом осуществляется только силами динамического напора потока пара против сил тяжести в нижней части капиллярного насоса.During operation of an electric machine, steam condenses in the cavity of the fan-heat exchanger and forms liquid droplets on the walls of the cavity. When the rotor is stationary, all condensate flows to the lower part of the fan cavity and eib is transported from the fan cavity to the shaft cavity by the capillary pump only by the dynamic pressure of the steam flow against gravity in the lower part of the capillary pump.

'При 'вращении ротора капли конденсата под действием центробежных сил перемещаются в периферийную часть ^:полости вентилятора-теплообменника и образуют кольцо конденсата. В этом случае возврат конденсата капиллярным насосом в полость вала происходит тоже под действием сил динамического напора потока пара против центробежных сил, которые возрастают с увеличением частоты вращения ротфра ((диапазон средних частот вращения) и.тем самым снижают :объем поступившего конденсата в эону испарения (полость вала) . Силы динамического напора потока пара, зависящие от объема поступившего конденсата в зону испарения и условий теплообмена в испарителе, с увеличением частоты вращения ротора ослабевают, поскольку снижается объем конденсата, поступившего в полость вала. В'диапазоне больших скоростей силы динамического напора потока пара оказываются меньше центробежных сил и система охлаждения становится неработоспособной. 5When rotor rotates, condensate droplets under the action of centrifugal forces move to the peripheral part ^{: the} cavity of the fan-heat exchanger and form a condensate ring. In this case, the condensate returns to the shaft cavity by the capillary pump also under the action of the dynamic pressure forces of the steam flow against centrifugal forces, which increase with increasing rotfra rotation frequency ((range of medium rotation frequencies) and thereby reduce: the volume of condensate entering the evaporation aeon ( cavity of the shaft). The forces of the dynamic pressure of the steam flow, depending on the volume of condensate entering the evaporation zone and the heat exchange conditions in the evaporator, weaken with increasing rotor speed, because it reduces The volume of condensate entering the shaft cavity, in the range of high velocities, the forces of the dynamic pressure of the steam flow are less than centrifugal forces and the cooling system becomes inoperative.

Таким образом, система охлаждения неработоспособна при высоких частотах вращения ротора, малоэффективна в диапазоне средних частот вращения И при заторможенном роторе. 10Thus, the cooling system is inoperative at high rotor speeds, ineffective in the medium speed range AND when the rotor is inhibited. 10

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения закрытых электрических машин с капиллярным насосом в полости вентилятора при любых частотах рращения ротора путем повышения эффективности действия капиллярного насоса.The purpose of the invention is to increase the cooling efficiency of closed electric machines with a capillary pump in the fan cavity at any rotational speeds of the rotor by increasing the efficiency of the capillary pump.

Указанная цель достигается тем, что в электрической машине с испарительным охлаждением, содержащей корпус, статор с обмоткой, ротор и выполненные с полостями, сообщающимися между собой, вал и вентилятор-теплообменник, причем в полости вентилятора-теплообменника установлен капиллярный насос, осуществляющий*' циркуляцию охлаждающей жидкости между указанными полостями_?капиллярный насос расположен между двумя токопроводящими цилиндрами, имеющими в области соприкосновения с капилляр- 30 ным насосом множество мельчайших отверстий и подключенными к источнику постоянного тока.This goal is achieved by the fact that in an electric machine with evaporative cooling, comprising a housing, a stator with a winding, a rotor and shaft and fan-heat exchanger made with cavities in communication with each other, moreover, a capillary pump is installed in the cavity of the fan-heat exchanger, which carries out * 'circulation coolant between the indicated cavities _? the capillary pump is located between two conductive cylinders, which have in the area of contact with the capillary pump many small openings and are connected to a direct current source.

