Вращающаяся электрическая машина

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в улучшении охлаждения. Вращающаяся электрическая машина (1) с ротором (3) и статором (2) содержит средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора (2) и/или ротора (3) испаряющимся охлаждающим средством (V) и средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства (V) с жидким конденсационным охлаждающим средством (K). 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Данное изобретение касается вращающейся электрической машины с ротором и статором.

Кроме того, данное изобретение касается способа охлаждения вращающейся электрической машины с ротором и статором.

Потери в такого рода вращающихся электрических машинах, например, двигателях и генераторах, в частности, в обтекаемых током обмотках, в шихтованных телах из электротехнической стали и в массивных стальных деталях преобразуются в тепло и нагревают конструктивные элементы машин. Задачей охлаждения машины является отведение возникающих тепловых потоков от потерь в окружающее пространство, чтобы не превышать границы температуры конструктивных элементов. Кроме того, охлаждение и, соответственно, устанавливающиеся рабочие температуры оказывают влияние на КПД машины, эксплуатацию машины, на производственные расходы и, в частности, у машин с возбуждением от постоянных магнитов на стоимость материалов. Далее, выбор способа охлаждения при замкнутом контуре охлаждения определяет размеры охладителя оборотной воды, объемную и гравиметрическую плотность мощности и стоимость всей машины, в частности, этого охладителя оборотной воды.

Постоянное возрастание крутящего момента и, соответственно, плотности мощности больших электрических машин с номинальными мощностями в мегаваттном диапазоне ограничивается в первую очередь мероприятиями, связанными с охлаждением, поскольку объемы источников потерь возрастают в кубе, хотя их теплоотводящая поверхность увеличивается только в квадрате.

Уровень техники предлагает концепции охлаждения отводом явного тепла (без испарения) воздухом, в частности, при давлении окружающей среды и, соответственно, в частных случаях газами, например, гелием или водородом при давлениях выше давления окружающей среды, чтобы использовать более благоприятные по сравнению с воздухом значения теплоемкости и коэффициента теплопередачи при одновременно меньших вентиляционных потерях. Кроме того, вращающиеся электрические машины с возрастающими усилиями в различных вариантах выполнения охлаждаются водой и маслами с отводом явного тепла. Описываемое изобретение направлено в первую очередь на улучшение упомянутых концепций охлаждения отводом явного тепла, при которых конструктивные элементы охлаждаются в непосредственном контакте с воздухом в замкнутом контуре и которые при этом отбираемое воздухом тепло впоследствии отдают в окружающее пространство в теплообменнике воздух-вода или в теплообменнике воздух-воздух, не вызывая значительного повышения сложности системы.

Заметный потенциал повышения объемной плотности мощности машины заложен в уменьшении необходимых для воздушного потока проходных сечений за счет повышения теплоемкости хладагента, с другой стороны, в уменьшении поверхностей теплообменника за счет повышения теплообмена при отдаче тепла во внешнюю охлаждающую среду, например, воду или воздух.

Для достижения указанной выше первой цели - повышения плотности мощности, как и указанной второй цели необходимо, в частности, выполнить следующие два требования более эффективного, инновационного охлаждения:

- значительное повышение теплопередачи от охлаждаемой поверхности конструктивного элемента к охлаждающей среде и, соответственно, уменьшение коэффициента сопротивления теплопередаче конвекцией (Konvektionswiderstand) по сравнению с воздухом, и

- значительное повышение теплоемкости этой охлаждающей среды по сравнению с воздухом.

В патенте US 3,648,085 описаны способ и устройство для охлаждения выделяющих тепло электрических обмоток динамоэлектрической машины, причем она непосредственно опрыскивается распыленным хладагентом, так что осаждается пленка из жидкого хладагента, которая при стекании отводит отбираемое тепло.

В патенте US 2,604,500 описана система охлаждения для электрических двигателей и генераторов с использованием охлаждения распыляемой струей, причем испаряемый хладагент с помощью теплообменника конденсируется в помещении. Вакуумный насос регулирует давление в камере.

