SU892586A1 - Electric machine with evaporative cooling - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к разделу электрических машин с испарительным охлаждением .The invention relates to electrical engineering, namely to the section of electric machines with evaporative cooling.

Известны электрические машины, у которых полый вал выполнен и виде тепловой трубы, а его конец в виде Одной детали с вентил тором-радиатором , неподвижно закрепленным на валу 1 .Electric machines are known in which the hollow shaft is made in the form of a heat pipe, and its end is in the form of a single part with a fan-radiator fixed on the shaft 1.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  машина , содержаща  подшипниковый щит и ротор, включающий полый вал, тепловую трубу с концом, расположенным за подшипниковым щитом, и радиаторвентил тор , закрепленныйна конце тепловой трубы. Двигатель имеет полый вал. В полость вала помещена теплова  труба с небольшим количеством жидкости-теплоносител , приводима  во вращение независигвлм приводом. Между полостью вала -и наружными стенками трубы оставлен зазор. Конец трубы , расположенный за подшипниковым щитом, снабжен оребренным радиаторомвентил тором , неподвижно закрепленным на трубе. При работе двигател  тегшо от ротора через зазор передаетс  стенкам вращающеПс  тепловойThe closest in technical essence to the present invention is a machine comprising a bearing shield and a rotor comprising a hollow shaft, a heat pipe with an end located behind the bearing shield, and a radiator fan attached to the end of the heat pipe. The engine has a hollow shaft. A heat pipe with a small amount of heat-transfer fluid is placed in the cavity of the shaft, which is driven into rotation by an independent drive. Between the cavity of the shaft and the outer walls of the pipe left a gap. The end of the pipe, located behind the bearing shield, is equipped with a finned radiator fan, which is fixedly mounted on the pipe. When the engine is operating, the tag from the rotor through the gap is transmitted to the walls of the rotating thermal motor.

трубы в валу. Наход ща с  в трубе жидкость испар етс , забира  тепло. Пар переноситс  в охлаждаемый участок трубы, расположенный вне машины, где конденсируетс , отдава  тепло стенкам. Через стенки тепло передаетс  наружному радиатору-вентил тору 2 .pipe in the shaft. The liquid in the pipe evaporates, taking heat. The steam is transferred to a cooled section of the pipe, located outside the machine, where it condenses, giving off heat to the walls. Heat is transferred through the walls to the outdoor radiator-fan 2.

Недостатком этой конструкции  в10 л етс  неравномерное охлаждение участков ротора по длине вала вследствие удалени  зоны конденсации от зоны испарени , слаба  циркул ци  охлажденного хладагента из зоны конденсации в зону испарени  в услови х The disadvantage of this design is the uneven cooling of the rotor sections along the shaft length due to the removal of the condensation zone from the evaporation zone, poor circulation of the cooled refrigerant from the condensation zone to the evaporation zone under conditions

15 тепловых перегрузок. Охлажденный хладагент из зоны конденсации устремл етс  в зону нагрева и, перемеща сь в глубь полости трубы, производит отбор тепла, при этом участок трубы, 15 thermal overload. The cooled refrigerant from the condensation zone rushes into the heating zone and, moving deep into the cavity of the pipe, produces heat, while the pipe section,

20 наход щийс  ближе к зоне конденсации, охлаждаетс  наиболее интенсивно по отношению к отдаленным. Причиной этому  вл етс  то, что через каждый бли25 жайший к зоне конденсации участок тепловой трубы проходит больший объем охлажденного хладагента и с гораздо низшей температурой, чем через отдаленные, поскольку при продвижении хладагента в глубь тепловой тру3020, which is closer to the condensation zone, is cooled most intensively with respect to the distant ones. The reason for this is that through each section of the heat pipe closest to the condensation zone, a larger volume of cooled refrigerant passes and with a much lower temperature than through remote ones, because as the refrigerant advances deep into the thermal tube

бы происходит его нагрев и испарение. В услови х тепловых перегрузок объем испарившегос  хладагента по длине трубы увеличиваетс , скорость движени  пара в трубе повышаетс , что значительно затрудн ет возврат хладагента в зону испарени  из зоны конденсации. . ,it would heat and evaporate. Under conditions of thermal overloads, the volume of the evaporated refrigerant increases along the length of the pipe, the speed of movement of steam in the pipe increases, which makes it difficult for the refrigerant to return to the evaporation zone from the condensation zone. . ,

Цель изобретени  - повышение эффективности охла ждени  обдуваемых электрических машин с помощью тепловой трубы.The purpose of the invention is to increase the efficiency of cooling blown electric machines with a heat pipe.

Указанна  цель достигаетс  тем, что зона конденсации совмещена с зоной испарени  в полости вала внутри машины. Дл  этого в полость вала, содержащей некоторое количество жидкости-теплоносител , введена трубатеплообменник , выполненна  из теплопровод щего материала, по которой под напором проходит хладагент. На наружной поверхности трубы имеютс  конденсатосборные винтовые канавки и насажены чередующиес  друг с другом диски из теплопровод щего материала и втулки из капилл рно-пористого материала с пароотвод щими каналами. Диски дел т полость вала на участки. Внутренний диаметр втулок и дисков равен наружному диаметру трубы-теплообменника , наружный-внутреннему диаметру вала, причем диаметр дисков меньше. Бокова  поверхность дисков рифлена , в виде множества радиально расход щихс  углублений, а с внутренней стороны имеютс  перекрывающие канавки трубы выступы, количество и форма которых соответствуют канавкам на трубе. Диски имеют контакт с трубой путем сварки или плотной посадки Дл  герметизации полостч вала применены уплотнительные втулки . Подача хладагента в трубу-теплообменник осуществл етс  по гибкому трубопроводу или от нагнетак цего вентил тора типа наездник, установленного в кожухе . В последнем случае подшипниковые щиты дл  направлени  хладагента в трубу-теплообменник имеют форму усеченного конуса внутрь машины. .This goal is achieved by the fact that the condensation zone is aligned with the evaporation zone in the shaft cavity inside the machine. To do this, a pipe-heat exchanger, made of a thermally conductive material, through which the refrigerant passes under pressure, is introduced into the cavity of the shaft containing a certain amount of heat-transfer fluid. On the outer surface of the pipe there are condensate-shaped helical grooves and alternating disks of heat-conducting material and sleeve of a capillary-porous material with steam exhaust channels are interleaved with each other. The disks divide the shaft cavity into sections. The inner diameter of the sleeves and discs is equal to the outer diameter of the pipe-heat exchanger, the outer-inner diameter of the shaft, and the diameter of the discs is smaller. The side surface of the ribbed disks is in the form of a plurality of radially diverging depressions, and on the inner side there are overlapping grooves of the pipe protrusions, the number and shape of which correspond to the grooves on the pipe. The discs are in contact with the pipe by welding or tight fit. Sealing sleeves are used to seal the shaft shaft. The coolant is supplied to the heat exchanger pipe through a flexible pipe or from a blower of a rider type fan installed in the casing. In the latter case, the bearing shields for directing the refrigerant to the heat exchanger pipe are frustoconical in the shape of a machine. .

На фиг. 1 изображена система охлаждени  закрытого электродвигател  с циркул цией теплоносител  в полост вала, продольный разрез;на фиг.2 - система охлаждени  закрытого электродвигател  с циркул цией теплоно.сител в полости ротора, продольный разрез; на фиг. 3 - труба-теплообменник; на фиг. 4 - диск.FIG. Figure 1 shows a cooling system for a closed electric motor with circulating coolant in the shaft cavity, a longitudinal section; Figure 2 shows a cooling system for a closed electric motor with circulating a heat exchanger in the rotor cavity, a longitudinal section; in fig. 3 - pipe heat exchanger; in fig. 4 - a disk.

Двигатель включает оребренный корпус 1, подшипниковые щиты 2, ротор 3 с пустотелым валом 4, пакет статора 5 с обмоткой 6. В полости вала наход тс  труба-теплообменник 7 с винтовыми канавками 8, втулки 9 с пароотвод щими каналами 10, диски 11 с радиально расход щимис  углублени ми 12 с внутренними выступами 13. В кожухе 14 установлен нагнетающий вентил тор 15 типанаездник. Дл  герметизации в полости вала установлены втулки 16.The engine includes a finned casing 1, bearing shields 2, a rotor 3 with a hollow shaft 4, a package of stator 5 with a winding 6. In the hollow of the shaft there are a pipe-heat exchanger 7 with screw grooves 8, bushings 9 with steam exhaust channels 10, discs 11 with radially diverging recesses 12 with internal protrusions 13. In the casing 14, a pressure fan 15 is installed. To seal in the cavity of the shaft is installed sleeve 16.

в другом варианте двигатель содержит оребренный корпус 17, подшипниковые щиты 18, ротор 19 с полостью, пакет статора 20 с обмоткой 21, трубу 22 из теплопровод щего материала с конденсатосборными винтовыми канавками , с втулками 23 и дисками 24. Подача хладагента осуществл етс  по гибкому трубопроводу 25.In another embodiment, the engine contains a finned housing 17, bearing shields 18, a rotor 19 with a cavity, a stator package 20 with a winding 21, a pipe 22 of heat-conducting material with condensate-collecting screw grooves, with bushings 23 and disks 24. The refrigerant is supplied through a flexible pipe 25

Система охлаждени  (фиг. 1) работает следующим образом.The cooling system (Fig. 1) operates as follows.

По трубе-теплообменнику 7 протекает под напором хладагент. При вращении ротора 3 жидкость-теплоноситель, сосредоточенна  в капилл рно-пористых втулках 9,центробежными силами перемещаетс  в контактирующую с внутренней поверхностью вала область втулок. Под действием теплового потока жидкость-теплоноситель испар етс , образовавшийс  пар по капилл рным и пароотвод щим каналам устремл етс  к наружной поверхности трубы-теплообменника 7, где конденсируетс . По конденсатосборным винтовым канавкам 8 конденсат в зависимости от направлени  вращени  ротора 3 перемещаетс  в каждом участке полости вгита к левым или правым дискам 11, которые своими внутренними выступами 13 перекрывают канавки 8 и преграждают путь конденсатору. Под действием центробежных сил конденсат по радиально расход щимс  углублени м 12 боковой поверхности дисков 11 возвращаетс  в зону испарени , где снова испар етс . Затем цикл повтор етс .The pipe heat exchanger 7 flows under the pressure of the refrigerant. When the rotor 3 rotates, the heat transfer fluid, concentrated in the capillary-porous sleeves 9, is moved by centrifugal forces to the hub area in contact with the inner surface of the shaft. Under the action of heat flow, the heat-transfer fluid evaporates, the vapor formed through the capillary and vapor removal channels rushes to the outer surface of the heat exchanger tube 7, where it condenses. Depending on the direction of rotation of the rotor 3, in the condensate-collecting screw grooves 8, the condensate moves in each section of the cavity of the collar to the left or right discs 11, which, with their internal projections 13, block the grooves 8 and block the path to the condenser. Under the action of centrifugal forces, condensate along the radially diverging depressions 12 of the lateral surface of the disks 11 returns to the evaporation zone, where it evaporates again. Then the cycle is repeated.

В такой системе охлаждени  все участки ротора по длине вала охлаждаютс  более равномерно, потому что объем проход щего под напором по трубе-теплообменнику хладагента посто нный , а циркул ци  в полости вала ох лажденного хладагента из зоны конденсации в зону испарени  в услови х In such a cooling system, all parts of the rotor along the shaft length are cooled more evenly, because the volume of the refrigerant passing through the pipe-heat exchanger is constant, and the circulation in the shaft cavity of the cooled refrigerant from the condensation zone to the evaporation zone

5 тЪпловых перегрузок не нарушаетс , 5 thermal overloads are not broken,

J rrf поскольку полость вала разделена дисками на участки., и движение пара и конденсата осуществл етс  по разным каналам.J rrf since the shaft cavity is divided into sections by the disks, and the steam and condensate move along different channels.

Устройство (фиг. 2) работает аналогично . Отличаетс , тем, что роль --трубы-теплообменника выполн ет вал, а подача хлгццагента осуществл етс  по гибкому трубопроводу, конец которого укреплен на подшипниковом щите.The device (Fig. 2) works similarly. It differs in that the role of pipe-heat exchanger is performed by the shaft, and the supply of coolant agent is carried out through a flexible pipe, the end of which is fixed on the bearing shield.

Таким образом, предлагаема  конструкци  закрытой электрической машины имеет более эффективную систему охлаждени , лишенную указанных недос .татков по сравнению с известной.Thus, the proposed design of a closed electric machine has a more efficient cooling system, devoid of these shortcomings compared to the known.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР tt 531235, кл. Н 02 К 9/20, 1977.1. USSR author's certificate tt 531235, cl. H 02 K 9/20, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР 618821, кл. Н 02 К 9/20, 1978.2. Authors certificate of the USSR 618821, cl. H 02 K 9/20, 1978. ТT : ;sss УSSSR S 5s x c x::; sss USSSR S 5s x c x: -У // / / /-Y // // / / // / / / /// / / / / / 2/ 77/ 2/77 i||||ll)flHii....../iii/||yf|||i |||| ll) flHii ...... / iii / || yf ||| / . у //. at / /9 20 zk 22 гъ/ 9 20 zk 22 g Фиг..FIG .. /Э/ E ,//// / )fO/) fO ))