Система жидкостного охлаждения статоров электрических машин



Система жидкостного охлаждения статоров электрических машин
Система жидкостного охлаждения статоров электрических машин

 


Владельцы патента RU 2439768:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к электрическим машинам переменного тока широкого применения. Согласно настоящему изобретению охлаждающая жидкость под давлением, создаваемым внешним электроприводом насоса, подается в единый коллектор, из коллектора охлаждаемая жидкость попадает параллельно во все охладители. Подогретая выделяемым теплом статора электрической машины охлаждающая жидкость по отводным трубкам попадает в отводную часть коллектора, из которого подогретая охлаждаемая жидкость поступает во внешний теплообменник и после охлаждения жидкость снова подается во входную часть коллектора. Таким образом, система жидкостного охлаждения статора получается замкнутой. Эффективность работы системы охлаждения увеличивается за счет увеличения площади прикосновения охлаждающей жидкости к активным частям статоров электрических машин, чем больше площадь прикосновения, тем выше интенсивность охлаждения. Технический результат - улучшение охлаждения статора электрической машины путем обеспечения конфигурации охлаждающей системы, повторяющей форму магнитной системы статора, по которой протекает охлаждающая жидкость. Данное техническое решение может применяться для любых устройствах, где требуется интенсивное охлаждение. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к электрическим машинам переменного тока широкого применения.

Для предотвращения чрезмерного нагрева электрических машин необходимо обеспечить надлежащие условия отвода выделяющегося в машинах тепла. С ростом мощности электрических машин условия отвода тепла утяжеляются, и поэтому в крупных машинах необходимо применять более интенсивные способы охлаждения. (А.И.Вольдек. Электрические машины. Издательство «Энергия», 1974, с.165).

При тяжелых условиях отвода тепла в электрических машинах применяется независимое охлаждение. При независимом охлаждении жидкая среда подается в активные части машины при помощи насоса, имеющего собственный привод. (А.И.Вольдек. Электрические машины. Издательство «Энергия», 1974, с.166).

Наиболее применяемыми в электромашиностроении способами жидкостного охлаждения статоров электрических машин являются:

В изобретении (Патент RU 2283525 (С2), класс Н02К 9/19, опубликован 20.04.2006) описана принудительная прокачка охлаждающей жидкостью по осевым каналам внутри магнитопровода статора и (или) внутри проводов обмотки, а так же заполнение пространств с торцевыми камерами у подшипниковых щитов (в районе лобовых частей обмоток) охлаждающей жидкостью.

В другом изобретении (Патент RU 2025869 (С1), класс Н02К 9/19, Н02К 9/00, Н02К 1/32, опубликован 30.12.1994) также описана принудительная прокачка охлаждающей жидкостью по осевым каналам внутри магнитопровода статора.

Главным недостатком в первом и втором изобретениях является малая площадь соприкосновения охлаждающей жидкости с активными тепловыми частями статора и неравномерное распределение температуры внутри статора.

В изобретении (Патент RU 2223584 (С2), класс Н02К 1/20, Н02К 9/02 опубликован 20.01.2003) описана прокачка охлаждающей жидкости по трубопроводам, охватывающим внешнюю поверхность магнитопровода статора.

Вышеупомянутые способы жидкостного охлаждения имеют ряд недостатков. Наиболее нагреваемым участком статоров электрических машин является зубцовая зона мест расположения обмоток. Удаленность расположения охлаждающей жидкости от зубцовой зоны во втором способе ухудшает интенсивность охлаждения. Кроме того, наличие неизбежных технологических зазоров между трубопроводом с охлаждающей жидкостью и магнитопроводом статора, возникающих вследствие расшихтовки магнитопровода статора, также ухудшают интенсивность охлаждения.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является изобретение (Авторское свидетельство SU 1667201 (А1), класс Н02К 9/19, Н02К 15/00 опубликовано 30.07.1991), где работают гидравлические соединения охладителей электрических машин с водяным охлаждением.

Недостатком данного изобретения является то, что охладительные элементы в виде плоских силуминовых сегментов с залитыми в них змеевиками из стальной нержавеющей трубки имеют низкую теплопроводность и низкую интенсивность системы охлаждения из-за неравномерного распределения температуры за счет технологических зазоров между отдельными сегментами охладительных элементов.