В авторском свидетельстве SU 551 763 A1 описана полностью капсулированная машина, которая охлаждается с помощью испарительного охлаждения. Испаряемый хладагент конденсируется на внутренней поверхности корпуса машины.

В основу изобретения положена задача, предложить вращающуюся электрическую машину, которая просто и эффективно охлаждается при давлении, близком к давлению окружающей среды.

Эта задача согласно изобретению решается посредством вращающейся электрической машины с ротором, статором и окружающим ротор и статор замкнутым корпусом машины, причем эта вращающаяся электрическая машина имеет средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора и/или ротора испаряющимся охлаждающим средством (Verdampfungskühlmittel), и причем эта вращающаяся электрическая машина имеет средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства с жидким конденсационным охлаждающим средством (Kondensationskühlmittel) в пространстве для смешанной конденсации (Mischkondensationsraum), причем это пространство для смешанной конденсации внутри корпуса машины примыкает к статору.

Кроме того, задача согласно изобретению решается посредством способа охлаждения вращающейся электрической машины с ротором, статором и окружающим ротор и статор замкнутым корпусом машины, при котором по меньшей мере часть статора и/или ротора охлаждается испаряющимся охлаждающим средством за счет испарительного охлаждения, и причем испаряемое испаряющееся охлаждающее средство с помощью жидкого конденсационного охлаждающего средства путем смешанной конденсации в пространстве для смешанной конденсации снова переводится в жидкое агрегатное состояние, причем указанное пространство для смешанной конденсации внутри корпуса машины примыкает к статору.

Преимущества и предпочтительные варианты выполнения, которые будут приведены ниже в отношении вращающейся электрической машины, могут быть по смыслу отнесены и к способу охлаждения.

Данное изобретение основано на идее замены воздуха как неэффективного теплоносителя в электрических машинах с замкнутым контуром внутреннего воздуха, чтобы добиться более высоких значений коэффициента теплопередачи и, тем самым, меньшего нагрева хладагента и меньших объемных потоков хладагента. Такой альтернативный способ охлаждения основан на распылении и испарении, т.е. на фазовом переходе испаряющегося охлаждающего средства и на последующей конденсации пара испарившегося охлаждающего средства с помощью конденсационного охлаждающего средства путем смешанной конденсации в пространственной близости от источников тепла. Смешанная конденсация происходит в присутствии неконденсируемых газов, в частности, окружающего воздуха при непосредственном контакте с конденсационным охлаждающим средством при температуре ниже температуры точки росы хладагента, т.е. при достаточно глубоком охлаждении вблизи давления окружающей среды. За счет смешанной конденсации предотвращается замедляющее действие находящихся в машине инертных газов на конденсацию хладагента. В качестве хладагента благодаря их благоприятным диэлектрическим свойствам используются, например, масла, в частности, низковязкие кремнийорганические масла, такие как силиконовая смазка Baysilone или трансформаторные масла Midel.

В частности, благодаря распылению хладагента в пространстве для смешанной конденсации предотвращается замедляющее действие находящихся в машине инертных газов на конденсацию хладагента, за счет чего при незначительной сложности обеспечивается эффективное охлаждение.

За счет такого испарительного охлаждения достигаются более высокие значения коэффициента теплопередачи, в частности, по сравнению с охлаждением чистым отводом явного тепла. Благодаря смешанной конденсации становится возможной конденсация в присутствии инертных газов, в частности, воздуха при давлении, близком к давлению окружающей среды, причем замедляющее действие инертных газов предотвращается за счет перемешивания.

В одном предпочтительном варианте выполнения средства для испарительного охлаждения содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности, распыляющее устройство. Благодаря применению распыляющего устройства, в частности, сопла достигается оптимальное смачивание охлаждаемых конструктивных элементов и, соответственно, локально сильно сконцентрированных источников тепла при сравнительно низкой сложности.

