Электрическая машина для работы в условиях высокой запыленности

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электрических машин для наземного транспорта. Сущность изобретения состоит в следующем. Электрическая машина содержит вентилятор и пылеотделитель, размещенные в зоне подшипниковых щитов, снабженных кольцевыми выступами с радиальными каналами. Согласно изобретению, пылеотделитель выполнен в виде внутреннего кольцевого выступа, в котором дополнительно перпендикулярно осям радиальных каналов выполнена кольцевая проточка для отделения чистого воздуха. При этом кольцевой выступ размещен в зоне вала, который выполнен с центральной полостью, имеющей в стенке радиальные каналы для прохода загрязненного воздуха, а кольцевой выступ, в зоне которого размещен вентилятор, выполнен с наружной стороны второго подшипникового щита. Технический результат, на который направлено изобретение, - использование для охлаждения якоря не только чистого, но и загрязненного воздуха, помимо чистого воздуха, поступающего для охлаждения обмоток и щеточно-коллекторного узла. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электрических машин для наземного транспорта.

Известны электрические машины, первая из которых содержит вентилятор, установленный на валу машины, и фильтры, через них охлаждающий воздух проходит в машину, а вторая содержит вентилятор, установленный за подшипниковым щитом машины, который создает в машине разрежение, вследствие чего воздух поступает в машину, через которую проходит сквозь, а затем вентилятором выталкивается наружу [1].

Недостатки приведенных конструкций

- для первой конструкции:

1) пониженная эксплуатационная надежность фильтров, требующих регулярной чистки и, следовательно, размещения такой электрической машины только в доступном для технического обслуживания месте;

2) обеспечение режима очистки охлаждающего воздуха только при вращении машины;

- для второй конструкции:

1) необходимость подведения чистого от абразивной пыли воздуха, которая опасна для работы щеточно-коллекторного узла и обмоток.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (по общим элементам для очистки входящего в машину воздуха) является электрическая машина для работы в условиях высокой запыленности, содержащая вентилятор-пылеотделитель, рабочее колесо которого установлено на валу машины в зоне подшипникового щита, который с его внутренней стороны снабжен кольцевым выступом, размещенным в зоне рабочего колеса вентилятора, причем в кольцевом выступе выполнены равномерно по всей окружности в радиальном направлении каналы, между которыми размещены сквозные осевые каналы для прохода чистого воздуха [2].

В этой машине при вращении рабочего колеса вентилятора-пылеотделителя воздух через вентиляционные окна подшипникового щита засасывается в вентилятор-пылеотделитель, где разделяется под действием центробежных и кориолисовых сил на загрязненный воздух, выбрасываемый радиально наружу через каналы кольцевого выступа, и чистый, поступающий по осевым каналам для охлаждения машины.

Недостатками данного технического решения являются:

1) отсутствие канала для использования загрязненного воздуха для охлаждения электрической машины, что снижает допустимые удельные электрические нагрузки машины и, следовательно, влияет на ее габариты и массу;

2) обеспечение режима очистки охлаждающего воздуха только при вращении машины.

Технический результат заключается в создании условий для проектирования электрической машины с повышенными удельными электрическими нагрузками для работы в условиях повышенной запыленности за счет конструктивного выполнения в ее узлах устройства для разделения охлаждающего воздуха, вследствие инерционности частиц пыли, на чистый, поступающий для охлаждения обмоток и щеточно-коллекторного узла, и загрязненный, поступающий помимо них по каналу, выполняемому в валу, для охлаждения якоря.

Технический результат достигается тем, что в известной электрической машине, содержащей вентилятор-пылеотделитель, размещенный в зоне подшипникового щита, который с его внутренней стороны снабжен кольцевым выступом, размещенным в зоне рабочего колеса вентилятора, причем в кольцевом выступе выполнены равномерно по всей окружности в радиальном направлении каналы, между которыми размещены сквозные осевые каналы для прохода чистого воздуха, пылеотделитель выполнен в виде указанного кольцевого выступа, в котором дополнительно выполнена перпендикулярно осям радиальных каналов кольцевая проточка для отделения чистого воздуха, длина которой составляет 0,9-0,95 расстояния между внутренней поверхностью одного из двух подшипниковых щитов и торцевой активной частью якоря, на диаметре которого она расположена, причем кольцевой выступ размещен в зоне вала, который выполнен с центральной полостью, имеющей в стенке на наиболее удаленном от торца конце, который выполнен глухим, указанные радиальные каналы для прохода загрязненного воздуха, а рабочее колесо вентилятора размещено в зоне кольцевого выступа второго подшипникового щита, в котором его целесообразно выполнить с наружной стороны, целесообразно также для увеличения поверхности охлаждения в полости вала разместить теплопроводящий стержень с ребрами, диаметр описанной окружности по вершинам которых составляет 0,98-0,99 внутреннего диаметра вала, или часть вала выполнить в виде стержня с ребрами и их вершины разместить в пазах пакета якоря.