На чертеже схематично изображена электрическая машина. 35The drawing schematically shows an electric machine. 35

Закрытая электрическая машина ¹имеет корпус 1, пакет 2 статора и ротор 3 с пустотелым валом 4. На конце вала 4 установлен пустотелый венти40 лятор-теплообменник 5 с капиллярным насосом б, имеющим форму цилиндра. Капиллярный насос 6 размещен между токопроводящими цилиндрами 7 и 8, -имеющими в области соприкосновения 45 с капиллярным насосом множество мельчайших отверстий 9. Цилиндры соединены проводниками 10 с источником постоянного напряжения 11, расположенным на валу 4.The closed electric machine ¹ has a housing 1, a stator package 2 and a rotor 3 with a hollow shaft 4. At the end of the shaft 4, a hollow fan40 heat exchanger 5 with a capillary pump b in the form of a cylinder is installed. A capillary pump 6 is placed between the conductive cylinders 7 and 8, which have in the area of contact 45 with the capillary pump a lot of tiny holes 9. The cylinders are connected by conductors 10 to a constant voltage source 11 located on the shaft 4.

Система охлаждения электрической Машины работает следующим образом.The cooling system of the electric machine operates as follows.

При вращении ротора вал нагревается, охлаждающая жидкоёть вскипает 7 и, превращаясь в пар, устремляется в полость вентилятора-теплообменника и конденсируется на его стенках. При конденсации пара тепло передается через стенки вентилятора наружу. Под действием центробежных сил конденсат сосредотачивается в периферийной полости вентилятора, образуя кольцо. Капиллярный насос под действием сил динамического напора потока пара перекачивает конденсат в зону кипе ния - на внутреннюю поверхность вала 4 , и цикл повторяется.When the rotor rotates, the shaft heats up, the cooling liquid boils 7 and, turning into steam, rushes into the cavity of the fan-heat exchanger and condenses on its walls. During steam condensation, heat is transferred through the fan walls to the outside. Under the action of centrifugal forces, the condensate concentrates in the peripheral cavity of the fan, forming a ring. The capillary pump, under the action of the dynamic pressure forces of the steam flow, pumps the condensate into the boiling zone - on the inner surface of the shaft 4, and the cycle repeats.

Для усиления действия капиллярного насоса последний подвергается действию электрического поля. При этом используется явление электроосмоса. Электрическое поле образовано между цилиндрами, которые соединены проводниками с источником постоянного напря жения. Под действием электрического тока в капиллярном насосе имеет место вынужденное направленное движение 'жидкости в направлении электрического поля.To enhance the action of the capillary pump, the latter is exposed to an electric field. In this case, the phenomenon of electroosmosis is used. An electric field is formed between the cylinders, which are connected by conductors to a constant voltage source. Under the action of an electric current in the capillary pump there is a forced directed movement of the fluid in the direction of the electric field.

· Для того, чтобы охлаждающая жидкость свободно проходила через цилиндры, в Последних в местах соприкосновения их с капиллярным насосом имеется множество мельчайших 20 отверстий. Количество жидкости, проходящей через капиллярный насос под действием электрического поля, определяется величиной тока источника, причем жидкость проходит через капиллярный насос как при неподвижном роторе,.так и при вращающемся.· In order for the coolant to pass freely through the cylinders, in the latter, in places where they come into contact with the capillary pump, there are many tiny 20 holes. The amount of liquid passing through the capillary pump under the influence of an electric field is determined by the magnitude of the source current, and the liquid passes through the capillary pump as with a stationary rotor, and also with a rotating one.

В целом количество жидкости, проходящей через капиллярный насос, определяется суммарным действием сил динамического напора потока пара и сил электрического поля. Так как сумма сил динамического напора потока пара и электрической силы поля всегда больше центробежной силы, противодействующей им, то обеспечивается интенсивная циркуляция теплоносителя при любой частоте вращения ротора, в том числе и при заторможенном роторе.In general, the amount of fluid passing through the capillary pump is determined by the total action of the forces of the dynamic pressure of the steam flow and the forces of the electric field. Since the sum of the forces of the dynamic pressure of the steam flow and the electric field strength is always greater than the centrifugal force that counteracts them, intensive circulation of the coolant is provided at any rotor speed, including when the rotor is inhibited.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известным устройством позволяет улучшить условия охлаждения и тем самым уменьшить массу и габариты электрической машины.The use of the invention in comparison with the known device can improve cooling conditions and thereby reduce the weight and dimensions of the electric machine.

Claims

1. Author's certificate of the USSR 618821, cl. H 02 K 9/20, 1978.

2. Authors certificate of USSR 499631, cl. H 02 K 9/20, 1976.

TO