RU2688929C1 - Electric machine - Google Patents
Electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688929C1 RU2688929C1 RU2018104326A RU2018104326A RU2688929C1 RU 2688929 C1 RU2688929 C1 RU 2688929C1 RU 2018104326 A RU2018104326 A RU 2018104326A RU 2018104326 A RU2018104326 A RU 2018104326A RU 2688929 C1 RU2688929 C1 RU 2688929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- coolant
- rotor
- stator
- condensation
- Prior art date
Links
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам охлаждения закрытых электрических машин с охлаждаемым жидкостью статором.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to cooling systems of closed electric machines with a cooled stator.
Известна электрическая индукторная машина содержащая корпус, внутри которого размещен статор с зубцами, на которые намотаны электрические обмотки, ротор, на ступице которого размещен магнитопровод, расположенный внутри корпуса на подшипниках, при этом в корпусе выполнены входная и выходная полости для прохода охлаждающей жидкости мимо обмоток статора (RU 2249898 С2, опуб., 23.10.2001).Known electric inductor machine comprising a housing inside which is placed a stator with teeth, on which electrical windings are wound, a rotor, on the hub of which a magnetic core is placed, located inside the housing on bearings, while the inlet and outlet cavities are made in the housing for the passage of cooling fluid past the stator windings (RU 2249898 C2, published. 10.23.2001).
Недостатками известной машины являются низкая эффективность работы машины как из-за повышенных механических потерь, связанных с вращением ротора в жидкостной среде, а также из-за недостаточной эффективности охлаждения элементов машины, связанной с отсутствием направленной организации движения охлаждающей жидкости мимо нагретых частей машины.The disadvantages of the known machine are the low efficiency of the machine as due to increased mechanical losses associated with the rotation of the rotor in a liquid medium, as well as due to insufficient cooling efficiency of the machine elements associated with the lack of directional organization of the movement of coolant past the heated parts of the machine.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы машины за счет снижения механических потерь и снижения неравномерности нагрева частей машины.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the machine by reducing mechanical losses and reducing the uneven heating of the parts of the machine.
Поставленная задача достигается тем, что электрическая индукторная машина, содержит корпус, внутри которого размещен статор с зубцами, на которые намотаны электрические обмотки, ротор со ступицей, магнитопроводом и магнитами, расположенный внутри корпуса на подшипниках и снаружи статора, при этом в корпусе с одной торцевой стороны статора образована входная кольцевая полость, сообщенная с источником охлаждающей жидкости, на другой торцевой стороне статора, противоположной входной полости, расположена выходная кольцевая полость, сообщенная с входной полостью с возможностью прохода в нее охлаждающей жидкости по зазорам между обмотками из входной полости, поверхность ступицы ротора и наружные поверхности стенки, образующей выходную полость, образуют кольцевую центробежную полость, расположенную с торцевой стороны выходной полости и вокруг последней с возможностью сообщения центробежной полости с выходной кольцевой полостью при помощи выполненного в ее стенке по меньшей мере одного радиального отверстия, в корпусе снаружи ротора образована конденсационная кольцевая полость, в ступице ротора выполнены радиальные сквозные каналы с возможностью подачи через них при вращении ротора охлаждающей жидкости из центробежной полости в конденсационную и передачи тепла охлаждающей жидкости на внутреннюю теплообменную поверхность корпуса путем заброса на нее охлаждающей теплообменную поверхность корпуса путем заброса на нее охлаждающей жидкости, а в корпусе выполнено выпускное отверстие для выхода охлаждающей жидкости из конденсационной полости.The task is achieved by the fact that the electric inductor machine includes a housing inside which is placed a stator with teeth, on which electrical windings are wound, a rotor with a hub, magnetic core and magnets located inside the housing on bearings and outside the stator, while in the housing with one end An annular inlet cavity is formed on the side of the stator. It communicates with a coolant source. With the inlet cavity with the possibility of coolant passing through the gaps between the windings from the inlet cavity, the surface of the rotor hub and the outer surface of the wall forming the outlet cavity form an annular centrifugal cavity located on the end side of the output cavity and around the latter with the possibility of communication of the centrifugal cavity with an output annular cavity using at least one radial hole made in its wall, condensation rings are formed in the housing outside the rotor I have a cavity, radial through channels are made in the hub of the rotor with the ability to supply coolant from the centrifugal cavity to the condensation and transfer heat of the coolant to the internal heat exchange surface of the housing by casting the cooling heat on it through the cooling rotor when the rotor rotates, and in the case there is an outlet for cooling fluid from the condensation cavity.
Поставленная задача достигается также тем, что внутренняя теплообменная поверхность конденсационной полости может быть выполнена цилиндрической.The task is also achieved by the fact that the internal heat exchange surface of the condensation cavity can be made cylindrical.
Поставленная задача достигается также тем, что конденсационную полость могут использовать в качестве сборника отдавшей тепло охлаждающей жидкости, из которого жидкость возвращают во входную кольцевую полость статора.The task is also achieved by the fact that the condensation cavity can be used as a collector of coolant that has given off heat, from which the liquid is returned to the inlet annular cavity of the stator.
Поставленная задача достигается также тем, что ступицу ротора могут использовать в качестве центробежного лопаточного или безлопаточного насоса со сплошной неразрывной стенкой, не допускающей прохода охлаждающей жидкости через ступицу.The task is also achieved by the fact that the hub of the rotor can be used as a centrifugal vane pump or no-blade pump with a continuous inseparable wall that prevents the passage of coolant through the hub.
Поставленная задача достигается также тем, что в статоре могут быть выполнены осевые каналы для прохода охлаждающей жидкости из входной кольцевой полости в выходную.The task is achieved by the fact that in the stator can be made axial channels for the passage of coolant from the inlet annular cavity in the output.
Поставленная задача достигается также тем, что в магнитопроводе и магнитах ротора могут быть выполнены дополнительные радиальные каналы для прохода охлаждающей жидкости в конденсационную полость.The task is also achieved by the fact that in the magnetic core and the rotor magnets can be performed additional radial channels for the passage of coolant into the condensation cavity.
Поставленная задача достигается также тем, что все радиальные отверстия в стенке выходной кольцевой полости могут быть расположены в ее части, противоположной выпускному отверстию конденсационной полости относительно оси вращения ротора.The task is also achieved by the fact that all the radial holes in the wall of the output annular cavity can be located in its part opposite to the outlet of the condensation cavity relative to the axis of rotation of the rotor.
Поставленная задача достигается также тем, что она может содержать теплообменник, через который прокачивают охлаждающую жидкость перед подачей ее во входную кольцевую полость.The task is also achieved by the fact that it may contain a heat exchanger through which coolant is pumped before it enters the inlet annular cavity.
Поставленная задача достигается также тем, что в качестве смазочной жидкости подшипников ротора могут использовать охлаждающую жидкость.The task is achieved by the fact that as a lubricating fluid of the rotor bearings can use a coolant.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.The invention is illustrated using the drawings.
На фиг. 1 показан продольный разрез варианта машины с внешней емкостью охлаждающей жидкости;FIG. 1 shows a longitudinal section of a variant of a machine with an external coolant capacity;
На фиг. 2 - продольный разрез варианта с внутренней емкостью охлаждающей жидкости;FIG. 2 is a longitudinal section of a variant with an internal coolant capacity;
На фиг. 3 - поперечный разрез машины;FIG. 3 is a cross-section of the machine;
На фиг. 4 показан местный вид поперечного разреза ротора 5;FIG. 4 shows a partial view of the cross section of the
На фиг. 5 - местный вид продольного разреза машины.FIG. 5 - local view of the longitudinal section of the machine.
Описываемая машина содержит корпус 1, внутри которого размещен статор 2 с зубцами, на которые намотаны электрические обмотки 3. Ротор 5 снабжен ступицей 4, магнитопроводом 6 и магнитами 7. Ротор 5 расположен внутри корпуса 1 на подшипниках 8 и снаружи статора 2. В корпусе 1 с одной торцевой стороны статора 2 образована входная кольцевая полость 9, сообщенная с источником охлаждающей жидкости, например, емкостью 10, которая может быть установлена вне корпуса 1. Либо в качестве емкости 10 используют внутреннюю полость корпуса 1. На торцевой стороне статора 2, противоположной входной полости 9, расположена выходная кольцевая полость 11, сообщенная с входной полостью 9 с возможностью прохода в нее охлаждающей жидкости по зазорам между обмотками 3 из входной полости 9. Поверхность ступицы 4 и наружные поверхности стенки 12, образующей выходную полость 11, образуют кольцевую центробежную полость 13, расположенную с торцевой стороны выходной полости 11 и вокруг последней с возможностью сообщения центробежной полости 13 с выходной кольцевой полостью 11 при помощи выполненного в ее стенке 12, по меньшей мере одного радиального отверстия 14. В корпусе 1 снаружи ротора 5 образована конденсационная кольцевая полость 15, в ступице 4 ротора 5 выполнены радиальные сквозные каналы 16 с возможностью подачи через них при вращении ротора 5 охлаждающей жидкости из центробежной полости 13 в конденсационную полость 15 и передачи тепла охлаждающей жидкости на внутреннюю теплообменную поверхность корпуса 1 путем заброса на нее охлаждающей жидкости, а в корпусе 1 выполнено выпускное отверстие 17 для выхода охлаждающей жидкости из конденсационной полости 15.The described machine includes a
Внутренняя теплообменная поверхность конденсационной полости 15 выполнена цилиндрической.The internal heat exchange surface of the
Ступица 4 ротора 5 может быть использована в качестве центробежного лопаточного или безлопаточного насоса. При этом стенка может быть выполнена со сквозными отверстиями или со сплошной неразрывной стенкой, не допускающей прохода охлаждающей жидкости через ступицу 4.The
В статоре 2 могут быть выполнены осевые каналы 18 для прохода охлаждающей жидкости из входной кольцевой полости 9 в выходную полость 11.In the
В магнитопроводе 6 могут быть выполнены дополнительные радиальные каналы 19 для прохода охлаждающей жидкости в конденсационную полость 15.In the
Все радиальные отверстия 14 (или единственное отверстие 14) в стенке 12 выходной кольцевой полости 11 могут быть расположены в ее части, противоположной выпускному отверстию 17 конденсационной полости 15 относительно оси вращения ротора 5. То есть при согласованной с потребителем машины ее ориентации относительно поверхности земли отверстия 14 выполняют в верхней части кольцевой полости 11, а выпускное отверстие 17 - в нижней части конденсационной полости 15.All radial holes 14 (or a single hole 14) in the
Машина может содержать дополнительно теплообменник (на чертежах не показан), через который прокачивают охлаждающую жидкость перед подачей ее во входную кольцевую полость 9.The machine may additionally contain a heat exchanger (not shown in the drawings) through which coolant is pumped before it enters the inlet
Для смазки подшипников 8 ротора 5 используют охлаждающую жидкость машины.For lubrication of
Описываемое изобретение работает следующим образом. Магнитопровод 6 с магнитами 7 ротора 5 вращаются снаружи неподвижных обмоток 3 статора 2. Охлаждающая жидкость подается во входную кольцевую полость 9, расположенную с торцевой стороны статора 2 и заполняет кольцевую полость 9. Затем, по зазорам между обмотками 3, жидкость перетекает в осевом направлении вдоль статора 2 к противоположной его торцевой стороне и собирается в выходной кольцевой полости 11. При этом вдоль статора 2 жидкость может перетекать также по осевым каналам 18. В зубцах статора 2 для увеличения поверхности теплообмена могут быть также выполнены дополнительные сквозные каналы (на чертежах не показаны).The described invention works as follows. The
Из выходной кольцевой полости 11 жидкость попадает в кольцевую центробежную полость 13 через одно или несколько радиальных отверстий 14, которые выполняют в стенке 12 преимущественно верхней части выходной кольцевой полости 11. Центробежные силы при вращении ротора 5 способствуют перемещению охлаждающей жидкости из центробежной полости 13 в конденсационную полость 15 через радиальные сквозные каналы 16 в ступице 4. В конденсационную полость 15 жидкость, растекающаяся по зазору между статором 2 и магнитами 7, попадает также и через дополнительные радиальные каналы 19 в магнитопроводе 6. Попадающая на внутреннюю теплообменную поверхность корпуса 1 в конденсационной полости 15 жидкость отдает тепло внутренних деталей машины во внешний контур теплообмена, расположенный снаружи корпуса 1. Внешним контуром теплообмена могут быть наружные ребра охлаждения 20 корпуса 1, обдуваемые воздухом, либо жидкостная рубашка охлаждения с дополнительным жидкостным контуром (на чертежах не показаны). Внутри конденсационной полости 15 охлаждающая жидкость собирается в нижней ее части. При выполнении варианта с «сухим» корпусом (см. фиг. 1) жидкость откачивается во внешнюю емкость 10, из которой вновь подается во входную кольцевую полость 9, например, после дополнительного ее охлаждения в теплообменнике (на чертежах не показан).From the output
Так как полости охлаждения статора 2 выделены из общего объема корпуса, то потребный объем жидкости минимален, что значительно снижает массу и габариты машины. Кроме того, отсутствие постоянно заполненной жидкостной полости в области, ометаемой ротором, значительно снижает механические потери.Since the cooling cavities of the
Строгая организация перемещения жидкости с акцентированным контактом именно с наиболее нагретыми деталями машины увеличивает эффективность ее охлаждения и снижает неравномерность нагрева ее деталей.Strict organization of the movement of fluid with an accentuated contact with the most heated parts of the machine increases the efficiency of its cooling and reduces the uneven heating of its parts.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018104326A RU2688929C1 (en) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | Electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018104326A RU2688929C1 (en) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | Electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688929C1 true RU2688929C1 (en) | 2019-05-23 |
Family
ID=66637094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018104326A RU2688929C1 (en) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | Electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688929C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU570958A1 (en) * | 1976-03-09 | 1977-08-30 | Zlotnikov Fedor M | A.c. electric motor |
SU813596A1 (en) * | 1979-06-05 | 1981-03-15 | Предприятие П/Я Р-6794 | Device for feeding and removal of cooling liquid |
RU2034392C1 (en) * | 1992-04-23 | 1995-04-30 | Владимир Григорьевич Шалаев | Electrical machine |
RU2249898C2 (en) * | 2001-10-23 | 2005-04-10 | Александр Викторович Елисеев | Liquid-filled electrical machine |
WO2013056033A1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | Gogoro, Inc. | Electric device drive assembly and cooling system for electric device drive |
RU2543608C2 (en) * | 2010-10-05 | 2015-03-10 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Drive system of electric transport vehicle |
EP2863522A1 (en) * | 2012-06-19 | 2015-04-22 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Rotating electrical machine |
-
2018
- 2018-02-05 RU RU2018104326A patent/RU2688929C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU570958A1 (en) * | 1976-03-09 | 1977-08-30 | Zlotnikov Fedor M | A.c. electric motor |
SU813596A1 (en) * | 1979-06-05 | 1981-03-15 | Предприятие П/Я Р-6794 | Device for feeding and removal of cooling liquid |
RU2034392C1 (en) * | 1992-04-23 | 1995-04-30 | Владимир Григорьевич Шалаев | Electrical machine |
RU2249898C2 (en) * | 2001-10-23 | 2005-04-10 | Александр Викторович Елисеев | Liquid-filled electrical machine |
RU2543608C2 (en) * | 2010-10-05 | 2015-03-10 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Drive system of electric transport vehicle |
WO2013056033A1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | Gogoro, Inc. | Electric device drive assembly and cooling system for electric device drive |
EP2863522A1 (en) * | 2012-06-19 | 2015-04-22 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Rotating electrical machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109997296B (en) | Method for cooling an electric machine and electric machine using such a method | |
CN109952693B (en) | Rotor for an electric machine | |
US8487489B2 (en) | Apparatus for cooling an electric machine | |
EP3923448B1 (en) | Stator core, housing, motor cooling system for electric vehicle, and electric vehicle | |
US7443062B2 (en) | Motor rotor cooling with rotation heat pipes | |
CN110036553B (en) | Electric machine | |
EP2667486B1 (en) | Electric machine rotor cooling method | |
CN109149825B (en) | Rotor core | |
US10218247B2 (en) | Integrated motor and fluid pump | |
CN109155549B (en) | Electric machine | |
US9461523B2 (en) | Two phase gap cooling of an electrical machine | |
CN108475958B (en) | Brushless electric motor for a pump, pump having such an electric motor and cooling method | |
US20170271958A1 (en) | Rotating electric machine | |
CN104704723A (en) | Liquid cooled electric motor | |
CN210327287U (en) | Motor and vehicle | |
JP2014107905A (en) | Rotary electric machine | |
CN109450128A (en) | A kind of motor stator and the oil-cooled motor with the motor stator | |
CN109891711B (en) | Squirrel-cage rotor for asynchronous machine | |
CN108141109A (en) | Electric rotating machine | |
WO2012059753A1 (en) | Axial flux electrical machines | |
JP5388961B2 (en) | Rotating electric machine | |
WO2020176572A1 (en) | Electric machine with internal cooling passageways | |
RU2688929C1 (en) | Electric machine | |
EP3716448A1 (en) | Winding end turn cooling | |
US11025135B2 (en) | Electrical machine with liquid cooling |