В следующем предпочтительном варианте выполнения средства для смешанной конденсации содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности, распыляющее устройство. Благодаря применению распыляющего устройства, в частности, сопла, например, в пространстве для смешанной конденсации, за счет распыления хладагента в распоряжении оказывается большая поверхность для теплопередачи, а распыляемый хладагент обеспечивает хорошее перемешивание.

Особенно благоприятно то, что эти средства для смешанной конденсации по меньшей мере частично расположены в пространстве для смешанной конденсации. Пространство для смешанной конденсации ограничено, в частности, нагретыми за счет тепла потерь активными конструктивными элементами электрической машины, так что никакая охлаждающая жидкость не попадет неконтролируемо в это пространство для смешанной конденсации, и лишь газообразный поток хладагента втекает в пространство для смешанной конденсации, так что испарительное охлаждение и смешанная конденсация протекают, по существу, пространственно разделенными друг от друга.

В одном предпочтительном варианте выполнения в пространстве для смешанной конденсации размещен теплообменник. В частности, этот теплообменник выполнен как рекуператор, массовые потоки которого пространственно разделены теплопроводящей стенкой, и возможна теплопередача без непосредственного контакта хладагента и оборотной среды. В дополнение к смешанной конденсации имеет место обычная пленочная конденсация с помощью теплообменника в пространстве для смешанной конденсации.

Предпочтительно этот теплообменник выполнен как кожухотрубный теплообменник или как пластинчатый теплообменник. Кожухотрубный теплообменник имеет множество, в частности, параллельных труб, по которым протекает охлаждающая среда. Пластинчатый теплообменник имеет множество, в частности, параллельных пластин, по которым течет охлаждающая среда. Кожухотрубный теплообменник и пластинчатый теплообменник имеют большую поверхность теплопередачи, например, с ребрами и/или пластинками, и поэтому выполнены очень компактными, вследствие чего они оптимально дополняют смешанную конденсацию.

В следующем предпочтительном варианте выполнения в пространстве для смешанной конденсации размещен наполнительный элемент (Füllkörper). В частности, этот наполнительный элемент выполнен как структурированная набивка, которая сформирована, например, из тонких волнистых и перфорированных металлических пластин или, соответственно, из проволочных сеток, благодаря чему обеспечивается оптимальный обмен между жидкой фазой конденсационного охлаждающего средства и газообразной фазой испаряющегося охлаждающего средства при минимальном сопротивлении давления (Druckwiderstand). Указанный наполнительный элемент увеличивает время пребывания конденсационного охлаждающего средства в конденсационном пространстве, и за счет этого увеличивает количество пара хладагента, которое конденсируется при смешанной конденсации.

В еще одном варианте выполнения указанный теплообменник размещен в наполнительном элементе. Благодаря такого рода конструкции обеспечивается очень компактная комбинация из смешанной конденсации и пленочной конденсации, т.е. смесь адиабатического и изотермического отведения тепла. Далее, область испарительного охлаждения и пространство для смешанной конденсации выполнены компактно и благоприятным для теплопередачи образом отграничены друг от друга.

В одном предпочтительном варианте выполнения пространство для смешанной конденсации имеет отделитель, который размещен на обращенной к статору стороне пространства для смешанной конденсации. В частности, этот отделитель выполнен в форме прорезных перегородок, отбойников или, альтернативно, как наполнительный элемент. Посредством отделителя пространство для смешанной конденсации отграничивается от охлаждаемых конструктивных элементов вращающейся электрической машины, так что никакая вводимая с испарительной стороны охлаждающая жидкость не попадет неконтролируемо в пространство для смешанной конденсации, и только газообразный поток хладагента втекает в пространство для смешанной конденсации. Далее, отделитель отводит конденсирующуюся охлаждающую жидкость в жидкостный ресивер (Sammler).

Предпочтительно распыляющее устройство имеет по меньшей мере одно сопло со сплошным конусом распыления. Посредством сопла со сплошным конусом распыления большая поверхность орошается очень равномерно и однородно.

В дальнейшем данное изобретение описывается и разъясняется более подробно на примерах выполнения, представленных на прилагаемых чертежах.

На чертежах показано следующее.

Фиг. 1 продольное сечение вращающейся электрической машины с первым вариантом выполнения концепции охлаждения,

Фиг. 2 продольное сечение вращающейся электрической машины с вторым вариантом выполнения концепции охлаждения,

Фиг. 3 продольное сечение вращающейся электрической машины с третьим вариантом выполнения концепции охлаждения, и

Фиг. 4 продольное сечение вращающейся электрической машины с четвертым вариантом выполнения концепции охлаждения.

Одинаковые ссылочные позиции на различных чертежах имеют одинаковое значение.

На Фиг. 1 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с первым вариантом выполнения концепции испарительного охлаждения с смешанной конденсацией. Вращающаяся электрическая машина 1 имеет статор 2 и ротор 3, причем ротор 3 имеет вал 4 и может вращаться вокруг оси 5 вращения. Статор имеет лобовые части 6 обмоток. Между статором 2 и ротором 3 имеется зазор 7, выполненный, в частности, как воздушный зазор. Вращающаяся электрическая машина 1 встроена в замкнутый корпус 8 машины.

Концепция охлаждения статора 2 и ротора 3 вращающейся электрической машины 1 предусматривает распыление и испарение испаряющегося охлаждающего средства V, а затем смешанную конденсацию испаряемого испаряющегося охлаждающего средства V с помощью конденсационного охлаждающего средства K, причем, в частности, указанное испаряющееся охлаждающее средство V и конденсационное охлаждающее средство K идентичны. В качестве хладагента применяются, например, масла, в частности, низковязкие кремнийорганические масла, например, Baysilone или трансформаторные масла Midel благодаря их благоприятным диэлектрическим свойствам.

Вращающаяся электрическая машина 1 для реализации этой концепции охлаждения с достаточной динамикой содержит бак 9 хладагента для циркуляции жидкого хладагента, а для создания давления - насос 10 для хладагента, и теплообменник 11, выполненный как теплообменник с водяным охлаждением или как теплообменник с воздушным охлаждением. Теплообменник 11 размещен внутри или снаружи вращающейся электрической машины 1. Далее, вращающаяся электрическая машина 1 содержит распыляющие устройства 13, называемые также разбрызгивающими устройствами, для распыления холодного жидкого хладагента и жидкостный ресивер 12 для улавливания нагретого сконденсированного хладагента.

Теплый жидкий хладагент, получаемый, например, из жидкостного ресивера 12, из бака 9 хладагента с помощью насоса 10 для хладагента транспортируется через теплообменник 11, в котором полученное от электрической машины тепло потерь отдается во внешний жидкостной контур, не показанный на Фиг. 1, и за счет этого теплый хладагент охлаждается. Охлажденный хладагент распределяется в первую ветвь 14 хладагента в качестве испаряющегося охлаждающего средства V для испарительного охлаждения и во вторую ветвь 15 хладагента в качестве конденсационного охлаждающего средства K для смешанной конденсации.

С помощью распыляющих устройств 13 для испарительного охлаждения орошаются испаряющимся охлаждающим средством V, в частности, пакет 16 активной стали статора и лобовые части 6 обмоток статора 2, а также ротор 3. Глубоко охлажденная охлаждающая жидкость, в частности, через радиальные каналы охлаждения 16a (Kühlschlitze) в статоре 2 или другие каналы для масляного тумана распыляется на ротор 3. В контакте с нагретыми за счет тепла потерь активными конструктивными элементами электрической машины 1, в частности, с ротором 3 и статором 2 с лобовыми частями 6 обмоток, испаряющееся охлаждающее средство V сначала явно нагревается, т.е. снимается глубокое охлаждение перед тем, как будет достигнута зависящая от давления температура насыщения, и указанное испаряющееся охлаждающее средство V испаряется при соответствующей избыточной температуре конструктивных элементов, например, при 10 K. На поверхности активных конструктивных элементов в соответствии с этим происходит пленочное охлаждение в комбинации с пузырчатым кипением, вследствие чего достигаются соответственно высокие значения коэффициента теплопередачи, например, в сто раз выше, чем достигаемые посредством принудительной конвекции воздуха. Кроме того, за счет распыления хладагента возрастает конвекция в пленке хладагента на охлаждаемых конструктивных элементах благодаря перемешиванию хладагента указанной пленки хладагента с распыляемым хладагентом.