На чертеже показано продольное сечение электрической машины. Электрическая машина содержит средство вентиляции 1, якорь 2, подшипниковые щиты 3 и 4.

Охлаждающий воздух под напором вентилятора 1 проходит через радиальные каналы кольцевого выступа подшипникового щита 3, где чистый воздух отделяется в проточку и далее проходит в сквозные осевые каналы над активной частью якоря 2 и выносится к вентилятору 1, а загрязненный, вследствие инерционности частиц пыли, проходит через радиальные каналы в стенке полости вала и под напором вентилятора выносится также к вентилятору 1, которым выталкивается наружу через радиальные каналы кольцевого выступа подшипникового щита 4 (направление движения воздуха обозначено стрелками) [3].

Таким образом, техническим решением достигнут положительный эффект, заключающийся в размещении в конструкции электрической машины устройства для очистки входящего охлаждающего воздуха, содержащего абразивную пыль, и канала для прохода загрязненного воздуха для охлаждения якоря помимо щеточно-коллекторного узла и обмоток, что позволяет при проектировании машины увеличивать удельные электрические нагрузки, применять полый вал для снижения момента инерции якоря и осуществлять безнадзорную эксплуатацию электрической машины.

Предлагаемая конструкция выполнена в электродвигателе постоянного тока типа ЭДМ, проведены испытания образца. Результаты испытаний подтверждают эффективность и целесообразность применения предлагаемой конструкции для массового производства электрических машин.

Источники информации

1. Алексеев А.Е. Конструкция электрических машин. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, стр.41, 50.

2. Авторское свидетельство СССР №413580 А1, Н 02 К 9/26, 5/20, 1974, БИ №4 (прототип).

3. Степанов Г.Ю. Зицер И.М. Инерционные воздухоочистители. М.: Машиностроение, 1986, стр.59.

Формула изобретения

1. Электрическая машина, содержащая вентилятор-пылеотделитель, размещенный в зоне подшипникового щита, который с его внутренней стороны снабжен кольцевым выступом, размещенным в зоне рабочего колеса вентилятора, причем в кольцевом выступе выполнены равномерно по всей окружности в радиальном направлении каналы, между которыми размещены сквозные осевые каналы для прохода чистого воздуха, отличающаяся тем, что пылеотделитель выполнен в виде указанного кольцевого выступа, в котором дополнительно выполнена перпендикулярно осям радиальных каналов кольцевая проточка для отделения чистого воздуха, длина которой составляет 0,9-0,95 расстояния между внутренней поверхностью одного из двух подшипниковых щитов и торцевой активной частью якоря, на диаметре которого она расположена, причем кольцевой выступ размещен в зоне вала, который выполнен с центральной полостью, имеющей в стенке на наиболее удаленном от торца конце, который выполнен глухим, указанные радиальные каналы для прохода загрязненного воздуха, а рабочее колесо вентилятора размещено в зоне кольцевого выступа второго подшипникового щита.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковый щит, в зоне которого размещено рабочее колесо вентилятора, снабжен указанным кольцевым выступом с его наружной стороны.

3. Электрическая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стержень, который по всей длине снабжен, по меньшей мере, парой ребер, при этом расположенных диаметрально, наружный диаметр которых составляет 0,98-0,99 внутреннего диаметра вала.

4. Электрическая машина по п.3, отличающаяся тем, что стержень выполнен из алюминия.

5. Электрическая машина по любому из п.1 или 3, отличающаяся тем, что вал выполнен в виде стержня с ребрами в зоне пакета якоря, внутренней поверхностью которого ограничена полость.

РИСУНКИРисунок 1