В нашем изобретении улучшение интенсивности охлаждения статоров электрических машин достигается с помощью применения радиальных медных охладителей (фиг.1), где: 1 - медная трубка, внутри которой протекает охлаждающая жидкость; 2 - медный корпус охладителя. Элементы системы жидкостного охлаждения статора электрической машины представлены на (фиг.2), где 1 - медная трубка, внутри которой протекает охлаждающая жидкость; 2 - медный корпус охладителя; 3 - коллектор; 4 - насос; 5 - магнитопровод статора; 6 - контур прохождения охлаждающей жидкости, 7 - теплообменник. Магнитопровод статора разделяется на несколько равных участков по длине (фиг.2). Каждый участок магнитопровода статора без зазора отделяется от соседнего участка медным охладителем с охлаждающей жидкостью. Вне магнитопровода статора все медные охладители с помощью отводных трубок объединяются в единый коллектор 3.

Охлаждающая жидкость под давлением, создаваемым внешним электроприводом насоса 4, подается в единый коллектор 3, из коллектора охлаждаемая жидкость поступает параллельно во все охладители. Подогретая выделяемым теплом статора 5 электрической машины охлаждающая жидкость по медным трубкам попадает в отводную часть коллектора 3, из которого подогретая охлаждающая жидкость поступает во внешний теплообменник 7, и после охлаждения жидкость снова подается во входную часть коллектора 3. Таким образом, система жидкостного охлаждения статора является замкнутой. Система жидкостного охлаждения статора электрических машин основана на принципе параллельного объединения радиальных медных охладителей.

Эффективность работы системы охлаждения увеличивается за счет увеличения площади прикосновения охлаждающей жидкости к активным частям статоров электрических машин, чем больше площадь прикосновения, тем выше интенсивность охлаждения. В наиболее близком аналоге интенсивность охлаждения достигается за счет большего использования охлаждающей жидкости, что требует увеличения затрат.

Существенным отличительным и главным признаком, улучшающим охлаждение в нашем техническом решении, является конфигурация охлаждающей системы, (повторяющая форму магнитной системы статора электрической машины), по которой протекает охлаждающая жидкость.

Технический результат изобретения выражается в наиболее предпочтительном способе изготовления охлаждающей системы, иррозионной резке из листовой меди с последующей фрезировкой канавки под медную трубку 1 (фиг.1), через которую будет протекать охлаждающая жидкость. Далее осуществляется сборка системы охлаждения (фиг.2).

Данное техническое решение может применяться для любых устройств, где требуется интенсивное охлаждение.

Конструктивно медные охладители состоят из двух частей: медного корпуса 2 (фиг.1), имеющего такую же конфигурацию, как и у магнитопровода статора 5 (фиг.2), и медной трубки 1 (фиг.1), вкладываемой в корпус охладителя (фиг.1). Полости между медной трубкой 1 и медным корпусом охладителя 2 (фиг.1) промазываются термопроводящей пастой. Медные охладители (фиг.1) имеют такую же конфигурацию, как и у магнитопровода статора в поперечном сечении.

Наличие одинаковой конфигурации медных охладителей и магнитопровода статора максимально увеличивают площадь теплопередачи от магнитопровода статора к медным охладителям, в том числе и теплопередачу в зубцовой зоне статора. Зона соприкосновения медных охладителей с магнитопроводом статора не связана с участками магнитопровода, где находится расшихтовка листов электротехнической стали. Интенсивность системы охлаждения в предлагаемой конструкции становится эффективнее, чем при использовании других конструкций жидкостной системы охлаждения электрических машин.

Система жидкостного охлаждения статоров электрических машин, содержащая охладители, каждый из которых состоит из трубки, внутри которой протекает охлаждающая жидкость, и корпуса охладителя, отличающаяся тем, что система жидкостного охлаждения статоров электрических машин снабжена охладителями, каждый из которых состоит из медного корпуса охладителя и медной трубки, вложенной в корпус охладителя, насосом, коллектором и теплообменником, причем каждый охладитель с охлаждающей жидкостью размещен без зазора между участками магнитопровода статора, разделенного по длине, при этом насос соединен с коллектором, выполненным с возможностью подачи охлаждающей жидкости параллельно во все охладители, а охладители выполнены с возможностью поступления подогретой, выделяемой теплом статора электрической машины, охлаждающей жидкости по медным трубкам в отводную часть коллектора, причем коллектор соединен с теплообменником, который выполнен с возможностью подачи после охлаждения жидкости снова во входную часть коллектора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электромеханического преобразователя с жидкостным охлаждением, который предназначается преимущественно для низкооборотных устройств и может быть использован, например, в качестве электродвигателя в барабанных лебедках или мотор-колесах легких транспортных средств, в качестве электрогенератора в ветроэнергетических установках или в качестве стартер-генератора в бензо- и дизель-генераторных станциях, электромобилях с комбинированной энергоустановкой, в качестве синхронного компенсатора, двигателя для лифтов и в других устройствах, где требуются высокие удельные характеристики или расширенные функциональные возможности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах управления двигателем с постоянными магнитами. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к системам охлаждения закрытых электрических машин с охлаждаемым жидкостью статором. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологическому контролю мощных генераторов, и может быть использовано на электростанциях для защиты от увлажнения изоляции электрических цепей генераторов.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается устройства гильзового разделения внутреннего пространства электрической машины, преимущественно вентильной или синхронной, на подпространства: статорное с жидкостным охлаждением и роторное.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается устройства гильзового разделения внутреннего пространства электрической машины, преимущественно вентильной или синхронной, на подпространства: статорное с жидкостным охлаждением и роторное.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности, к охлаждению электрических машин, и касается особенностей конструктивного выполнения их статора с жидкостным охлаждением.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к крупным электрическим машинам, например к турбогенераторам. .

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при производстве погружных насосов, предназначенных для добычи нефти из глубинных скважин. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и предназначено для использования в системе вентиляции крупной электрической машины, в частности турбогенератора большой мощности с воздушным охлаждением статора и ротора.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и предназначено для использования в системе вентиляции крупной электрической машины, в частности турбогенератора большой мощности с воздушным охлаждением статора и ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и высокочастотным генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных синхронных электрических машин с аксиальным возбуждением и может быть использовано при широком диапазоне частот вращения вала машины (от единиц оборотов в минуту до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту) в системах автоматики, автономных системах электрооборудования, в военной, космической технике, на авиационном и автомобильном транспорте, в качестве тяговых управляемых и неуправляемых электроприводов, ветрогенераторов, многофазных синхронных электрических двигателей и высокочастотных синхронных электрических генераторов переменного тока, многофазных генераторов преобразователей частоты (включая трехфазные системы), а также при выпрямлении выходного переменного напряжения и тока генераторов при помощи полупроводниковых выпрямительных устройств и с возможностью применения сглаживающих фильтров для уменьшения пульсаций выходных параметров в качестве источников питания постоянным (выпрямленным) током.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных электрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в военной технике, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартеров-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в бытовой технике, электроприводов большой и средней мощности судов, троллейбусов, трамваев, метро, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, в качестве прямых приводов без применения механических редукторов, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов, синхронных генераторов преобразователей частоты и в качестве управляемых шаговых двигателей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения синхронных электрических машин с контактными кольцами с возможностью высокой электромагнитной редукции и может быть использовано в системах автоматики, в военной технике, в бытовой технике, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, электроприводов большой и средней мощности судов, троллейбусов, трамваев метро, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных генераторов преобразователей частоты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам двойного вращения. .

Изобретение относится к области электромашиностроения и предназначено для использования в системе вентиляции крупной электрической машины, в частности турбогенератора большой мощности с воздушным охлаждением статора и ротора.

Изобретение относится к области электромашиностроения и предназначено для использования в системе вентиляции крупной электрической машины, в частности турбогенератора большой мощности с воздушным охлаждением статора и ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с постоянными магнитами, и касается особенностей конструктивного выполнения устройства для зажима и фиксации постоянных магнитов на поверхности ротора электрической машины, а также способа осуществления зажима и фиксации постоянных магнитов.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к генераторам электрической энергии автономных источников питания
Наверх