При распылении испаряющегося охлаждающего средства V за счет механического выполнения разбрызгивающих устройств 13 с подходящими соплами имеет место оптимальное смачивание активных конструктивных элементов хладагентом, в частности, обеспечивается оптимальный контакт с вырабатываемым посредством разбрызгивающих устройств 13 масляным туманом, а также высокая конвекция в смачивающей пленке хладагента. За счет фазового перехода из жидкого агрегатного состояния в газообразное, т.е. за счет испарения указанного испаряющегося охлаждающего средства V, из-за скачка плотности происходит скачкообразное увеличение объема потока распыляемого хладагента.

Теперь газообразный поток указанного испаряющегося охлаждающего средства V расширяется вследствие перепадов давления от орошенных конструктивных элементов, в частности, от пакета 16 активной стали статора, лобовых частей 6 обмоток и от ротора 3 в направлении аксиальных концов вращающейся электрической машины 1 в пространство 17 для смешанной конденсации. Поток хладагента через прорезные перегородки, которые, чтобы не загромождать чертеж, на Фиг. 1 не представлены, может также отклоняться в радиальном направлении. Испаряющееся охлаждающее средство V через подходящую направляющую, в частности, как показано на Фиг. 1, через зазор 7 направляется к пространству 17 для смешанной конденсации. В пространстве 17 для смешанной конденсации парциальное давление хладагента, в частности, масла в воздухе вследствие небольшой температуры масла меньше по сравнению с паровым пространством. Во вращающейся электрической машине 1 могут быть размещены одно или несколько пространств 17 для смешанной конденсации. Два пространства 17 для смешанной конденсации по Фиг. 1 размещены между аксиальными концами ротора 3 и торцевыми сторонами корпуса 8 машины. Альтернативно, пространство 17 для смешанной конденсации может быть размещено радиально над статором 2 вращающейся электрической машины 1. Положение и количество конденсационных пространств 17 зависит от конструкции вращающейся электрической машины 1.

В пространстве 17 для смешанной конденсации посредством распыляющих устройств 13 жидкое, глубоко охлажденное конденсационное охлаждающее средство K тонко распределяется и, тем самым, орошает большую поверхность для теплопередачи. Перетекающий пар испаряющегося охлаждающего средства V в непосредственном контакте с распыляемым конденсационным охлаждающим средством K конденсируется при температуре ниже температуры точки росы охлаждающей среды. Такого рода смешанная конденсация происходит без физического пространственного разделения подлежащего охлаждению испаряющегося охлаждающего средства V и нагревающегося при этом конденсационного охлаждающего средства K, путем перемешивания. Теплообменник здесь не требуется, вследствие чего, в частности, исключено загрязнение поверхностей теплообменника при смешанной конденсации.

Каждое из пространств 17 для смешанной конденсации имеет отделитель 18, который на Фиг. 1 выполнен в форме отбойника. Эти отбойники опционально комбинируются с проволочной сеткой, которая отделяет ту часть вращающейся электрической машины 1, в которой испаряется указанное испаряющееся охлаждающее средство V, от пространства 17 для смешанной конденсации, так что только газообразный поток испаряющегося охлаждающего средства V течет в пространство 17 для смешанной конденсации. Альтернативно, отделитель 18 выполнен из прорезных перегородок, опционально с расположенным ниже по потоку наполнительным элементом. Этот отделитель 18, кроме того, определяет направление газообразного потока испаряющегося охлаждающего средства V к распыляемому потоку конденсационного охлаждающего средства K.

Не испарившееся при испарительном охлаждении испаряющееся охлаждающее средство V и сжижившийся во время смешанной конденсации хладагент собираются в жидкостном ресивере 12 и посредством насоса 10 для хладагента через бак 9 хладагента снова подаются к теплообменнику 11, и тем самым замыкается контур хладагента из испарительного охлаждения и смешанной конденсации. Опционально перед баком 9 хладагента предусмотрен фильтр-осушитель, не представленный на Фиг. 1, чтобы отфильтровывать загрязнения и влагу из жидкого хладагента, в частности, масла. Для откачивания части воздуха из корпуса 8 машины, в частности, при пусковых процессах или для снижения давления в системе и, тем самым, температуры испарения, опционально предусмотрен вакуумный насос 19. Путем откачивания воздуха посредством вакуумного насоса 19 давление в системе может активно регулироваться, и из установки могут откачиваться инертные газы, проникающие в электрическую машину при работе или в нерабочем состоянии и замедляющие конденсацию. Благодаря этому предотвращается слишком сильное снижение парциального давления конденсирующегося пара хладагента из-за присутствия инертных газов, здесь воздуха, из-за чего температура конденсации должна была бы понижаться дополнительно, чтобы добиться постоянного отвода тепла.

На Фиг. 2 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с вторым вариантом выполнения концепции испарительного охлаждения с смешанной конденсацией. Пространство 17 для смешанной конденсации имеет наполнительный элемент 20, который выполнен как структурированная набивка, и время пребывания конденсационного охлаждающего средства K в конденсационном пространстве увеличивается, чтобы продлить время контакта пара хладагента с глубоко охлажденным хладагентом и, тем самым, сконденсировать больше пара хладагента. Структурированная набивка сформирована предпочтительно из тонких, волнистых и перфорированных металлических пластин или, соответственно, проволочных сеток, за счет чего обеспечивается оптимальный обмен между жидкой фазой конденсационного охлаждающего средства K и газообразной фазой испаряющегося охлаждающего средства V при минимальном сопротивлении давления. Для того, чтобы удерживать аксиальную длину вращающейся электрической машины 1 небольшой, наполнительный элемент 20 размещен сбоку над активными частями. Наполнительный элемент 20, как показано на Фиг. 2, может размещаться с одной стороны или с обеих сторон в пространстве 17 для смешанной конденсации. Альтернативно, наполнительный элемент 20 размещен в пространстве 17 для смешанной конденсации радиально над статором 2 вращающейся электрической машины 1. Далее, в пространстве 17 для смешанной конденсации могут быть размещены несколько наполнительных элементов 20. Распылительные устройства 13 размещены, в частности, вокруг наполнительного элемента 20 и опрыскивают его с нескольких сторон, чтобы этот наполнительный элемент достаточно орошался. Другой вариант выполнения вращающейся электрической машины 1 соответствует варианту выполнения по Фиг. 1.

На Фиг. 3 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с третьим вариантом выполнения концепции охлаждения. Пространство 17 для смешанной конденсации имеет теплообменник 21, который выполнен как кожухотрубный теплообменник, называемый также рекуператором, по установленным со смещением трубам которого течет охлаждающая вода. В дополнение к смешанной конденсации в пространстве 17 для смешанной конденсации имеет место обычная пленочная конденсация на теплообменнике 21. Теплообменник альтернативно выполнен как пластинчатый теплообменник и опционально имеет структуры, увеличивающие поверхность теплопередачи, в частности, ребра и/или пластинки.

Теплообменник 21, как показано на Фиг. 3, размещен в пространстве 17 для смешанной конденсации с одной стороны или с обеих сторон. Альтернативно, теплообменник 21 размещен в пространстве 17 для смешанной конденсации радиально над статором 2 вращающейся электрической машины 1. Далее, в пространстве 17 для смешанной конденсации могут быть размещены несколько теплообменников 21. Распыляющие устройства 13 размещены вокруг теплообменника 21 и опрыскивают его с нескольких сторон. Скопление замедляющих теплопередачу инертных газов предотвращается благодаря опрыскиванию теплообменника 21. Другой вариант выполнения вращающейся электрической машины 1 соответствует варианту выполнения по Фиг. 1.

На Фиг. 4 показано продольное сечение вращающейся электрической машины 1 с четвертым вариантом выполнения концепции охлаждения. Пространство 17 для смешанной конденсации имеет наполнительный элемент 20, который, как показано на Фиг. 2, выполнен как структурированная набивка, и через который проходят трубы теплообменника 21, выполненного как кожухотрубный теплообменник. Распыляющие устройства 13 размещены вокруг скомбинированного с теплообменником 21 наполнительного элемента 20 и орошают его с нескольких сторон. За счет этой структурированной набивки время пребывания глубоко охлажденного конденсационного охлаждающего средства K в конденсационном пространстве возрастает, чтобы сконденсировать больше пара хладагента при смешанной конденсации. За счет теплообменника 21 в дополнение к смешанной конденсации имеет место обычная пленочная конденсация в пространстве 17 для смешанной конденсации. Другой вариант выполнения вращающейся электрической машины 1 соответствует варианту выполнения по Фиг. 1.

Резюмируя, можно сказать, что данное изобретение касается вращающейся электрической машины 1 с ротором 3 и статором 2. Для простого и эффективного охлаждения вращающейся электрической машины 1 при давлении, близком к давлению окружающей среды, предлагается, чтобы вращающаяся электрическая машина 1 содержала средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора 2 и/или ротора 3 испаряющимся охлаждающим средством V и средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства V с жидким конденсационным охлаждающим средством K.

1. Вращающаяся электрическая машина (1) с ротором (3), статором (2) и замкнутым корпусом (8) машины, окружающим ротор (3) и статор (2),

причем вращающаяся электрическая машина (1) имеет средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора (2) и/или ротора (3) испаряющимся охлаждающим средством (V), и

причем вращающаяся электрическая машина (1) имеет средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства (V) с жидким конденсационным охлаждающим средством (K) в пространстве (17) для смешанной конденсации,

причем пространство (17) для смешанной конденсации внутри корпуса (8) машины примыкает к статору (2).

2. Вращающаяся электрическая машина (1) по п. 1, причем средства для испарительного охлаждения содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющее устройство (13).

3. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 1 или 2, причем средства для смешанной конденсации содержат по меньшей мере одно устройство для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющее устройство (13).

4. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из предыдущих пунктов, причем средства для смешанной конденсации по меньшей мере частично размещены в пространстве (17) для смешанной конденсации.

5. Вращающаяся электрическая машина (1) по п. 4, причем в пространстве (17) для смешанной конденсации размещен теплообменник (21).

6. Вращающаяся электрическая машина (1) по п. 5, причем теплообменник (21) выполнен как кожухотрубный теплообменник и/или пластинчатый теплообменник.

7. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 4-6, причем в пространстве (17) для смешанной конденсации размещен наполнительный элемент (20).

8. Вращающаяся электрическая машина (1) по пп. 5 и 7, причем теплообменник (21) размещен в наполнительном элементе (20).

9. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 4-8, причем пространство (17) для смешанной конденсации имеет отделитель (18), который размещен на обращенной к статору (2) стороне пространства (17) для смешанной конденсации.

10. Вращающаяся электрическая машина (1) по любому из пп. 2-9, причем распыляющее устройство (13) имеет по меньшей мере одно сопло со сплошным конусом распыления.

11. Способ охлаждения вращающейся электрической машины (1), содержащей ротор (3), статор (2) и замкнутый корпус (8) машины, окружающий ротор (3) и статор (2),

причем по меньшей мере часть статора (2) и/или ротора (3) охлаждается испаряющимся охлаждающим средством (V) путем испарительного охлаждения, и

причем испаряемое испаряющееся охлаждающее средство (V) с помощью жидкого конденсационного охлаждающего средства (K) путем смешанной конденсации в пространстве (17) для смешанной конденсации снова переводится в жидкое агрегатное состояние,

причем пространство (17) для смешанной конденсации внутри корпуса (8) машины примыкает к статору (2).

12. Способ по п. 11, в котором испаряющееся охлаждающее средство (V) посредством устройства для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющего устройства (13), разбрызгивается на по меньшей мере часть статора (2) и/или ротора (3).

13. Способ по любому из пп. 11 или 12, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) посредством устройства для выработки тумана из хладагента, в частности распыляющего устройства (13), по меньшей мере частично распыляется в пространство (17) для смешанной конденсации.

14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) по меньшей мере частично разбрызгивается на теплообменник (21).

15. Способ по любому из пп. 11-14, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) по меньшей мере частично разбрызгивается на кожухотрубный теплообменник и/или на пластинчатый теплообменник.

16. Способ по любому из пп. 11-15, в котором конденсационное охлаждающее средство (K) по меньшей мере частично разбрызгивается на наполнительный элемент (20).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полому валу электрической машины. Технический результат – улучшение охлаждения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для охлаждения. Техническим результатом является уменьшение непреднамеренного выхода протекающей в охлаждающей рубашке текучей среды при различных рабочих состояниях.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных генераторах ветровых установок. Техническим результатом является уменьшение излучения звука.

Изобретение относится к электрической машине. Техническим результатом является улучшение охлаждения электрической машины.

Изобретение относится к электротехнике, к электромашиностроению и может быть использовано для охлаждения электрогенераторов и электродвигателей. Технический результат состоит в повышении эффективности и равномерности охлаждения за счет использования эффекта газодинамической температурной стратификации.

Изобретение касается устройства для охлаждения сверхпроводящих машин, включающего в себя закрытую термосифонную систему, которая может наполняться жидким охлаждающим средством и которая снабжена испарителем для испарения жидкого охлаждающего средства.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности, к охлаждению электрических машин. Статор электрической машины содержит корпус, рубашку с каналами для проточного хладагента, магнитопровод с рабочей обмоткой, охлаждение лобовых частей которой осуществляется посредством расположенных между слоями либо над слоями лобовых частей обмотки теплоотводящих элементов в виде цилиндров с ребрами на наружной поверхности, отходящими в радиальном направлении и контактирующими с рубашкой.

Изобретение относится к короткозамкнутому ротору для асинхронной машины, а также к способу изготовления такого короткозамкнутого ротора. Технический результат заключается в улучшении отвода тепла от короткозамкнутого ротора асинхронной машины.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении габаритов и упрощении обслуживания.

Изобретение относится к электротехнике, к динамоэлектрическим машинам с системой охлаждения. Технический результат состоит в улучшении отвода тепла без усложнения конструкции.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении КПД электрической машины.

Изобретение касается электрической машины (1, 51), в частности асинхронной машины, и её системы охлаждения. Технический результат - повышение эффективности охлаждения машины.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения бесконтактных синхронных генераторов индукторного типа, работающих, преимущественно, на выпрямительную нагрузку и применяемых, например, в генераторных установках автотракторной техники.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям электродвигателей с большим отношением длины к диаметру, используемых для привода в погружных скважинных насосных агрегатах.

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 машиностроения и может быть использовано в машинах и механизмах с жидкостным охлаждением, имеющих расширительное устройство для создания избыточного давления.

Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроения и может быть использовано в высоковольтных электрических машинах, в частности в турбогенераторах с номинальным напряжением 110 кВ и выше.

Изобретение относится к области тяжелого электромашиностроения. .

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к турбогенераторам с водяным охлаждением обмоток ротора, в котором подача и слив воды осуществляется помимо вала, а гидравлический напор в ветвях обмоток создается разностью центробежных сил между выходом и входом параллельных цепей.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения машины с внутренним якорем, простота конструкции и эффективное уплотнение внутренней полости ротора.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в улучшении охлаждения. Вращающаяся электрическая машина с ротором и статором содержит средства для испарительного охлаждения по меньшей мере части статора иили ротора испаряющимся охлаждающим средством и средства для смешанной конденсации испаряемого испаряющегося охлаждающего средства с жидким конденсационным охлаждающим средством. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх