WO2018101859A2 - Electrical machine - Google Patents
Electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018101859A2 WO2018101859A2 PCT/RU2017/000887 RU2017000887W WO2018101859A2 WO 2018101859 A2 WO2018101859 A2 WO 2018101859A2 RU 2017000887 W RU2017000887 W RU 2017000887W WO 2018101859 A2 WO2018101859 A2 WO 2018101859A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- housing
- output shaft
- shaft
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
Definitions
- the invention relates to electrical engineering and, in particular, to reversible electric machines operating both in the electric generator mode and in the electric motor mode, mainly in automotive engineering, and can find application where a source of electric current or mechanical energy is needed.
- An electric machine comprising a housing, a stator, the windings of which are connected to an electric current source, and a rotor mounted on a shaft coaxially enclosing the stator, the rotor being connected to the shaft, and the latter mounted on rolling bearings in the stator with an end cantilever protruding from the housing (see TW patent class ⁇ 02 ⁇ 5/08, publ. 08/16/2017).
- an electric machine comprising a housing, a stator, the windings of which are connected to an electric current source, and a fan impeller mounted on the shaft and a rotor coaxially surrounding the stator, the rotor being connected to the shaft, and the latter It is mounted on rolling bearings in a stator with an end cantilever protruding from the housing (see GB Patent No. 622441, CL H2K 7/112, publ. 05/02/1949).
- the technical problem is the elimination of deficiencies identified in the analogues.
- the technical result is that it is possible to reduce aerodynamic losses when the cooling air flows around the rotor and stator of an electric machine.
- the design of the electric machine described above makes it possible to create a substantially smooth annular gap between the rotor and the stator, which, in combination with the outlet ventilation openings in such a way that their axes form an acute angle with the shaft axis, allows the flow of cooling air along the rotor to be organized with minimal aerodynamic losses and stator, and mounting the shell on a rolling bearing mounted on the housing, can dramatically reduce the vibration of the rotor during operation of the electric machine and maintain the same the size of the gap between the rotor and the stator, which also allows to reduce aerodynamic losses for cooling air flowing between the rotor and the stator.
- Figure 1 presents a longitudinal section of an electric machine. The best embodiment of the invention
- the electric machine includes a housing 1, a stator 2 with windings 3, an output shaft 4, fan blades 5.
- the rotor 6 coaxially encompasses the stator and is connected to the output shaft 4, and the latter is mounted on rolling bearings 7 in the stator with an end cantilever protruding from the housing.
- the rotor 6 is made in the form of a cylindrical shell 8 with permanent magnets 9 located on its inner surface and an end cap 10 mounted on the output shaft, and the fan blades are made on the cover coaxially to the output shaft and the outlet vents 1 1 are made in the cover closer to the shaft, axes which form an acute angle with the axis of the shaft, while the shell on the open side is seated on a rolling bearing 12 mounted on the housing, and the inlet vents 13 are made in the shell in front of the stator.
- the fan blades 5 When the electric machine is operating while the rotor rotates around the stator 2, the fan blades 5 create a flow of cooling air that enters through the ventilation inlets 13, passes through the annular gap between the rotor 6 and the stator 2, and then through the fan blades 5, the cooling air exits through the ventilation vents 1 1 out of the car.
- the invention provides efficient heat removal from a working electric machine with minimal energy consumption for organizing the flow of cooling air between the rotor and stator.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
The invention relates to electrical engineering, and concerns reversible electrical machines which function both as electric generators and as electric motors, primarily in automotive vehicles. In an electrical machine comprising a housing, a stator, a rotor coaxially encompassing the stator, wherein the rotor is connected to an output shaft mounted on rolling bearings in the stator such that one end projects in cantilever fashion out of the housing, and a fan, the rotor is in the form of a cylindrical barrel with permanent magnets arranged on the inside surface thereof, and an end cover fastened to the output shaft, wherein the vanes of the fan are formed on the cover, coaxially with the output shaft, and outlet ventilation ports are provided in the cover, close to the shaft, the axes of said ports forming an acute angle with the axis of the shaft, wherein the barrel is seated at its open end on a rolling bearing mounted in the housing, and inlet ventilation ports are provided in the barrel, upstream of the stator. This results in the possibility of reducing aerodynamic losses as cooling air flows over the rotor and stator of the electrical machine.
Description
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ELECTRIC MACHINE
Область применения Application area
Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к обратимым электрическим машинам, работающим как в режиме электрогенератора, так и в режиме электродвигателя, преимущественно в автомобильной технике, и может найти применение там, где необходим источник электрического тока или механической энергии. The invention relates to electrical engineering and, in particular, to reversible electric machines operating both in the electric generator mode and in the electric motor mode, mainly in automotive engineering, and can find application where a source of electric current or mechanical energy is needed.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известна электрическая машина, содержащая корпус, статор, обмотки которого подключены к источнику электрического тока, и установленный на валу ротор, коаксиально охватывающий статор, при этом ротор соединен с валом, а последний установлен на подшипниках качения в статоре с консольно выступающим из корпуса концом (см. патент TW
кл. Н02К 5/08, опубл. 16.08.2016). An electric machine is known comprising a housing, a stator, the windings of which are connected to an electric current source, and a rotor mounted on a shaft coaxially enclosing the stator, the rotor being connected to the shaft, and the latter mounted on rolling bearings in the stator with an end cantilever protruding from the housing (see TW patent class Н02К 5/08, publ. 08/16/2016).
Однако отсутствие средств отвода тепла от работающей электрической машины снижает возможности ее использования, поскольку при работе на максимальной мощности возможен перегрев электрической машины и выход ее из строя. However, the lack of means for removing heat from a working electric machine reduces the possibility of its use, since when operating at maximum power, the electric machine can overheat and fail.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электрическая машина, содержащая корпус, статор, обмотки которого подключены к источнику электрического тока, и установленные на валу рабочее колесо вентилятора и ротор, коаксиально охватывающий статор, при этом ротор соединен с валом, а последний установлен на подшипниках качения в статоре с консольно выступающим из корпуса концом (см. патент GB N°622441 , кл. Н02К 7/112, опубл. 02.05.1949). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is an electric machine comprising a housing, a stator, the windings of which are connected to an electric current source, and a fan impeller mounted on the shaft and a rotor coaxially surrounding the stator, the rotor being connected to the shaft, and the latter It is mounted on rolling bearings in a stator with an end cantilever protruding from the housing (see GB Patent No. 622441, CL H2K 7/112, publ. 05/02/1949).
Данная электрическая машина обеспечивает отвод тепла от работающей электрической машины. Однако выполнение вентилятора в виде самостоятельного конструктивного элемента приводит к усложнению конструкции при одновременном увеличении ее габаритов. Кроме того, This electric machine provides heat removal from a working electric machine. However, the implementation of the fan in the form of an independent structural element leads to the complexity of the design while increasing its size. Besides,
1 one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
значительные аэродинамические потери при обтекании ротора и статора снижают эффективность охлаждения электрической машины. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) significant aerodynamic losses during the flow around the rotor and stator reduce the cooling efficiency of the electric machine.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Технической проблемой является устранение выявленных в аналогах недостатков. Технический результат заключается в том, что достигается возможность снизить аэродинамические потери при обтекании охлаждающим воздухом ротора и статора электрической машины. The technical problem is the elimination of deficiencies identified in the analogues. The technical result is that it is possible to reduce aerodynamic losses when the cooling air flows around the rotor and stator of an electric machine.
Указанная проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что в электрической машине, содержащей корпус, статор, ротор, коаксиально охватывающий статор, при этом ротор соединен с выходным валом, а последний установлен на подшипниках качения в статоре с консольно выступающим из корпуса концом, и вентилятор, ротор выполнен в виде цилиндрической обечайки с расположенными на ее внутренней поверхности постоянными магнитами и торцевой крышки, закрепленной на выходном валу, причем лопатки вентилятора выполнены на крышке коаксиально выходному валу и в крышке ближе к валу выполнены выходные вентиляционные отверстия, оси которых образуют острый угол с осью вала, при этом обечайка с открытой стороны посажена на подшипник качения, установленный на корпусе, и в обечайке перед статором выполнены входные вентиляционные отверстия. This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that in an electric machine containing a housing, a stator, a rotor coaxially covering the stator, the rotor is connected to the output shaft, and the latter is mounted on rolling bearings in the stator with an end cantilever protruding from the housing and the fan, rotor is made in the form of a cylindrical shell with permanent magnets located on its inner surface and an end cap fixed to the output shaft, and the fan blades are made on the cap to the output shaft axially and in a cover made closer to the shaft output ventilation openings whose axes form an acute angle with the axis of the shaft, wherein the shell is on the open side is fitted to a rolling bearing mounted on the housing, and a shell formed prior to a stator inlet vents.
Описанная выше конструкция электрической машины позволяет создать по существу гладкий кольцевой зазор между ротором и статором, что в сочетании с выполнением выходных вентиляционных отверстий таким образом, что их оси образуют острый угол с осью вала, позволяет с минимальными аэродинамическими потерями организовать протекание охлаждающего воздуха вдоль ротора и статора, а крепление оболочки на подшипнике качения, установленном на корпусе, позволяет резко снизить вибрацию ротора при работе электрической машины и поддерживать одинаковую величину зазора между ротором и статором, что также позволяет снизить аэродинамические потери для протекающего между ротором и статором охлаждающего воздуха. The design of the electric machine described above makes it possible to create a substantially smooth annular gap between the rotor and the stator, which, in combination with the outlet ventilation openings in such a way that their axes form an acute angle with the shaft axis, allows the flow of cooling air along the rotor to be organized with minimal aerodynamic losses and stator, and mounting the shell on a rolling bearing mounted on the housing, can dramatically reduce the vibration of the rotor during operation of the electric machine and maintain the same the size of the gap between the rotor and the stator, which also allows to reduce aerodynamic losses for cooling air flowing between the rotor and the stator.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
На фиг.1 представлен продольный разрез электрической машины. Лучший вариант осуществления изобретения Figure 1 presents a longitudinal section of an electric machine. The best embodiment of the invention
2 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Электрическая машина содержит корпус 1, статор 2 с обмотками 3, выходной вал 4, лопатки 5 вентилятора. Ротор 6 коаксиально охватывает статор и соединен с выходным валом 4, а последний установлен на подшипниках качения 7 в статоре с консольно выступающим из корпуса концом. Ротор 6 выполнен в виде цилиндрической обечайки 8 с расположенными на ее внутренней поверхности постоянными магнитами 9 и торцевой крышки 10, закрепленной на выходном валу, причем лопатки вентилятора выполнены на крышке коаксиально выходному валу и в крышке ближе к валу выполнены выходные вентиляционные отверстия 1 1 , оси которых образуют острый угол с осью вала, при этом обечайка с открытой стороны посажена на подшипник качения 12, установленный на корпусе, и в обечайке перед статором выполнены входные вентиляционные отверстия 13. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The electric machine includes a housing 1, a stator 2 with windings 3, an output shaft 4, fan blades 5. The rotor 6 coaxially encompasses the stator and is connected to the output shaft 4, and the latter is mounted on rolling bearings 7 in the stator with an end cantilever protruding from the housing. The rotor 6 is made in the form of a cylindrical shell 8 with permanent magnets 9 located on its inner surface and an end cap 10 mounted on the output shaft, and the fan blades are made on the cover coaxially to the output shaft and the outlet vents 1 1 are made in the cover closer to the shaft, axes which form an acute angle with the axis of the shaft, while the shell on the open side is seated on a rolling bearing 12 mounted on the housing, and the inlet vents 13 are made in the shell in front of the stator.
При работе электрической машины во время вращения ротора вокруг статора 2 лопатки 5 вентилятора создают поток охлаждающего воздуха, который входит через входные вентиляционные отверстия 13, проходит по кольцевому зазору между ротором 6 и статором 2 и далее посредством лопаток 5 вентилятора охлаждающий воздух выходит через выходные вентиляционные отверстия 1 1 из машины. When the electric machine is operating while the rotor rotates around the stator 2, the fan blades 5 create a flow of cooling air that enters through the ventilation inlets 13, passes through the annular gap between the rotor 6 and the stator 2, and then through the fan blades 5, the cooling air exits through the ventilation vents 1 1 out of the car.
Промышленная применимость Industrial applicability
Изобретение обеспечивает эффективный отвод тепла от работающей электрической машины при минимальных затратах энергии на организацию потока охлаждающего воздуха между ротором и статором. The invention provides efficient heat removal from a working electric machine with minimal energy consumption for organizing the flow of cooling air between the rotor and stator.
з s
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Claims
Формула изобретения Claim
Электрическая машина, содержащая корпус, статор, ротор, коаксиально охватывающий статор, при этом ротор соединен с выходным валом, а последний установлен на подшипниках качения в статоре с консольно выступающим из корпуса концом, и вентилятор, отличающаяся тем, что ротор выполнен в виде цилиндрической обечайки с расположенными на ее внутренней поверхности постоянными магнитами и торцевой крышки, закрепленной на выходном валу, причем лопатки вентилятора выполнены на крышке коаксиально выходному валу и в крышке ближе к валу выполнены выходные вентиляционные отверстия, оси которых образуют острый угол с осью вала, при этом обечайка с открытой стороны посажена на подшипник качения, установленный на корпусе, и в обечайке перед статором выполнены входные вентиляционные отверстия. An electric machine comprising a housing, a stator, a rotor coaxially enclosing the stator, wherein the rotor is connected to the output shaft, and the latter is mounted on rolling bearings in the stator with an end cantilever protruding from the housing, and a fan, characterized in that the rotor is made in the form of a cylindrical shell with permanent magnets located on its inner surface and an end cap fixed to the output shaft, the fan blades being made coaxially on the cover of the output shaft and in the cover closer to the shaft dnye ventilation openings whose axes form an acute angle with the axis of the shaft, wherein the shell is on the open side is fitted to a rolling bearing mounted on the housing, and a shell formed prior to a stator inlet vents.
4 four
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147350 | 2016-12-02 | ||
RU2016147350 | 2016-12-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018101859A2 true WO2018101859A2 (en) | 2018-06-07 |
WO2018101859A3 WO2018101859A3 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=62241795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2017/000887 WO2018101859A2 (en) | 2016-12-02 | 2017-12-01 | Electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2018101859A2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08191555A (en) * | 1995-01-09 | 1996-07-23 | Kokusan Denki Co Ltd | Outer rotor type dc induction motor with cooling fan |
DE19513134A1 (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Aeg Kleinmotoren Gmbh | Electrical machine esp. permanent magnet generator for generating power in series with battery of electrically powered vehicle |
CN102738934A (en) * | 2012-07-09 | 2012-10-17 | 福建亚南电机有限公司 | External-rotor intermediate-frequency permanent magnet generator device |
DE102012106740A1 (en) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Electric machine for a hybrid or electric vehicle |
-
2017
- 2017-12-01 WO PCT/RU2017/000887 patent/WO2018101859A2/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018101859A3 (en) | 2018-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108368852B (en) | Electric centrifugal compressor for a turbine engine or aircraft | |
CN107110011B (en) | Turbocharger | |
US6102672A (en) | Motor-driven centrifugal air compressor with internal cooling airflow | |
US10038355B2 (en) | Electric machine having rotor and stator cooling assembly | |
JP2012025382A (en) | Ram air fan device and method for cooling the same | |
US20080265699A1 (en) | Permanent magnet generator with an integral cooling system and intergral voltage regulation | |
US2394517A (en) | Cooling means for dynamoelectric machines | |
CN104659964A (en) | Ac generator | |
GB2565258A9 (en) | Electric machine having a hollow rotor shaft | |
US20040084977A1 (en) | Permanent magnet generator with an integral cooling system | |
US10560000B2 (en) | Electric motor having a tangential architecture with improved air cooling | |
KR20140097676A (en) | A device for cooling a motor | |
EP3422533A1 (en) | Electrical machine apparatus | |
KR20200048590A (en) | Wind generator | |
US20170149308A1 (en) | Alternator with series fans | |
EP3613991B1 (en) | Electric blower, vacuum cleaner, and hand drying apparatus | |
US11279201B2 (en) | Air cooling of the electronics of a BLDC motor | |
WO2018101859A2 (en) | Electrical machine | |
US7109612B2 (en) | Ventilating device for electrical machine in particular for motor vehicle | |
RU173193U1 (en) | ELECTRIC MACHINE | |
GB2225490A (en) | An alternator with two forced ventilation fans, particularly for motor vehicles | |
FI123727B (en) | Arrangement and method for cooling an electrical machine | |
CN106160313B (en) | Motor | |
JP6230649B2 (en) | Rotating electric machine for vehicles | |
EP3719959B1 (en) | Brushless motor rotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17876463 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
NENP | Non-entry into the national phase in: |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17876463 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |