Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности, минимизация тепловыделений обмотки статора и, как следствие, повышение КПД электрической машины. Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения содержит магнитопровод с уложенными в нем обмоткой с проводниками и силиконовыми трубками. Обмотка статора расположена внутри силиконовых трубок с возможностью омывания хладагентом поверхности проводников. Силиконовые трубки выполняют также функции пазовой изоляции. В области лобовых частей обмотки силиконовые трубки присоединены к тройникам с возможностью прохождения хладагента через отверстия. Один из тройников имеет отверстие, через которое герметично выведены проводники обмотки. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах охлаждения электрических машин.

Известна рубашка охлаждения электрической машины [патент РФ №169095 U1, кл. H02K 9/16, 03.03.2017], выполненная в виде спирального трубчатого элемента с патрубками входа и выхода охлаждающей жидкости и предназначенная для установки между статором и корпусом электромашины, причем спиральный трубчатый элемент выполнен в виде двух спиральных ветвей, одна из которых включает входной патрубок с одного торца и витки, выполненные так, что между ними размещены витки второй ветви с выходным патрубком с того же, что и входной патрубок, торца, при этом обе ветви гидравлически соединены между собой с противоположного патрубкам торца.

Недостатками аналога являются невысокая интенсивность теплоотвода, а также существенные перепады температуры от внешней поверхности статора к внутренней, обусловленные расположением рубашки охлаждения на внешней поверхности магнитопровода.

Известен статор электрической машины с жидкостным охлаждением магнитопровода [патент РФ №2284627 С2, кл. H02K 9/19, 27.09.2006], содержащий магнитопровод в виде тороида прямоугольного сечения из ферромагнитного материала с установленной на нем обмоткой, кольцеобразные нажимные элементы корпуса с обеих торцевых сторон магнитопровода, устройство, соединяющее нажимные элементы, и кольцевую охлаждающую камеру, охватывающую статор с внешней стороны и заполненную охлаждающей жидкостью с ее охлаждением во внешнем теплообменнике, при этом магнитопровод выполнен монолитным, нажимные элементы корпуса герметически соединены с магнитопроводом и снабжены цилиндрической оболочкой с внутренним диаметром больше наружного диаметра магнитопровода, герметически соединенной с указанными нажимными элементами по их периметру, образуя охлаждающую камеру тороидальной формы прямоугольного сечения.

Недостатками аналога являются невысокая интенсивность теплоотвода, а также существенные перепады температуры от внешней поверхности статора к внутренней, обусловленные протеканием хладагента по внешней поверхности магнитопровода.

Известен электродвигатель с внешним ротором и системой охлаждения статора [патент РФ №2697511 С1, кл. H02K 1/20, H02K 5/20, H02K 9/19, 15.08.2019], включающий вал, установленный в подшипниковой опоре, концентрично которому установлен магнитопровод статора с рабочей обмоткой и ее лобовыми вылетами, причем вал выполнен статическим, электродвигатель снабжен полым цилиндром, внутри которого установлен магнитопровод статора, причем цилиндр содержит крышки, герметично соединенные с валом и соответствующими торцами цилиндра, и две внутренние перегородки, образующие полости, статический вал содержит каналы для подвода и отвода хладагента, каждый из которых сообщен с полостью цилиндра, расположенной со стороны подшипниковой опоры, а полость, расположенная со стороны свободного конца вала, снабжена штуцерами для подвода и отвода хладагента.

Недостатком аналога является необходимость герметизации статора от ротора при помощи полого цилиндра, что приводит к увеличению воздушного зазора между статором и ротором и, как следствие, увеличению размеров индуктора.

Известна электрическая машина с жидкостным охлаждением статора [патент РФ №2687560 С1, кл. H02K 1/20, H02K 9/19, 15.05.2019], содержащая сердечник статора с обмоткой, набранный из листов электротехнической стали, в спинке которого выполнены герметизированные каналы, соединенные между собой последовательно и/или параллельно с помощью коллекторов, приспособленных для подвода и отвода жидкости, охлаждаемой во внешнем теплообменнике, подшипниковые щиты и ротор с валом, в которой герметизация каналов выполнена путем заполнения зазоров между листами электротехнической стали герметизирующим компаундом или клеем и/или путем размещения в этих каналах трубок из электроизоляционного материала, и/или из магнитопроводящего материала, и/или из металла с изоляцией этих трубок от листов электротехнической стали и/или по меньшей мере от одного коллектора; и/или трубок, размещенных с заполнением зазоров между этими трубками и листами электротехнической стали теплопроводящим компаундом или клеем; и/или трубок, установленных в каналы сердечника статора с использованием развальцовки, или запрессовки, или гидроопрессовки, или пневмоопрессовки, или вплавления в поверхность этих каналов.

Недостатком аналога является то, что обмотка статора охлаждается косвенно через магнитопровод, что негативно сказывается на максимально допустимых плотностях тока и линейных токовых нагрузках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является охлаждаемый статор электрической машины [патент РФ №169 096 U1, H02K 1/20, 03.03.2017], содержащий размещенные в пазах магнитопровода статора фазные обмотки с образованием между смежными обмотками и магнитопроводом полостей треугольного сечения, в которых размещен трубчатый теплообменник с образованием контакта с поверхностями обмоток и магнитопровода, образующими указанное треугольное сечение, при этом трубчатый теплообменник выполнен из теплопроводящего силикона так, что 4T/π≥D≥T, где D - внешний диаметр трубчатого теплообменника; Т - длина профиля указанного треугольного сечения по магнитопроводу.

Главными недостатками ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные низкой интенсивностью охлаждения обмотки статора и малой площадью контакта меди и хладагента.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности, благодаря увеличению интенсивности охлаждения обмотки статора за счет увеличения площади контакта хладагента с медью.

Технический результат - повышение надежности, энергоэффективности, минимизация тепловыделений обмотки статора и, как следствие, повышение КПД электрической машины.

Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения, содержащий магнитопровод с уложенными в нем обмоткой с проводниками и силиконовыми трубками, в котором, согласно изобретению, обмотка статора расположена внутри силиконовых трубок с возможностью омывания хладагентом поверхности проводников, при этом силиконовые трубки выполняют также функции пазовой изоляции, а в области лобовых частей обмотки силиконовые трубки присоединены к тройникам, изготовленным из немагнитного материала, с возможностью прохождения хладагента через отверстия, при этом один из тройников имеет отверстие, через которое герметично выведены проводники обмотки.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана модель статора с установленной на одной из катушек предлагаемой системой охлаждения. На фиг. 2 показан продольный разрез паза статора с трубчатой системой охлаждения.

Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения (фиг. 1 и фиг. 2) содержит магнитопровод 1, набранный из листов электротехнической стали, в пазы которого, вместо пазовой изоляции, уложены силиконовые трубки 2. Внутрь силиконовых трубок 2 уложена обмотка статора 3, а в области лобовых частей обмотки трубка с каждого конца надета на тройники 4 и 5. Оба тройника имеют отверстия 6 и 7 для подачи хладагента. Помимо этого, тройник 5 имеет отверстия 8 для герметичного вывода проводников обмотки 9.

Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения работает следующим образом: при протекании тока по обмотке статора 3 в ней образуются потери, выделяющиеся в виде тепловой энергии. При прохождении переменного магнитного потока через магнитопровод 1 в нем также образуются потери, которые обуславливаются появлением вихревых токов и перемагничиванием стали. Для отведения тепла от статора через обмотку статора 3 пропускается жидкий хладагент. Хладагент подается через отверстие 7, проходит через тройник 5, изготовленный из немагнитного материала и имеющий отверстия 8 для герметичного вывода проводников обмотки 9, трубки 2, тройник 4 и выходит через отверстие 6. При этом на всем пути он проходит между проводниками обмотки статора 3, охлаждая их. Магнитопровод 1 напрямую с хладагентом не контактирует, поэтому такое охлаждение подходит только для машин с низким уровнем тепловыделений в магнитопроводе 1.

Итак, заявленное изобретение позволяет расширить функциональные возможности и повысить надежность статора, благодаря повышению интенсивности охлаждения обмотки статора за счет увеличения площади контакта хладагента с медью, которое обуславливается переносом проводников обмотки статора непосредственно внутрь канала охлаждения. Таким образом достигается повышение энергоэффективности и минимизация тепловыделений обмотки статора.

Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения, содержащий магнитопровод с уложенными в нем обмоткой с проводниками и силиконовыми трубками, отличающийся тем, что обмотка статора расположена внутри силиконовых трубок с возможностью омывания хладагентом поверхности проводников, при этом силиконовые трубки выполняют также функции пазовой изоляции, а в области лобовых частей обмотки силиконовые трубки присоединены к тройникам, изготовленным из немагнитного материала, с возможностью прохождения хладагента через отверстия, при этом один из тройников имеет отверстие, через которое герметично выведены проводники обмотки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключатся в расширении функциональных возможностей и повышении надежности.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при изготовлении электродвигателей и генераторов. Технический результат - повышение надежности электрических машин благодаря защите от межвиткового короткого замыкания, а также повышение эффективности охлаждения обмотки.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору крупной электрической машины с воздушным охлаждением. Технический результат - повышение допустимой плотности тока в обмотке ротора и повышение единичной мощности электрической машины без увеличения ее габаритов и массы.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение охлаждения полюсных башмаков.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности и эффективности охлаждения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к охлаждению электрической машины, содержащей ориентированный вдоль роторной оси (1) ротор (2), расположенный концентрично роторной оси (1) статор (3) и по меньшей мере одну расположенную концентрично роторной оси (1) лобовую часть (4) обмотки, которая выступает в осевом направлении из статора (3), для охлаждения которой потоком (5) охлаждающего средства электрическая машина содержит радиальный кольцеобразный (12) и два аксиальных направляющих элемента (6, 10), между которыми расположена соответствующая лобовая часть обмотки, при этом по меньшей мере один аксиальный направляющий элемент (10) имеет выемки, обеспечивающие увеличение скорости потока (5) охлаждающего средства к соответствующей лобовой части (4) обмотки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Технический результат состоит в повышении надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышении кпд Диэлектрический остов статора выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками.

Изобретение относится к области электрических машин. Опорный кронштейн лобовых частей обмотки включает внутреннее кольцо (12) и наружное кольцо (10), между которыми в зоне лобовых частей обмотки (7) расположены стержни (5, 6) обмотки, наружное кольцо (10) подвержено термоусадке на внутреннем кольце (12), наружное кольцо (10) и внутреннее кольцо (12) расположены на расстоянии от пакета сердечника (3).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электрических машин с интенсивным охлаждением статора. Предлагаемое устройство содержит корпус (1), внутри которого сформирована герметизированная полость с циркулирующим внутри нее нагнетаемым через переходники хладагентом, в которой установлен магнитопровод (2) и обмотки (3).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности ротора на высокой частоте вращения.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам. Технический результат состоит в повышении э.д.с.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к многополюсному синхронному кольцевому генератору безредукторной ветроэнергетической установки. Технический результат заключается в поддержании тепловыделения ниже определенных предельных значений.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение технологичности конструкции.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение эффективности генератора.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение технологичности производства.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение отвода тепловых потерь.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - уменьшение расхода материала на обмотку.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции статора асинхронного двигателя. Технический результат - повышение мощности двигателя.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа, в качестве ротора которых выступает ветроколесо. Технический результат - уменьшение момента трогания, что позволяет увеличить производительность.

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности, минимизация тепловыделений обмотки статора и, как следствие, повышение КПД электрической машины. Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения содержит магнитопровод с уложенными в нем обмоткой с проводниками и силиконовыми трубками. Обмотка статора расположена внутри силиконовых трубок с возможностью омывания хладагентом поверхности проводников. Силиконовые трубки выполняют также функции пазовой изоляции. В области лобовых частей обмотки силиконовые трубки присоединены к тройникам с возможностью прохождения хладагента через отверстия. Один из тройников имеет отверстие, через которое герметично выведены проводники обмотки. 2 ил.

Наверх