Электрическая машина

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в улучшении электромагнитных характеристик, технологичности изготовления и сборки при уменьшении материалоемкости. Электрическая машина содержит обмотку, лобовые части 3 которой охвачены оболочкой. Благодаря тому, что оболочка выполнена из пластичного негигроскопичного материала, имеет отверстия 6,7 для выводов обмотки и патрубков хладагента и прикреплена к магнитопроводу 2, обеспечивается достижение поставленной цели. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕа НИХ

РЕСПУБЛИК

091 <111

47 А1

rS>) S Н 02 К 9/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Cb

4>

С О

4ь

ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЪМРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4436434/24-07 (22) 06.06.88 (46) 30.10.90. Бюл. У 40 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А.Н.Панов, В.А.Винокуров, А.П.Бычков, Б.Н.Минаев и Б.А.Метелкин (53) 621.313.713 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 465694, кл. Н 02 К 9/20, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 764049, кл. Н 02 К 9/20, 1980.

2 (54) ЭЛЕКТРИЧ1СКАЯ МАПЫНА (57) Изобретение относится к элект" ромашиностроению. Цель изобретения— улучшение электромагнитных характеристик, технологичности изготовления и сборки при уменьшении материалоемкости. Электрическая машина содержит обмотку, лобовые части 3 которой охвачены оболочкой. Благодаря тому, что оболочка выполнена из плас" тичного негигроскопичного материала, имеет отверстия 6,7 для выводов обмотки и патрубков хладагента и прикреплена к магнитопроводу 2, обеспечивается достижение поставленной цели. 4 э.п. ф-лы, 5 ил.

1603487

При выполнении наружной стороны оболочки двухслойной (фиг.5) в наружном слое 14 расположено входное отверстие 6 с патрубком 8, а в нижнем слое 15 — ряд отверстий 16,соединяющих образованную двумя слоями

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, работающим в тяжелых эксплуатационньж условиях на транспорте и в промышленности.

Цель изобретения — улучшение . электромагнитных. характеристик, технологичности изготовления и сборки при уменьшении материалоемкости, 10 .На фиг.1 показан статор электрической машины с оболочкой на лобовых частях обмотки, продольный разрез;; на фиг.2 — вариант крепления оболочки на лобовых частях фиксирующими кольцами; на фиг,З " статор с оболочкой на лобовых частях, которая .имеет зубчатые края; на фиг. 4 — разрез

А-А на фиг.3; на фиг.5 " статор с двухслойной оболочкой на лобовых час- 20 тях. (Тонкими стрелками на фиг.1,2,3 и 5 показано направление движения хладагента, фигурной стрелкой фиг.5— движение пара; выводы обмотки на фиг.2, 3 и 5 не показаны).

Статор электрической машины состоит из корпуса 1 .и запрессованного в него пакета магнитопровода 2 с обмоткой, на лобовых частях 3 которой расположена оболочка 4 из диэлектрического пластичного негигроскопичного материала (например, резины).

Обмотка имеет также выводы 5 для соединения обмотки с клеммами машины. Оболочка снабжена входным 6 и выходным 7 отверстиями, а также входным 8 и выходным 9 патрубками,внутренние каналы которых соосны отверстиям в оболочке. В оболочке выполнены также отверстия для выводов 5 об- 40 мотки. Возможны различные варианты крепления оболочки на лобовых частях, в частности, при помощи фиксирующих колец — наружного 10 и внутреннего

11 (фиг.2). Оболочка 4 может быть 45 выполнена с зубчатыми краями 12,отогнутыми навстречу один другому и размещенными между вылетами лобовых частей катушек 13 обмотки, причем наружные поверхности зубцов могут контактировать с торцовой поверх-ностью магнитопровода 2 (Фиг.3). полость с полостью лобовых частей

3 обмотки.

Электрическая машина работает следующим образом.

Хладагент поступает внутрь оболочки 4 (фиг.1) в полость лобовых частей 3 обмотки по патрубку 8 через входное отверстие 6 и делится на два примерно одинаковых потока,причем каждый из них охлаждает половину лобовых частей обмотки. С целью создания одинаковых гидравлических сопротивлений для каждого потока наиболее целесообразно располагать входное и выходное отверстия на оболочке оппозитно. Точно так же эти отверстия целесообразно располагать в наивысшей (для входного) и низшей (для выходного) точках оболочки, так как в этом случае не образуется застойных зон, в которых скорость течения хладагента очень мала и, следовательно, мал коэффициент теплоотдачи, Однако возможны отступления от этих положений, которые диктуются любыми другими причинами. Для того, чтобы вся полость лобовых частей обмотки была заполнена хладагентом, необходимо несколько уменьшить пропускную способность выходного отверстия по сравнению с вход— ным, уменьшив сечение первого ° При двухслойном выполнении оболочки (фиг.5) в кольцевую полость, образованную наружным и внутренним слоями, с наружной стороны оболочки хладагент поступает через входное отверстие 6, расположенное в наружном слое 14, и заполняет полость, а затем через отверстия 16 в нижнем слое 15 поступает к лобовым частям обмотки. При таком выполнении оболочки возможно различное расположение выходного отверстия в зависимости от типа системы охлаждения, которая должна быть организована. При жидком охлаждении с использованием таких хладагентов, как масло или керосин, не обладают достаточно большой температурой кипения, организуется жидкостная система охлаждения. Б этом случае выходное отверстие занимает оппозитное положение по отношению к входному отверстию, как например, на фиг . 1. Для организ ации испарительного охлаждения с таким, например, хладагентом, как вода или другим, обладающим низкой температу1603487 рой кипения, выходное отверстие 7 располагают в верхней части оболочки, как показано на фиг.4. В этом случае хладагент поступает к лобовым частям, испаряется, и пар,подни5 маясь кверху, удаляется через выход" ное отверстие 7 и патрубок 9. Дпя наиболее эффективной работы испарительной системы охлаждения пространство между лобовыми частями заполняется волокнистым или капилл8рно-пористым материалом. Выходное отверстие 7 с патрубком 9 может располагаться как на оболочке 4 (фиг,5), так и в зоне, где оболочка выполнена двухслойной, то есть в нижнем слое

15 оболочки, при этом патрубок 5 про ходит через наружный слой оболочки 14, 20

При жидкостной системе охлаждения двухслойная зона может занимать не, более половины верхней части оболочки, так как в этом случае при большом расходе хладагента происходит эффек- 25 тивное деление его на два потока. В испарительной системе охлаждения наиболее целесообразно выполнять двухслойную зону по всей окружности оболочки, что связано с малыми расхо- 30 дами хладагента и, как следствие, необходимостью равномерной подачи его в большее число точек охлаждаемого элемента. Оболочка выполняется из негигроскопичного материала, на35 пример резины, для того, чтобы хладагент не мог проникнуть через оболочку и попасть на вращающиеся части машины, Таким образом, поверхность ротора не контактирует с жидкостью, 4р что ведет к снижению гидравлических потерь и повышению КПД машины.Пластичность материала, из которого изготовлена оболочка, важна при сборке. Оболочка иэготавливается меньше- 45 го размера, чем размер лобовой части электрической машины. При сборке выводные концы обмотки пропускают через предусмотренные для этого в оболочке отверстия, оболочку растя- 50 гивают и надевают на лобовые части обмотки. За счет пластичности материала облочка плотно прилегает к лобовым частям. Для более надежной ее фиксации на наружнв|е .поверхности лобовых частей в местах г.рилегания оболочки наносится слой клея (например, эпоксидная смола с отвердителем полиэтиленполиамином).

Использование предлагаемого изобретения, таким образом, позволяет обеспечить простую и технологическую сборку. Оболочку можно изготавливать из листового материала методом штам" повки с последующим формованием нужного размера или так, как изготавливают обычные формованные изделия из резины и пластмассы. Фактически оболочка может быть изготовлена за одну технологическую операцию.Что особенно важно, изготовление оболочки можно организовать на автоматических линиях, по безотходной технологии, что ведет к уменьшению материалоемкости. Оболочку можно выполнять очень тонкой, например до 0.,1-0,3 мм, так как она не несет никакой нагруз" ки, кроме давления,жидкости или пара в системе охлаждения. Для систем с жидкостным охлаждением, в которых относительно высоки давления и расходы хладагента, оболочка делается толще, а для испарительных с низкими значениями расходов и давлений— тоньше, Применение оболочки позволяет улучшить электромагнитные характеристики машины по сравнению с прототипом благодаря отсутствию прокладки в воздушном зазоре, что позволяет делать воздушный зазор меньшего размера, чем в случае применения гильзы или прокладки, расг роженной в воздушном зазоре. Патрубки, примыкающие к входным и выходным отверсти- . ям, прикрепляют к оболочке при помощи клея или выполняют вместе r. оболочкой как единую деталь.

Дополнительная фиксация оболочки на лобовых частях осуществляется при помощи фиксирующих колец. Наружное кольцо выполняется из пластичного материала меньшего диаметра, чем соответствующий размер посадочного места на лобовых частях. Внутреннее кольцо может вставляться на посадочное место с некоторым натягом и фиксирует оболочку со стороны ротора.

Другой вариант выполнения внутреннего кольца — раздвижное кольцо, выполненное, например, из полосы, на одном конце которой изготовлена петля с фиксатором, через -которую прохо-дит другой конец полосы. Такое кольцо вставляют напротив посадочного места, раздвигают до нужного размера (в упор с оболочкой), а затем закрепляют фиксатором. Кольца изго1603487

50 тавливают из немагнитного диэлектрического материала, так как они находятся под воздействием полей рассея™ия и могут противном случае

5 стать дополнительными источниками тепловыделений.

Использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить электромагнитные характеристики машиными так как в воздушном зазоре не рас" полагаются никакие элементы,препятствующие попаданию жидкости или пара на ротор, и, следовательно, воздуш- ный зазор машины остается неизменным. 15

С другой стороны, достаточно трудно обеспечить герметизацию стыка .гильзы и подшипникового щита при сборке машины. Обеспечение герметизации этого стыка является сложной технола- 2р гической задачей. Обеспечение же герметичности оболочки в месте соприкосновения ее с магнитопроводом статора обеспечивается достаточно простыми конструктивными решениями. 25

Выполнение оболочки с зубчатыми краями. является одним из способов герметизации стыка оболочка — магнитопровод. Возможны различные варианты изготовления и сборки оболочки с зубчатыми краями. Зубцы верхнего и нижнего слоев могут касаться один другого краями (фиг.3), могут накладываться один на другой, а могут и не контактировать друг с другом.Наружная поверхность зубцов прикреплена к торцовой поверхности магнитопровода статора, йапример, при помощи клея, а стык может быть дополнительно герметизирован комп ундом, 4р например смесью эпоксидной смолы, отвердителя и резиновой крошки.Возможен способ герметизации при помощи утолщенного края оболочки (буртика), который прижимается к торцу магнитопровода при помощи, например, колец.

Возможен также вариант уплотнения путем отгиба краев оболочки по торцу магнитопровода статора в противоположные стороны так, что внутренняя поверхность оболочки примыкает к поверхности магнитопровода: внутренняя поверхность наружного слоя оболочки, .обращенного к корпусу машины, к торцу спинки-статора, а аналогичная поверхность внутреннего обращенного к ротору слоя — в районе зубцового слоя статора. Эти стыки также достаточно просто герметиэируются компаундом. Наконец, последний и самый простой способ герметизации оболочки заключается в том, что оболочка своей торцовой поверхностью касается торцовой поверхности магнитопровода и снабжена фиксирующими кольцами,которые также касаются поверхности магнитопровода, причем этот стык заливается компаундом.

Дпя испарительных систем охлаждения с малыми значениями давлений в полости лобовых частей применимы все варианты изготовления оболочки, а для жидкостных систем охлаждения с большими значениями давлений- первые три.

Формула изобретения

1. Электрическая машина с интенсивным охлаждением, содержащая статор с обмоткой и оболочку иэ диэлектрического материала, охватывающую лобовые части обмотки и примыкающую одним краем к магнитопроводу статора,отличающаяся тем, что, с целью улучшения электромагнитных характеристик машины, технологичности изготовления и сборки, при уменьшении материалоемкости, оболочка выполнена из пластичного негигроскопичного материала и имеет отверстия, в одних из которых расположены выводы обмотки, а другие снабжены патрубками для входа и выхода хладагента, другой ее край расположен с примыканием к магнитопроводу.

2. Иашина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что на наружной,обращенной к корпусу машины, и на внутренней, обращенной к ротору, сторонах оболочки расположены дополнитель- ные элементы крепления в виде фиксирующих колец.

3. Машина по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что края оболочки выполнены в ниде зубцов, загнутых навстречу друг другу и размещенных между катушками обмотки., 4. Машина по пп. )-3, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что наружная сторона оболочки выполнена двухслойной с образованием между слоями полости, причем входное отверстие хладагента расположено в наружном слое, обращенном к корпусу машины, и ряд отверстий расположен в нижнем слое, примыкающем к лобовым частям обмотки. г

1603487

5, Машина по пп. 1 и 4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что полость лобовых частей, образованная оболо 1О кой, заполнена материалом с капиллярной структурой.